中纤板清洁生产资源循环利用系统流程研究

中纤板清洁生产资源循环利用系统流程研究

1人造板产品构成中国是一个少林国家，森林资源非常宝贵。目前，世界人均木材产量为35亿米，人均0.67亿米，中国木材产量为2.5亿米，相当于中国木材和塑料产量的总和。因此，现有的森林资源远远不能满足中国的建设和发展需要。唯一途径是根据当地人工林的发展，最大限度地提高木材利用率，在人造板行业引入清洁生产，减少森林资源的消耗，在满足中国建设和发展需求的同时，可持续利用森林资源。木质人造板,是利用木材木质纤维、碎料和其他植物纤维为原料,加胶黏剂和其他添加剂制成材。由于木材生长缓慢,现有的森林资源远远不能满足我国建设事业发展的需要,而人造板则是替代木材的最佳材料,其产品主要是胶合板、纤维板及刨花板。胶合板对原料的要求较高,如原木质量、长度、径级、材料性质等;各类刨花板和纤维板,主要使用小径级原木、采伐或加工剩余物以及非木质的植物纤维原料。我省森林覆盖率为62.96%,居全国之首,因此,长期以来我省林产工业生产的包括人造板在内的各类林产品就相对比较发达,全省现有人造板生产企业900多家,其中规模以上人造板企业160多家,全省人造板产量达到400万立方米以上,每年以30%的涨幅递增,也有一些象福人木业、永林人造板等国内知名的人造板生产企业。但是,我省人造板工业总体规模偏小,技术装备、科技水平、劳动生产率、产品质量档次等方面与国外相比,均有较大差距,与近几年国内一些发展较快的省份相比,也存在一定差距。近年来我国人造板市场发展迅速,目前已成为人造板生产、消费和进出口大国。2005年我国人造板产量达6000多万立方米。人造板产量的大幅增长,其主要原因源于我国建筑装修、家具业等消费市场的需求快速增长。我国人造板不仅产量提高快,而且品种、质量多已达到和超过东南亚传统生产国的水平,主要人造板产品的标准已逐步与国际接轨。全国近6000家人造板材生产企业中,获得中国环境标志的企业仅有50家,但这50家企业的产量占了全国的三分之一。应特别指出的是,与世界先进国家相比,我国的中纤板生产企业在规模方面处于非常明显的劣势,由此造成原材料浪费严重、产品质量较低。此外,产品结构不合理也一直是制约我国人造板工业发展的一个瓶颈,在我国,耗用大径级木材的胶合板产量占人造板总产量的一半,而以次、小薪材,枝桠材,小径木等为原料的中纤板总产量不到人造板总产量的半数。同时,我国人造板生产企业技术水平较低、品种单一、质量不高,无法满足高标准用途的需要,比如,世界主要工业国家人造板产品约半数用于建筑业,而我国目前中密度和刨花板产品80%用于家具制造业。2人造板的工艺流程木材工业是以木材及废弃物为主要原料,通过各种化学药剂处理或机械加工方式制成木制品的工业。人造板的生产工艺决定了产品的质量与性能,在生产中对原材料要求有所不同,其工艺流程可归纳为:原料的软化、热磨、干燥、施胶、成型和预压、热压、后期加工、深度加工。人造板生产的产品种类繁多,由于加工方式不同,在大多数产品的生产过程中,都会产生不同程度、不同性质的污染物,如空气污染、水污染、废渣污染及噪声污染等环境污染,有的甚至造成生态环境的严重破坏。因此,人造板生产排放的污染物种类、数量及其组成取决于其使用的原料、生产规模、生产工艺和生产的管理状况等。人造板生产过程产生的污染主要有以下几方面:2.1废木材的利用包括林地残材、加工厂废料、旧建筑物拆除木材、新建筑物施工废材、废包装等。木材从森林采伐、运输直到木材加工都会产生固体废弃物。