1引言
使用焙燒窯生產(chǎn)磚瓦及相關(guān)產(chǎn)品作為一種高能耗的建材生產(chǎn)方式，不僅消耗大量能源資源，而且造成溫室氣體和其他污染氣體的排放。因此燒結(jié)磚瓦行業(yè)是我國建材行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)改造的重點(diǎn)對(duì)象，企業(yè)對(duì)節(jié)能減排先進(jìn)適用技術(shù)的需求越來越迫切。本文介紹多種目前較適合我國燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)企業(yè)使用的節(jié)能減排技術(shù)方法，以供新建生產(chǎn)線技術(shù)選擇或現(xiàn)有生產(chǎn)線技術(shù)改造參考。
2生產(chǎn)過程節(jié)能減排技術(shù)
2.1大型隧道窯節(jié)能保溫焙燒技術(shù)
2.1.1技術(shù)介紹
大型節(jié)能保溫隧道窯內(nèi)寬不小于4.60m，可達(dá)10m以上。窯頂結(jié)構(gòu)從上到下依次為輕質(zhì)耐火材料、硅酸鋁保溫材料、高溫密封涂層和支持吊頂材料的主梁和次梁。這種結(jié)構(gòu)保證了窯頂耐熱、保溫、密封的性能。窯墻結(jié)構(gòu)從里到外依次為耐火材料、輕質(zhì)保溫材料、隔熱材料、結(jié)構(gòu)材料。采用輕質(zhì)襯砌材料，降低窯車的蓄熱量：窯車之間采用雙重密封結(jié)構(gòu)，兩側(cè)與窯體也采用密封結(jié)構(gòu)，杜絕了窯車面上與車下的氣體流動(dòng)。根據(jù)快速焙燒制度的要求，隧道窯在窯內(nèi)設(shè)置冷卻系統(tǒng)，窯下平衡、冷卻系統(tǒng)，余熱利用系統(tǒng)。窯溫、窯壓監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。燃料根據(jù)產(chǎn)品不同可選用煤、燃油或天然氣。余熱被充分置換出來，使熱工過程節(jié)能效率和熱利用率大大提高。大型節(jié)能保溫隧道窯斷面溫差小，自保溫效果好，熱效率高；產(chǎn)量高；產(chǎn)品質(zhì)量好，合格率高，產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度高；員工勞動(dòng)強(qiáng)度低，環(huán)保性能好。
2.1.2技術(shù)適用條件
新建生產(chǎn)線或現(xiàn)有隧道窯技術(shù)改造
節(jié)能減排效果：熱工過程節(jié)能效率可達(dá)40%，熱利用率可達(dá)60%~70%。相比行業(yè)一般能耗可節(jié)能20%以上，能耗的降低可帶來相應(yīng)的減排效果。
2.1.3投資運(yùn)行成本（個(gè)別地區(qū)數(shù)據(jù)，僅供參考）
一條年產(chǎn)6000萬塊標(biāo)磚的隧道窯生產(chǎn)線，投資約2000萬元，年運(yùn)行費(fèi)用不包括原料和燃料費(fèi)用大約為100~200萬元。
2.2燒結(jié)保溫砌塊技術(shù)
2.2.1技術(shù)介紹
燒結(jié)保溫砌塊主要用于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱和多孔薄壁砌塊。燒結(jié)保溫砌塊有合理的孔型設(shè)計(jì)和孔洞排布，孔洞率較高，可達(dá)50%以上，強(qiáng)度較高，比普通多孔空心燒結(jié)制品節(jié)約原料和燃料。符合節(jié)能建筑墻體砌筑的需要，具有良好的保溫、隔熱、隔聲效果，使墻體導(dǎo)熱系數(shù)降低，達(dá)到建筑節(jié)能的目標(biāo)。為了提高保溫效果，降低砌塊導(dǎo)熱系數(shù)，提高熱阻值，可以在砌塊內(nèi)腔填充高保溫隔熱性能材料如礦棉、聚苯顆粒等，砌塊的主要熱阻由保溫隔熱材料熱阻和封閉空氣間層熱阻組成。國外在這類復(fù)合保溫砌塊方面已有成熟技術(shù)，而國內(nèi)尚處于起步推廣階段，目前已設(shè)計(jì)制造出內(nèi)腔填充聚苯顆粒的燒結(jié)注孔保溫砌塊，砌塊內(nèi)空腔設(shè)置有經(jīng)加溫封存的聚苯顆粒，填充生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，內(nèi)腔填充材料聚苯顆粒可由填充專用設(shè)備完成。這種燒結(jié)注孔保溫砌塊具有高隔熱保溫性能、隔聲性能、耐久性能。
