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我國磚瓦工業節能減排潛力與對策

王亞娟 徐鳴 · 2007-07-19 00:00

  制磚企業基本概況墻體材料是房屋建筑材料中的主體材料,其發展受地域的氣候、資源、能源、建筑、經濟和社會等多種條件制約,而在我國,磚瓦又占墻體材料的主導地位。隨著國民經濟的持續快速發展,磚瓦總量仍呈上升勢頭。我國磚制品按原料和工藝分為燒結普通磚、空心磚、頁巖磚、蒸壓灰砂磚、粉煤灰磚、爐渣磚等10多個品種。

  我國目前生產磚的企業大約有9萬家,以鄉鎮企業為主,大多企業規模很小,年產量在1000萬塊以下的企業占多數,且以生產普通磚為主,工藝五花八門,生產設備簡陋,工藝技術落后,資源、能源消耗大,污染嚴重。目前全國黏土磚年產量大約在7000多億塊(折標準磚),產品結構極不合理,黏土實心磚約占80%,產品質量較差,大部分承重磚抗壓強度在100號左右,且外觀尺寸、色澤不良,一般用于墻體后需要外裝飾。近90%的產品使用自然干燥,坯場占地大,約90%的企業使用輪窯生產,勞動強度大,作業環境差,缺乏應有的自動監測控制手段,大多憑經驗操作,產品質量、產量和消耗指標受人為因素影響較為突出,企業廢棄物減排、綠化、環保意識淡。隨著國家一系列墻材革新和建筑節能政策的出臺,墻材革新與建筑節能工作的深入,以及隨著節能概念的提出,節能墻材的發展環境已經形成。

  與此同時,國家又發布了一系列關于加快墻體材料革新和推廣節能建筑的規定,以及建筑節能技術政策等;頒布實施了系列建筑節能設計標準。國家發展和改革委員會已明令淘汰一些不符合節能要求的傳統墻體材料(如黏土實心磚等),提倡使用隔熱、隔音效果好、強度高、質量輕的墻體材料,以保證墻材產業向資源節約型、環境友好型方向發展。調整墻體材料結構,提高新型墻體材料在墻體材料總量中的比重,是墻體材料節能的關鍵。正是在這種形勢下,磚瓦工業也發生了深刻的變化,黏土磚所占的市場比重已逐年下降,大、中城市周邊的黏土磚廠多數已關閉,一些落后的土窯磚廠已被淘汰??招拇u的生產和應用逐步增加,普通黏土磚產量隨之減少。據統計,截至2006年底,我國黏土實心磚年生產總量約為4800億塊,黏土空心磚年生產總量約為1600億塊(折標準磚),各種廢渣磚總量約為1500億塊(折標準磚),年產各種墻體材料總計近8000億塊(折標準磚)。

  磚瓦工業能源消耗我國建材工業能耗約占全國總能耗的9%,占全國工業能耗的13%,這其中墻體材料工業能耗約占建材工業能耗的23%,而黏土磚企業是墻體材料中的主要耗能大戶。

  在我國,燒結磚的生產能耗主要是電耗和燃料消耗。由于各企業間原料、工藝、裝備條件、窯型、窯爐工作狀態、操作技術和管理水平以及產品品種不同,其電耗、燃料消耗的差別很大。鑒于磚瓦企業間原料、產品和工藝裝備的不同條件,我國在上世紀90年代頒布實施了行業能耗定額等級標準,為企業控制能耗,實施節能改造提供了依據,指明了方向,但由于行業對節能的重要性認識不足,《標準》的實施及其實施的相關配套措施不力,故而行業的節能工作沒有列入重要的議事日程,整體進展不大。

  而非燒結類磚制品生產時,一般要消耗一定量的水泥、石灰、石膏等原材料,這部分能量的消耗發生在上游原材料生產企業,但從磚瓦企業實際生產來看,由于混合料配方、顆粒級配不合理,也額外增加了原材料的消耗和能源消耗。

