1.概述           

建材工业是国民经济的重要原材料工业，属典型的资源依赖型工业。我国是目前全球最大的建材生产和消费国，建材工业的年能耗总量位居我国各工业部门的第三位。建材工业一方面大量消耗能源，同时又潜含着巨大的节能空间；在生产过程中既污染着环境，却又是全国消纳固体废弃物总量最多、为保护环境做出了重要贡献的产业。

    我国砖瓦工业的产能约1万亿块（折烧结普通砖），实际产量约8500亿块（折烧结普通砖）。如果按每kg成品耗热1600kj（含干燥及焙烧）计算，全行业年消耗热量约8200万吨标煤（产品孔洞率平均按30%计），考虑到约有三分之一的热量来自煤矸石、粉煤灰等含能工业废渣，每年耗热折标煤仍达5700万吨，约占全国煤耗的1.8%。砖瓦厂电耗贯穿于整个工艺过程，依破碎、陈化、成型、砌码运、运转、热工系统设备选型不同，每万块成品电耗在350~360度，每年砖瓦工业耗电约400亿度。由于全国绝大多数地区已将工业废渣作为焙烧的部分或全部燃料，因此，节煤的主要方向将转化为技术节能以及产品的转型节能。随着烧结砖瓦工业技术水平和生产率的提高，国家产业政策的陆续出台，节能执法力度的加强，煤耗会有一个快速的下降，然后进入平台期；而电耗会有一个持续的增长，只有更先进的工艺、更高效的设备、更节能的电气才会有效地降低电耗。本文仅对烧结砖厂在技术节能的措施方面给出一些讨论，希望引起业内的重视。

2.用能标准和节能规范

我国政府历来都非常重视能源的使用以及节能工作，颁布了一系列的能源政策以及节能的法律法规。涉及到烧结砖瓦工厂的能源使用的法律法规有：

（1）、《中华人民共和国节约能源法》2007年10月28日修订；

（2）、《中华人民共和国清洁生产促进法》2002年6月29日通过；

（3）、《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485-1998;

（4）、《评价企业合理用热技术导则》GB/T3486-1993;

( 5 )、《工业炉窑保温技术通则》GB/T16618-1996;

（6）、《设备及管道保温保冷技术通则》GB/T11790-1996;

（7）、《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-1997；

（8）、《设备及管道绝热设计导则》GB/T8175-2008；

（9）、《余热利用设备设计管理规定》YB9071-1992；

（10）、《节点措施经济效益计算与评价》GB/T13471-1992；

（11）、《综合能耗计算通则》GB/T2589-2008；

（12）、《烧结砖瓦工厂设计规范》GB50701-2011；

（13）、《烧结砖瓦工厂节能设计规范》GB50528-2009；

（14）、《烧结砖瓦单位产品能源消耗限额》GBxxxxx—20xx；

3.节能措施

3.1.工艺系统节能

3.1.1.原材料选择

在建设烧结砖厂伊始，就应该对所用原材料进行较为详细的矿物学成分鉴别，确定其烧结特性以及一系列的工艺特征（如加工处理、成型、干燥等）。对烧成温度特别高的原材料，如含铝量过高的煤矸石或页岩原材料（一般情况下其三氧化二铝不超过23%），最好搭配烧结温度较低的黏土或其他原材料来进行调配，降低其烧成温度。对采集的原材料进行适当地混合处理或风化、陈化，增强塑化剂和助熔剂提高其成型性能、改善其干燥和焙烧性能，也是节能的有效措施。

3.1.2.工艺系统

工艺系统节能主要体现在优化工艺过程，即对不同的原料结合产品规格和产量采取合理有效的工艺流程和设备选型。大型现代化砖瓦厂主要由以下系统组成：原料制备（破碎、筛分、均化、陈化）、成型（搅拌挤出机或圆盘筛式喂料机、挤出机）、编运系统（切条机、切坯机、编组台、码坯机或机械手）、窑车运转系统（步进机、牵引机、摆渡车）、热工系统（干燥室、燃气及输配系统、窑炉、卸垛或打包机）、自动化系统（自动配料系统、自动化运转系统、热工检测系统、中央监控系统）。原料制备及成型系统集中了全线绝大部分大功率设备，电耗占全厂用量的60%左右；热工系统的所有送热、排潮、排烟、冷却风机虽装机容量不大但由于 24小时连续运行，大约消耗了全厂用电的30%左右。生产用煤全部为窑炉（含干燥）消耗。因此上述三个系统是全厂节能的基础和关键。

原料制备的电耗集中在破碎工段，主要耗电设备是颚式破碎机、锤式破碎机、粗碎对辊机、高速细碎对辊机。破碎工艺及设备选型是系统能否节电的前提。针对不同原料应有相应的处理设备，如对干、硬物料（煤矸石、页岩）：采用颚式破碎机→锤式破碎机→滚动筛→双轴搅拌机；湿软无聊（黏土、黏土+粉煤灰）：采用粗碎对辊机→细碎对辊机→双轴搅拌机。在满足物料细度要求和所有设备产量匹配的前提下，尽量采用装机容量小、可靠性好、运行稳定的设备。总而言之，只有系统设备达到最佳能效组合，加工过程才能快速有效进行。

