1  前言

由西安墙体材料研究设计原传承担，起草《中华人民共和国国家标准——烧结砖瓦工厂设计规范（报批稿）》专题的工作。按照西安墙体材料研究设计院总体计划和具体要求，分工确定成立了“烧结砖瓦工厂设计规范专题项目/砖瓦生产技术分析研究”，为此展开了调研工作。

针对量大面广的烧结砖瓦行业生产实际，我们制定了周密全面的调研技术，采用各种形式进行工作。

调查数据来源许多方面，比如原料采用了中国建材西安墙体材料研究院研究中心的2005~2010年所作实验数据，对比分析可行性实验结果和实际生产的差异。其他分析数据收集也统计了改研究院2006~2010年承担的设计项目，对规模、利废、装备机械化对比分析。通过这种集中式的调查，得到许多资料，取得了良好的效果。为规范的编制起到了重要作用。另一方面，充分利用我们烧结砖墙体材料科特别烧结砖瓦工厂研究设计单位的优势，采用各方面的条件，对有关企业展开工作，有利于促进和帮助墙体材料专题组调研的工作，有利于促进和帮助墙体材料专题组调研的工作。2010年3月上旬到2010年8月上旬，基本完成全部调研走访和问卷回收统计工作。调查烧结砖瓦企业规模分类、原料化学成分、原料性能及种类统计数据、烧结砖瓦窑炉统计见表1、表2、表3、表4、表5。

表1  调研烧结砖瓦企业分类

项目	I	II	III	IV	V
分类	大型	中型	小型
范围/万/年	≥8000	8000~6000	6000≥III ≥3000	3000	≤3000
数量/个	6	5	8	9	10
比例/%	15.7	13.1	21.2	23.7	26.3
比例/%	15.7	34.3	50

 

表2  原料化学成分表

项目	原料化学成分	范围/%	备注
1	SiO2	18.11~87.55
2	Al2O3	2.04~33.03
3	Fe2O3	0.15~26.54
4	CaO	0~28.57
5	MgO	0~7.98
6	K2O	0~8.02
7	Na2O	0~3.16
8	SO2	0~24.53
9	TiO2	0~7.79
10	烧失量	0.45~56.44

 

 

 

 

 

 

表3  原料性能及种类统计数据表

项目		统计数据	备注
统计数据		412
塑性指数范围		2.99~31.31
干燥敏感指数范围		0.23~2.34
	页岩	34%
原料种类	废渣	59%
	淤泥	7%
否定原料统计		37个	石灰爆裂

 

表4  其他数据统计比例结果

项目	统计数据/个	备注
采用页岩	14
采用废渣	43
2008~2010年实施数	33
采用机械码坯	14	占42.04%

 

表5  烧结砖瓦窑炉形式统计表

项目	砖	瓦	备注（占比例）
轮窑（或推板）	12	10	31.5(%)(66.6)
隧道窑	26	3	68.5(%)(20)
辊道窑	-	2	(13.4)

 

2  烧结砖瓦生产现状

烧结砖瓦是我国目前墙体屋面材料的主要品种。它是重要的建筑材料，广泛应用于建筑业，用于城乡建设和人民安居工程，全国砖瓦企业发展到12万个，占地500多亩，每年生产烧结砖瓦（含实心粘土砖）8500亿块，特别是进入“十一五”中期我国新型墙体材料已经进入了快速发展时期。到“十一五”末期，全国新型墙体材料产量将达到3000亿块，比2000年增加900亿块，年均增长速度为8%；新型墙体材料产量占墙体材料总产量的比重将达到40%，其中城镇达到50%以上，大中城市（辖区内）达到60%以上，市区达到80%以上，农村达到25%~30%，中西部地区和东部地区的差距减小2个百分点；采用新型墙体材料的建筑竣工面积占城镇建筑竣工面积的50%，其中大中城市（辖区内）达到60%以上，市区达到80%以上。墙体材料产业为我国国民经济的发展和大规模经济建设做出了重要的贡献。

