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      燒結磚瓦節能減排技術介紹
        中國磚瓦網  [2017/5/27]  
      摘要:

      1引言

      使用焙燒窯生產磚瓦及相關產品作為一種高能耗的建材生產方式,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。因此燒結磚瓦行業是我國建材行業節能減排技術改造的重點對象,企業對節能減排先進適用技術的需求越來越迫切。本文介紹多種目前較適合我國燒結磚瓦生產企業使用的節能減排技術方法,以供新建生產線技術選擇或現有生產線技術改造參考。

      2生產過程節能減排技術

      2.1大型隧道窯節能保溫焙燒技術

      2.1.1技術介紹

      大型節能保溫隧道窯內寬不小于4.60m,可達10m以上。窯頂結構從上到下依次為輕質耐火材料、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。這種結構保證了窯頂耐熱、保溫、密封的性能。窯墻結構從里到外依次為耐火材料、輕質保溫材料、隔熱材料、結構材料。采用輕質襯砌材料,降低窯車的蓄熱量:窯車之間采用雙重密封結構,兩側與窯體也采用密封結構,杜絕了窯車面上與車下的氣體流動。根據快速焙燒制度的要求,隧道窯在窯內設置冷卻系統,窯下平衡、冷卻系統,余熱利用系統。窯溫、窯壓監測控制系統。燃料根據產品不同可選用煤、燃油或天然氣。余熱被充分置換出來,使熱工過程節能效率和熱利用率大大提高。大型節能保溫隧道窯斷面溫差小,自保溫效果好,熱效率高;產量高;產品質量好,合格率高,產品抗壓強度高;員工勞動強度低,環保性能好。

      2.1.2技術適用條件

      新建生產線或現有隧道窯技術改造

      節能減排效果:熱工過程節能效率可達40%,熱利用率可達60%~70%。相比行業一般能耗可節能20%以上,能耗的降低可帶來相應的減排效果。

      2.1.3投資運行成本(個別地區數據,僅供參考)

      一條年產6000萬塊標磚的隧道窯生產線,投資約2000萬元,年運行費用不包括原料和燃料費用大約為100~200萬元。

      2.2燒結保溫砌塊技術

      2.2.1技術介紹

      燒結保溫砌塊主要用于建筑物圍護結構保溫隔熱和多孔薄壁砌塊。燒結保溫砌塊有合理的孔型設計和孔洞排布,孔洞率較高,可達50%以上,強度較高,比普通多孔空心燒結制品節約原料和燃料。符合節能建筑墻體砌筑的需要,具有良好的保溫、隔熱、隔聲效果,使墻體導熱系數降低,達到建筑節能的目標。為了提高保溫效果,降低砌塊導熱系數,提高熱阻值,可以在砌塊內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。國外在這類復合保溫砌塊方面已有成熟技術,而國內尚處于起步推廣階段,目前已設計制造出內腔填充聚苯顆粒的燒結注孔保溫砌塊,砌塊內空腔設置有經加溫封存的聚苯顆粒,填充生產工藝簡單,內腔填充材料聚苯顆?捎商畛鋵S迷O備完成。這種燒結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技術適用條件

      新建燒結制品生產線或現有生產線改造

      2.2.3節能減排效果

      燒結保溫砌塊由于有良好的保溫性能,因此能夠實現有效的建筑節能,單一墻體材料390mm厚墻體可達到節能65%要求,從而實現節能減排的目標。燒結保溫砌塊有較高的孔洞率,生產過程中能比普通多孔空心燒結制品節約原料15%~30%和節能10%~20%。

      2.2.4投資運行成本

      年產1億塊(折標磚)生產線一次性投資約需4000~5000萬元,年運行費用總計約需1000萬元。

      2.3燒結煤矸石技術

      2.3.1技術介紹

      燒結煤矸石磚是用煤矸石為主要原料(占原料70%以上,最高可達100%),可摻入少量黏土、頁巖、粉煤灰,經粉碎、成型、焙燒而成的建筑用磚。燒結煤矸石可以節約大量黏土,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技術適用條件

      周邊有煤矸石來源地區的黏土或頁巖燒結磚生產線技術改造或者新建生產線。

      2.3.3節能減排效果

      每萬塊標磚可消耗煤矸石約20t。年產1億標塊煤矸石燒結磚項目每年可比生產1億標塊實心粘土磚節約用煤約1萬t,如果同時在生產過程中回收余熱,可供約2萬m2建筑冬季采暖,節省采暖用煤約3000t。按生產1億標塊煤矸石燒結磚測算,每年可節約用地約33萬m2,每年可減少煤矸石堆放占地1~1.7m2。

      2.3.4投資運行成本

      應用該技術需對原生產線進行改造,需增加或改進原料破碎設備,投資約20~50萬元。需根據煤矸石發熱量計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。煤矸石的價格根據熱值不同以及各地區差別,價格有所不同,基本都在50元/t以下,有的地區甚至在20元/t以內。