2.2.2技術(shù)適用條件
新建燒結(jié)制品生產(chǎn)線或現(xiàn)有生產(chǎn)線改造
2.2.3節(jié)能減排效果
燒結(jié)保溫砌塊由于有良好的保溫性能，因此能夠?qū)崿F(xiàn)有效的建筑節(jié)能，單一墻體材料390mm厚墻體可達(dá)到節(jié)能65%要求，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。燒結(jié)保溫砌塊有較高的孔洞率，生產(chǎn)過程中能比普通多孔空心燒結(jié)制品節(jié)約原料15%~30%和節(jié)能10%~20%。
2.2.4投資運(yùn)行成本
年產(chǎn)1億塊（折標(biāo)磚）生產(chǎn)線一次性投資約需4000~5000萬元，年運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)約需1000萬元。
2.3燒結(jié)煤矸石技術(shù)
2.3.1技術(shù)介紹
燒結(jié)煤矸石磚是用煤矸石為主要原料（占原料70%以上，最高可達(dá)100%），可摻入少量黏土、頁巖、粉煤灰，經(jīng)粉碎、成型、焙燒而成的建筑用磚。燒結(jié)煤矸石可以節(jié)約大量黏土，由于煤矸石中含煤，可燃燒放熱，在焙燒過程中可以大量節(jié)約焙燒用煤，甚至可以不需要外加燃料，且多余熱量可回收利用。
2.3.2技術(shù)適用條件
周邊有煤矸石來源地區(qū)的黏土或頁巖燒結(jié)磚生產(chǎn)線技術(shù)改造或者新建生產(chǎn)線。
2.3.3節(jié)能減排效果
每萬塊標(biāo)磚可消耗煤矸石約20t。年產(chǎn)1億標(biāo)塊煤矸石燒結(jié)磚項(xiàng)目每年可比生產(chǎn)1億標(biāo)塊實(shí)心粘土磚節(jié)約用煤約1萬t，如果同時(shí)在生產(chǎn)過程中回收余熱，可供約2萬m2建筑冬季采暖，節(jié)省采暖用煤約3000t。按生產(chǎn)1億標(biāo)塊煤矸石燒結(jié)磚測(cè)算，每年可節(jié)約用地約33萬m2，每年可減少煤矸石堆放占地1~1.7m2。
2.3.4投資運(yùn)行成本
應(yīng)用該技術(shù)需對(duì)原生產(chǎn)線進(jìn)行改造，需增加或改進(jìn)原料破碎設(shè)備，投資約20~50萬元。需根據(jù)煤矸石發(fā)熱量計(jì)算出合理的原料配比和投煤量，按照比例在黏土或頁巖中摻入煤矸石，再在焙燒過程中減少外加煤量，因此運(yùn)行成本主要是購入煤矸石的支出，可顯著減少黏土和煤的耗量。煤矸石的價(jià)格根據(jù)熱值不同以及各地區(qū)差別，價(jià)格有所不同，基本都在50元/t以下，有的地區(qū)甚至在20元/t以內(nèi)。
2.4燒結(jié)粉煤灰技術(shù)
2.4.1技術(shù)介紹
利用發(fā)電廠的粉煤灰制磚，既可以節(jié)約能源和保護(hù)土地資源，又可以保護(hù)環(huán)境。制備燒結(jié)磚原料中加入粉煤灰主要有兩個(gè)作用：一是作為內(nèi)燃料，利用粉煤灰中殘余碳，降低煤耗；二是作為塑化原料的外摻劑，減少干燥收縮和降低干燥敏感系數(shù)。粉煤灰燒結(jié)磚用單一原料無法生產(chǎn)，粉煤灰用量在50%以上，另需摻入其他原料作為粘結(jié)劑，如黏土（塑性指數(shù)應(yīng)大于9%）或頁巖，也可摻入適量的膨潤土或無機(jī)化學(xué)復(fù)合摻加劑等。隨著技術(shù)的發(fā)展更新，粉煤灰摻量在不斷增加。