但大多可以再利用,如树皮一般用于制造肥料、生产树皮人造板或作为燃料;废料水解、干馏制取化学产品;废木材可以利用,废弃物具有生物降解性,最后还可以燃烧掉。其中,纤维板生产过程所产生的固废主要包括:储木厂作业中产生的剩余物、纤维板齐边废料、纤维板加工废料、粉碎产生的剩余物等。2.2纤维板生产产生的废水主要有指标主要是人造板的工艺水污染,一般木材工业废水含有木材可溶物、胶黏剂、酚类、甲醛和防腐剂、废油等。纤维板生产过程所产生的水污染主要包括:悬浮物和胶体有机物。废水BOD和COD均较高,溶解物主要有单糖、半纤维素单宁、甲醛等有毒物质,悬浮物是细小纤维和树皮等。另外,在染色工艺中如地板基材染色等,染料种类较多,其污染物含量较高且为有毒物质。2.3纤维板生物污染人造板工业中大量使用脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂,作为胶黏剂及浸渍材料。制造过程中加压、堆放和使用会使大量游离甲醛挥发,污染室内和大气环境。近年来采用低游离甲醛胶黏剂及水乳剂涂料、静电喷涂使大气污染情况有所改善。纤维板生产过程所产生的大气污染主要包括:木材切片、粉碎过程产生的粉尘纤维,气流干燥及气流成型时溢出的细小纤维和废气,纤维加工、干燥时大量细小纤维、木粉飞扬,以及板坯热压过程中挥发出游离甲醛等有毒气体。另外,在人造板装饰过程,如浸渍装饰纸等,也会产生有机溶剂弥散对空气的污染等。2.4噪声2.5钢胶、压板的用量目前,我国人造板用胶黏剂主要以“三醛”胶为主,即脲醛树脂胶,酚醛树脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶,占整个木材及人造板工业用胶黏剂的90%以上。同世界上绝大多数同类企业一样,我国具有一定规模的各类人造板企业,基本上使用脲醛树脂胶。这是因为它制造成本低、胶黏性好、色泽接近木材,而且在室内环境中使用时,对耐水等性能要求不高。其用量占“三醛”胶黏剂总量的90%以上。脲醛胶在制胶和压板过程中,以及用脲醛胶制成的人造板在其长期使用过程中会持续大量释放游离甲醛,游离甲醛释放缓慢。我国胶黏剂生产大多依附于人造板生产企业,由人造板生产企业自产自用。因此,生产规模大多偏小,各自为政,很难把胶黏剂的生产和质量问题,作为人造板工业发展的至关重要的问题来对待;为保证人造板产品的质量,只能盲目增加施胶量;不但增加了成本,而且游离甲醛释放量居高不下。结果是,70%以上的企业生产的产品甲醛释放量为40~60mg/100g板之间,有的甚至达到100mg/100g板,远远超过新标准。3国内人造板行业最重要的清洁生产技术3.1聚氰胺改性非甲醛树脂胶的制备工艺降低游离甲醛含量的一些技术措施:3.1.1应用低摩尔比的脲醛树脂胶。国外人造板用脲醛树脂胶摩尔比多在1.2~1.4范围内,有的甚至降低到了1.05。3.1.2应用改性的脲醛树脂胶。例如加入适量的亚硫酸盐纸浆废液,加入淀粉、三聚氰胺等。用三聚氰胺改性的脲醛树脂胶兼有防水和低毒双重功效。3.1.3加入甲醛捕捉剂。在脲醛树脂胶中添加能与甲醛作用的化学药品,作为捕捉剂,可以有效地减少游离甲醛的释放,方法简单,效果明显,且对板的物理力学性能不产生副作用。3.1.4适当控制施胶量。3.1.5调整热压工艺参数。如热压温度、热压时间、含水率等对甲醛释放量影响较大的工艺参数。3.1.6使用环保型阻燃胶。3.1.7通过后期处理降低甲醛散发量。包括涂料涂饰、贴装饰材料、真空处理、热后处理等,化学后续处理方法较多,如氨处理、硫氧化物处理、喷洒尿素溶液法、封闭法亚硫酸盐处理等降低甲醛散发量。