据统计，我国每年竣工各类建筑物约20亿m²。截至目前为止，已有建筑总面积400多亿 m²。预计到2020年还将新增300多亿 m²。这样巨大的建筑量需要砖瓦工业强有力的支撑。

“十一五”以来，在国家墙改政策的推动下，“禁实”政策陆续出台并得到落实，我国墙体材料产业发生了重大变化。期间，我国各地砖瓦企业采取积极有效措施，加大技术投入，淘汰落后的生产工艺和设备，生产节土、节能、利废、环保型的各类新型墙体材料，使各种新型墙体材料不断涌现，极大地满足了经济建设的需求。到此末期，新型墙体材料的比重已由2001年的16%提高到现在的40%左右。墙体材料产业、产品结构发生了明显变化，呈现出如下总体特征：

第一，是综合利用工业废渣（煤矸石、粉煤灰、各种废渣）力度不断加大，其中煤矸石、粉煤灰、页岩等废渣烧结砖瓦制品全厂生产能力达到3000万块~800万块以上；利废产品、烧结多孔砖、空心砖产量显著增加。北京、河北、山西、内蒙古、黑龙江、辽宁、山东、河南、湖南等均已建设了上规模的全煤矸石烧结砖、粉煤灰烧结（蒸压）砖生产线，工业废渣（煤矸石、粉煤灰、各种废渣）综合利用加快。安徽省由于新型墙体材料的发展累计节约土地10万多亩，节能430万t标煤，广东、重庆、浙江等地积极利用河砂生产蒸压灰砂砖和利用海（河）淤泥生产烧结制品。各类烧结空心制品受到青睐，市场形势很好。初步统计2011年1~6月份，全国墙体材料产业利废产品总量达2080亿块以上，同比增长在8%左右。一般新型墙体材料烧结制品工厂生产能力达到3000万块标准砖以上。

第二，是进一步加快实心砖改产空心砖步伐，带动烧结多孔砖、空心砖产量快速增长。2010年全面各类烧结空心制品总量达到800亿块~1000亿块（折普通砖），同比增长37.5%左右；掺废渣（30%以上）利废产品总量达1300亿块，同比增长在14%以上。2010年1~6月份，预计各类烧结空心制品总量同比增长6%左右，可达到1300亿块~1400亿块（折标砖）。每年淘汰实心粘土砖生产企业2万家，减少产量600亿块，实心粘土砖总量控制在4500亿块/年以内，累计节约土地110万亩，节能8000万t标准煤，利用废渣3亿t。

第三，是新型墙体材料产量快速增长，实心粘土砖总量呈现下降趋势，同比减少约2个百分点，总量维持在5300亿块标砖。特别是中西部地区墙改步伐大大加快，烧结空心制品总量逐渐增加。安徽省新型墙体占墙材总量的比例已达36%，省辖市新型墙材建筑应用面积比例已达50%。安徽省使用墙改专项基金5000万元扶持新型墙体材料产业发展，带动社会资金近10亿元。广西砌块产量已占全区墙体总量的25%。从全国来看，比2000年增加900亿块，年均增长速度大于8%。

第四，是我国墙体材料产业规模经济效应显现，新型墙体材料生产开始向规模化方向发展。目前，我国新型墙体材料中的烧结砖瓦工厂生产线最大生产规模已达到8000万m²/年；新建烧结空心砖生产线的规模一般在5000万块/年以上。

第五，是技术装备水平和产品质量上了一个新台阶。“十一五”期间，引进并建成了一批具有当代国际先进水平的新型墙体材料生产线，包括利废空气砖生产线。在“十五”期间引进国外先进的煤矸石制砖设备的基础上，通过消化吸收和创新，开发了具有自主知识产权的全煤矸石半硬塑或硬塑挤出生产线，实现了制砖不用土，烧结不用煤，技术装备水平迈上了新台阶。新型墙体材料在产品质量、档次、功能等方面也有了很大提高。

第六，是创新和发展，尤其是进入新世纪以来，在国家墙体革新与建筑节能工作的推动下，我国砖瓦行业十分注重创新和发展，我国砖瓦装备的技术水平和科技创新能力提高较快。就砖瓦装备的技术来看，其整体水平有了较大提高。主要表现在两个提高上，即砖瓦机械生产企业加工生产能力显著提高，砖瓦机械装备的产品质量和技术水平大幅度提高。