  從保護環境、節約資源和能源,發展循環經濟的角度,節約能源是磚瓦行業的首要目標之一,上世紀80年代,人們就已提出能源將決定磚瓦工業的發展方向。

  因此,行業專家、學者、生產者紛紛響應國家號召,開發節約能源、資源,降低消耗的新途徑,發明了內燃燒磚的新工藝,截至2006年年底,平均萬塊磚耗標準煤從1t下降到0.6t,先進企業的煤耗可達0.5t,大約是發達國家的2倍。但由于我國大多數黏土磚企業,仍然采用自然干燥、露天晾曬、手工勞動,干燥過程基本無需能耗和電耗,使得黏土磚生產的總能耗大大降低。

  磚瓦工業土地資源消耗上世紀80年代以后,我國的城鄉建設發展迅猛,對建筑材料需求量大增,鄉鎮黏土磚得到空前的發展,黏土磚廠幾乎遍布全國,黏土磚成了占市場比重非常大的墻體材料產品,實心黏土磚的產量從1980年的1500億塊增加到1997年的7000億塊,近年來實心黏土磚的產量雖有所下降,但年產量仍維持在5000億塊左右。耗費了相當大的土地資源,有些甚至占用和破壞了大量的耕地,與可持續發展目標相違背,加劇了我國人多地少的緊張關系。

  合理利用黏土資源。從上世紀60年代開始,磚瓦工業已開始研究和開發用煤矸石、粉煤灰、爐渣、秸稈、鋸末等廢渣生產磚,并著力研究劣質土多組分配合原料的應用,以在不影響產品性能的前提下,節約黏土資源。此外也特別重視原料的利用效率問題,例如通過生產高強磚和空心磚,延長產品的使用周期和提高單位原料的投入產出比,以最大限度地節約資源。

  磚瓦工業的廢氣排放二氧化硫是目前我國大氣污染、生態環境破壞的主要污染物之一。燃煤是二氧化硫排放的主要來源,每燃燒1t含硫1%的煤,約排放18kg二氧化硫。

  黏土磚生產的耗能由于以燃煤為主,燃煤造成的二氧化硫、二氧化碳排放量和粉塵污染本身很大,通常是燃油和天然氣的幾倍甚至十幾倍,加之磚瓦企業的環保裝備落后,污染程度就更加嚴重。國內大部分磚廠缺乏消煙和除塵設備,煙塵排放濃度超出了國家標準。根據新疆哈密市環境監測站對本地20家磚廠煙塵排放監測的結果表明,20家磚廠煙塵排放濃度總均值為9372mg/m3,超標30倍,萬塊磚粉塵的年排放量為17kg.由此推算,全國5000億塊黏土實心磚,造成的粉塵排放量約為85萬t,燒磚造成的二氧化硫年排放量約為72萬t.煤的燃燒也是造成大氣氟污染的最大根源之一,煤中的氟化物主要以無機物形式存在,即存在于礦物質中。煤中的氟含量主要靠煤炭的分選降低,即煤的灰分愈低氟含量愈低,反之愈高。利用灰分高的煤燒磚,氟的排放量就高,對環境的危害就大。

  磚瓦工業節能減排的潛力磚瓦工業的節能主要體現在建筑節能和生產節能兩個環節。在我國,目前普通磚仍在大規模生產和使用,小規模企業仍是行業的主體,高能耗、低效率的生產方式仍普遍存在。如果在今后10~15年內,國內企業通過節能技術改造,高強裝飾多孔磚、空心磚、混凝土砌塊、加氣混凝土制品等節能利廢產品的市場占有率能提高到50%~60%,燒結普通磚減少至45%~40%,,企業平均規模提高到3000萬塊/年以上,有50%以上的企業使用窯爐余熱人工干燥工藝技術,企業數減少到3萬家左右,預計行業單位煤耗降低25%~35%,單位電耗降低15%~25%是完全可能的。