3.1.8对新胶种的研究开发。主要集中在:传统胶粘剂的改性;非甲醛系低毒、无毒新胶种的开发;从再生资源中提取胶黏剂等。3.1.9开发无胶胶合工艺。3.2人造板废水处理的技术发展趋势推广节能技术和环保技术,努力降低设备的能耗,减少、消除人造板工业对环境的污染,是目前我国人造板设备制造企业要做的一项重要工作。从技术及生产流程上,存在以下几种趋势:3.2.1研究开发和大力推广节能型设备及技术,通过对诸如节能型风机、椭圆管矩形翅片散热器、真空喷蒸加热热压、高频加热热压、高温导热油加热技术、废料(如砂光粉)燃烧技术以及二次能源利用技术等的应用。3.2.2研究和大力推广废水处理技术以及用水封闭循环技术,改善人造板湿法生产和木片水洗对环境的影响,严格规定人造板生产企业的废水排放指标。3.2.3推广高效集尘、除尘装置,严格控制人造板在生产过程中备料、干燥、锯切、砂光等工段的粉尘排放量,减少空气中游离粉尘的排放。3.2.4严格限制切削设备、锯切设备、风机和泵的噪音,将成套人造板设备的噪音控制在标准的范围内,向国际水平靠拢。3.2.5生产所用原料要符合绿色要求,对人体有害的甲醛等化工原料尽量使用无毒代用品和吸附技术。通过使用引进先进工艺技术,尽量少用甲醛,不用卤化物溶液、芳香族碳氢化合物、铅镉铬等。3.2.6产品设计以改善生活环境为宗旨,即产品不仅不损害人体健康,同时具有多种功能,如防火、阻燃、抗菌、防霉、隔热、消磁、抗静电等。产品可循环或回收使用,对污染环境的废弃物燃烧处理。4国外纤板生产线我省某著名人造板企业现有两条中纤板生产线:第一条是于1982年从美国引进成套设备年产5万m3中纤板生产线,1986年竣工投产,代表了当时国际先进水平,2002年完成对其技术改造,使其年产量提高到10万m3;第二条是于1995年从德国引进具有90年代国际先进水平的年产5万m3连续平压法中纤板生产线,2002年产量已达8.5万m3,超过原设计能力的70%。近几年,该公司依靠本企业的人才、技术、品牌等优势,先后建设了六条高科技与深加工项目生产线。4.1原料人工林桉树基地该公司和森林资源丰富、立地条件良好的闽北山区林场、采育场合资、合作,组建林业公司,定向培育建设50万亩工业原料林基地。控股经营由省林业厅划拨的种业公司,年产2600万株各种花卉和速生丰产林种苗,为该公司工业原料林基地提供有利条件。2003年已经开始建设的原料人工林(桉树)基地,位于本市福清、长乐、永泰等地,约1万余亩,见效快,生长迅速,5年后年平均供应约5万立方米的木材。减少了对天然林的砍伐,逐步实现对森林资源的永续利用。4.2城市废水利用人造板企业是木材的消耗大户,为了尽量减少对原木的砍伐消耗,该公司对设备进行了多次改造,使其越来越适应于除原木以外的其他原料。公司利用三剩物(即山场剩余物、木材加工剩余物、城市木质废料)达230多万m3,可替代480万m3原木,相当于少砍伐160多万亩森林。在适当的时机,拟引进城市废料处理设备,承担处理城市废旧家具、城市绿化树木梳整枝桠材等的循环利用。根据我省优势,研发不成林小竹利用工艺,取代部分木片,使其具备产业化条件。4.3废水利用及回用该公司为了解决生产过程中产生的木质废料、废渣和锅炉烟尘排放问题,投入1500万元从欧共体ITI公司引进一台具有国际先进水平的废料炉,以该公司的木质废料(包括生产过程中产生的木屑、废纤维、废木粉以及污水处理厂的浓缩污泥等约1.3万吨/年)为主要燃料,为中纤二分厂提供热源,每年可节约用煤1.2万吨,仅以煤价计算,4年就可收回废料炉成本。