2.4.2技術(shù)適用條件
適用于周邊有粉煤灰來源（如發(fā)電廠）且有適量黏土或頁巖資源的地區(qū)，黏土或頁巖磚生產(chǎn)線改造或者新建生產(chǎn)線。
2.4.3節(jié)能減排效果
節(jié)土40%~60%（與實(shí)心黏土磚比）：節(jié)煤量由粉煤灰的發(fā)熱量大小而定，一般可達(dá)20%；摻灰量在50%以上，對(duì)于一個(gè)年產(chǎn)6000萬塊磚的工廠，每年用灰量可達(dá)7~8萬t。磚坯干燥時(shí)間縮短，可節(jié)省晾坯用地。
2.4.4投資運(yùn)行成本
使用高摻量粉煤灰磚技術(shù)在原生產(chǎn)線的原料制備和成型設(shè)備上需要進(jìn)行適當(dāng)技術(shù)改造，投資成本約30~50萬元。運(yùn)行成本主要增加購入粉煤灰的支出，節(jié)省了黏土和燃料的成本。粉煤灰的價(jià)格根據(jù)級(jí)別、含碳量不同以及運(yùn)輸距離差別而有所不同，由每噸十幾元到上百元不等。
2.5燒結(jié)淤泥制磚技術(shù)
2.5.1技術(shù)介紹
河道湖泊淤泥經(jīng)過3個(gè)月以上的晾曬干燥后，可直接作為制磚原料經(jīng)過隧道窯焙燒生產(chǎn)各種規(guī)格的空心磚、多孔磚，還可以與煤矸石、粉煤灰或爐渣等不同原料混合，進(jìn)一步節(jié)約資源和能源。使用河道湖泊淤泥為原料生產(chǎn)燒結(jié)磚的優(yōu)點(diǎn)首先是節(jié)約粘土資源，其次是疏浚河道，解決河道淤泥堆積問題，提高河道通行能力，并且改善環(huán)境，還能提升水質(zhì)，而且淤泥制的磚可有較好節(jié)能效果。我國僅國內(nèi)湖泊、河道擁有的淤泥每年的采集量至少可達(dá)7000萬t，可大力推廣淤泥制磚。
2.5.2技術(shù)適用條件
有河道湖泊淤泥來源的地區(qū)新建或改造燒結(jié)磚生產(chǎn)線。
2.5.3節(jié)能減排效果
節(jié)約粘土資源，每生產(chǎn)1萬塊標(biāo)磚可節(jié)約黏土10~15m3，加入煤矸石、粉煤灰、爐渣等內(nèi)燃料燒結(jié)磚還能相應(yīng)減少能源消耗，節(jié)約燃料達(dá)50%以上。
2.5.4投資運(yùn)行成本
燒結(jié)淤泥制磚在生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備上與燒結(jié)普通磚區(qū)別不大，可簡(jiǎn)單改造燒結(jié)普通磚生產(chǎn)線生產(chǎn)，其他投資在50萬元內(nèi)。由于淤泥需要經(jīng)過較長時(shí)間晾曬風(fēng)干，因此制磚成本比燒結(jié)普通磚略高，即增加了原料成本。淤泥原料價(jià)格不同地區(qū)有所不同，大約在5~20元/m3。由于淤泥制磚在環(huán)保方面的特殊作用，部分地區(qū)政府對(duì)應(yīng)用該技術(shù)的企業(yè)進(jìn)行資金補(bǔ)貼或優(yōu)惠。
3能源回收利用技術(shù)
3.1隧道窯余熱人工干燥技術(shù)
3.1.1技術(shù)介紹
磚瓦在生產(chǎn)過程中，由廢氣帶走和向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量，約占總熱量的1/3以上。隧道窯余熱人工干燥技術(shù)是利用隧道窯冷卻帶的余熱將空氣加熱，再通過管道輸送到干燥室，烘干干燥室內(nèi)的濕磚坯，強(qiáng)制性地脫去坯體中的水分。在隧道窯生產(chǎn)過程中利用余熱干燥磚坯，不但可以節(jié)約大量的干燥磚坯用煤，而且減少了自然干燥的坯場(chǎng)占用的大量土地，節(jié)約占地費(fèi)、防雨具費(fèi)、人工費(fèi)等成本，保證產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量并縮短干燥周期，同時(shí)降低出窯溫度，改善了工人的勞動(dòng)條件，近年來新建的隧道窯生產(chǎn)線都包括了人工干燥技術(shù)，提高了隧道窯的熱利用率，因此在推廣隧道窯的同時(shí)可以推廣人工干燥技術(shù)。