“十一五”以来，我国墙体材料产业取得了显著成绩。国内许多城市的墙材革新从代替实心粘土砖出发，为利用本地的工业废料或地方资源，有的地区生产了灰砂砖、粉煤灰砖一类的小块砖，有的地区生产了混凝土空心砌快或加气混凝土砌块，这些新型墙体材料在把一部分实心粘土砖挤出市场的同时，得到了更大的发展。2015年，新型墙体材料产量占墙体材料总产量的比重将达到65%，其中城镇达到60%以上，大中城市（辖区内）达到75%以上，市区达到80%以上，农村达到45%以上，中西部地区和东部地区的差距减小2个百分点；采用新型墙体材料的建筑竣工面积占城镇建筑竣工面积的55%，其中大中城市（辖区内）达到75%以上，市区达到80%以上。严寒和寒冷地区城镇新建、扩建的居住建筑及其附属设施全部采用新型墙体材料并达到民用建筑节能标准要求。同时，烧结砖瓦工业出现稳步发展的局面，实心粘土砖总量得到控制，新型墙才发展迅速，产品质量有所提高，节能发展在提高。

3  烧结砖瓦行业生产节能现状

我国约有烧结砖瓦生产企业10万余家，年总产量8500亿块（折标），年耗能折标煤7500万t，占建材行业总能耗30%左右。烧结砖瓦企业热效率平均40%，而热工设备维护结构散热及设备能耗损失约占总能耗的25%，如果烧结砖瓦企业采用适合的节能设计方案，则至少可降低能耗10%以上，年可节约标准煤750万t，总量相当可观。

建材发展规划确定发展目标包括四个方面：一是发展新型墙材。“十一五”期间，各种新型墙材产品年增长速度要保持在10%以上，提高产品建筑节能功能，达到国家建筑节能标准要求。二是节约土地资源。到2010年，烧结空心制品总量达到2100亿标块，年增长率达到5%左右，节约粘土1.7亿t，三是节约能源、资源。2010年，每万块砖由“十五”期间的耗标煤0.5t ~0.6t下降到0.4t ~0.5t，节约标煤1000万t，利用废渣3亿t。四是淘汰落后生产工艺。要认真贯彻执行JC 982-2005《砖瓦焙烧窑炉》国家强制性标准，坚决取缔高能耗的砖瓦生产企业。质量达到国家标准中优质产品要求。

发展重点是，大力发展利废、环保、绿色墙体产品。满足不同建筑结构和不同档次建筑的需求，科学利用当地资源生产低能耗、低污染、高性能、高强度、多功能、高孔洞率的系列化烧结制品。全面执行《民用建筑节能管理规定》，为全国新建建筑实现节能50%的设计标准提供优质、足量的产品。

烧结砖瓦工艺技术方面，墙材革新系统工程推动了先进“内燃烧砖法”的技术复兴，促进了现代工业固体废弃物的应用与消纳，提高了资源、能源的有效利用率，实现真正意义上的生产节能、降耗、利废，同时提高了烧成质量，轻质高强的烧结制品得到了很大发展。这项技术的全面复兴与推广，引发了从粉煤灰、炉渣、煤矸石、烟道灰等大宗工业固体废弃物的资源化研究，以及延伸到了富含粘土矿物的金属、非金属尾矿的开发与应用，使烧结砖瓦找到了更多的替代材料，夯实了“资源依赖型”的自然经济向“知识依赖型”的循环经济过渡的基础。据测算：仅每年200亿块全煤矸石烧结砖和1000亿块左右的粉煤灰、炉渣烧结砖年节约标煤720万t左右，同时，消纳上诉两种大宗工业废气物7440万m³，仅堆场占地一项，每年节约土地7440亩（按每亩堆煤1万m³计）。