  從建筑節能的角度推動磚瓦工業節能減排我國落后的墻體材料工業和低水平的建筑施工技術,難以為建筑節能提供基本的保證條件,墻體材料的現狀難以滿足建筑節能高標準的需求。在我國墻體材料的構成中,尚有60%是保溫隔熱性能差的傳統黏土實心磚,墻材產品結構和技術結構不盡如人意。頁巖、煤矸石、粉煤灰等制品的生產大而不強,普通型企業較多,大多數磚瓦企業都屬于一般性的中低檔、勞動密集型產品結構。而其他新型墻體材料也普遍存在著檔次不高、性能較差的問題,為復合墻體配套的基本材料的質量和品種還不夠完善,復合墻體施工應用技術尚不夠成熟。在我國的夏熱冬暖地區,若要達到現行的節能設計標準,如采用實心黏土磚砌墻,厚度要達到370mm左右;在寒冷地區和嚴寒地區厚度要求就更高了,如在哈爾濱地區,實心黏土磚墻體的厚度要達到約1.5m的厚度才能滿足建筑節能的要求,只有發展復合外墻才是解決問題的根本出路。

  建筑節能的發展離不開節能建材的大力支持,而建筑節能的發展必然會推動節能建材的發展,大力推廣建筑節能給建材、墻材,特別是制磚領域節能的發展提供巨大的推動力。隨著節能概念的提出,豐富了住房品質的內涵,未來的節能墻材使用量巨大,市場空間巨大。據專家預測,隨著消費者節能意識的提高,需要更多的節能建材,以選擇更高舒適度的產品。節能標準的實施還將促進保溫技術和相關產品的完善。

  因此,磚瓦工業要抓住這個千載難逢的大好時機,研究、開發、引進消化吸收和推廣一大批生產節能技術和設備,發展推廣各種新型建筑材料,如燒結空心磚,重點發展以粉煤灰、煤矸石、工業廢渣、工業尾礦以及頁巖、河道淤泥為主要原料的燒結空心磚和多孔磚;生產能耗低、保溫性能好的加氣混凝土、泡沫混凝土制品、混凝土空心砌塊。

  從生產工藝和設備的角度推動磚瓦工業的節能減排在磚瓦原料制備工藝上,我國多數企業主要使用“一破一攪”工藝和設備,泥料制備度差,粒度在3mm以上;在成型切碼工藝方面我國以使用50型以下真空和非真空擠泥機為主,切碼多為人工操作;在干燥、燒成工藝裝備方面,我國僅有數百家企業使用了與國外較接近的真空擠出成型、人工干燥和隧道窯燒成工藝,這主要是一些引進或引進技術裝備消化吸收的企業。

  從原料方面看,黏土原料的化學性能和物理性能對生產能耗的影響很大,其程度往往大于生產工藝中單項技術對能耗的影響。比如說原料中碳酸鹽含量將加劇吸熱反應的發生,而可燃物的含量和硫化物的含量相反會造成放熱反應的發生。原料的含水率也是影響能耗的一個重要因素,磚坯的水分需經干燥才能蒸發掉,而干燥耗能很大。含水率的大小會對擠出成型有影響,影響的程度與原料的配比和成型工藝有關?,F在的磚瓦廠原料擠出成型時的含水率比以往已降低了很多,但仍有很大空間。

  干燥和焙燒是磚瓦生產最主要的能耗部分。從干燥工藝來看,控制半成品從干燥室出來的以及縮短干燥室和焙燒窯之間的距離均是工藝設計中要考慮的問題。干燥室的密封性能和室壁性能的改善均有助于能耗的減少。

  用高效設備替代能耗高的設備,如節能引風機,高效節能破碎設備,攪拌擠出設備,成型設備等,可以適應多品種的要求,做到設備運行成本低,運行可靠,故障率低,維修費用低或不需要維修、維修方便,操作控制簡單安全。

