我国砖瓦工业节能降耗的主要途径
前言
众所周知，我国是世界上砖瓦生产第一大国，进入21世纪以来，每年砖瓦产量8100亿块，其中粘土实心砖4800亿块以上，空心砖和多孔砖1700亿块以上，煤矸石、粉煤灰等多种废渣砖1600亿块以上。砖瓦生产的第一大国，必然在砖瓦生产能耗上也是第一大国，这对于一个能源相对贫乏的国家来说，节能降耗就显得尤为重要。为落实科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会，保持砖瓦工业又好又快发展，作者就我国砖瓦工业节能降耗的主要途径，愿与同行一起讨论。
1 产品节能降耗
(1)实心砖空心化，节标煤500万t，粘土、页岩资源1.2亿m3。空心砖制造技术历史悠久，现已发展到近2000亿块。由于多孔砖和空心砖容重轻，保温隔热性能好，在建筑围护结构上广泛使用。多孔砖和空心砖用于建筑墙体，不但砌筑速度快，节约砂浆，降低运输费，有利于改善墙体热工性能。而且抗震性能优于实心砖。多孔砖和空心砖自重轻，干燥周期短，烧成速度快，煤牦大幅度下降。如果将现有的4800亿块实心砖50％改为多孔砖或空心砖，空洞率按最低值25％计算，每年可节约粘土、页岩资源12600万m3。多生产600亿块标砖，可能节约标准煤500万t以上。
粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰、多孔砖和空心砖在我国的生产应用十分成熟，产品标准和应用规范完备。实现粘土、页岩、实心砖空心化，社会效益显著，技术上和经济上可行。随着新农村建设步伐的加快，墙体材料需求量会更大，将实心砖改造成空心砖，是实现墙材革新与建筑节能的主要方面。
(2)煤矸石和煤灰渣砖扩产500亿块，节标煤300万t。我国煤矸石和煤灰渣年排放在6亿t左右，随着国家建设的发展，煤的需求量越来越大，煤矸石和粉煤灰的堆积也会愈来愈多，不但对环境和生态造成破坏，而且占用大量土地，给人们生活带来不良影响。用煤矸石和粉煤灰生产烧结砖节能减排效果十分明显，产品质量也优于非烧结制品。从我国煤矸石原料本身看，大部分原料性能可以满足生产烧结多孔砖和空心砖的需求，实现“烧砖不用煤，制砖不用土”。建议在现有煤矸石生产的基础上，扩产200亿块煤矸石烧结转，原料可以保证，可以节约煤炭(折标煤)200万t以上，节约粘土资源4000万m3以上，少用土地15万亩。煤灰渣作为内燃料，产量增加200亿块，实现节煤100万t是完全可能的。如果年煤矸石和粉煤灰砖两项合计增加400亿块，则可实现节标煤300万t，节土6000万m3，少用土地20万亩。
(3)提高多孔砖和空心砖孔洞率，节标煤100万t。虽然我国多孔砖和空心砖产量提高较快，但与国外发达国家相比，所占比例差距仍较大。我国大部分地区的空心砖孔洞率很低，适当提高孔洞率，不但有利于改善材料的热工性能，而且可较大幅度地降低能耗。现行国家标准GBl3544《烧结多孔砖》和GBl3545《烧结空心砖和空心砌块》对孔洞率要求并不高，多孔砖规定孔洞率应大于25％，空心砖和空心砌块孔洞率应大于40％。现行标准对产品的导热系数及用于墙体的传热情况没有要求，个别地方生产的多孔砖和空心砖，孔洞率低于国家标准规定。由上可知，通过实心砖改产空心砖，大力推广煤矸石和粉煤灰，炉渣等工业废渣砖的生产，较大幅度提高多孔砖和空心砖的孔洞率，就会实现节标煤1000万t，并减少资源消耗和土地浪费。可喜的是，重庆市许多页岩砖厂生产的空心砖和空心砌块，孔洞率高达55％～65％，生产煤耗和页岩用量大幅度下降。就我国页岩和粘土砖生产情况讲，有一半改产为空心砖，孔洞率在现有标准基础上增加5％～10％，按折合标准3000-4000亿块计算，煤耗下降3％～5％，可实现节标煤100万t，资源节约1．4亿m3以上。根据欧洲一些国家的试验结果，多孔砖孔洞率在35％以下，砌体强度并不降低。实心砖和空心砌块，先进国家已达到70％左右。因此，孔洞率提高5％～10％，不会影响产品本身的主要性能及使用功能。
