西安墙体材料研究设计院设计三所在河南省信阳市平桥设计了年产4000万块(折标砖)粉煤灰粘土烧结空心砖生产线，使信阳节能建筑材料有限公司成为豫南重镇——信阳市唯一一家生产粉煤灰粘土空心烧结制品的国营企业。

1、项目的基本情况

信阳节能建筑材料有限公司是在原平桥砖瓦厂的基础上发展起来的全民所有灼企业，现有职工547人，其中各类专业技术人员34人，拥有固定资产669.9万元，占地面积15.23万m2，建筑面积1.82万m2。由于厂区粘土资源枯竭，设备老化，生产技术落后，使企业的发展受到极大的限制。为使企业重现生机，该厂利用紧邻平桥热电厂的地理优势，用电厂排出的废渣——粉煤灰生产烧结空心制品，既解决了工厂原料来源问题，又治理了粉煤灰对环境的污染。

1.1　原料性能

　　根据制品对原料性能的要求，分别对所用各种原料进行物理和化学性能研究，并对挤出试样进行对比分析。原料的各种性能指标见表1、表2。

表1　原料的化学成分

名称SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO(Na+K)2O烧失量

粉煤灰51.198.8724.002.251.121.8510.00

炉渣45.934.4320.752.070.752.1222.62

粘土65.626.1514.281.041.864.195.29

表2　粘土的物理性能

原料名称＞0.02mm

(%)0.02～0.002mm

(%)＜0.002mm

(%)塑性指数

信阳粘土27541912.9

　　根据原料检测的各种性能指标分析，均符合制砖原料的性能要求，但由于粉煤灰和炉渣中Al2O3的含量较高，作为制砖原料后，烧成温度比纯粘土制砖要高。其较高的发热量，可以实现全内燃烧砖，做到烧砖不投煤。

1.2　原料配比试验

　　将3种原料按照一定的比例混合后，其成型、干燥和烧成性能见表3。

表3　3种原料的成型干燥和烧成性能

原料名称粘土混合料1混合料2

配比粘土土：灰=60:40土：灰：渣=

50:40:10

成型含水率(%)2021.2922.82

挤出压力(MPa)0.6～0.80.6～0.80.6～0.8

成型情况表面整齐

光滑、易裂表面整齐

光滑、易裂表面整齐

光滑

干燥敏感性系数1.850.950.54

干燥收缩(%)7.624.243.54

烧成温度(℃)95010701090

　　原料配比试验表明，在原料中增加粉煤灰或炉渣都能生产出较好的空心制品，但为了提高成型性能，应强化原料的陈化，选用较好的双级真空挤出机。

2、　生产工艺

　　信阳节能建筑材料有限公司年生产4000万块(折标砖)粉煤灰粘土烧结空心砖生产线，主要以粉煤灰、炉渣和粘土为原料。由于粘土、粉煤灰、炉渣这几种原料的体积密度差异较大，它们之间的混合性较差，要达到充分地混合均匀，满足成型的要求，是工艺过程必须解决的问题。成型质量的好坏，直接影响到坯体的干燥和烧成过程，所以成型时选用具有较高真空度和较大挤出压力的50/45型双级真空挤出机。

2.1　生产工艺过程

　　根据原料的试验结果，最终确定其生产工艺为：

料机→搅拌挤出机→对辊破碎机→强力搅拌机→陈化库→箱式给料机→高速细碎对辊机→50/45双级真空挤出机→切坯机→码干燥车→隧道干燥室→轮窑→成品堆场。

2.2　生产工艺特点

　　a.该生产工艺抓住了原料混合难的特点，对原料的破碎和混合过程进行了强化处理，采用二道对辊破碎、二道搅拌的方法，尽可能使原料中粉煤灰和粘土混合均匀，原料性能趋于一致。

　　b.原料破粉碎混合后，采用陈化库对原料进行陈化处理。由于在搅拌过程中加进了一部分成型所需水分，在陈化库中，水分缓慢地浸润到原料中心。经过均匀地传递和扩散过程，使原料的塑性、干燥敏感性得到较大地改善，更加符合对原料成型、干燥的要求。

