烧结砖的生产节能路线与实施

• 烧结砖生产节能减排的标准

1.1 标准的计量单位：

按《烧结砖瓦能耗等级定额 》（JC/T 713—2007），对所有的烧结产品（包括实心，多孔，空心，自保温砖），烧结砖的热耗计量单位为kj/t（吨产品）。得到以下是物理单位换算：Kcal/t（吨产品），Kcal/kg（公斤干原料）（除以1100），Kcal/kg（干原料）×1.1= Kcal/kg（产品）。按kg标煤7000大卡计算，换算为kgce/t（吨产品）。

1.2 节能减排的国家和行业标准

  《烧结砖瓦能耗等级定额 》（JC/T 713—2007），和《烧结砖瓦工厂节能设计规范》（GB 50528-2009），强制性条款要求：大中型断面一次码烧一级热耗350×1000Kcal/t（吨产品），318 Kcal/kg（公斤干原料），50Kgce/t（吨产品）；

《烧结墙体屋面单位产品能源消耗定额》 GB-2013年的讨论稿（没执行），参考标准：

现有企业烧结多孔砖能耗小于50 Kgce/t（吨产品），即：318 Kcal/kg（公斤干原料）；

新建企业准入值（多孔）：47 Kgce/t（吨产品），即：299 Kcal/kg（公斤干原料）；

能耗先进值：42.7 Kgce/t（吨产品），即：271 Kcal/kg（公斤干原料）。

1.3 烧结砖能耗现状

成都市烧结砖现有的淘汰小规模砖厂能耗为《JC/T 713—2007》的及格级能耗，450×1000 Kgce/t（吨产品），即：409 Kcal/kg（公斤干原料）.

1.4 节能20%的能耗

  按成都市二级热耗现状,节能20%应该达到： 409Kcal/kg（公斤干原料）×80%=327 Kcal/kg（公斤干原料）；

   以二级能耗为基数，只要热耗降低到327 Kcal/kg（公斤干原料），就可以达到生产节能减排20%的要求。

1.5 实际效果

   成都磊鑫砖厂改造前高于430 Kcal/kg（公斤干原料），从轮窑改造为大断面隧道窑后，平均能耗小于300 Kcal/kg（公斤干原料），基本实现了烧结砖生产节能减排20%的目标。

• 烧结砖生产节能原理和路线

2.1 烧结砖节能热平衡原理

烧结砖节能原理就是基于实验和窑炉测试结果的热平衡原理：

从耗热热支出表分析，改造前轮窑总耗热为430大卡。化学反应能耗热量85大卡不变；烘干耗热与砖坯含水量有关基本不变；窑体散热减少了44大卡；黑心节能减少耗热72大卡；降低出砖温度节能26大卡，改造后合计节能142大卡，比改造前的轮窑节能32%。

从热平衡原理证明，由于烧结砖的化学反应耗热约85大卡占总热耗的比例18～30%决定于材料基本不变；其余约80%是烘干砖坯和浪费能源，可以节能。减少窑墙窑顶的散热、减少内燃烧砖黑心、降低出砖温度是烧结砖生产三条主要的节能减排路线。

上述耗热表中，与耗热与时间有关的热耗只有一项：窑体窑顶散热占15.24%，窑体窑顶散热量与时间长短成正比，提高单位时间产量可以降低单位产品耗热中窑体散热的比例，例如：单位时间的窑体耗热为300KG标煤，单位时间产品重量产量为20000公斤，每公斤窑体散热热耗为105大卡，当产量降低到10000kg/h室，每公斤平摊的窑体散热热耗增加为210大卡；故产量越高窑体散热占单位能耗比例越低。所以，减少窑体散热在单位热耗中比例的节能路线除了做好窑体保温外，还可以增加产量来降低单位热耗。

码坯的改造是增加产量的有效办法，故增加码高和增加通风率也是烧结砖节能减排的码坯路线。

增加通风率可以提高燃烧效率，减少黑心，减少能源浪费节能5～15%效果非常显著。所以，增加调速风机的风量和风压，加长焙烧窑炉增加焙烧时间是减少黑心提高燃烧效率又一个节能路线。

为了降低出窑砖产品和窑车的温度，增加出砖冷却风机使砖温度不高于环境温度20度，该节能路线可以节能5%左右（对100度降到40度）。对出砖温度在500度的窑炉，出砖带走热量约200大卡/kg，其发热量一定在500～600大卡/kg，增加冷却风机的节能效益达到0.05元/块砖，相当于新建一个厂。