      2.4燒結粉煤灰技術

      2.4.1技術介紹

      利用發電廠的粉煤灰制磚,既可以節約能源和保護土地資源,又可以保護環境。制備燒結磚原料中加入粉煤灰主要有兩個作用:一是作為內燃料,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。粉煤灰燒結磚用單一原料無法生產,粉煤灰用量在50%以上,另需摻入其他原料作為粘結劑,如黏土(塑性指數應大于9%)或頁巖,也可摻入適量的膨潤土或無機化學復合摻加劑等。隨著技術的發展更新,粉煤灰摻量在不斷增加。

      2.4.2技術適用條件

      適用于周邊有粉煤灰來源(如發電廠)且有適量黏土或頁巖資源的地區,黏土或頁巖磚生產線改造或者新建生產線。

      2.4.3節能減排效果

      節土40%~60%(與實心黏土磚比):節煤量由粉煤灰的發熱量大小而定,一般可達20%;摻灰量在50%以上,對于一個年產6000萬塊磚的工廠,每年用灰量可達7~8萬t。磚坯干燥時間縮短,可節省晾坯用地。

      2.4.4投資運行成本

      使用高摻量粉煤灰磚技術在原生產線的原料制備和成型設備上需要進行適當技術改造,投資成本約30~50萬元。運行成本主要增加購入粉煤灰的支出,節省了黏土和燃料的成本。粉煤灰的價格根據級別、含碳量不同以及運輸距離差別而有所不同,由每噸十幾元到上百元不等。

      2.5燒結淤泥制磚技術

      2.5.1技術介紹

      河道湖泊淤泥經過3個月以上的晾曬干燥后,可直接作為制磚原料經過隧道窯焙燒生產各種規格的空心磚、多孔磚,還可以與煤矸石、粉煤灰或爐渣等不同原料混合,進一步節約資源和能源。使用河道湖泊淤泥為原料生產燒結磚的優點首先是節約粘土資源,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,并且改善環境,還能提升水質,而且淤泥制的磚可有較好節能效果。我國僅國內湖泊、河道擁有的淤泥每年的采集量至少可達7000萬t,可大力推廣淤泥制磚。

      2.5.2技術適用條件

      有河道湖泊淤泥來源的地區新建或改造燒結磚生產線。

      2.5.3節能減排效果

      節約粘土資源,每生產1萬塊標磚可節約黏土10~15m3,加入煤矸石、粉煤灰、爐渣等內燃料燒結磚還能相應減少能源消耗,節約燃料達50%以上。

      2.5.4投資運行成本

      燒結淤泥制磚在生產技術設備上與燒結普通磚區別不大,可簡單改造燒結普通磚生產線生產,其他投資在50萬元內。由于淤泥需要經過較長時間晾曬風干,因此制磚成本比燒結普通磚略高,即增加了原料成本。淤泥原料價格不同地區有所不同,大約在5~20元/m3。由于淤泥制磚在環保方面的特殊作用,部分地區政府對應用該技術的企業進行資金補貼或優惠。

      3能源回收利用技術

      3.1隧道窯余熱人工干燥技術

      3.1.1技術介紹

      磚瓦在生產過程中,由廢氣帶走和向周圍介質散發的熱量,約占總熱量的1/3以上。隧道窯余熱人工干燥技術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,烘干干燥室內的濕磚坯,強制性地脫去坯體中的水分。在隧道窯生產過程中利用余熱干燥磚坯,不但可以節約大量的干燥磚坯用煤,而且減少了自然干燥的坯場占用的大量土地,節約占地費、防雨具費、人工費等成本,保證產品產量質量并縮短干燥周期,同時降低出窯溫度,改善了工人的勞動條件,近年來新建的隧道窯生產線都包括了人工干燥技術,提高了隧道窯的熱利用率,因此在推廣隧道窯的同時可以推廣人工干燥技術。

      3.1.2技術適用條件

      新建隧道窯或者早期隧道窯改造。

      3.1.3節能減排效果

      一個年總產量6000萬塊(折標磚)的制磚企業由自然干燥改人工干燥,可節約約60畝土地。

      3.1.4投資運行成本

      一條年產6000萬塊標磚的隧道窯人工干燥室,需投資100萬元左右,每年可減少土地補償費和其他費用30萬元以上,年運行成本在10萬元以內。

      3.2隧道窯余熱利用技術

      3.2.1技術介紹

      內燃燒磚隧道窯的原料發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,隧道窯余熱采暖供熱技術將這部分熱量回收利用,通過余熱鍋爐等余熱利用設備將冷水加熱,供生產車間、辦公室、生活區冬季采暖及洗浴等,能夠實現冬季取暖完全利用生產余熱而不需取暖用煤。生產過程不增加燃料消耗量,也不增加生產設備,只是冬季選用發熱量較高的內燃料。目前新建的隧道窯基本都帶有余熱利用設備。