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2干燥烧成节能降耗
(1)干燥节能主要体现在四方面：
一是送风机和排潮风机应选用节能风机，功率可下降20％～30％。对于一个年产5000万t砖生产线，每年节电在25万kwh以上；二是在原料允许的情况下，尽可能减少干燥时间。特别是掌握好临界含水率，在坯体收缩基本停止后加快干燥脱水速度；三是干燥室设计两侧墙和顶部应加强保温处理。降低两侧墙和顶部的传热系数，减少热损耗；四是减少干燥室到窑炉之间的距离和余热道弯头，变集中排潮为分散排潮，降低热流通道距离，提高热利用率。
(2)熔烧窑炉节能体现在以下几方面：
①坚决淘汰小土窑、小立窑、简场轮窑。虽然我国墙材革新取得了令人振奋的成果，各地整顿高能耗的小土窑、小轮窑也取得了进展，而且力度进一步加大，但个别地区仍在用传统的小轮窑烧砖，特别是一些地方用小土窑烧青砖，其能耗为正常熔烧窑的2～3倍。估计我国小土窑、小立窑和简场轮窑产量占2％～4％，产量在100亿块标砖以上，其煤耗折标煤在300t以上，如果用节能型轮窑，直接节标煤150万t以上。
②选用轻质材料，提高窑炉热工性能。采用轻质耐火材料硅酸铝耐火纤维，提高抗粉化能力和热传导稳定性。在高温断面使用多功能涂料，提高材料的辐射率和炉窑的密封，其节能效果非常明显。这些节能措施已在隧道窑设计、建设中开始使用。
③隧道窑和轮窑余热的多次使用。我国轮窑和隧道窑余热干燥砖坯技术利用比较普遍，但余热的多次使用还比较少。有些余热利用技术有待进一步完善。多次余热利用主要集中在两方面：一是轮窑窑室底部或窑顶内余热利用，将无缝钢管绕轮窑窑道内底部多圈，根据取热需要设一圈或多圈，用于职工洗浴及车间和办公楼采暖。轮窑窑顶内铺设余热管道应尽可能满足耐高温需要，否则会出现管道爆裂漏水，造成窑顶破坏。二是隧道窑余热利用。可在隧道窑上顶部或两侧设置换热器或余热利用锅炉来解决车间陈化库和成型车间的采暖。双鸭山煤矸石空心砖生产线早在1991年建成投产后就利用隧道窑余热，不但解决了生产线陈化库、成型车间和办公区采暖问题，而且还解决了单位职工住宅楼的采暖。不但省去了建锅炉房的全部费用，而且节约了严寒地区冬季采暖用煤。
余热的多次利用技术比较成熟，特别是内燃烧砖尤为适宜余热的多次利用。我国有上万家砖厂采用内燃烧砖，甚至有超内燃烧砖，余热的多次利用完全可行。有些砖厂，特别是大部分煤矸石高掺量炉渣炉灰砖厂，除正常焙烧所需要的热量外，大部分都白白浪费掉，如果用于采暖等，工厂不增加煤的消耗。
④加强窑体密封和严格控制窑炉烧成制度。对于隧道窑来说，窑体是静态不动，而窑车是不断运动的，应加强窑体与窑车，窑车上部与窑车下部的密封。做好窑体的砂封设计和施工，窑车与窑车之间凹凸槽高温棉的密封，对窑炉节能至关重要。不少厂家往往不注意窑体与窑车的密封。有的厂家隧道窑与窑车之间的区密封砖未生产前就破坏了，也不知道维修，造成窑道热量流向窑车底；有的窑车与窑车之间根本就没有做密封，造成窑车两端严重变形破坏。这种情况不仅能源消耗增加，影响产品质量和产量，而且使隧道窑和窑车的寿命大大缩短。
