我國磚瓦工業(yè)節(jié)能降耗的主要途徑

　　前言 

　　眾所周知，我國是世界上磚瓦生產(chǎn)第一大國，進入21世紀以來，每年磚瓦產(chǎn)量8100億塊，其中粘土實心磚4800億塊以上，空心磚和多孔磚1700億塊以上，煤矸石、粉煤灰等多種廢渣磚1600億塊以上。磚瓦生產(chǎn)的第一大國，必然在磚瓦生產(chǎn)能耗上也是第一大國，這對于一個能源相對貧乏的國家來說，節(jié)能降耗就顯得尤為重要。為落實科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，保持磚瓦工業(yè)又好又快發(fā)展，作者就我國磚瓦工業(yè)節(jié)能降耗的主要途徑，愿與同行一起討論。 

　　1  產(chǎn)品節(jié)能降耗 

　　(1)實心磚空心化，節(jié)標煤500萬t，粘土、頁巖資源1.2億m3?？招拇u制造技術(shù)歷史悠久，現(xiàn)已發(fā)展到近2000億塊。由于多孔磚和空心磚容重輕，保溫隔熱性能好，在建筑圍護結(jié)構(gòu)上廣泛使用。多孔磚和空心磚用于建筑墻體，不但砌筑速度快，節(jié)約砂漿，降低運輸費，有利于改善墻體熱工性能。而且抗震性能優(yōu)于實心磚。多孔磚和空心磚自重輕，干燥周期短，燒成速度快，煤牦大幅度下降。如果將現(xiàn)有的4800億塊實心磚50％改為多孔磚或空心磚，空洞率按最低值25％計算，每年可節(jié)約粘土、頁巖資源12600萬m3。多生產(chǎn)600億塊標磚，可能節(jié)約標準煤500萬t以上。 

　　粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰、多孔磚和空心磚在我國的生產(chǎn)應(yīng)用十分成熟，產(chǎn)品標準和應(yīng)用規(guī)范完備。實現(xiàn)粘土、頁巖、實心磚空心化，社會效益顯著，技術(shù)上和經(jīng)濟上可行。隨著新農(nóng)村建設(shè)步伐的加快，墻體材料需求量會更大，將實心磚改造成空心磚，是實現(xiàn)墻材革新與建筑節(jié)能的主要方面。 
    
　　(2)煤矸石和煤灰渣磚擴產(chǎn)500億塊，節(jié)標煤300萬t。我國煤矸石和煤灰渣年排放在6億t左右，隨著國家建設(shè)的發(fā)展，煤的需求量越來越大，煤矸石和粉煤灰的堆積也會愈來愈多，不但對環(huán)境和生態(tài)造成破壞，而且占用大量土地，給人們生活帶來不良影響。用煤矸石和粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚節(jié)能減排效果十分明顯，產(chǎn)品質(zhì)量也優(yōu)于非燒結(jié)制品。從我國煤矸石原料本身看，大部分原料性能可以滿足生產(chǎn)燒結(jié)多孔磚和空心磚的需求，實現(xiàn)“燒磚不用煤，制磚不用土”。建議在現(xiàn)有煤矸石生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，擴產(chǎn)200億塊煤矸石燒結(jié)轉(zhuǎn)，原料可以保證，可以節(jié)約煤炭(折標煤)200萬t以上，節(jié)約粘土資源4000萬m3以上，少用土地15萬畝。煤灰渣作為內(nèi)燃料，產(chǎn)量增加200億塊，實現(xiàn)節(jié)煤100萬t是完全可能的。如果年煤矸石和粉煤灰磚兩項合計增加400億塊，則可實現(xiàn)節(jié)標煤300萬t，節(jié)土6000萬m3，少用土地20萬畝。 

　　(3)提高多孔磚和空心磚孔洞率，節(jié)標煤100萬t。雖然我國多孔磚和空心磚產(chǎn)量提高較快，但與國外發(fā)達國家相比，所占比例差距仍較大。我國大部分地區(qū)的空心磚孔洞率很低，適當提高孔洞率，不但有利于改善材料的熱工性能，而且可較大幅度地降低能耗。現(xiàn)行國家標準GBl3544《燒結(jié)多孔磚》和GBl3545《燒結(jié)空心磚和空心砌塊》對孔洞率要求并不高，多孔磚規(guī)定孔洞率應(yīng)大于25％，空心磚和空心砌塊孔洞率應(yīng)大于40％?，F(xiàn)行標準對產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)及用于墻體的傳熱情況沒有要求，個別地方生產(chǎn)的多孔磚和空心磚，孔洞率低于國家標準規(guī)定。由上可知，通過實心磚改產(chǎn)空心磚，大力推廣煤矸石和粉煤灰，爐渣等工業(yè)廢渣磚的生產(chǎn)，較大幅度提高多孔磚和空心磚的孔洞率，就會實現(xiàn)節(jié)標煤1000萬t，并減少資源消耗和土地浪費?？上驳氖牵貞c市許多頁巖磚廠生產(chǎn)的空心磚和空心砌塊，孔洞率高達55％～65％，生產(chǎn)煤耗和頁巖用量大幅度下降。就我國頁巖和粘土磚生產(chǎn)情況講，有一半改產(chǎn)為空心磚，孔洞率在現(xiàn)有標準基礎(chǔ)上增加5％～10％，按折合標準3000-4000億塊計算，煤耗下降3％～5％，可實現(xiàn)節(jié)標煤100萬t，資源節(jié)約1．4億m3以上。根據(jù)歐洲一些國家的試驗結(jié)果，多孔磚孔洞率在35％以下，砌體強度并不降低。實心磚和空心砌塊，先進國家已達到70％左右。因此，孔洞率提高5％～10％，不會影響產(chǎn)品本身的主要性能及使用功能。 