烧结砖瓦科研方面，以烧结砖为重点的墙体材料革新系统工程的顺利开展，充分发挥了新兴科技的先导作用，一大批高等学府、科研院所加盟其中，进入了角色，成为砖瓦行业的火车有。高掺量粉煤灰烧结砖科技成果，金属和非金属尾矿的资源化应用，能源、化工、冶金伴生废弃物的资源化开发，乃至替代粘土或替代自然胶凝物质的研究成果，为我国墙体材料革新带来了重大的变化。一大批耐久性能强的隔热材料、大空间隔断材料、墙体保温材料、装饰装修材料相继问世，推动了节能建筑向节地化、产业化、绿色化方向发展，同时又拉动了砖瓦机械制造业的技术振兴。

烧结砖瓦机械制造方面，我国砖瓦机械从20实际80年代的十余家工厂，发展到近百家专业化机械制造公司，从模仿国外“中间技术”到具有自主知识产权的创新，其机械产品迈上了自动化、机械化制造技术的新台阶，能与国外先进企业交流对话，在WTO通道中以“中国制造”品牌走出国门，参与国际竞争。

4  烧结砖瓦行业生产节能途径和措施

烧结砖厂生产工艺过程主要由原料制备、干燥及焙烧三个环节构成。工艺过程中，耗能种类分别为媒、电、油。机械设备的运行消耗电能，砖坯干燥及焙烧消耗原煤，而物料运输、矿山开采消耗柴油、汽油等成品油。按工艺过程可以为如下方面。

4.1  烧结砖原料

     目前，烧结砖行业原料组成主要有：粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰等原料。由硅酸盐类、长石类、粘土类及一些单质矿物构成，当原料中某些主要成分不同时，砖坯的烧结温度及烧结温度范围有所改变。如原料中SiO2或 Al2O3含量提高，砖坯烧成温度将提高，烧砖煤耗随之提高，但另一方面，其烧成温度范围也因此扩大，看火难度下降，产品合格率提高。如当原料某些成分含量变大时，其烧成温度将提高或降低，烧成煤耗将相应增加或减少。原料的物理性能决定烧结砖制备工艺及设备选择。

实际生产实践中，原料是有几种互相掺和的。煤耗的计算是不同的。扣除煤耗后的万砖热耗，应是掺配其他可燃料如劣质煤、粉煤灰、煤矸石、锅炉渣等工业废渣提供的。当原料、工艺、产品没有大的变化时，万砖煤耗的下降是有限的，若按原规划中煤耗下降20%的要求，万砖煤耗分别是320kg和336kg标准煤，万砖煤耗下降后，掺配的可燃工业废渣量应有所增加。

4.2  工艺环节

工艺中，配料是保证焙烧稳定性、保证产品质量和降低能耗最重要的环节，与砖厂降低煤耗工作直接相关。

干燥室、风机、窑炉组成的系统中，风机承担将窑炉中烟气抽出，并送入干燥室干燥湿坯。烟气的抽出，以保证稳定的红砖焙烧为前提条件，烟气的送入，则以保证干燥所需热量为条件。风机以锅炉离心引风机为主。

当原理中硬度、塑性指数、粒度三个参数这些参数发生变化时，设备运行及生产能力受到影响，废品率提高，甚至无法正常运行，电耗增加。配料环节设备主要采用箱式给料机、板式给料机、圆盘给料机、立筒皮带秤给料机等工艺选择中，设备性能确定，如原料含水量增加，塑性指数改变，锤式破或反击破细粉料产量就会下降，生产实践延长。如原料硬度、粒度增加，对辊类破碎设备出料粒度变粗，磨损加剧，产品质量下降。根据原料物理性能，采用适宜的工艺和设备，才能满足产品质量和质量要求，从而为节能降耗创造较好的条件。

烧结砖节能工作的开展，不仅要着眼设备运行，砖坯干燥及焙烧，也要着眼于矿山整体规划与开采。提前开采放炮自然风化，利用自然界风霜雨雪、日晒雨淋、冷暖交替等物理作用，搭配开采，堆放陈华，可节省原料均化的费用，又可改善原料组分及塑性。