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⑤窑车材料尽可能轻型化，优先选用低蓄热、热熔小、强度高、热性能好的材料，加强预热带的密封。适当降低窑头负压，减少冷空气的进入等，能有效提高窑炉的热利用效率。
⑥窑外注风技术的利用。由于我国粘土砖和页岩砖多采用内燃烧砖，大部分煤矸石砖厂为超内燃烧砖，往往因为燃烧不充分，造成产品黑心压花，不但影响产品的外观和抗冻性能，而且能源消耗增大，利用窑外注风技术，增加了焙烧时窑内的空气量，内燃燃烧更彻底，产品质量得以保证，热量充分利用，煤耗也有所下降。
⑦烧结砖助熔剂的研究推广。助熔剂可降低产品烧成温度，达到节能目的。原西安砖瓦研究所曾对粉煤灰烧结砖助熔剂进行了系统研究，得出的初步结论是：硫铁矿渣类助熔剂效果较好，而硼渣、钡渣类助熔剂效果要差一些。硫铁矿是一种较好的助熔剂，具有降低烧成温度，对产品强度、外观尺寸影响不大。众所周知，热工窑炉焙烧产品，烧成温度越高，能耗就越高，高温时更是如此。加入助熔剂，降低烧成温度，会显著降低产品烧成能耗。
⑧推广使用节能变频器。10kW以上电机，特别是24h连续运转的送风机、排烟风机、排潮风机，使用节能变频器后可节电10％以上。
⑨煤矸石烧结砖余热发电。我国煤矸石原料的发热量基本上在500×4.18kJ/kg以上，许多地区煤矸石发热量超过1000×4.18kJ/kg，而烧成煤矸石砖产品需要350～450×4.18kJ/kg，大量的热量只能浪费掉。对于一个年产6000万块煤矸石砖厂来说，1年需要15～18万t原料。如果煤矸石原料发热量按1000×4.18kJ/kg计算，扣除煤矸石砖烧成所需要的热量，则55％～65％的热量没有利用。有的煤矸石发热量在2000x4.18kJ/kg左右，浪费掉的热量会更大。水泥玻璃行业余热发电技术已成型，值得煤矸石砖厂借鉴，只要加快研究开发工作，煤矸石砖厂余热发电也会变成现实。
3 其他方面节能
正确选择工艺路线，是节能降耗非常重要的方面。原料处理下艺要重点考虑矿山本身的特点，如颗粒大小、含水量、硬度等因素。如有的矿山原料开采后，细颗粒较多，可以先过筛，后进行破碎。攀枝花市矿务局砖厂，煤矸石原料中25％～30％左右是3mm以下的颗粒，先过筛后，颗粒符合制砖要求的原料直接进入搅拌，而不需要进行粗碎和细碎，提高了设备利用率，原料破碎能耗大幅下降。成型工艺也非常重要，软挤出、半硬塑挤出和硬挤出三种成型方式，选用挤出机就应特别注意节能，软挤出工艺电耗最低，硬塑挤出工艺电耗较高，半硬塑挤出工艺电能介于两者之间。一般情况下，塑性较高的原料就应选择软挤出工艺，就会大幅降低挤出机功率，节电15％～20％。不少厂家片面追求高压力，高真空，实际上对高塑性材料用硬挤出设备，不利于降低电耗。烧成工艺分一次码烧和二次码烧，只要原料性能允许，尽可能采用一次码烧工艺，可节电5％以上。辅助设备也有一定的节能效果，近几年研究制造出了节能型真空泵、节能风机等。
砖瓦行业是建材工业耗能大户，只要我们坚持不懈地推广节能技术，发展节能产品，推广节能窑炉，砖瓦工业就一定会在现有基础上实现节煤1000万t，为我国建设节约性社会做出贡献。
（中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处）