成型工段主要耗电设备是搅拌挤出机（或圆盘筛式喂料机）及挤出机。实践证明经搅拌挤出机或圆盘筛式喂料机可以给陈化后的物料补水、强力搅拌、压缩等进行精细处理，可以使挤出机的压力、真空度得到快速提升，进而保证成型的质量、产量。切条机、切坯机虽然其功率合计在2.2～20千瓦不等，但是采用精准切割机可以将挤出泥条的利用率提高10%以上，也可以说成型系统节电至少10%。成型工段也是砖厂故障率最高的工段，原料及产品变更导致机口调整或更换，机械或电气故障、停电甚至雨雪天气都会影响到有效开机。能否连续化生产、降低停机时间是成型工段节电的标志。

对于低塑性的物料或在冬春季节，给搅拌挤出机和挤出机通入蒸汽对物料进行处理，可以将其潜在的塑性和结合能力充分发挥出来，也有利于缩短干燥周期，提高干燥质量、降低干燥能耗。

3.1.3.动力配置

从电气专业的角度来讲，烧结砖瓦行业三相异步电动机为主要的电耗来源。目前全世界的50%以上电能来被三相异步电动机消耗，中国则占到60%～70%，砖瓦行业的使用比例则更高。砖瓦企业想要在减少电耗的方向上下功夫，三相异步电动机的合理应用是核心问题之一。

（1）电机的合理选型

对于功率较大，占据全厂总耗电较大比例的电机，应注意合理的功率选型。如果功率选型过大，电机长期处于轻载，则消耗的无功功率比例相应增大，用电效率相应降低，造成电能的极大浪费，同时也可能面临供电部门低功率因数的额外收费，同时对于三相异步电机的选择，尤其是对于功率较大的电机，应避免为较低投资，购入低能效产品，而应更多考虑质量较好、铜耗较低、效率较高、性价比较高的一些国产优质品牌，长期使用也会节省可观的用电费用。

（2）电机的合理使用

此外，我们还应当从工艺角度和工厂运行管理制度下手，尽量避免大功率电机频繁的负荷剧烈升降和长时间的空载运行。因为每当电机满足瞬时的高转炬要求后，都会较长时间处于相对轻负载运行状态，造成一段时间内电机绕组磁饱和、电机效率较低。另外，大功率电机的不必要的时间空载运行，也会造成电能的浪费。

（3）节点设备的应用

结合我国烧结砖瓦行业现状，目前应使用其它行业已较为广泛应用、技术成熟、性价比高的节电设备，同时注意将其合适的设备匹配。例如，由于气候、工作制度、市场等因素的影响，生产线产量会有较大起伏，热工系统的风机电机可能既需要长时间接近额定功率的高负载运行，又需要长时间处于较低负载运行，这种情况最好采用变频器这类变频调速设备。

3.1.4.减少不必要的“过度加工”

根据原料的硬度、含水率及物料平衡要求配置破碎筛分设备即破碎机达到设计的颗粒级配，筛分设备的孔径及筛分效率满足设计产量，使筛余量始终保持在较低水平，真正做到高效破碎，及时筛分，避免了筛上料积蓄。在杂质过多时可将闭环破碎改为开环破碎——废气筛上料，还可以避免低效破碎生产的配比失衡。

个别选用摆式磨粉机的生产线可能由于物料含水率过高，加之配套风机的风压或风量偏小，分析级安装过高致使细粉在破碎腔内滞留甚至固结，磨机产量急剧下降。

砖瓦原料的粗、中、细颗粒并不是细料越多越好。物料中细粉过多，会导致坯体变形大，干燥收缩大、缺陷多，烧后制品尺寸公差超标，强度低。所以根据原料、产品、效率及能耗应该建立“经济破碎粒度”的概念。

3.1.5.提高单条生产线产能

我国的砖厂单线规模普遍偏小，工艺水平差异较大，但是工艺相近的砖厂随着产量增加单位能耗有所下降。以同等装备水平的煤矸石烧结砖厂为例：年产3000万块以下电耗约650kWh/万块，热耗约1700 KJ/kg成品；年产4000～6000万块电耗约600kWh/万块，热耗1600KJ/kg成品；年产8000～12000万块电耗约550 kWh/万块，热耗约1400 KJ/kg成品。

3.2.新型设备节能

近年来砖瓦行业鲜有新型节能工艺及装备的出现，原因有以下几点：

（1）工艺技术标准不健全，产品标准单一；只有专用机械设备而无标准设备，即便是同一规格设备每个生产单位安装图也不统一，有些厂家甚至不提高详细的安装图；图纸的不统一导致了工程图的延迟，而且一旦更换其他厂家的设备就得重新改造甚至重新施工设备基础；有些设备厂家不在机械结构、关键材料和加工工艺上下功夫，只是单纯地加大功率以适应所有的原料和产品。不考虑砖厂因 加大而带来的电力成本是砖瓦机械普遍存在的问题；

（2）与其它非烧结墙体材料工厂比较，砖瓦厂工艺复杂、投资大、产品售价总体偏低，大部分投资者仍缺乏稳定而较高的效益，从而抑制了其采用先进工艺、配备高端设备上大规模生产线的积极性；

（3）在欧美，烧结黏土制品从来都是跨区域销售且是价值不菲的“奢侈品”，从业者也有很高的地位；而在我国，砖瓦一直是地位“低下”的地方建材，往往被人蔑视，甚至成为低端产业的代名词。在欧洲，烧结砖瓦行业有自己的一系列完整的原材料评价（矿物成分、工艺特征、干燥特性、烧结性能等）体系、有着完备的工艺评价体系、有着成熟的热工系统考核方法，更有着先进的机械设备制造商，而且制造水平堪与航空、电子工业相媲美。甚至可以说：每一个砖厂就像是一个研究所，每一个机械厂就是一个设计院。在我国，砖瓦工业最早进入市场，由于缺乏政策的强力扶持与严管，不管是机械还是砖瓦产品，鱼龙混杂，良莠不齐。由于缺乏原创性的研究和集成创新，没有借鉴其他行业的先进技术，大部分设备为相互克隆的产品，水平低下的机械设备与窑炉无情地吞噬着昂贵的电力和宝贵的煤炭资源。

