造纸行业如何实现碳中和?!

文章来源:计然碳科技碳交易网2022-01-17 13:36

造纸工业属于国民经济的基础原材料工业,虽然是轻工业,但具有连续高效运行,规模效益显著等典型的大工业生产特征。
 
造纸产业以木材、竹、芦苇等原生植物纤维和废纸等再生纤维为原料,可部分替代塑料、钢铁、有色金属等不可再生资源,是我国国民经济中具有可持续发展特点的重要产业。
 
造纸工业是全国碳市场八大重点排放行业之一,行业排放总量低于发电、钢铁、建材、化工、石化、有色等。造纸行业的碳减排技术及碳中和路径也具有典型的意义。
 
 
 
01
 
我国造纸工业发展特征
 
 
 
造纸工业按照上下游,分为制浆和造纸两大工段。造纸企业也分为林浆纸一体化、浆纸一体化、以及造纸企业几类。
 
 
 
 
 
 
工艺及产品多样
 
 
 
无论是上游的制浆,还是下游的造纸及纸制品,都呈现出工艺及产品多样的特征。
 
根据原料的不同,纸浆可以分为原生浆、再生浆(废纸浆)两大类。其中原生浆的主要原料为林、草、竹等。根据工艺及用途不同,原生浆又分为化学浆、化机浆、机械浆等。
 
化学浆、化机浆生产过程中都有黑液碱回收工艺,而机械浆工艺过程中没有碱回收工艺。废纸浆,顾名思义,其主要原料是废纸,也是我国的主要原料,和机械浆类似,没有碱回收工艺。
 
根据工艺及用途不用,纸产品分为新闻纸、印刷纸、生活用纸、包装用纸、白纸板、箱纸板、瓦楞原纸、特种纸和纸板等。其中新闻纸、箱板纸、瓦楞原纸等原料为废纸浆;白纸板、高档印刷纸、高档生活用纸等原料为木浆。
 
 
 
 
 
 
原料依赖进口
 
根据《中国造纸工业2020年度报告》,2020年全国纸浆生产总量7378万吨,较上年增长2.37%。其中:木浆1490万吨,较上年增长17.51%;废纸浆5363万吨,较上年增长0.22%;非木浆525万吨,较上年增长-10.71%。
 
其中国内木浆生产的行业集中度较高,APP、亚太森博、晨鸣、太阳等占据了大部分的产能。
 
2020年我国纸浆消耗总量10200万吨,其中木浆4046万吨,废纸浆5632万吨。可以看出,我国的木浆进口比例占60%以上,而再生浆则大多国内生产。
 
这是自然禀赋决定的,我国森林覆盖率不高,但纸浆的需求量很大,因此国内的原生浆生产大多要么进口木片在国内生产,要么直接进口纸浆。从整体上看,我国的原料进口依赖性很高。
 
 
 
 
 
 
产业集中度低
 
2020年全国纸及纸板生产企业约2500家,全国纸及纸板生产量11260万吨,较上年增长4.60%。消费量11827万吨,较上年增长10.49%。纸和纸板生产的行业集中度较低。
 
 
 
02
 
造纸行业产业政策
 
 
 
根据《产业结构调整指导目录(2019年本)》,关于造纸工业的鼓励类产业有:单条化学木浆30万吨/年及以上、化学机械木浆10万吨/年及以上、化学竹浆10万吨/年及以上的林纸一体化生产线及相应配套的纸及纸板生产线(新闻纸、铜版纸除外)建设;
 
采用清洁生产工艺、以非木纤维为原料、单条10万吨/年及以上的纸浆生产线建设;先进制浆、造纸设备开发与制造;无元素氯(ECF)和全无氯(TCF)化学纸浆漂白工艺开发及应用。
 
根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》,提出要改造提升传统产业,推动石化、钢铁、有色、建材等原材料产业布局优化和结构调整,扩大轻工、纺织等优质产品供给,加快化工、造纸等重点行业企业改造升级,完善绿色制造体系。
 
 
 
03
 
造纸行业碳排放特征
 
 
 
 
 
