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1、节能减排论文集砖瓦行业节能减排新途径周炫( 国家建材工业墙体材料产品质量监督检验测试中心)1 概况目前，我国砖瓦生产企业近9 万家，从业人员约1 0 0 0 多万。国内现年生产各类墙体材料1 万亿块( 折普通砖) ，其中烧结制品占墙体材料总量的8 0 左右。截止2 0 0 8 年，黏土实心砖产量4 4 0 0 亿块、烧结空心制品产量2 0 0 0 亿块、掺配3 0 以上废渣的砖1 8 0 0 亿块、煤矸石砖1 0 0 亿块、粉煤灰砖6 0 亿块。在国家墙体改革政策的推动下，多品种多规格的利废( 煤矸石、粉煤灰和各种废渣) 、环保等新型墙体材料产品产量得到快速发展，满足了建筑市场的不同需求。砖瓦
2、行业量大面广，节能减排潜力大，任务重。应主要从产品结构和技术结构两方面进行，一是开发大规格、低容重、具有保温隔热性能的烧结空心制品和具有装饰功能的清水墙装饰砖、内外墙体装饰板；二是采用高效节能技术，提高能源利用效率。大大降低砖瓦行业对资源和能源的消耗，减少温室气体排放，做到节地、节能、利废、环保。2 节能减排技术及途径2 1 烧结空心制品2 1 1 实心砖与空心砖产品的比较普通黏土砖在力学强度、耐久性、保温隔热性、隔音性、防火性等方面能够满足一般建筑的要求，而且施工方便，造价和维修费用低廉，但存在砌筑效率低、施工周期长、容重大、能耗高等缺点。发展烧结空心制品，包括烧结多孔砖、烧结空心砖和空心砌
3、块、烧结墙体装饰板等，是顺应建筑工业化发展的主要途径。2 1 2 烧结空心制品的优越性生产空心制品与生产实心砖相比，有明显的优越性，既节省原料和燃料，降低成本，又能提高劳动生产率，提高产品质量。以孑L 洞率为2 3 的空心砖与实心砖相比，每亿块可节土4 2 万m 3 ，按取土深度3 m 计算，相当于2 l 亩地的取土量。2 1 3 空心制品的优势2 1 3 1 减轻墙体自重，降低建筑费用用实心砖砌筑的单层厂房和多层厂房中，墙体的自重约占建筑物总重量的一半左右，而采用空心砖，就显著地减轻了墙体的自重和基础的荷载，从而节省建筑费用。在同样的基础上，可建造更多层的建筑物。2 1 3 2 改善墙体热传
4、导性，节能效果显著空心砖的热丁性能良好。空心砖墙体的空洞被灰缝封闭而使洞内的空气处于静止状态时，墙体的导热系数将随容重的减小而降低。在保证热工性能不变的条件下，使用空心砖可以减薄墙体厚度。例如，通常用实心砖砌筑平房和5 6 层楼房时，墙体的厚度为2 4 0 m m 或3 7 0 m m ，倘若改用1 9 0 m m x l 9 0 m m x 9 0 m m 的空心砖砌筑，墙体的厚度可以减薄5 0 m m ，每平方米造价可降低2 0 左右。同网形孑L 多孑L 砖相比，矩形孔多孑L 砖可实现建筑节能8 。近两年国内发展起来的墙体装饰板，是一种新型烧结墙体材料，既能作为外墙板，也可在室内使用。具有
5、极好的抗冲击和抗冻性能，同时又具有优良的质地、鲜艳的色彩、独特的结构、优越的性能。该产品色泽均匀、自然、无色差、持久耐用，又具有良好的保温、隔热、隔音功能，而且易于单片更换。2 1 3 3 提高砌筑效率，减少砌筑砂浆用空心砖砌筑墙体，砌砖量少，而且很少砍砖。以采用1 9 0 m m x l 9 0 m m x 9 0 m m 的空心砖估算，每立方米砌体的灰缝砂浆用量比实心砖减少2 5 左右。另外，由于空心砖比实心砖容重小，使用时与实心砖相比，在建筑面积不变的条件下，运输量和费用也相应降低。2 1 3 4 使用寿命终结后可分离、可回收利用从目前已掌握的资料看，烧结墙体材料在使用寿命终结后是最好分