当然，近十年来国家墙改力度的加大，国产引进型设备的广泛采用，房地产业的高速发展刺激和促进了墙体材料工业的技术进步和砖价的上涨，投资烧结砖瓦有了一定的利润空间；一些新技术和新设备在一些大型项目（多在地位不同的煤炭、电力行业）中得到应用并取得了一些成效。对于提高劳动生产率、扩大产能、生产高端产品、促进行业的技术进步具有示范作用。如在原料及其制备工段采用自动化配料系统；原料破粉碎工段采用大型粉磨系统（烘干立式磨粉机、烘干球磨机、摆式磨粉机）；陈化库采用桥式多斗挖土机；采用码坯机械手、自动码坯机、单层干燥自动化装卸载系统；采用成品卸垛机、打包机等。但是采用上述设备的生产线工艺比较复杂，工程造价提高，而且以消耗电能为代价，还增加了单位产品的成本。但是这些设备代表了砖瓦行业最新、最先进的技术，代表了砖瓦工业的发展方向。目前在节电方面比较有成效的设备又：搅拌挤出机、圆盘筛式喂料机、多泥条挤出机、中压轴流风机（均带有变频调速装置）。

3.3.热工设施节能

3.3.1小断面干燥室——轮窑系统

（1）干燥室

确定每一种产品的最适宜的码车图，以利干燥室内热交换及坯体脱水；

进车端设置简易干燥门并在进车后及时关闭，防止吸入冷空气；

每个送热风支道都安装调节门以便将总风量分配均匀；根据原料和产量调整好支道内各段混凝土盖板的间隙；

校验送、排风机选型参数是否得当，必要时更换机型或调整电机；送、排风机加装变频器随时调整风量以适应生产过程和气候的变化。

（2）对于仅采用热烟气作为干燥热源的、需要有热风炉补充干燥室不足热量的轮窑，在其直窑段每个窑室需要增加抽取余热风闸，独立设置热风道，抽出余热后再与烟热混合送往干燥室；

烧窑工要熟悉带有余热系统的轮窑结构，熟练掌握热风闸的操作。

3.3.2.“一次码烧”干燥室——隧道窑系统

（1）干燥室

a 、存在的问题

冬、春季倒坯、产量低，配套的系统操作性差、反应不灵敏是普通存在的问题，由此加剧了窑炉热耗和配套设备电耗。主要是由于干燥室进车制度混乱、码坯方式不合理、排潮不畅、送风不到位、干燥室过短等诸多问题导致。

b 、采取措施

稳定进车间隔：

码好的坯车必须按干燥室工作制度进车，成型工段下班前在存车道上必须存储够干燥室一个班或10h进车需要坯车；存坯量不够的干燥室应在夜间降低送风温度或按干燥室进车端湿度控制排潮风机的启停，如在湿度大于95%时开启风机，湿度小于75%时关闭风机，最好使用变频器来控制风机。

控制码窑密度：

烧结普通砖220～240块/m³；多孔砖260～290块（折烧结普通砖）/ m³；空心砖280～320（折烧结普通砖）/ m³。而且内燃砖要边密中稀，坯垛顶隙小于80mm；侧隙小于80mm。

顶送风与侧循环：

以顶送风为主，侧循环为辅。占送风总量的70%左右的热风以不低于600Pa的压力从干燥室顶部的条形孔送入窑车上坯垛之间的间隙；侧循环风主要起扰动和搅拌作用，可以有效的降低干燥室断面温差和干燥残余含水率，为入窑后快速升温奠定基础；

辅助排潮：

在主排潮风机之后设置采用离心风机的辅助排潮系统抽取干燥室车面的湿气可有效的防止冬春季进车端倒坯；

延长干燥室或加一条干燥室：

干燥室的基本任务就是生产出满足进入隧道窑所要求的最低残余含水率的干坯，入窑后能够快速升温。这样不仅能够加快焙烧的进度（干燥程度不够的砖坯在进入隧道窑后还得继续干燥脱水，在一定程度上也等于缩短了隧道窑的长度），而且节约燃煤。过短的干燥室不仅降低了干燥周期，也限制了该系统的合理布置，如送排风口的布置；将残余水分过高的坯体入窑，窑的预热带就会变成干燥带，窑的有效长度就会缩短，产量萎缩，自然也不会给干燥室提供足够的热源。因此，要对原干燥室的干燥周期重新校核，如果达不到要求，在场地允许的情况下适当延长干燥室或加一条干燥室。但是要增加干燥室就必须对热风源进行重新分配。总而言之，干燥能解决的就不要推到窑炉；前一工序能解决的就不要推到后续工段。