4.3  设备

烧结砖在一般原料条件下，设备的消耗能是非常大的，其中主要是电耗。要满足粒度小于3mm，辊式破碎设备需两台以上，装机容量约为77KW，而辊式破仅需一台设备即可，装机容量约为55KW~75KW，但产量对比，破碎能及较高的是辊式破碎。

破碎环节设备运行电耗，装机功率是重要指标，但破碎能及及适应性也是重要的指标。破碎产量的高低，涉及成型车间其余设备运行时间的长短。重视破碎设备运行，是砖厂降低电耗，提高半成品产量的关键。应该说，破碎环节的正常运行，比成型环节重要。

生产线装机容量低的约200kW，高的近800kW，大部分砖厂设置了低压侧集中电容补偿。由于电动机属于电容式耗电设备，运行设备中有无功功率消耗，砖厂配电室设置的电容补偿虽对全厂电动机进行一定的补偿，但随着电动机工作位置的远近、线径的大小、运行工况的不同等因素的影响，补偿效率并没有达到最优，经电气专家研究及砖厂应用实践，在集中电容补偿的基础上，提出了电动机工作地点的就地补偿方案，从而使无功功率消耗降到最低，砖厂设备节能效益有所提高。省内某砖厂，就地电容补偿设备投资约为1.5万元，分别设置在挤出机、搅拌机、电动机旁，通过运行，挤砖机挤出较硬泥条时，电动机不像以前那样频繁跳闸，并且万砖电耗下降5%。

4.4  干燥

人工干燥环节位于烧结砖工艺流程系统中成型与焙烧之间，随着设备制造水平提高及窑炉结构改善，这两部分对烧结砖产量的提高已具有较高的能力，但人工干燥在目前仍是提高烧结砖产量的瓶颈，制约前后环节生产能力的发挥，砖厂产量能否提高仍由干燥确定。如何使干燥室干燥效果好、产量高、与干燥室结构及所用风机关系极大。

4.5  窑炉

窑炉形式有轮窑、隧道窑、一次码烧轮窑、一次码烧隧道窑。窑的结构、生产能力、保温性能及操作性能均已定型，围绕能耗指标，常见的控制方式为内燃掺配料的调整，码窑方式的改变，以及防止窑炉漏风。

小型砖厂多位于乡镇附近，产量不高，没有可燃性工业废渣，用少量原煤作内燃，内燃程度低，势必要求烧窑工看火投煤。另外，受人为因素，看货技术及操作方式等方面的影响，加上外投煤的不完全燃烧，使得耗煤量的控制较为困难，很难实现降低烧砖煤耗。而位于城市附近的较大砖厂，可利用的工业废渣种类多、数量充足、内燃掺配量较高、外投煤较少，不利因素减少，煤耗较低。部分大砖厂，工业废渣掺配量高，万砖煤耗低，红砖产量也高。因此，在有条件的砖厂，采用工业废渣作内燃，逐步实现全内燃烧砖，实现煤的零消耗，是一个窑炉节能降耗的方向。

5  烧结砖瓦行业生产节能分析及对策

5.1  工艺方面

物理性能中，硬度、塑性指数、粒度三个参数，决定烧结砖制备工艺及设备选择。当原料中这些参数发生变化时，设备运行及生产能力受到影响，废品率提高，甚至无法正常生产，电耗增加。工艺中，设备性能确定，如原料含水量增加，塑性指数改变，锤式破或反击破细粉料产量就会下降，生产时间延长。如原料硬度、粒度增加，对辊类破碎设备出料粒度变粗，磨损加剧，产品质量下降。根据原料物理性能，采用适宜的工艺和设备，才能满足产品质量和质量要求，从而为技能降耗创造较好的条件。

就砖厂降低煤耗而言，应按照全内燃烧焙烧方式确定内燃料掺配比例，内燃料的掺配应做到足额、准确和稳定。应此，配料环节应注重进厂内燃料种类分别堆放，定期检测，对发热值、含水量、粒度等参数做到心中有数。同时，选择适合、可靠的配料设备，防止堵料，棚料故障发生。