6、离和利用途径最广泛的材料，节能减排论文集例如可用于水泥的混合材、可再生作为原料制造烧结砖瓦、可用于绿化种植、可制造装饰性颗粒状材料、可用来制造混凝土砌块等。2 1 3 5 生产中废水的排放最少生产烧结空心制品中对水的消耗量大约是1 1 8 一l l O k g ( 扣除原材料的自然含水量) ，并在干燥期间以水蒸汽的形式排人了大气。设备的冷却水可重复利用或是加入原材料中，所以烧结砖的生产中几乎无废水排放。2 1 3 6 建设期间运输负荷小因为瓦厂都是分散程度非常高的丁厂，只有砖运输到施工现场的距离最短，特别是轻质砖和轻质砌块，减少了材料流动的总流量和距离。2 1 3 7 烧结空心制品可提供舒适的
7、居室环境其一，烧结空心制品是一种多微孔体系的产品，其湿传导功能可调节建筑物内湿度，且吸湿与排出水分的速度相等，吸水速度和排水速度要比其它建筑材料高1 0 倍。其二，砌体的密封良好，主要是使用中可长期保持其尺寸的稳定性所决定。其三，隔音性能良好。如2 4 0 m m 厚的砖砌分隔墙，隔音可达6 0 d B ，完全可以不考虑侧墙上声音的传播。对双层的夹芯砖墙来讲，因中间填充有隔热材料，对外部噪音的防护非常有效，在实际建筑中的测定结果表明，其隔音量可达7 0 d B 。其四，具有非常好的防火性能。2 1 4 烧结空心制品的推广前景国外烧结砖已由实心砖向多品种发展，空心制品正在成为主要品种。在承重空心
8、砖方面，国外主要发展高强度的竖孔空心砖( 多孑L 砖) ，孔洞率1 5 一4 0 ，抗压强度达2 0 0 6 0 0 k g c I T l 2 。在非承重用空心砖方面，主要发展水平孔空心砖，一般用于预制楼板、框架结构填充墙，孔洞率在4 0 以上。在大量发展空心砖的同时，原有的实心砖生产，有一部分已转为生产多孔砖( 规格不变) 或槽形砖，大型空心制品增长较快。我国烧结砖中，实心砖仍占较大比例，多孑乙砖及空心砖品种规格较少，孔型结构单一，孑L 洞率不高，大型烧结空心制品更是鲜有。鉴于空心砖、多孔砖、烧结墙体装饰板在生产应用中有诸多优越性，特别是建设资源节约型和环境友好型社会、建设节能住宅方面均具
9、有良好的推广价值。2 2 内燃烧砖工艺内燃烧砖工艺原理是把一定细度的燃料或可燃废料如：煤矸石、粉煤灰、炉渣等按一定比例与黏土、页岩等原料均匀混合制成砖坯，依靠砖坯内燃料的燃烧和少量的外加燃料完成砖坯烧成的过程。内燃焙烧法制得的砖瓦，其抗压强度和抗折强度比外燃焙烧法制得的砖瓦高2 0 左右。由于在制坯原料中掺进劣质煤或含一定热值的工农业废弃料，减少了原料的用量，节约了原煤或其它燃料。此外，劣质煤或含有一定热值的工农业废弃料，一般为瘦性磨细料，能改善原料的干燥性能，对干燥敏感系数大的高塑性黏土尤其明显。这就能缩短干燥周期，减少干燥废品。其密度亦能从1 8 0 0 k g l m s减到1 7 0
10、0 k g m 3 。同时，砖的导热系数也相应减小。内燃砖由于外投煤减少，大大地减轻了焙烧工人投煤的劳动强度，窑内煤灰也显著减少，因而改善出窑工人的操作条件。2 2 1 “内燃料”的选择及掺配使用内燃料的主要目的是提高火行速度、节约煤炭。因此，内燃料首先应具备一定的发热量。煤矸石的发热量一般在8 3 6 1 0 4 5 0 k J k g ，粉煤灰一般不超过4 1 8 0 k J k g ，炉渣一般在1 0 4 5 0 k J k g ，秸秆一般在7 8 4 2 8 7 7 8 k J k g 。确定内燃料掺量时，要考虑焙烧所需热量、内燃料发热量、粒度、含水率以及原料塑性指数等影响因素，以便在
11、节能、利废、坯体成型质量、火度调节控制、成品质量等方面达到最佳综合使用效果。2 2 2 应用效果实践证明，内燃砖是热能利用率较高的一种焙烧工艺，可以减少资源和能源的消耗。利用粉煤灰、炉渣、煤矸石、锯末和农作物秸秆等可燃性废料作内燃料，在坯体内部燃烧直接加热坯体，加热效率高，窑内最高温度在坯体内部，窑内气流温度比坯体温度低，与外燃砖比较，窑体向外部散热相对减少，所以内燃砖能降低单位产品的热能消耗。其中，高掺量粉煤灰烧结砖具有可提高能源利用率、降低坯体密度和煤灰的预分解作用等节能效应，可明显降低坯体焙烧的燃料消耗，与外燃砖相比，具有实质意义的节能效率可达2 5 以上。目前，我国9 0 以上的砖瓦生