烧结砖生产节能路线总结：

①改变供风富氧燃烧减少黑心的路线有改造风机、改造烟道、增加码高、穿流码坯、合理密码；

②降低出砖温度的路线是增加出砖冷却风机；

③减少窑体散热的节能路线主要是做好保温；

④改变现有打打停停生产方式为连续稳定生产工业生产方式，烧结砖规模化工业化生产是降低单位能耗窑体散热浪费的，重要的节能路线。

三、烧结砖生产节能减排落实和检查方法

3.1 烧结砖节能减排政策

参照行业推广标准《烧结砖瓦能耗等级定额 》（JC/T 713—2007），和国标《烧结砖瓦工厂节能设计规范》（GB 50528-2009）的强制性条款，生产热耗必须小于JC/T 713—2007的一级热耗，350大卡/（kg产品）执行；而不再执行《砖瓦焙烧窑炉》（JC 982- 2005）标准中窑炉验收的421大卡/ （kg产品）窑炉高能耗标准。

窑炉要求：

窑墙表面温度比环境温度不高于15℃；窑顶表面温度比环境温度不高于20℃；

3.2 节能减排检验和自查方法

   在节能路线里我们，提到了3个最重要的路线，窑墙窑顶温度、出砖温度、燃尽度（黑心）。在正常产量和合格率达到97%～99%以上时，简单自查方法：

检查方法①：黑心可以用肉眼可以观察到。用热值分析仪分析砖中心的剩余内掺发热量不应该高于50大卡；

检查方法②：用红外线测温枪（用沸腾水97度校准）检测窑墙温度不应该高于环境温度15度；

检查方法③：用红外线测温枪测试窑顶，温度不高于环境温度20度；测试出砖温度，不高于环境温度20度；

3个检查指标检验合格，如果产量达产，其节能能够达到20%。节能带来利润翻番。

本建议是检验烧结窑炉、烘干室、原料、成型、切码运工艺的方便实施的最简单的节能高产的检验方法。

四、节能减排的实施措施

4.1 按《烧结砖瓦工厂节能设计规范》（GB 50528-2009）设计高产节能生产线

  （此处略）

4.2 按《烧结砖瓦工厂节能设计规范》（GB 50528-2009）建造高产节能生产线

   (此处略)

4.3 高产节能烧结砖工艺的运行和管理

成都利马高科有限公司是留美博士创立的，注册于成都市博士创业园的以节能和环保为发展方向的信息产业（IT）高科技公司。2006年进入砖瓦行业，完成了科技部烧结砖高产节能焙烧工艺计算机控制系统的创新基金支持项目，也完成了成都市建筑节能重大专项项目，烧结自保温砖计算机控制系统项目，2012年完成烧结砖工艺节能管理的内掺煤自动配料和陈化和成型自动加水系统，2012年还完成了节约人力提高生产效率的窑车自动运转项目，2013年在国家墙改委技创部的领导下完成了节能焙烧窑炉和一次码烧烘干窑的风量风压、风道风闸的热工参数的节能设计算法；码坯通风率和间歇率码坯计算方法；和节能高产的高压恒流风机的选型计算方法，应用于成都磊鑫的高产节能设计中产生产量翻倍，能耗降低约300大卡/ Kcal/kg（公斤干原料），节能优于20%的效果。

成功地为成都磊鑫烧结墙材有限公司完成了窑炉建设节能减排技术服务。也为成都磊鑫烧结墙材有限公司等公司设计建造实施高产节能生产工艺的计算机自动化系统。

   在全国约1000条隧道窑生产线上，成都利马高科用计算机和远程网络做为控制和技术服务工具，采用专业的烧结砖工艺控制软件，实施推广宽带高温快烧高产节能焙烧方法，富氧燃烧的配风和码坯技术减少含碳黑心的方法，冷却风机降低出砖温度等节能技术；实现了内掺自动配料，原料水份自动检测的陈化、成型自动加水，节约人工的窑车窑门自动运转控制产品等。

   下面为高产节能焙烧工艺技术介绍。

4.4 高产节能码坯方式

4.4.1环流和穿流码坯

“环流”码坯: 烧结多孔砖，空心砖时，孔竖向,风环绕砖坯;优点：表面无压花,砖坯强度高,不易倒坯;缺点：砖中心通风缺氧有黑心,火行速度慢产量低,燃尽度不高煤耗高;

“穿流”码坯：烧结多孔砖，空心砖时，孔横放顺着风向（与窑长度方向平行），让热风火焰穿过孔的内表面和外表面，可以提高码坯密度约20%（把空洞率作为通风率），同时提高燃烧速度(最高1倍），实验证明，产量可以增加20%，煤耗可以降低10～15%；缺点：表面压花，砖坯强度低易机械踏坯；

 两种码坯一种是黑心,一种是黑面(滚花可以减少);但是,只要解决了砖坯强度问题， “穿流”码坯肯定可以高产节能。

 磊鑫采用是“穿流”码坯，且码高达到1.44米（16×0.09），所以采用了好砖机来提高砖坯承压强度，防止机械塌坯。

自保温砖二次码烧的穿流码坯，能耗低到220大卡/kg，堆放和焙烧码砖方式统一，所以可以很方便实现自动打包。

4.4.2 通风率和边歇率

满足通风面积大于横截面积的35%（最优黄金分割是38.2%），稀码快烧，稀码就是实现高通风率，高通风率可以快烧；对空砖和空心砖，穿流码坯也能在密码时实现高通风率，因为穿流码坯把孔洞面积折算为通风面积，故码坯密度可以增加。如上图体积折标为400块/立方；磊鑫穿流码坯达到了280标块/立方，还能快烧。