（2）隧道窑

a 、存在的问题

窑型：拱形窑顶部圆弧部位及侧面空隙过大，空气流速过快，断面温差大；

窑长：过短。系统设置不完备，温度曲线过陡，产品出窑温度高；

码坯：顶隙及侧隙过大，中部间隙过小甚至整个断面码成一垛，造成坯垛断面上有效通风面积过低；码坯密度过高，中部通风差，违反了“穿流”焙烧的基本原则。

材料：窑顶及窑墙选用材料导热系数过大且厚度太薄，导致窑体散热大；

排烟系统：排烟段偏短、排烟口不能卸灰导致排烟不畅、排烟口过高导致排烟温度过高弱化了排烟过程对干坯的预热功能；

车底压力平衡：未设置该个系统，使车下得不到冷却，约15%的热量得不到回收，窑内轨道变形和车轴润滑失效带来的卡车、脱轨、倒跺甚至窑体坍塌时有发生；

窑顶空腔换热：窑顶换热使隧道窑顶处于微负压状态，可以有效减缓含硫气体对窑顶结构甚至钢结构厂房的侵蚀；

冷却带余热抽取位置及方法：该部位热量占隧道窑全部热量的70%以上，是最优质的热源。能否利用好这一热源决定一条生产线的成败。现有隧道窑的抽余热口大多设置在窑外墙两侧，而且间隙过大、数量偏少。一方面热量得不到快速有效的抽取，致使坯垛中部得不到有效冷却，另一方面坯垛与侧墙之间流速过快；出现中部砖“过烧”，边部砖不熟的现象；产品出窑温度高是其显著特征；

风闸：所有闸阀（锅）直径不够且年久失修，操作不灵活甚至失效；

烟道：截面积不够、塌陷严重、阻力大；积灰甚至阻塞；没有或者无法安装换热器；

投煤孔：起止点不当，投煤范围与温度曲线不一致；定位有误，使外投煤落在坯垛之间或砂封槽，不但不能有效的燃烧还给窑车运行带来隐患；

窑车：窑车与窑体之间没有形成曲封，耐火及保温材料用量极少甚至不用，保温差，破损严重导致车下漏风；

窑门：没有设置截止门，出端窑门未安装冷却风机甚至没有出端门，使焙烧过程应处的封闭体系变成了敞开体系，生产过程易受环境影响而不好掌控；缺乏强制冷却延缓了焙烧过程，加大了推车间隔；

b 、解决问题的措施

热工系统技术改造

由于隧道窑焙烧系统是节约热能消耗的主体，与其相关配套设备投资较大，许多不合理的问题普遍存在，而且由来已久，要完全解决这个问题需要有个过程。因此，各砖厂应从自己的实际出发，有针对性地抓主要矛盾，阶段性地完成节能技术改造。对于那些系统及结构落后、年久失修，能耗居高不下的窑炉要坚决拆除重建。技术改造要从完善系统、调整设备，加强窑体与窑车保温及管理做起，稳步提高进车速度，产量和质量逐渐上升，能耗会明显下降。具体可从以下方面实施：

窑型：采用吊平顶结构隧道窑，不仅气流分布均匀，而且使用机械化码坯、卸窑车。为了延长隧道窑的使用寿命，最好采用耐火砖吊顶；

窑长：2.5m断面：88.3～98.3m长；3.4m断面：108.1m～134.2m长；4.6m断面：131.3～144.35m长；6.9m断面：144.35～153.05m长；

码坯：码好坯垛的窑车是隧道窑中的最小单元，其尺寸取决于产品规格和码坯方式。要达到合适的“断面空隙率”和“码窑密度”就不要码的过高、过密。最好码成1×1×1.5～1.6m（长×宽×高）的垛身，在入窑前最好通过检查门，既保证了较小的顶隙和侧隙，又不至于窑墙碰擦；

材料：窑顶及窑墙最好采用复合结构，最大限度地减少窑体散热；

排烟系统：排烟过程的一个重要附加功能就是消除干燥过程的不均匀性，保证坯体得到充分预热。因此，排烟段不少于30m，低温及高温烟气排出口分别不低于6对和4对，低排烟温度控制在100～120℃；

车底压力平衡：必须设置该系统，使车底得到冷却、平衡车下与窑内压力，并回收散入车下的热量，也有利于发生事故时救援人员的进入；

冷却带余热抽取：在窑的冷却带后部温度曲线对应450～200℃范围内窑顶设置9～12排不锈钢余热抽取孔，每排3个抽出口，孔径150～200mm，可有效抽取余热，为干燥室提供充足的热源；

烟道与风闸：采用钢制管道替换原有的砖砌风道，铸钢蝶阀代替铸铁闸锅，蝶阀下部连接卸灰口，可定时清理积灰；

投煤孔：将投煤孔的设置范围延长到20m以上，并使投煤孔直径的三分之一在投影上与窑内坯垛边缘重叠，使投煤不断受坯垛的碰擦以减缓其下降速度、提高燃烧效率；投煤孔的设置应与窑顶结构相吻合；

窑车：砌筑必要的耐火及保温材料，角砖与框砖的荷重软化点及热震稳定性最好达到3级高铝砖的指标；框砖与窑墙探头砖之间必须设置曲封；窑车与窑车之间耐火材料及钢结构也必须形成很好的封闭结合；

窑门：进车端门后一个车位设置截止门，以减少外部干扰；出端门安装冷却风机，为焙烧带供氧的同时强制冷却制品，有效缩短窑长；

必须配置自动化运转系统及热工检测系统

烧结砖瓦行业中，自动化设备和系统是为工艺和热工系统服务的。除去替代劳动力、监视系统安全稳定运行等作用，改善生产线能耗水平也是自动化系统的主要作用和发展方向之一。

自动化与过程与控制在烧结砖瓦厂的生产及管理已得到广泛应用。工控机、变频调速器、可编程控制器在切、码、运系统、热工运转系统、热工检测系统及生产管理系统的应用大大降低了设备电耗、工艺能耗，稳定了产品质量；使生产过程有了可靠的检测和控制手段，提高了劳动生产率。