12、产企业采用了内燃砖，全内燃煤矸石砖也得到了一定发展，这是内燃砖出现的新趋势。2 2 3 推广前景内燃砖技术历经数十年的发展，技术成熟、工艺操作易于掌握，特别适用于广大的乡镇制砖企业。我国近9 万个制砖企业中，有近9 0 是乡镇企业或是私营企业，如何进一步提高该技术应用的效率，以及全煤矸石和高掺量粉煤灰等内燃砖新技术必将成为今后发展的重点。2 3 利用窑炉余热进行人工干燥人工干燥技术可以充分利用窑炉余热，一方面节约热能，另一方面节约大量土地。其技术特点是，砖瓦在生产过程中，由废气带走和向周围介质散发的热量。约占总热量的l 3 以上，这些热量没有利用，会白白浪费掉。利用余热干燥砖坯，可以节约大量的
13、干燥砖坯用煤，减少自然干燥所需坯场占用的大量土地，同时降低出窑温度，改善了装出窑工人的劳动条件。( 1 ) 冷却带余热是砖坯焙烧后冷却带砖垛所散发的热量。这种余热温度高，热量大，是抽取轮窑或隧道窑余热的主要来源。具体操作时，必须在保证制品质量的前提下抽取，否则保温冷却段降温过快，造成制品哑音、黄皮、强度降低。而且由于抽热近，焙烧带窑流量减少，导致焙烧火行速度减慢和产量的降低。( 2 ) 窑顶抽热是指空气流经窑顶将热量带走。它的抽取方法是在窑券上铺设换热管或蛇形换热管。冷空气在风机的作用下，进入换热管，经换热作用，提高气体温度，经控制闸人热风总道。窑顶换热温度不高，但流量较大，其换热量的多少决定
14、于气体在管道内流速，流速大，换热量多；换热面积愈大，换热效果就愈好；焙烧时，返火越大，窑皮温度越高，换取的热量就越多；窑顶换热的位置，在保温冷却带内，换热距焙烧带愈近，换取的热量就愈多，在冷却带后段，随着窑皮温度的降低，换取的热量就会减少。( 3 ) 预热带烟热预热带烟热是指流经预热带烟气中所含的热量。预热带烟热全部利用的窑，不需另砌热风道，将总烟道与风机接通即可。而抽取高温烟热的窑则必须在窑内另砌抽热管道或在支烟道上开砌垂直抽热管道，并设闸锅与总热风道相通，提起抽热闸，烟热气体经哈风和垂直支烟道，进入总热风道再送至干燥室。( 4 ) 应用效果和推广前景利用余热干燥砖坯，推广人工干燥，以年产量
15、节能减排论文集3 0 0 0 万块( 折标砖) 的制砖企业为例，可节约土地3 0 亩，l O 个同等规模制砖企业则可节约土地3 0 0亩。该技术对土地资源的节约效果十分显著。目前，我国大多数制砖企业基本上采用自然干燥和轮窑焙烧。推广人工干燥具有广阔的市场空间。2 4 节能型隧道窑焙烧技术( 1 ) 节能型隧道窑焙烧技术主要以工业废渣煤矸石或粉煤灰为原料制造砖瓦。通常采用宽断面隧道窑技术、变频技术、“超热焙烧”技术、“快速焙烧”技术和方法；建立快速焙烧制度的方法和“超热焙烧”技术，建立一套测定坯体在常温至11 0 0 。C 升温过程中弹性模量、热传导系数、膨胀系数和抗折强度等参数的实验仪器和方法
16、；创立一套数据处理和计算抗热冲击值的方法，以及由抗热冲击值计算升温速度的方法。使实际焙烧过程按照设定的程序进行，实现制品焙烧周期由4 5 5 5 h 降低为1 6 2 4 h ，充分利用置换出来的热量，使热工过程节能效率达4 0 ，热利用率达6 7 。( 2 ) 技术应用该技术建立起来的快速焙烧制度和超热焙烧技术，已能对大部分原料的快速焙烧起到指导作用。同时，改变原生产T 艺中的自然干燥为人工干燥，提高了产品质量，有效利用了余热。( 3 ) 推广应用实践证明，该技术成熟可靠，以一条年产6 0 0 0万块砖( 煤矸石或粉煤灰) 生产线为例：投资约为1 8 0 0 万2 0 0 0 万元，节约占地近3 万m 2 ，年利用t业废弃物煤矸石1 2 万t 或粉煤灰7 2 万t 。周期比使用此项技术之前缩短4 0 ，减少窑炉及厂房长度，节约建设资金约4 0 0 万元，提高了热效率，降低了能耗，可节约用标煤量4 7 0 0 t a ，利用煤矸石或粉煤