众所周知，我国是世界上砖瓦生产第一大国，进入21世纪以来，每年砖瓦产量8100亿块，其中粘土实心砖4800亿块以上，空心砖和多孔砖1700亿块以上，煤矸石、粉煤灰等多种废渣砖1600亿块以上。砖瓦生产的第一大国，必然在砖瓦生产能耗上也是第一大国，这对于一个能源相对贫乏的国家来说，节能降耗就显得尤为重要。为落实科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会，保持砖瓦工业又好又快发展，作者就我国砖瓦工业节能降耗的主要途径，愿与同行一起讨论。
1 产品节能降耗
(1)实心砖空心化，节标煤500万t，粘土、页岩资源1.2亿m3。空心砖制造技术历史悠久，现已发展到近2000亿块。由于多孔砖和空心砖容重轻，保温隔热性能好，在建筑围护结构上广泛使用。多孔砖和空心砖用于建筑墙体，不但砌筑速度快，节约砂浆，降低运输费，有利于改善墙体热工性能。而且抗震性能优于实心砖。多孔砖和空心砖自重轻，干燥周期短，烧成速度快，煤牦大幅度下降。如果将现有的4800亿块实心砖50％改为多孔砖或空心砖，空洞率按最低值25％计算，每年可节约粘土、页岩资源12600万m3。多生产600亿块标砖，可能节约标准煤500万t以上。
粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰、多孔砖和空心砖在我国的生产应用十分成熟，产品标准和应用规范完备。实现粘土、页岩、实心砖空心化，社会效益显著，技术上和经济上可行。随着新农村建设步伐的加快，墙体材料需求量会更大，将实心砖改造成空心砖，是实现墙材革新与建筑节能的主要方面。
(2)煤矸石和煤灰渣砖扩产500亿块，节标煤300万t。我国煤矸石和煤灰渣年排放在6亿t左右，随着国家建设的发展，煤的需求量越来越大，煤矸石和粉煤灰的堆积也会愈来愈多，不但对环境和生态造成破坏，而且占用大量土地，给人们生活带来不良影响。用煤矸石和粉煤灰生产烧结砖节能减排效果十分明显，产品质量也优于非烧结制品。从我国煤矸石原料本身看，大部分原料性能可以满足生产烧结多孔砖和空心砖的需求，实现“烧砖不用煤，制砖不用土”。建议在现有煤矸石生产的基础上，扩产200亿块煤矸石烧结转，原料可以保证，可以节约煤炭(折标煤)200万t以上，节约粘土资源4000万m3以上，少用土地15万亩。煤灰渣作为内燃料，产量增加200亿块，实现节煤100万t是完全可能的。如果年煤矸石和粉煤灰砖两项合计增加400亿块，则可实现节标煤300万t，节土6000万m3，少用土地20万亩。
(3)提高多孔砖和空心砖孔洞率，节标煤100万t。虽然我国多孔砖和空心砖产量提高较快，但与国外发达国家相比，所占比例差距仍较大。我国大部分地区的空心砖孔洞率很低，适当提高孔洞率，不但有利于改善材料的热工性能，而且可较大幅度地降低能耗。现行国家标准GBl3544《烧结多孔砖》和GBl3545《烧结空心砖和空心砌块》对孔洞率要求并不高，多孔砖规定孔洞率应大于25％，空心砖和空心砌块孔洞率应大于40％。现行标准对产品的导热系数及用于墙体的传热情况没有要求，个别地方生产的多孔砖和空心砖，孔洞率低于国家标准规定。由上可知，通过实心砖改产空心砖，大力推广煤矸石和粉煤灰，炉渣等工业废渣砖的生产，较大幅度提高多孔砖和空心砖的孔洞率，就会实现节标煤1000万t，并减少资源消耗和土地浪费。可喜的是，重庆市许多页岩砖厂生产的空心砖和空心砌块，孔洞率高达55％～65％，生产煤耗和页岩用量大幅度下降。就我国页岩和粘土砖生产情况讲，有一半改产为空心砖，孔洞率在现有标准基础上增加5％～10％，按折合标准3000-4000亿块计算，煤耗下降3％～5％，可实现节标煤100万t，资源节约1．4亿m3以上。根据欧洲一些国家的试验结果，多孔砖孔洞率在35％以下，砌体强度并不降低。实心砖和空心砌块，先进国家已达到70％左右。因此，孔洞率提高5％～10％，不会影响产品本身的主要性能及使用功能。