干燥焙烧是烧结砖生产线中关键的环节，因而干燥室和隧道窑工作状况的稳定、窑车窑门运转设备及其运行管理将其直接影响产品的质量和产量。应用工控机、变频调速器对于干燥室隧道窑的温度、压力制度等进行巡检和控制，采用PLG可编控制器对窑车运转系统进行程序化控制，稳定生产、提高产量、保证质量、节能降耗。目前国内外砖厂都把热工侧控及热工运转系统都放在比较重要的位置。

热工运转系统

为保证窑车窑门运转系统生产安全、可靠、准确、先进，窑车窑门运转工序采用可编程控制器进行程序自动化控制，兼顾系统的经济性。该系统对窑车、步进机（节拍器）、窑门、摆渡车、顶车机、出口拉引机，回车牵引机等运转设备进行集中控制并根据干燥室及隧道窑的干燥焙烧制度制定运转程序，可编程控制器按照程序控制各运转设备的运行，进一步提高了设备运行的可靠性，避免了因人为因素造成的误操作。对产品的质量而言，严格的进车制度保证了干燥室及隧道窑内温度、压力的稳定、平衡，对产品的质量起到了稳定和保障作用。

热工检测系统

烧结砖生产线的干燥室及隧道窑度、压力检测调节控制系统对半成品、成品干燥及焙烧过程进行监测、预测和自动控制，是生产线上不可缺少的手段。该系统采用工控机作为上位机，与可编程序控制器、传感器、执行器组成的检测系统，对干燥室及隧道窑温度、压力进行实时监控。工控机对整个干燥焙烧过程进行管理，监控各测点工作状态和发展趋势；可在线修改调节参数，或对控制逻辑进行组态修改；保存和温度、压力等的异常波动；自动诊断传感器故障；对紧急状况进行声光报警；可打印保存各种相关参数和统计图表。

该系统对干燥室隧道窑温度、压力的检测、调节，是通过稳定零压点和调节干燥室隧道窑各段排风量来实现的，其执行机构有变频调速器、电动或气动执行机构等。

该系统采用安装方便，抗干扰能力强。同时采用集散方式，可减少热电偶补偿导线、安装辅材等用量，维护及检修也相对方便。且上位机可与系统外进行通讯。

通过对干燥室隧道窑的温度、压力的检测、调节及窑车窑门运转设备的自动控制大大降低了劳动强度，优化了生产环境，减少能源消耗和人力资源的浪费，提高了企业管理水平。

热工检测系统需要进一步完善

虽然利用温度传感器（热电偶、热电阻等）对隧道窑进行全方位的温度值检测是十分必要的，热工检测系统从硬件和基本软件还比较完善；但是利用温、湿度传感器对干燥难度较大的生产线的干燥室进行检测和干预，也有很大的必要性，目前做的还远远不够。作为PLC为核心的程控系统，从硬件上来说热工检测系统组成并不复杂，衡量一套热工检测系统的标准主要还是软件的功能。热工检测系统的软件不但要有最基本的检测安全运行数据、图表和画面显示，更应在热工系统节能上下功夫。热工检测系统应该服务于热工节能的宗旨，而不能擅自制定热工参数。要建立完善的热工节能软件，应该在热工专业针对特定热工系统给定的边界条件和图表下，在软件组态下，不但实现实际热工检测数据同最节能的理想焙烧曲线的数据比对和直观显示，也应有实际焙烧曲线偏离较大时处理提示或反馈控制。

热工系统自动化的发展趋势

由于行业现状和国内使用内燃料的特殊性，自动化系统在烧结砖瓦行业并没有实现真正意义上的闭环控制自动化系统。但是，作为大量消耗燃料的行业，烧结砖瓦行业要真正实现节能，就必须有自动化系统精确、最优地控制燃料送料和燃烧过程，虽然目前这类技术从技术应用和市场环境来讲尚不成熟，但却是烧结砖瓦行业的未来的一个发展趋势。

想要控制隧道窑燃烧系统燃烧过程的精确性，目前来看有两个主要思路。一是在具备可接受电反馈信号驱动，且可量化控制的燃料送料系统的前提下（如可量化控制的燃气、燃油喷嘴或煤粉送粉系统），建立温度传感→数据对比→控制燃烧系统调整→温度传感这样真正的闭环自动化控制系统；二是也可通过一段时间内的温度传感→数据对比分析-计算出车时间，做到精确控制出车时间的开环控制。不论哪种控制，都可在一定程度上做到燃料或燃烧系统的化作用，从而达到节能的目的。

3.4.生产管理

3.4.1.技术培训

生产线中对技术管理、电气控制、干燥室及隧道窑操作、码坯机及卸垛机、机修、成型等重要岗位对员工的素质及技术水平有较高的要求，应在施工中、投产全进行岗位培训，帮助职工尽快提高操作水平故障排除能力。对上述岗位的技术工人应重点培训、严格考核，条件具备的单位可依托有关机构技术认证，使其具有解决较大技术难题和突发事件的能力。对其他岗位的操作人员，在上岗前也要短期技术培训，每个人都应对生产线有所了解，掌握优质高产技能，掌握安全生产知识，了解本岗位工作责任与全局的关系，确保生产线正常运转管理人员最好经历生产线的建设与调试，熟悉生产工艺，掌握主要质量控制点。要严格管理每一个工艺环节，使生产线无论在技术上、产品质量与产量上、还是在生产劳动组织上达到一个较高的水平。主要负责人应进行较高层次的技术和工商管理培训，在提高企业管理水平的同时，建立和提升企业文化，充分发挥人的主观能动性和设备潜能，获得最佳的经济效益。