顶部间歇和边部间歇面积之和小于通风面积的35%；边密中稀,机械码坯时，一般增加中部火道宽度来实现边密中稀。这就是把6米9宽度改成7米1的原因，增加200mm中间火道。

4.4.3 码高

 窑车上的码高由砖坯强度和层面温差决定。大断面窑一次码烧码高历史经历20年从10层，12层，14层现在已经增加到16层，根据磊鑫材料和砖机情况，穿流码坯为16层（1.44米），比12层提高产量33%。缺点是层面温差增加了50度，但可以通过宽带焙烧办法解决，产品一致性基本合格。由于采用了利马高科独有粉料水份自动检测的自动加水系统，使砖坯强度稳定，保证了16层穿流码坯不塌坯。

4.4.4码坯密度

在通风率大于35～38%时，环流码坯密度为，每立方米折标砖270±10块；穿流码坯在满足通风率大于35～38%时，码坯密度可以增加。

4.5 高产产量

   隧道窑的产量由材料、窑宽、窑长、砖型、燃料、码高、码坯密度、供风、前级烘干产量、后级出砖打包10大因素决定。

   前5个因素对产量的影响：

   材料：材料的最大升温和降温速度和材料烧成温度范围决定了进砖坯到出砖的烧成时间，烧成时间与烧成温度成反比，温度越高，烧成时间越短，温度越低烧成时间越长。这就是高温快烧的原理。调整烧成温度，一般材料烧成时间达到约为30小时。烧成时间越短，产量越高。例如粘土砖烧结最高温度850度，比1000度页岩砖少6个小时（50度/h）烧成时间，所以粘土砖的产量比页岩高20%。

   窑宽：产量与窑宽成正比；

窑长：以烧成时间30小时计算，30个窑车长的隧道焙烧窑烧实心砖60分/车。焙烧窑总长度增加50%达到45窑车长，其产量也应该增加50%，此时，烧实心砖40分/车。

   砖型：窑炉产量以单位时间焙烧重量产量为基数计算：实心砖60分/车；烧70%多孔砖42分/车；烧50%的空心砖为30分/车；同理，45窑车长的焙烧窑的产量是空心40分/车，多孔28分/车，空心20分/车。

燃料：影响产量的是燃料品质和发热量2个因数。前火不走，后火不收，预热裂纹炸坯等都和煤的燃点有关系。燃点低的烟煤，前火升温快后火降温快产量高；燃点高的无烟煤，前火不走，后火不收产量低。有个河南用户，改用燃点低的煤使前火快，但产生了裂纹，后又加粉煤灰防裂，最后30个车位100米长的窑，烧实心砖产量提高到35分/车。

    内掺与产量：当窑内温度没有达到最高烧成温度时，发热量增加，温度增加，产量增加；当窑内温度已经达到最高烧成温度时，再增加发热量，导致后火不收，产量不会增加；当焙烧风机已经开到最大50hz时，产量不高。再增加发热量后，产量也不会增加，增加的发热量将变成没有燃烧的黑心。这就可以解释有的砖厂发热量加到600大卡/KG还是没有产量不高原因，即:火不好的原因不是缺能量（煤），而是窑内缺风缺氧。

4.6 高产节能供风的风压风量、风道风闸设计

（此处略）

4.7 高产节能焙烧方法

成都利马高科有限公司的计算机焙烧系统，应用于全国1000多条隧道窑，焙烧软件可以实施5种焙烧方法：

宽（长带）带高温焙烧；

高温快烧；

定产调风焙烧；

定风调顶车间隔焙烧；

配风调节和顶车间隔调节温度

其中高产节能的烧法是宽带高温快烧方法，介绍如下：

当原料确定后，砖坯的烧成最高温度也可以确定，最高烧成温度一定时，砖坯的烧成时间也基本不变.例如：最高温度为1000度，950～1000度范围的烧成时间就决定了产量，我们把950～1000度范围内窑车个数定义为焙烧带。经验数据是：60分/车的焙烧带宽4个车位，30分/车的带宽8个车位。产量越高，进窑总热量越高，风量足够时，火速快。注意到这种增加总发热量的办法是增加单位时间进入窑内砖的块数（车数），而不是增加每块砖内掺发热量。相反，当宽带高温快烧时，可以适当减少发热量，来保证后火降温。这种宽带焙烧方法的高产效果很好。且不会影响产品质量。其节能原因是产量增加使窑体散热热耗量平摊到每块砖热耗相对于不提产前减少。这种宽带高温快烧方法节煤约5～15%。