5.2  热工方面

窑炉对节能降耗，提高企业效益举足轻重，是最关键的热工设备，需要有好的砌筑材料、保温材料以及好的基础和施工。不经设计、材料低劣、随意施工。将使窑炉成为砖厂持续发展的最大障碍，特别是没有可燃工业废渣德尔一次码烧轮窑，万砖能耗高达3000kg，不仅效益低，还面临被淘汰的巨大风险。

建议措施是取缔小围窑、小立窑、地沟窑、马蹄窑、简易轮窑和18门以下轮窑。

空心砖规格，空洞率由30%~45%，当折算标砖年产3000万块时，每年原料消耗同比下降25%~50%。原料用量降低，矿山开采及运输、设备磨损、运行电耗、烧成煤耗等费用均有所下降，能耗下降显著，效益提高。

但空心砖生产技术要求严格，如生产条件不完善，干燥和焙烧两个环节的废品率将增加，此时，生产费用不仅没有降低，反而增加。砖厂准备转产空心砖之前，一定要对原料、陈化、破碎、成型、干燥及焙烧各个环节特性进行技术改造。

烧结砖产品由实心改空心，是国家新型墙材政策规定，是砖厂必然的发展方向，在开展节能工作的同时，逐步完善空心砖生产条件，尽快实现所有产品空心化。

5.3  单线生产能力

单线生产能力的设备挤砖机应采用合适规格双级真空挤砖机；单线生产能力要达到3000万块（折普通砖）以上；经济技术规模为5000万块~12000万块（折普通砖）。每万砖耗煤量由0.5t~0.6t下降到0.4t~0.5t，煤耗下降20%。对我国现有烧结砖企业而言，万砖煤耗较低的砖厂为0.3t左右，万砖煤耗较高的一次码烧轮窑砖厂，却可达到1.5t~3.0t，由此可见，规划对煤耗下降的要求，将对一些砖厂的生存与发展产生较大的影响。纵观规划要求，淘汰取缔是刚性的明确的，生产规模的提高可通过技术改造实现，而煤耗的下降，却是企业提高效益的基本要求。

5.4  烧结砖厂节能管理

烧结砖厂管理制度中，对成品油、易损件、焊条等消耗材料的管理较为粗放，设备不坏不修，消耗材料随意领用，使用过程中浪费较大，缺乏精打细算、物尽其用、科学用料的责任意识，至使红砖生产成本中材料费用高。对此，部分转厂根据企业生产规模，采取形式为单位产品成本费用承包制的管理方式，对控制成本起到较好的作用。

6  结语

   目前，针对节能减排和建设两型社会面临的大好形势，建筑节能和墙材革新对我国砖瓦工业的发展提出了更高的要求。应该看到今后一段时期是我国砖瓦行业机遇期，2009年11月国务院常务委员会议决定国家将在今后几年多的时间，注资4万亿以拉动内需，促进国民经济又好又快德尔发展，同时提出了包括加快建设保障性安居工程、加快农村基础设施建设、加快铁路公路和机场等重大基础设施建设等促进经济增长的十项措施。砖瓦行业作为我国墙体革新的排头兵，一定要抓住机遇，以新技术研发和推广应用带动传统产业升级，促进产业健康有序发展。

节能减排重要工作之一是提高烧结砖瓦工厂节能设计，贯彻执行《中华人民共和国节约能源法》等有关节能的法律、法规和方针政策，优化设计，做到节约和合理利用能源，提高能源利用效率，保证设计质量，规范适用于新建、扩建和改建的烧结砖瓦工厂节能设计。

新建、扩建的烧结砖瓦工厂的设计规模砖厂不低于6000万块标砖/年、瓦厂不低于60万m²/年，必须采用人工干燥、隧道窑焙烧工艺。烧结砖瓦工厂的节能设计，应贯穿在可行性研究、初步设计、施工图设计等全过程。新建、扩建和改建的烧结砖瓦工厂设计中严禁采用国家已经公布的限制类和淘汰类技术工艺、设备和产品。烧结砖瓦工厂设计可采用工、农业废弃物、城市建筑及生活垃圾等替代部分原料和燃料。烧结砖瓦工厂的节能设计，除应符合上诉规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定3002