3.4.2.建立规章制度和质量保证体系

为了使生产线能够正常运转，顺利生产出符合标准的优质产品，要求建立一套严格的规章制度，强化安全生产、环境保护、节能降耗责任制。

4.节能效果预期

4.1.工艺技术改造对生产过程能耗的影响

项目  能耗	配料	破碎	陈化	成型
电耗（度/万块砖）	+7～10	+30～40	+20～30	-40～50
热耗（KJ/kg产品）	-120～200	-100～150	-30～50	-100～150

4.2.热工技术改造对能耗的影响

4.2.1.小断面隧道干燥室——轮窑系统

项目        能耗	小断面干燥室	轮窑
电耗（度/万块砖）	-40～50	/
热耗	-500～700kj/kg水	-100～200kj/kg产品

4.2.2.隧道干燥室——隧道窑系统（一次码烧）

项目  能  耗	中、大断面干燥室	隧道窑
电耗（度/万块砖）	-15～20	-20～30
热耗	-400～600kj/kg水	-100～150kj/kg产品

4.3.管理对能耗的影响

项目 能耗	中、大断面干燥室	隧道窑
电耗（度/万块砖）	-15～20	-20～30
热耗	-100～600kj/kg水	-100～200kj/kg产品

备注：“+”号表示增加，“-”表示减少。

4.4.年产3000万页岩生产线技改前后技术指标

序号	技术指标	小断面干燥室轮窑系统	中、大断面干燥室隧道窑系统	备注
1	产量（万块/年）	3000	3000	折烧结普通砖
2	产品	限于实心或多孔砖	实心砖、多孔砖、空心砖
3	燃料	内燃或外投煤	也可以燃油或燃气

续表

序号	技术指标	小断面干燥室轮窑系统	中、大断面干燥室隧道窑系统	备注
4	热耗指标（kj/kg）	2000～2500 ，1400～1500	1800～2000 ，1400～1500	蒸发Kg水或焙烧Kg制品
5	电耗（度/万块）	350～400,420～450	420～480,480～500
6	水耗（吨/万块）	2	1.8
7	合格率（%）	85～90	95%以上
8	污染源	投煤孔及风机排出口	仅风机排出口
9	劳动生产率（万块/人年	20	＞40
10	投资（万元）	400	1200
11	占地面积（平方米）	20000	10000	平方米

备注：如同一行两组数值则分别表示技改前后指标。

5.规范化热工系统示例

5.1.干燥室——轮窑系统示例（年产3000万页岩烧结砖）

5.1.1产量指标

本项目确定的生产规模为3000万块/年（折烧结普通砖）。干燥和焙烧两工序的累计废品率按10%考虑，则全年实际成型量为3300万块。

5.1.2.干燥室

码坯：码高630mm（90mm多孔砖240 mm 1立+90 mm4卧）毫米，每车码坯数161块（折普通砖273.4块）；

干燥车：外形尺寸：长×宽×高 1100×1040×250 mm

数量：850辆（其中干燥室内容车660辆）

（1）系统及结构

选用小断面隧道干燥室。干燥室采用砖混结构，侧墙为红砖墙，顶部由预制混凝土顶板，炉渣保温层组成，在其上铺冷底子油一道，二毡三油等作为防水层。

隧道干燥室主要热源为轮窑余热，热介质通过烟道由送热风机从底部供给每条隧道。隧道干燥室设有送风系统、排潮系统及检测系统。干燥车采用底层为竖码的码坯方式，以提高干燥效率和半成品的质量。

（2）主要技术参数

总长：          61 m 容车数：        55×2辆（双轨道） 内宽：          2.2 m（单通道） 有效高度：      0.79 m 每车装载量：    161块（折普通砖273.4块） 码坯密度：      286块/m³（折烧结普通砖） 送风温度：      110～130℃ 排风温度：      28～30℃ 排潮湿度：      75～90% 干燥合格率：    95% 干燥周期：      37h 每组年产量：    3000万块（折普通砖） 每组通道数：    5条 热耗指标：      4200kJ/kg水

 干燥室外形尺寸：61×12.94×1.34 m（长×宽×高）

                                                                                                                            

5.3.1.轮窑 （1）结构与特点 该生产线采用新型轮窑焙烧。该轮窑具有完善的燃烧系统、排烟系统、余热系统，通过对这些系统的调整，使窑内的焙烧知道更趋合理，生产出合格的页岩烧结砖。 轮窑采用毛石基础、墙体采用烧结普通砖砌筑，火眼及抽余热口采用耐热混凝土浇注。 轮窑热源主要为内燃掺料所含热量，不足部分由外投煤补充。 （2）轮窑的主要技术参数 窑室规格 门数                36～42门