　　c.采用人工干燥方法，使整条线能常年生产，解决了因雨季气候变化对生产的影响，使工厂走出了靠天吃饭的困境。

3、　坯体的干燥

　　成型好的坯体，采用逆流式隧道式干燥室进行干燥。干燥送风方式为分散顶送风；排潮方式为分散边、顶排潮。干燥室的参数如下。

　　长×宽×高：　　60m×1.2m×1.17m；

　　干燥周期：24h；

　　干燥送风温度：130～150℃；

　　排潮温度：45～50℃；

　　产量：4000万块/年；

　　干燥室条数：10条。

　　该干燥室继承了传统干燥室的优点，结合最新的研究成果设计而成。

3.1　独特的干燥室结构

　　该隧道干燥室为每两条道一组的结构形式，集中送风，分散排潮。在送风段和中部采用了西安墙体材料研究设计院吸收国外先进技术开发生产的旋风器和旋风搅拌器。在靠近排潮段的位置设置了循环气幕，以保证坯体在预定的干燥条件下干燥。采用旋风送风器可增加热风与砖坯的接触面积和机率，增加风速，使坯体和热风之间的热交换系数增大，换热量增强。同时，坯体内部的热湿交换效率也得到极大地提高。旋风搅拌器主要用于隧道干燥室中热风的横向流动，通过搅拌使热风和坯体的接触时间增长，湿热交换量加大，利于坯体内部水分向表面扩散，使表面的水分很快地交换到介质中去，既利于坯体内部湿传导的均衡进行，又利于坯体内部热传导均匀稳定地加快，使坯体能在较快的速度下进行干燥。根据其生产品种的要求，采用双层码坯的方式，既解决了码坯对坯体强度的要求问题，也增加了坯垛中部的通风量顶部结构如图2。

3.2　较大的生产能力

该生产线设计生产能力为年生产多孔砖4000万块(折标砖)，每天生产13.4万块(以年生产时间300天计)，考虑到生产过程中的废品损失，每天应生产15万块(折标砖)左右。按照以往的设计方法，应该有14～15条干燥室，才能达到总产量的要求，但在该干燥室的设计过程中，充分运用最新的研究成果，重点从干燥室结构、码坯方法与隧道内气体流动方式、新设备应用等方面入手，解决了许多难题，使干燥室产量有较大提高，仅用10条干燥室就达到了设计生产能力。根据试生产的情况看，在原料成型水分23%～24%，干燥送风温度仅100℃～110℃的情况下，仍能保质、保量地完成生产任务。每条干燥室的产量达到1.5万块/日。

3.3　节省工程投资

　　隧道式干燥室的设计为顶送风、边顶部排潮的结构，其基础深度仅为0.2m，与基础平均深度为1m的一般隧道干燥室相比，极大地减少了基础施工工程量，降低了干燥室的工程投资，顶部的各种风道均用红砖砌筑，既保证管道的通风性能，又增强了管道的保温性，减少了因使用金属管道而必须使用较好的保温材料的投资。顶部设置管道后，使顶部保温层大幅度地减少，节省保温层的铺设费用。每条干燥室的造价仅4万元，与相同规格的一般隧道干燥室相比，节省投资20%左右。另外，该隧道干燥室特别适合于南方和地下水位较高的地区，上送风道的设置，解决了高地下水位地区必须对总热风道进行防水处理，地下管道散热损失较大的难题。施工周期缩短，与地下送热风道、底送风的隧道干燥室相比，施工时间可以减少30%～40％。