 
产品与工艺影响排放
 
不同的原料、产品和工艺对能耗和碳排放的影响很大。在原生浆中,草浆、竹浆等的能耗和碳排放水平大大高于木浆。由于化学浆、化机浆工艺流程中有碱回收工艺,回收的黑液作为一种工业生物质燃料,可以替代部分化石燃料,降低碳排放水平。
 
尤其是漂白硫酸盐化学木浆的生产,部分企业可以做到碱回收工艺产生的能量可以覆盖整个制浆生产的电和蒸汽消耗。而机械浆、再生浆、纸及纸产品生产所需要的电和蒸汽全部需要外购。
 
 
 
 
 
 
相当数量造纸企业有自备电厂
 
由于浆纸生产过程中需要大量的电和蒸汽,尤其是需要中压、低压等不同品质的蒸汽。为节约成本以及以及工艺的需求,大型的造纸企业一般都会有自备电厂,甚至有些中型的造纸企业也会有自备电厂。
 
这些自备电厂以供热为主,发电为辅,主要满足全厂生产的蒸汽需求。有自备电厂的造纸企业,主要排放集中于电厂。
 
 
 
 
 
 
碳排放的集中度较低
 
由于造纸企业行业集中度很低,因此造纸行业重点排放企业的排放集中度也较低。预计总年二氧化碳排放量在2-3亿吨左右。
 
 
 
 
 
 
碳排放源类型并不复杂
 
与钢铁、水泥、化工、石化等行业相比,造纸企业的碳排放源的类型相对简单。主要排放源包括自备电厂的燃煤消耗,生产车间的外购蒸汽和电力,以及部分生产设施的天然气消耗等。
 
此外,部分制浆造纸企业可能还有石灰石分解的过程排放。
 
 
 
图片
 
 
04
 
减排路径
 
 
 
 
 
 
增加生态系统碳汇能力
 
林浆纸一体化循环发展,是世界发达国家造纸工业的经验,也是国内大型造纸企业的发展方向。越来越多的造纸企业向上游拓展,种植、经营经济林,为下游生产提供原材料。
 
由于森林生态系统的碳汇能力,造纸行业可以通过扩大上游的经济林的造林量,延长林地的砍伐周期,以增加生态系统的碳汇能力。但需要说明的是,经济林本身可开发成CCER林业碳汇量很小,交易价值极低。
 
 
 
 
 
 
能源消耗低碳化
 
造纸企业有煤、天然气、外购电和蒸汽的排放等。能源消耗的低碳化是减碳的重要路径之一。很多大中型造纸企业都有自备电厂,但由于规模、设备、管理水平等限制,造纸企业自备电厂碳排放水平参差不齐,因此,对于落后机组的淘汰是低碳化的首先需求。
 
其次,随着碳中和的需求,燃煤机组逐步退出。此外,造纸企业一般会有大型的平整的厂房,且耗电量较大,因此自发自用的分布式光伏是电力低碳化的选择之一。
 
 
 
 
 
 
节能增效
 
国内造纸企业数量众多、产品类型众多,能耗水平也是差别很大。造纸行业还消耗大量的原水和化学品,同样在原水和化学品生产过程中也消耗大量的电和蒸汽。
 
吨纸耗电、吨纸耗水、吨纸耗蒸汽等不仅影响企业的生产成本,也是影响到了企业的碳排放水平。在企业内部挖潜、节能降耗、降本增效是减碳的重要路径之一。
 
 
 
 
 
 
企业并购与设备更新
 
造纸行业的装备水平决定了排放水平。落后的装备必然导致高碳化排放。而随着碳中和的目标以及全国碳市场的推进,碳成本可能成为压垮部分造纸企业的最后一根骆驼。
 
造纸行业的并购重组以及随后的设备更新改造,是更加重要的解决方案。
 
 
 
05
 
问题与展望
 
 
 
长远看来,重视碳排放管理和节能减排、生产效率高、产品附加值高,以及浆纸一体化的造纸企业将会在碳中和目标下受益。
 
反之,则有可能被淘汰。由于我国的造纸行业的上游原料依赖进口,下游市场竞争激烈,因此整理利润率不高,碳中和或将成为改变行业格局的关键因素。 
 
(王玮,计然碳科技副总经理、首席专家
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