     直通道部分几何参数：

     门距                5.00 m

     内宽                3.60 m

     内高                2.70 m

     断面面积            7.97㎡

     每窑室容积          39.85㎡

     弯窑部分几何尺寸：

     外弯半径            4.76m

     内弯半径            1.16 m

     窑室容积            72.57m³

     窑顶结构

     拱形                三心拱

     夹角                α=60°  β=60°

     半径                R=2.40 m  r=1.20 m

     矢高                1.36 m

     部火日产量          5～6万块

工艺参数

码坯密度             240块（普通砖）/m³

内燃程度             ～80%

热耗指标             1400kJ/kg产品

坯体入窑水分         5～6%

成品率               95%

年工作日             330天

工作班制             3班/日

焙烧制度

烧结温度             950～1050℃

火行速度             1.2 m/h

余热                 直接余热+烟热

排烟方式             机械排烟（全部送往干燥室）

 

5.2.“一次码烧”干燥室——隧道窑系统示例（年产3000万页岩/煤矸石烧结砖）

5.2.1.干燥与焙烧热工设备的确定

根据原料及工艺，干燥和焙烧两个工序所需的热工设备分别采用中断面干燥室和中断面平吊顶隧道窑。此种工艺的特征为：工艺流程短、投资合理、生产过程灵活，充分利用了隧道窑余热，发挥了隧道窑的能力。有利于缩短工艺流程、减少消耗。此外，隧道干燥室和隧道窑差小、热销高、产量大，技术先进，窑体和附属设备及关联构筑物投资少，有利于降低生产成本，提高产品质量，可在短期内达产达标，提高经济效益。

5.2.2.干燥与焙烧技术参数

（1）产量指标

本项目确定的生产规模为烧结普通砖3000万块/年。干燥和焙烧两工序的累计废品率按10%考虑，则全年实际生产量3300万块。

（2）码窑形式及窑车的规格尺寸

码窑形式及码坯量

砖坯采用人工码坯。窑车纵向码2垛、横向3垛，多孔砖90mm高度吗14层（烧结普通砖115mm高度码12层）。

窑车尺寸：长×宽×高  2900×3460×840 mm（含衬砖高度）。

窑车数量：110辆（其中干燥室和隧道窑容车30+46=76辆）

（3）干燥室

a 、系统及结构

本工艺选用平顶干燥室。干燥室采用砖混结构，钢筋混凝土顶板，曲封以上墙厚490 mm。

干燥室热源及隧道窑余热，热介质通过外部管路系统供给干燥室。干燥室设有主送风机侧进风系统、主排潮及辅助排潮系统、检测系统。除检测系统外，其余系统均有金属管路及相应的风机组合。为防止干燥介质直接冲击坯体，产生不良影响，把所有的进风口、排风口设在坯垛之间的预留空间上。由于干燥室的所有风管都设置在干燥室外部，将给调试工作带来很大方便，也为检修工作创造了良好的条件。

b、主要技术参数

总长：                        87.8 m

容车数：                      30辆（有效容车29辆）

内宽：                        3.4 m

内高：                        1.40 m（90 mm多孔砖码高14层、总收缩4%，顶隙90 mm）、

每车装载量：                  2352块（多孔砖4压7码法，即孔洞垂直向上，码高14层，折烧结普通砖3994块）

码坯密度：                    289块/m³（折烧结普通砖）

送风温度：                    100～120℃

排潮温度：                    30℃

排潮湿度：                    ≥80%

干燥合格率：                  95%

干燥周期：                    27.6h

单条年产量：                  3000万块

热耗指标：                    4200kJ/kg水

窑车规格：                    2900×3460×840 mm

干燥室内规格：                87.8×3.4×2.35 m

干燥室外形尺寸：              87.8×4.14×2.72 m

 

 

（4）隧道窑

a、隧道窑系统

隧道窑设有完善的排烟系统、冷却系统、余热系统、压力平衡系统、运转系统和热工监测系统，通过对这些系统的调整，窑内的焙烧曲线更趋合理，生产秩序更加协调。

隧道窑在进车端设置了预备室，在预备室与窑余热带连接处设置了截止门，还在两头设置了端门，这样可以有效地避免冷空气进入窑内，保证窑的运行及焙烧不受外界影响。

b、隧道窑结构

基础：

窑基础为条形基础。由下向上依次为灰土+毛石+钢筋混凝土梁（轨道梁）/（窑墙下）

墙体：

隧道窑余热带与冷却带200℃以下墙体采用红砖砌筑；其余部分为复合墙体，即焙烧带、保温带窑墙最内层用黏土质耐火砖砌筑，保温层采用黏土质隔热砖砌筑及耐火纤维毡（温度曲线在600℃以上对应部位）或岩棉毡填充，外墙用红砖砌筑。

顶结构：

在窑两端低温带各留有一车位采用现浇混凝土顶板；其他部位，耐火砖通过耐火吊挂砖在顶部H型钢梁之下，钢梁的重量由两侧的耐火砖墙承载。耐火砖上铺设耐火纤维毡及岩棉毡、板，组成复合保温层。在材料层间及保温层最上部涂刷高温黏结剂以保证材料的绝热性和结构的耐久性。

投煤孔具有补充热量、调试、观测、负压下补充氧气或冷却、正压下释放热量等功效，在内燃烧砖隧道窑广泛采用，不能减少或随意取消。

直接抽取余热系统，置于隧道窑顶部，温度曲线450～200℃范围内，抽取的余热占干燥所需的80%。该热源干净、基本无污染。经与换热器热交换除可供职工洗澡及陈化库冬季采暖外，其余与高温烟气混合送入干燥室。快速有效地抽取制品直接冷却热，也可缩短窑的长度，节省建窑投资。