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　　2干燥燒成節(jié)能降耗 

　　(1)干燥節(jié)能主要體現(xiàn)在四方面： 

　　一是送風(fēng)機和排潮風(fēng)機應(yīng)選用節(jié)能風(fēng)機，功率可下降20％～30％。對于一個年產(chǎn)5000萬t磚生產(chǎn)線，每年節(jié)電在25萬kwh以上；二是在原料允許的情況下，盡可能減少干燥時間。特別是掌握好臨界含水率，在坯體收縮基本停止后加快干燥脫水速度；三是干燥室設(shè)計兩側(cè)墻和頂部應(yīng)加強保溫處理。降低兩側(cè)墻和頂部的傳熱系數(shù)，減少熱損耗；四是減少干燥室到窯爐之間的距離和余熱道彎頭，變集中排潮為分散排潮，降低熱流通道距離，提高熱利用率。 
  
　　(2)熔燒窯爐節(jié)能體現(xiàn)在以下幾方面： 

　　①堅決淘汰小土窯、小立窯、簡場輪窯。雖然我國墻材革新取得了令人振奮的成果，各地整頓高能耗的小土窯、小輪窯也取得了進展，而且力度進一步加大，但個別地區(qū)仍在用傳統(tǒng)的小輪窯燒磚，特別是一些地方用小土窯燒青磚，其能耗為正常熔燒窯的2～3倍。估計我國小土窯、小立窯和簡場輪窯產(chǎn)量占2％～4％，產(chǎn)量在100億塊標磚以上，其煤耗折標煤在300t以上，如果用節(jié)能型輪窯，直接節(jié)標煤150萬t以上。 
    
　?、谶x用輕質(zhì)材料，提高窯爐熱工性能。采用輕質(zhì)耐火材料硅酸鋁耐火纖維，提高抗粉化能力和熱傳導(dǎo)穩(wěn)定性。在高溫斷面使用多功能涂料，提高材料的輻射率和爐窯的密封，其節(jié)能效果非常明顯。這些節(jié)能措施已在隧道窯設(shè)計、建設(shè)中開始使用。 
    
　?、鬯淼栏G和輪窯余熱的多次使用。我國輪窯和隧道窯余熱干燥磚坯技術(shù)利用比較普遍，但余熱的多次使用還比較少。有些余熱利用技術(shù)有待進一步完善。多次余熱利用主要集中在兩方面：一是輪窯窯室底部或窯頂內(nèi)余熱利用，將無縫鋼管繞輪窯窯道內(nèi)底部多圈，根據(jù)取熱需要設(shè)一圈或多圈，用于職工洗浴及車間和辦公樓采暖。輪窯窯頂內(nèi)鋪設(shè)余熱管道應(yīng)盡可能滿足耐高溫需要，否則會出現(xiàn)管道爆裂漏水，造成窯頂破壞。二是隧道窯余熱利用?？稍谒淼栏G上頂部或兩側(cè)設(shè)置換熱器或余熱利用鍋爐來解決車間陳化庫和成型車間的采暖。雙鴨山煤矸石空心磚生產(chǎn)線早在1991年建成投產(chǎn)后就利用隧道窯余熱，不但解決了生產(chǎn)線陳化庫、成型車間和辦公區(qū)采暖問題，而且還解決了單位職工住宅樓的采暖。不但省去了建鍋爐房的全部費用，而且節(jié)約了嚴寒地區(qū)冬季采暖用煤。 
    
　　余熱的多次利用技術(shù)比較成熟，特別是內(nèi)燃燒磚尤為適宜余熱的多次利用。我國有上萬家磚廠采用內(nèi)燃燒磚，甚至有超內(nèi)燃燒磚，余熱的多次利用完全可行。有些磚廠，特別是大部分煤矸石高摻量爐渣爐灰磚廠，除正常焙燒所需要的熱量外，大部分都白白浪費掉，如果用于采暖等，工廠不增加煤的消耗。 
    
　?、芗訌姼G體密封和嚴格控制窯爐燒成制度。對于隧道窯來說，窯體是靜態(tài)不動，而窯車是不斷運動的，應(yīng)加強窯體與窯車，窯車上部與窯車下部的密封。做好窯體的砂封設(shè)計和施工，窯車與窯車之間凹凸槽高溫棉的密封，對窯爐節(jié)能至關(guān)重要。不少廠家往往不注意窯體與窯車的密封。有的廠家隧道窯與窯車之間的區(qū)密封磚未生產(chǎn)前就破壞了，也不知道維修，造成窯道熱量流向窯車底；有的窯車與窯車之間根本就沒有做密封，造成窯車兩端嚴重變形破壞。這種情況不僅能源消耗增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，而且使隧道窯和窯車的壽命大大縮短。 