3.1.2技術(shù)適用條件
新建隧道窯或者早期隧道窯改造。
3.1.3節(jié)能減排效果
一個(gè)年總產(chǎn)量6000萬塊（折標(biāo)磚）的制磚企業(yè)由自然干燥改人工干燥，可節(jié)約約60畝土地。
3.1.4投資運(yùn)行成本
一條年產(chǎn)6000萬塊標(biāo)磚的隧道窯人工干燥室，需投資100萬元左右，每年可減少土地補(bǔ)償費(fèi)和其他費(fèi)用30萬元以上，年運(yùn)行成本在10萬元以內(nèi)。
3.2隧道窯余熱利用技術(shù)
3.2.1技術(shù)介紹
內(nèi)燃燒磚隧道窯的原料發(fā)熱量在滿足焙燒和人工干燥外，仍有一部分多余的熱量散發(fā)，隧道窯余熱采暖供熱技術(shù)將這部分熱量回收利用，通過余熱鍋爐等余熱利用設(shè)備將冷水加熱，供生產(chǎn)車間、辦公室、生活區(qū)冬季采暖及洗浴等，能夠?qū)崿F(xiàn)冬季取暖完全利用生產(chǎn)余熱而不需取暖用煤。生產(chǎn)過程不增加燃料消耗量，也不增加生產(chǎn)設(shè)備，只是冬季選用發(fā)熱量較高的內(nèi)燃料。目前新建的隧道窯基本都帶有余熱利用設(shè)備。
3.2.2技術(shù)適用條件
適用內(nèi)燃料的隧道窯，余熱供暖較適合北方地區(qū)冬季使用。
3.2.3節(jié)能減排效果
一條年產(chǎn)1.2億塊（折標(biāo)磚）的內(nèi)燃燒磚隧道窯冬季可滿足大約2萬m2的采暖面積，每年可節(jié)約取暖用燃煤約3000t，減少相應(yīng)的二氧化碳排放約6000t。
3.2.4投資運(yùn)行成本
每臺(tái)余熱鍋爐投資成本約10萬元，年運(yùn)行成本約1~2萬元，預(yù)期壽命15年，凈效益約20萬元/年。年產(chǎn)煤矸石磚1.1億塊的生產(chǎn)線的熱管余熱回收利用工程投資35.7萬元，每年節(jié)約資金27萬元。
3.3大隧道窯余熱發(fā)電技術(shù)
3.3.1技術(shù)介紹
余熱發(fā)電技術(shù)是利用生產(chǎn)過程中多余額熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。煤矸石制磚在煅燒過程中有大量的熱量，隨著排風(fēng)機(jī)而排除窯外，主要是煙氣余熱和產(chǎn)品冷卻余熱。據(jù)調(diào)查，燒結(jié)磚生產(chǎn)中的余熱總量約占其燃料消耗總量的30%~60%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的40%左右。這部分熱量目前除摻入部分冷風(fēng)降溫到125℃左右用來烘干磚坯外，基本上未得到有效利用，隧道窯高溫段煙氣溫度達(dá)400℃，熱風(fēng)平均溫度可達(dá)200℃左右，是很好的穩(wěn)定低溫?zé)嵩矗哂欣糜酂岚l(fā)電的潛力。大隧道窯余熱發(fā)電技術(shù)是利用大隧道窯制品的冷卻熱和200~500℃的中低溫?zé)煔夂陀酂嶙鳛闊嵩矗ㄟ^余熱鍋爐（熱交換器）回收煙氣等介質(zhì)中的熱量，并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，加熱給水產(chǎn)生過熱/飽和蒸汽，沖動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電，且余熱發(fā)電部影響正常爭(zhēng)產(chǎn)。據(jù)工業(yè)性試驗(yàn)，通常余熱發(fā)電可達(dá)500~1500kW，基本上可滿足煤矸石磚廠用電。目前該技術(shù)在國內(nèi)已有實(shí)用，且仍在不斷完善。