砂封：

窑车的裙板插入砂封槽，将高温与外界隔离，以防止负压下冷风吸入窑内降低窑温或正压下高温气体窜入窑下损毁窑车钢结构以及引发轨道变形。

C 、隧道窑主要技术参数

窑长：                    134.2 m

容车数：                  46辆（有效容车45辆）

内宽：                    3.4 m

内高：                    1.37 m（多孔砖码高14层、烧成收缩2%、顶隙85 mm）

    烧成温度：                1000～1050℃

烧成周期：                45.08h

烧成合格率：              95%

热耗指标：                1300～1400kJ/kg制品

单条年产量：              3000万块/年

隧道窑内规格：            134.2×3.4×2.31m

隧道窑外形尺寸：           134.2×7.16×3.45m

6.结论与建议

6.1.技术节能是砖瓦工业长期面临的重大课题

烧结砖瓦以及建筑节能是一个庞大的系统工程，涵盖了原料节能、生产节能和产品节能。在原料节能方面，各地砖厂积极地落实了国家有关节能法规，基本上都采用了煤矸石、粉煤灰、石炭等含能工业废渣作为内燃，已取得了很大的成效。因此，除个别 条件的地区外，利用含能的工业废渣节能将不作为烧结砖瓦厂技改的重点。建筑节能由建设系统牵头，与规划、设计、施工、配套产品密切相关，墙体材料作为基础和重要环节责无旁贷。

6.2．烧结砖瓦厂的技术改造必须有前瞻性

    红烧结砖瓦厂的技术改造前应对原有‘生产线的生产现状尤其是能源结构、能耗水平、节能方向、管理水平有深入的了解，要与有关企业进行了认真地交流，拿出切实可行的节能技改方案：由于国家大气环境标准及烧结砖瓦厂的，工艺标准、产品标准、能耗标准及会不断地提升，烧结砖瓦的能源政策也会更加严苛，有关部门的执行及执法力度也会加大，因此，新的设计或重大技改中与生产工艺、装备功率、热工系统相关的边界条件必须明晰，能耗指标必须严格计算并在生产中得到考核、验证。

  6.3．现代的烧结砖瓦厂必须规范设计

  大型烧结砖瓦厂不仅投资大而且有比较复杂的工艺过程，涉及到工艺、热工（干燥及窑炉）、电力与拖动、自动化、机械、总图运输、建筑与结构、给水与排水、采暖与通风、环境保护、技术经济等专业。而且只有各专业规范、有序地做出完善的设计图纸和设计文件，造价工程

师才能编制出工程预算并作标的，工程才能进入正常的招标程序，造价和质量从源头上也能得到很好的控制。由于烧结砖瓦厂工艺平面布置与原料、产品及产量、投资息息相关，往往受到场地限制。因此，设计方案既决定了工厂能耗，更是成为砖厂成败的关键。在确定设计

方案进入施工图设计之前，项目负责与工艺专业负责应将台旨耗指标分解后下达给各相关专业，通过设计过程的互动与调整，在满足节能规范并通过节能审查后才能正式打印施工图。

  6.4．必须采用可靠成熟的技术和设备

    烧结砖瓦厂基本上是各种机械设备、电气设备和热工设备的运用，每种设备都有其适用范围和市场定位，必须是经过市场考验和认证的成熟技术才能进入工程领域。近年来砖瓦装备出现了一些新技术、新产品，对行业的技术进步起了积极的推动和引导作用。但是一些

不成熟的装备也充斥着市场，如“山寨”隧道窑、全纤维吊顶隧道窑、一次码烧轮窑、脱硫除尘系统（假）、辊道窑烧砖、微波干燥、无所不能的挤出机等，有些甚至违反了机械原理、硅酸盐物理化学、设计及施工规范中最基本的要求，夸大其词，无中生有，不但扰乱了正常的视听和技术交流，败坏了企业的声誉，而且制造了一大批能耗高、污染大、效益差的短命企业和不良资产，引发了一系列的经济纠纷甚至诉讼，在行业内外造成了极其恶劣的影响，但是这些事件的始作俑者仍然以所谓的高新技术为噱头牟利。因此，清理伪劣技术产品，净化砖瓦技术市场，彰湿公平正义也是烧结砖瓦行业一项长期而艰巨的任务。

 6.5．采用先进装备促进烧结砖瓦工业现代化

  具有七千年历史的烧结砖瓦作为少数有文化印记的器物伴随了人类的整个发展过程。实践证明人类的发展永远离不开烧结砖瓦，而砖瓦工业的现代化更需要我们的不懈努力。虽然改革开放以来我国砖瓦工业取得了巨大的进步，其产量、质量、价格也有了很大的提升，在消费者心中是物美价廉的墙体材料的代表。但是，我们的产品还比较单一，劳动生产率还比较低，职工的工作劳动强度比较大，劳动环境比较差，物耗和能耗比较高，经济效益比较低，仍是一个低水平的工业门类。能否用10—20年采用由完全拥有知识产权的国产高端设备和先进工艺生产出具有国际水平的装饰砖瓦、陶板、保温隔热砌块？能否用国产的热丁设备将热耗降至1300kj/kg制品以下？能否用国产的自动化设备将劳动生产率提升到100万块／人，年以上？这既是摆在中圈砖瓦人面前的“三座大山”，又是一项宏伟闷标，而这一切的改变依赖于我们整个行业从业者素质和管理水平的提高，有赖于工艺与装备水平的日益完善，我们还有漫长的路要走。

 

 

    鸣谢：本文采用了湛轩业教授级高级工程师，许淑玲高级工程师的建议和意见，在此表示感谢！

 

 

 

 

 

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