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2干燥烧成节能降耗
(1)干燥节能主要体现在四方面：
一是送风机和排潮风机应选用节能风机，功率可下降20％～30％。对于一个年产5000万t砖生产线，每年节电在25万kwh以上；二是在原料允许的情况下，尽可能减少干燥时间。特别是掌握好临界含水率，在坯体收缩基本停止后加快干燥脱水速度；三是干燥室设计两侧墙和顶部应加强保温处理。降低两侧墙和顶部的传热系数，减少热损耗；四是减少干燥室到窑炉之间的距离和余热道弯头，变集中排潮为分散排潮，降低热流通道距离，提高热利用率。
(2)熔烧窑炉节能体现在以下几方面：
①坚决淘汰小土窑、小立窑、简场轮窑。虽然我国墙材革新取得了令人振奋的成果，各地整顿高能耗的小土窑、小轮窑也取得了进展，而且力度进一步加大，但个别地区仍在用传统的小轮窑烧砖，特别是一些地方用小土窑烧青砖，其能耗为正常熔烧窑的2～3倍。估计我国小土窑、小立窑和简场轮窑产量占2％～4％，产量在100亿块标砖以上，其煤耗折标煤在300t以上，如果用节能型轮窑，直接节标煤150万t以上。
②选用轻质材料，提高窑炉热工性能。采用轻质耐火材料硅酸铝耐火纤维，提高抗粉化能力和热传导稳定性。在高温断面使用多功能涂料，提高材料的辐射率和炉窑的密封，其节能效果非常明显。这些节能措施已在隧道窑设计、建设中开始使用。
③隧道窑和轮窑余热的多次使用。我国轮窑和隧道窑余热干燥砖坯技术利用比较普遍，但余热的多次使用还比较少。有些余热利用技术有待进一步完善。多次余热利用主要集中在两方面：一是轮窑窑室底部或窑顶内余热利用，将无缝钢管绕轮窑窑道内底部多圈，根据取热需要设一圈或多圈，用于职工洗浴及车间和办公楼采暖。轮窑窑顶内铺设余热管道应尽可能满足耐高温需要，否则会出现管道爆裂漏水，造成窑顶破坏。二是隧道窑余热利用。可在隧道窑上顶部或两侧设置换热器或余热利用锅炉来解决车间陈化库和成型车间的采暖。双鸭山煤矸石空心砖生产线早在1991年建成投产后就利用隧道窑余热，不但解决了生产线陈化库、成型车间和办公区采暖问题，而且还解决了单位职工住宅楼的采暖。不但省去了建锅炉房的全部费用，而且节约了严寒地区冬季采暖用煤。
余热的多次利用技术比较成熟，特别是内燃烧砖尤为适宜余热的多次利用。我国有上万家砖厂采用内燃烧砖，甚至有超内燃烧砖，余热的多次利用完全可行。有些砖厂，特别是大部分煤矸石高掺量炉渣炉灰砖厂，除正常焙烧所需要的热量外，大部分都白白浪费掉，如果用于采暖等，工厂不增加煤的消耗。
④加强窑体密封和严格控制窑炉烧成制度。对于隧道窑来说，窑体是静态不动，而窑车是不断运动的，应加强窑体与窑车，窑车上部与窑车下部的密封。做好窑体的砂封设计和施工，窑车与窑车之间凹凸槽高温棉的密封，对窑炉节能至关重要。不少厂家往往不注意窑体与窑车的密封。有的厂家隧道窑与窑车之间的区密封砖未生产前就破坏了，也不知道维修，造成窑道热量流向窑车底；有的窑车与窑车之间根本就没有做密封，造成窑车两端严重变形破坏。这种情况不仅能源消耗增加，影响产品质量和产量，而且使隧道窑和窑车的寿命大大缩短。