4、　制品的烧成

　　烧成采用三心拱直通道轮窑，顶部设置抽余热和排烟系统，窑的基本技术参数如下。

　　窑体长×宽×高：　100m×15.2m×4.2m；

　　窑室宽：4m；

　　窑室高：2.8m；

　　火眼排距：1m；

　　火眼列距：0.4～1～1.2～1～0.4m；

　　门距：5m；

　　门高：1.8m；

　　火行速度：2～2.5m/h；

　　坯体入窑水分：≤6%；

　　煤耗(含内燃)：1.3t(标煤/万块砖)。

　　根据粉煤灰砖的生产特点，在烧成设备——窑的设计过程中，注重新技术的应用，使得该轮窑具有较为明显的特点。

4.1　优异的断面形状

该轮窑采用三心拱的断面形状，拱顶弧高仅1.35m，比半圆拱的2m高少了0.65m,拱顶更平。拱顶弧部分的面积为4.4m2，半圆拱拱顶弧部分的面积为6.28m2，窑道总面积半圆拱为9.48m2，三心拱为10.2m2，三心拱通道面积比半圆拱增加7.6%。利用该种断面形状可明显改变窑内气体的流动状况，使窑内热气体在断面上的分配更加合理。减少了窑预热带的上下温差，使预热速度比一般轮窑快。窑内的通风量较一般轮窑有较大幅度提高，冷却带断面上下风量分配合理，冷却速度提高。

4.2　新颖的结构形式

　　该轮窑设计为全地上的结构形式，正负零以下除基础工程外，无任何工作量。哈风口位于窑正负零平面，全外哈风，哈风口和总烟道的联结用垂直支烟道。总烟道位于窑断面上部两侧，窑中部为余热道。为了充分地利用窑内的余热和高温烟热，在窑中部用横向管道将烟道和余热道连结起来，形成双“H”型管道合并的互通式管道网络，将所有可利用的热量全部输送到干燥室中去。

余热利用的取热口设计在窑总热风道的底部，采用大管径直接抽取方式，而摒弃了原来在火眼处设置管道，窑顶换热的方式，使取热效率更高。窑上设置了自身余热利用系统，在不用人工干燥室的情况下，可将窑冷却带的余热经过管道系统送到预热带预热砖坯，达到快速预热、烧成的目的，使原来白白浪费的热量得到了充分利用。

4.3　优良的使用性能

　　窑的火行速度设计为2～2．5m/h，比一般轮窑的火行速度提高1～1.5m/h。在码窑密度和码坯量相同的情况下，比一般轮窑产量提高了2～3倍。在烧成普通砖时，相同规格的一般轮窑部火日产量只能达到5～6万块，而三心拱直通道轮窑的部火日产量可以达到12～13万块，甚至15万块。在烧成空心砖时，一般轮窑的部火日产量仅7～8万块，而三心拱轮窑可以达到16～17万块，甚至可达到19万块。而且窑断面上下温差较小，制品颜色均匀。所烧制品经过国家建材局墙体屋面材料质量监测中心检测，达到国家标准的要求，空心砖的强度达到ΜU20以上。

4.4　较低的能源消耗

　　根据半年来的生产实践，万块砖的煤耗为1．2t标煤(含内燃)，比设计值少0.1t。与一般轮窑相比，万块砖少用煤炭0．5～0．6t。这得益于窑炉结构设计的合理性和对窑炉余热充分合理地利用。使用节能型送热风机，使电力消耗急剧下降，按一般设计，应使用90kW的风机，而通过结构方面的改进，现在仅用55kW的风机就能达到原来90kW风机的使用效果。电耗降低40％～50％。

5、　合理的生产成本

　　由于生产过程中，主要使用电厂的废渣——粉煤灰，使得生产成本显著降低。一是利用粉煤灰的热量，使烧成时的煤耗降低；二是减少了粘土资源的用量，使原料的成本下降；三是使用节能设备，使电力消耗降低；四是合理的工艺和结构形式，减少了生产人数，使劳动力成本降低；五是工艺紧凑，减去了不必要的中间环节，提高了生产成品率，综合成本下降。根据目前的生产情况分析，每块砖生产成本比一般粘土砖降低成本8％～10％。

6　结语

　　利用电厂粉煤灰生产空心砖，是一举两得的好事，符合国家产业政策和墙改政策要求，既解决了国营老厂的原料来源问题，又减少了粉煤灰对环境的污染，同时为建筑业提供了大量优质的建筑材料。新工艺、新技术的使用，是砖瓦企业走出困境，重现生机，取得较好经济效益的必由之路。

　　鉴于国内众多砖瓦企业仍使用轮窑烧成这一现实情况，对砖厂的技术改造，重点在于对老式轮窑的技术改造，使其能够提高产量，降低消耗，应大力推广粉煤灰烧结空心砖，造福子孙后代。

 

 

 

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