  從廢渣利用角度推動磚瓦工業的節能減排磚瓦企業利用粉煤灰、爐渣、煤矸石、鋸末和農作物——秸稈等可燃性廢料作內燃料,實行內燃燒磚,可以節約原煤、提高產品質量和產量。原材料中摻加含能的工業廢渣和廢料不僅可以減少資源的消耗,還可以減少能源的消耗。實踐證明,內燃磚是熱能利用率較高的一種燃料方法。它是將原料粉碎到一定程度并均勻地混合到制磚原料中(此時的原料通常稱為內燃料),從而使原料中的各組成各司其職、各負其責。這是由于燃料在坯體內部燃燒直接加熱坯體,加熱效率高,窯內最高溫度在坯體內部,窯內氣流溫度比坯體溫度低,與外燃磚比較,窯體向外部散熱相對減少,所以內燃磚能降低單位產品的熱能消耗。其中,高摻量粉煤灰燒結磚,具有可提高能源利用率、降低坯體密度和煤灰的預分解作用等節能效應,可明顯降低坯體焙燒的燃料消耗,與外燃燒磚相比,具有實質意義的節能效率(不包括粉煤灰等工業廢渣所含可燃成分取代燃燒煤的比例)可達25%以上,因此,可減少溫室氣體——CO2排放量25%以上。

  由于內燃料的種類較多,貨源不一,發熱量也不盡相同,要在保證燒結磚質量的前提下,達到節煤降耗的目的,還必須做到:一要了解內燃料的種類、性質和熱值;二注重內燃料的粉碎和摻配;三要掌握內燃燒磚的碼燒技術。

  有效利用工業廢渣是目前我國墻體材料的一個顯著特點,更是燒結磚瓦的一大優勢。早在上世紀60~70年代,我國就開始提倡和鼓勵利用工業廢渣生產燒結磚瓦。到目前為止已覆蓋到行業的許多企業,成為磚瓦行業節能、節材的一個主要亮點。因此,利用工業廢渣燒磚是磚瓦企業節能和溫室氣體減排的有效途徑。當然,建筑垃圾、城市生活垃圾等也可用于燒磚。

  據了解,我國9萬家磚瓦企業中摻廢渣30%以上的企業有7000多家,部分企業摻廢渣達到了60%~70%。據測算,目前磚瓦行業年利用各種工業廢渣2.5億t,年可節約燃煤(折標準煤)3000萬t.磚瓦工業節能減排對策磚瓦行業是資源密集型產業,生產消耗大量能源。當前,如何采取更加有效的手段,全面落實一系列的節能措施,成為當務之急。節能工作關系到磚瓦行業的持續發展,既是長期的重要任務,也是當前的緊迫任務,解決磚瓦行業的能源消耗問題,根本出路是必須堅持開發與節約并舉、節能優先的方針,大力開展節能工作,提高能源利用效率。

  “大處著眼,小處著手”。磚瓦行業要建立一種節能降耗的長效機制,把節能降耗指標納入干部乃至企業的考核體系。政績考核與資源節約、社會效益、環境保護、社會和諧等指標掛鉤。作為企業負責人要深刻認識節能降耗的重要性,增強節能降耗的意識。發展節能、節地、輕質、高強、環保的優質磚瓦產品。堅決淘汰實心黏土磚,減少低水平重復建設,改變長期以來高耗能、低產出的落后生產方式。磚瓦企業的發展應以節約能源、資源、保護環境為中心,以墻材革新為重點,以提高資源利用率、固體廢棄物利用率和降低污染物排放及生產節能產品為目標,緊緊依靠科技進步,按照循環經濟的發展模式,把磚瓦企業發展成為資源節約型、環境友好型企業。為此,建議:

  1.完善行業能源使用法規和管理體系,修訂并有效實施行業能源等級定額標準,建立行業能耗警示監測制度和企業自律機制,設立行業節能專項基金,以行政和經濟措施相結合,逐步引導企業節能工作走向市場化。

  2.調整產品結構、企業規模結構和工藝裝備結構,逐步實施各種節能改造措施,提高行業能效水平。

  3.利用工業廢渣,包括建筑垃圾和城市生活垃圾,特別是廢渣中殘余熱量的二次利用。減少普通磚的生產和使用量,加強優質節能型產品的開發、生產和推廣,推行使用節能型裝備,實現清潔化生產工藝和循環經濟模式應成為磚瓦行業的發展方向。


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