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　?、莞G車材料盡可能輕型化，優(yōu)先選用低蓄熱、熱熔小、強度高、熱性能好的材料，加強預(yù)熱帶的密封。適當降低窯頭負壓，減少冷空氣的進入等，能有效提高窯爐的熱利用效率。 
    
　?、薷G外注風(fēng)技術(shù)的利用。由于我國粘土磚和頁巖磚多采用內(nèi)燃燒磚，大部分煤矸石磚廠為超內(nèi)燃燒磚，往往因為燃燒不充分，造成產(chǎn)品黑心壓花，不但影響產(chǎn)品的外觀和抗凍性能，而且能源消耗增大，利用窯外注風(fēng)技術(shù)，增加了焙燒時窯內(nèi)的空氣量，內(nèi)燃燃燒更徹底，產(chǎn)品質(zhì)量得以保證，熱量充分利用，煤耗也有所下降。 
    
　?、邿Y(jié)磚助熔劑的研究推廣。助熔劑可降低產(chǎn)品燒成溫度，達到節(jié)能目的。原西安磚瓦研究所曾對粉煤灰燒結(jié)磚助熔劑進行了系統(tǒng)研究，得出的初步結(jié)論是：硫鐵礦渣類助熔劑效果較好，而硼渣、鋇渣類助熔劑效果要差一些。硫鐵礦是一種較好的助熔劑，具有降低燒成溫度，對產(chǎn)品強度、外觀尺寸影響不大。眾所周知，熱工窯爐焙燒產(chǎn)品，燒成溫度越高，能耗就越高，高溫時更是如此。加入助熔劑，降低燒成溫度，會顯著降低產(chǎn)品燒成能耗。 
    
　　⑧推廣使用節(jié)能變頻器。10kW以上電機，特別是24h連續(xù)運轉(zhuǎn)的送風(fēng)機、排煙風(fēng)機、排潮風(fēng)機，使用節(jié)能變頻器后可節(jié)電10％以上。 
    
　?、崦喉肥療Y(jié)磚余熱發(fā)電。我國煤矸石原料的發(fā)熱量基本上在500×4.18kJ/kg以上，許多地區(qū)煤矸石發(fā)熱量超過1000×4.18kJ/kg，而燒成煤矸石磚產(chǎn)品需要350～450×4.18kJ/kg，大量的熱量只能浪費掉。對于一個年產(chǎn)6000萬塊煤矸石磚廠來說，1年需要15～18萬t原料。如果煤矸石原料發(fā)熱量按1000×4.18kJ/kg計算，扣除煤矸石磚燒成所需要的熱量，則55％～65％的熱量沒有利用。有的煤矸石發(fā)熱量在2000x4.18kJ/kg左右，浪費掉的熱量會更大。水泥玻璃行業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)已成型，值得煤矸石磚廠借鑒，只要加快研究開發(fā)工作，煤矸石磚廠余熱發(fā)電也會變成現(xiàn)實。 

　　3  其他方面節(jié)能 

　　正確選擇工藝路線，是節(jié)能降耗非常重要的方面。原料處理下藝要重點考慮礦山本身的特點，如顆粒大小、含水量、硬度等因素。如有的礦山原料開采后，細顆粒較多，可以先過篩，后進行破碎。攀枝花市礦務(wù)局磚廠，煤矸石原料中25％～30％左右是3mm以下的顆粒，先過篩后，顆粒符合制磚要求的原料直接進入攪拌，而不需要進行粗碎和細碎，提高了設(shè)備利用率，原料破碎能耗大幅下降。成型工藝也非常重要，軟擠出、半硬塑擠出和硬擠出三種成型方式，選用擠出機就應(yīng)特別注意節(jié)能，軟擠出工藝電耗最低，硬塑擠出工藝電耗較高，半硬塑擠出工藝電能介于兩者之間。一般情況下，塑性較高的原料就應(yīng)選擇軟擠出工藝，就會大幅降低擠出機功率，節(jié)電15％～20％。不少廠家片面追求高壓力，高真空，實際上對高塑性材料用硬擠出設(shè)備，不利于降低電耗。燒成工藝分一次碼燒和二次碼燒，只要原料性能允許，盡可能采用一次碼燒工藝，可節(jié)電5％以上。輔助設(shè)備也有一定的節(jié)能效果，近幾年研究制造出了節(jié)能型真空泵、節(jié)能風(fēng)機等。 
    
　　磚瓦行業(yè)是建材工業(yè)耗能大戶，只要我們堅持不懈地推廣節(jié)能技術(shù)，發(fā)展節(jié)能產(chǎn)品，推廣節(jié)能窯爐，磚瓦工業(yè)就一定會在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實現(xiàn)節(jié)煤1000萬t，為我國建設(shè)節(jié)約性社會做出貢獻。
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