      3.2.2技術適用條件

      適用內燃料的隧道窯,余熱供暖較適合北方地區冬季使用。

      3.2.3節能減排效果

      一條年產1.2億塊(折標磚)的內燃燒磚隧道窯冬季可滿足大約2萬m2的采暖面積,每年可節約取暖用燃煤約3000t,減少相應的二氧化碳排放約6000t。

      3.2.4投資運行成本

      每臺余熱鍋爐投資成本約10萬元,年運行成本約1~2萬元,預期壽命15年,凈效益約20萬元/年。年產煤矸石磚1.1億塊的生產線的熱管余熱回收利用工程投資35.7萬元,每年節約資金27萬元。

      3.3大隧道窯余熱發電技術

      3.3.1技術介紹

      余熱發電技術是利用生產過程中多余額熱能轉換為電能的技術。煤矸石制磚在煅燒過程中有大量的熱量,隨著排風機而排除窯外,主要是煙氣余熱和產品冷卻余熱。據調查,燒結磚生產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400℃,熱風平均溫度可達200℃左右,是很好的穩定低溫熱源,具有利用余熱發電的潛力。大隧道窯余熱發電技術是利用大隧道窯制品的冷卻熱和200~500℃的中低溫煙氣和余熱作為熱源,通過余熱鍋爐(熱交換器)回收煙氣等介質中的熱量,并進行能量轉移,加熱給水產生過熱/飽和蒸汽,沖動汽輪發電機組做功發電,且余熱發電部影響正常爭產。據工業性試驗,通常余熱發電可達500~1500kW,基本上可滿足煤矸石磚廠用電。目前該技術在國內已有實用,且仍在不斷完善。

      3.3.2技術適用條件

      適用于窯內冷卻帶溫度較高的燒結煤矸石磚大隧道窯(年產6000萬塊標磚以上)。

      3.3.3節能減排效果

      一條年產1.2億塊煤矸石燒結磚的生產線,采用隧道窯余熱發電,扣除廠用電后,每年可對外供電約666kWh,總發電量相當于每年節約標準煤約3700t,即可減排二氧化碳約9200t。

      3.3.4投資運行成本

      2條一次碼燒內寬為6.9m的大斷面隧道窯(共1.2億塊/年)上安裝兩臺3t/h次中溫中壓余熱鍋爐,配1臺1.5MW汽輪發電機組,總投資約1000萬元,年運行成本約180萬元,內部收益率約30%。每年可為企業節約開支約430萬元,扣除運行成本,每年可增加企業利潤約250萬元。根據國家有關政策,余熱發電收益前三年免征企業所得稅。

      4污染末端控制技術

      4.1磚瓦濕法煙氣脫硫技術

      4.1.1技術介紹

      脫硫的過程中同時除去煙塵,即除塵脫硫一機多用或除塵脫硫一體化。在吸收塔前增設預洗滌塔,可使高溫煙氣得到冷卻,通?蓪120℃以上的高溫煙氣冷卻到80℃左右,并使煙氣增濕,有利于提高SO的吸收效率,同時起到了除塵作用,除塵效率通常為95%左右。推薦關注公眾號《磚瓦界》

      4.1.2技術適用條件:適用含硫燃料或原料的燒結磚瓦生產線。燒結磚生產中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最成熟、應用最廣泛的脫硫技術,該方法是以石灰石或石灰的漿液作脫硫劑,在吸收塔內對SO煙氣噴淋洗滌,使煙氣中的SO與漿液中的CaSO反應,CaSO都氧化為CaSO即脫硫副產品石膏。該工藝每吸收1tSO就能副產脫硫石膏2.7t。采用石灰石/石膏法的煙氣脫硫工藝包括煙氣系統、吸收塔脫硫系統、脫硫劑漿液制備系統、石膏脫水系統和廢水處理下系統,系統完善且相對復雜,一次性投資相對較高。其中吸收塔脫硫系統和脫硫劑漿液制備系統式脫硫必不可少的,而煙氣換熱系統、石膏脫水系統和廢水處理系統可根據具體情況減化或取消。磚瓦生產窯爐排放的煙氣一般都含有一定量的煙塵,在吸收SO之間可進行煙氣的預處理,可專門設置高效除塵器,如電除塵器和濕坯除塵器等,除去煙塵,或在凈化SO。

      4.1.3節能減排效果

      脫硫率和除塵率都能達到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,完全達到國家排放標準。

      4.1.4投資運行成本

      一套磚瓦濕法煙氣脫硫設備投資成本約200萬元,根據煙氣含硫量的不同,年運行成本在50~100萬元。


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