每年处理废木屑5503吨、废木粉987吨、废纤维1376吨、有机废水泥渣4950吨。经改造后生产废气全部稳定达标排放,其中工艺尾气中粉尘的排放浓度大大低于国家标准。4.4工业污水的循环利用技术该公司投入630万元改造建成日处理3000吨的污水处理系统,处理中纤板生产中可产生的废水(即热磨机进料口处螺旋压榨器挤出来的水、木片水洗工序排出的水、制胶车间设备及地面清洗的水),经处理后全部直接循环使用,真正实现全厂生产废水的全部循环回用。不仅免交这块的排污费,每年还可节约自来水40万吨,按福州市每吨工业用水为1.45元计算、折合节约58万元/年。4.5加强节能减排技术,提高除尘效率该公司推广高效集尘、除尘装置,严格控制人造板在生产过程中备料、干燥、锯边、砂光等工段的粉尘排放量,减少空气中游离粉尘的排放。例如,本轮清洁生产审核实施的中/高费方案:(1)中纤二分厂干燥系统改造。通过增加空气预热器,提高进口空气温度,提高干燥系统能力,达到提高产量、节能降耗的目的。由于实施节能方案,年获益12万元,降低能耗折算可达35元/m3。(2)中纤一分厂干燥风送除尘系统改造。对原有风送系统进行提效改造,使用高效旋风分离器,增设布袋除尘系统。项目实施后干燥工段粉尘排放浓度为23mg/m3,达到国内先进水平。(3)中纤一分厂后处理除尘系统改造。结合砂光机技改增添新的二头砂光机风送系统,使原来的除尘系统处理量增大,风速和风量下降,电机电流增大,适应增产的要求。在增产近3万m3的同时,做到了节能和减污。(4)中纤一分厂砂光机与锯机的布袋除尘系统由原来的合二为一改为分别设置,以节约能耗,提高除尘效率。(5)饰面板除尘系统收集的粉尘通过风送管直接送至二分厂废料炉的木粉仓,防止二次扬尘,减少木粉损失。4.6产品通过检测、释放空间该公司从美国引进年处理7万m3中纤板的游离甲醛生产线,可生产低醛的绿色环保产品,在2002年7月1日起强制执行《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》国家标准的情况下,大大增强了公司产品的竞争优势。所生产的强化木地板和E1级中密度纤维板均通过了环境标志产品认证,生产的中纤板产品甲醛释放量(2.2mg/100g)达到欧洲产品标准E0级要求;强化木地板甲醛释放量(0.76mg/L)达到国家优等品家庭用E1级标准要求。4.7强噪声源设计该公司严格限制切削设备、锯切设备、风机和泵的噪音,在总体设计上对强噪声源的位置以合理布局,改变噪声传播的方向或途径,采用有效的声学措施如吸声、消声、隔声、隔振,将成套人造板设备的噪音控制在标准的范围内。4.8常规干燥法炉气干燥法木材干燥是保证木制品质量的关键技术,干燥又是能耗最大的工序,约占总能耗的60%~70%。该公司目前采用的常规干燥法(炉气干燥法)因湿气随热风排入大气,能源利用率较低,干燥成本较高。经过本轮清洁生产审核后,根据本公司综合能耗较高的情况,该公司在实际生产中,还计划根据板材的树种、厚度、初含水率和终含水率以及干燥质量要求,进一步从工艺性能、使用性能、节能效果等方面综合考虑,从节能降耗的瓶颈部位入手,挖掘清洁生产潜力。4.9运行效果及效果该公司承担国家科技部863集成管理系统(CIMS)应用示范工程的建设,项目完成并投入运行后,大大提高了公司清洁生产、经营管理的自动化、信息化、现代化水平。4.10清洁生产检测结果“中纤板清洁生产资源循环利用系统”流程(见图),是该公司通过本轮清洁生产审核以后,提出来的持