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⑤窑车材料尽可能轻型化，优先选用低蓄热、热熔小、强度高、热性能好的材料，加强预热带的密封。适当降低窑头负压，减少冷空气的进入等，能有效提高窑炉的热利用效率。
⑥窑外注风技术的利用。由于我国粘土砖和页岩砖多采用内燃烧砖，大部分煤矸石砖厂为超内燃烧砖，往往因为燃烧不充分，造成产品黑心压花，不但影响产品的外观和抗冻性能，而且能源消耗增大，利用窑外注风技术，增加了焙烧时窑内的空气量，内燃燃烧更彻底，产品质量得以保证，热量充分利用，煤耗也有所下降。
⑦烧结砖助熔剂的研究推广。助熔剂可降低产品烧成温度，达到节能目的。原西安砖瓦研究所曾对粉煤灰烧结砖助熔剂进行了系统研究，得出的初步结论是：硫铁矿渣类助熔剂效果较好，而硼渣、钡渣类助熔剂效果要差一些。硫铁矿是一种较好的助熔剂，具有降低烧成温度，对产品强度、外观尺寸影响不大。众所周知，热工窑炉焙烧产品，烧成温度越高，能耗就越高，高温时更是如此。加入助熔剂，降低烧成温度，会显著降低产品烧成能耗。
⑧推广使用节能变频器。10kW以上电机，特别是24h连续运转的送风机、排烟风机、排潮风机，使用节能变频器后可节电10％以上。
⑨煤矸石烧结砖余热发电。我国煤矸石原料的发热量基本上在500×4.18kJ/kg以上，许多地区煤矸石发热量超过1000×4.18kJ/kg，而烧成煤矸石砖产品需要350～450×4.18kJ/kg，大量的热量只能浪费掉。对于一个年产6000万块煤矸石砖厂来说，1年需要15～18万t原料。如果煤矸石原料发热量按1000×4.18kJ/kg计算，扣除煤矸石砖烧成所需要的热量，则55％～65％的热量没有利用。有的煤矸石发热量在2000x4.18kJ/kg左右，浪费掉的热量会更大。水泥玻璃行业余热发电技术已成型，值得煤矸石砖厂借鉴，只要加快研究开发工作，煤矸石砖厂余热发电也会变成现实。
3 其他方面节能
正确选择工艺路线，是节能降耗非常重要的方面。原料处理下艺要重点考虑矿山本身的特点，如颗粒大小、含水量、硬度等因素。如有的矿山原料开采后，细颗粒较多，可以先过筛，后进行破碎。攀枝花市矿务局砖厂，煤矸石原料中25％～30％左右是3mm以下的颗粒，先过筛后，颗粒符合制砖要求的原料直接进入搅拌，而不需要进行粗碎和细碎，提高了设备利用率，原料破碎能耗大幅下降。成型工艺也非常重要，软挤出、半硬塑挤出和硬挤出三种成型方式，选用挤出机就应特别注意节能，软挤出工艺电耗最低，硬塑挤出工艺电耗较高，半硬塑挤出工艺电能介于两者之间。一般情况下，塑性较高的原料就应选择软挤出工艺，就会大幅降低挤出机功率，节电15％～20％。不少厂家片面追求高压力，高真空，实际上对高塑性材料用硬挤出设备，不利于降低电耗。烧成工艺分一次码烧和二次码烧，只要原料性能允许，尽可能采用一次码烧工艺，可节电5％以上。辅助设备也有一定的节能效果，近几年研究制造出了节能型真空泵、节能风机等。
砖瓦行业是建材工业耗能大户，只要我们坚持不懈地推广节能技术，发展节能产品，推广节能窑炉，砖瓦工业就一定会在现有基础上实现节煤1000万t，为我国建设节约性社会做出贡献。
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投稿：news@ccement.com
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