3.3.2技術(shù)適用條件
適用于窯內(nèi)冷卻帶溫度較高的燒結(jié)煤矸石磚大隧道窯（年產(chǎn)6000萬塊標(biāo)磚以上）。
3.3.3節(jié)能減排效果
一條年產(chǎn)1.2億塊煤矸石燒結(jié)磚的生產(chǎn)線，采用隧道窯余熱發(fā)電，扣除廠用電后，每年可對(duì)外供電約666kWh，總發(fā)電量相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約3700t，即可減排二氧化碳約9200t。
3.3.4投資運(yùn)行成本
2條一次碼燒內(nèi)寬為6.9m的大斷面隧道窯（共1.2億塊/年）上安裝兩臺(tái)3t/h次中溫中壓余熱鍋爐，配1臺(tái)1.5MW汽輪發(fā)電機(jī)組，總投資約1000萬元，年運(yùn)行成本約180萬元，內(nèi)部收益率約30%。每年可為企業(yè)節(jié)約開支約430萬元，扣除運(yùn)行成本，每年可增加企業(yè)利潤約250萬元。根據(jù)國家有關(guān)政策，余熱發(fā)電收益前三年免征企業(yè)所得稅。
4污染末端控制技術(shù)
4.1磚瓦濕法煙氣脫硫技術(shù)
4.1.1技術(shù)介紹
脫硫的過程中同時(shí)除去煙塵，即除塵脫硫一機(jī)多用或除塵脫硫一體化。在吸收塔前增設(shè)預(yù)洗滌塔，可使高溫?zé)煔獾玫嚼鋮s，通常可將120℃以上的高溫?zé)煔饫鋮s到80℃左右，并使煙氣增濕，有利于提高SO的吸收效率，同時(shí)起到了除塵作用，除塵效率通常為95%左右。推薦關(guān)注公眾號(hào)《磚瓦界》
4.1.2技術(shù)適用條件：適用含硫燃料或原料的燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)線。燒結(jié)磚生產(chǎn)中SO排放的控制途徑主要是燃燒后脫硫即煙氣脫硫，目前濕法煙氣脫硫被認(rèn)為是最成熟、控制SO2最行之有效的途徑，平均脫硫率90%。石灰石/石膏濕法工藝是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)，該方法是以石灰石或石灰的漿液作脫硫劑，在吸收塔內(nèi)對(duì)SO煙氣噴淋洗滌，使煙氣中的SO與漿液中的CaSO反應(yīng)，CaSO都氧化為CaSO即脫硫副產(chǎn)品石膏。該工藝每吸收1tSO就能副產(chǎn)脫硫石膏2.7t。采用石灰石/石膏法的煙氣脫硫工藝包括煙氣系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫劑漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理下系統(tǒng)，系統(tǒng)完善且相對(duì)復(fù)雜，一次性投資相對(duì)較高。其中吸收塔脫硫系統(tǒng)和脫硫劑漿液制備系統(tǒng)式脫硫必不可少的，而煙氣換熱系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)可根據(jù)具體情況減化或取消。磚瓦生產(chǎn)窯爐排放的煙氣一般都含有一定量的煙塵，在吸收SO之間可進(jìn)行煙氣的預(yù)處理，可專門設(shè)置高效除塵器，如電除塵器和濕坯除塵器等，除去煙塵，或在凈化SO。
4.1.3節(jié)能減排效果
脫硫率和除塵率都能達(dá)到90%以上，凈化后的煙氣中SO2濃度在700mg/m3以下，顆粒物濃度在100mg/m3以下，完全達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
4.1.4投資運(yùn)行成本
一套磚瓦濕法煙氣脫硫設(shè)備投資成本約200萬元，根據(jù)煙氣含硫量的不同，年運(yùn)行成本在50~100萬元。
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