郭朝輝，劉慕伊，劉建林

(1.河北建研科技有限公司，石家莊市050021;2.河北建研工程技術(shù)有限公司，石家莊市050021)

能源問題是當(dāng)今世界的大問題，也是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的薄弱環(huán)節(jié)。建材工業(yè)是消耗能源較大的部門之一，因此，研究建材工業(yè)中合理利用能源、節(jié)約能源的問題是擺在我們面前的一項重要任務(wù)。根據(jù)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知》(國辦[2005]33號)精神，發(fā)改委印發(fā)了《“十二五”墻體材料革新指導(dǎo)意見》(發(fā)改環(huán)資[2011]2437號)，提出開展“城市限粘、縣城禁實”，大力發(fā)展節(jié)能節(jié)地利廢的新型墻體材料，其中重點指出要促進(jìn)新型墻體材料領(lǐng)域的節(jié)能降耗，“十二五”期間推動全國新型墻體材料行業(yè)節(jié)約1000萬t標(biāo)煤以上，力爭到2015年新型墻體材料產(chǎn)品生產(chǎn)能耗下降20%，促進(jìn)本地區(qū)節(jié)能減排目標(biāo)的完成。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，有必要對于如何降低新型墻材生產(chǎn)能耗問題進(jìn)行研究。

1 新型墻材現(xiàn)狀調(diào)研

為了更好的、更全面的對新型墻體材料生產(chǎn)企業(yè)情況作一個較為深入和全面的了解，選擇河北省一個市進(jìn)行實地調(diào)研，調(diào)研主要針對企業(yè)基本情況、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)能耗、發(fā)展方向和節(jié)能措施等幾個方面進(jìn)行[1]。

(1)調(diào)研得到了某市新型墻材分類生產(chǎn)量見表1。

表1 某市新型墻材分類生產(chǎn)量

(2)調(diào)研得到各類墻材生產(chǎn)過程耗能情況見表2。

表2 調(diào)研所得各類墻材生產(chǎn)過程耗能情況

2 生產(chǎn)能耗計算

本文中所提到的新型墻體材料生產(chǎn)能耗，均包括原材料生產(chǎn)能耗、原材料運輸能耗和新型墻體材料生產(chǎn)能耗(包括電耗、煤耗、蒸汽消耗等所有新型墻體材料生產(chǎn)過程中的能耗)三部分。確定墻體材料生產(chǎn)能耗計算模型為[2，3，4]:

1m3墻材的綜合生產(chǎn)能耗見式(1):

其中:H—1m3墻材的綜合生產(chǎn)能耗(折標(biāo)煤)，kg/m3;

mi—每生產(chǎn)1 m3產(chǎn)品時，所需某項原材料的量，t;

Ci—某項原材料在開采和加工過程中的綜合能耗(折標(biāo)煤)，kg/t;

Ti—某項原材料在運入工廠過程的運輸能耗(折標(biāo)煤)，kg/t·百公里;

Si—某項原材料運入工廠的運輸距離，百公里;

e—每生產(chǎn)1m3產(chǎn)品的電耗(折標(biāo)煤)，kg;

h—每生產(chǎn)1m3產(chǎn)品的熱耗(折標(biāo)煤)，kg;

x—其它特殊因素，如水泥袋能耗，其他附加能耗等。需折算成1m3墻材的消耗標(biāo)煤量量，kg。

1標(biāo)磚生產(chǎn)能耗計算見式(2):

其中，根據(jù)重量配合比，計算出生產(chǎn)1m3墻材所需每一種原料的重量見式(3):

m—墻材的密度，t/m3;

mi—每生產(chǎn)1 m3墻材產(chǎn)品時，所需某項原材料的量，t;

bi—每生產(chǎn)1 m3墻材產(chǎn)品時，某項原材料的配合百分比。

(1)以混凝土空心砌塊和磚為例，根據(jù)公式(1)～

(3)來計算其生產(chǎn)能耗，結(jié)果見表3、表4。

表3 1m3混凝土空心砌塊和磚生產(chǎn)能耗和運輸能耗

由表4可以看出，混凝土空心砌塊和磚1標(biāo)磚的總能耗為 36.37g標(biāo)煤，其中原材料產(chǎn)運能耗占85.6%。若在混凝土磚的生產(chǎn)材料中加入粉煤灰等工業(yè)廢渣，可降低其產(chǎn)運能耗。

以此類推，計算得到該市各類墻材生產(chǎn)能耗見表5。

(2)從表5可以看到，該市年生產(chǎn)27億塊標(biāo)磚的能耗為119347t標(biāo)煤，單位標(biāo)磚平均生產(chǎn)能耗為44.2g標(biāo)煤。由計算結(jié)果可以看出，除其他燒結(jié)磚單位指標(biāo)能耗較高外，其余新型墻材的能耗均和平均生產(chǎn)能耗相差不大，尤其輕質(zhì)板材類和煤矸石燒結(jié)磚的能耗較低，為平均能耗的37%和55%，適宜大力推廣，尤其是近年來高層建筑的增多，給輕質(zhì)板材帶來了很大市場，通過結(jié)構(gòu)調(diào)整可實現(xiàn)節(jié)能降耗。另外，蒸壓加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊和磚、其他燒結(jié)磚等均具備節(jié)能潛力，通過采用新技術(shù)、新工藝等措施可有效降低能耗。

表4 混凝土空心砌塊和磚總能耗

表5 各類墻材生產(chǎn)能耗計算結(jié)果

3 節(jié)能潛力分析及建議方案

3.1 節(jié)能降耗潛力分析

(1)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，支持低生產(chǎn)能耗企業(yè)發(fā)展，限制高生產(chǎn)能耗企業(yè)發(fā)展。該市板材類新型墻材的年生產(chǎn)能力為4.5億塊標(biāo)磚，煤矸石燒結(jié)磚的年生產(chǎn)能力為5.7億塊標(biāo)磚，這兩項占該市年需求總量的37.8%，目前市場只占總量的21.1%。若通過推廣這兩種新型墻體材料在市場的占有率，在不增加生產(chǎn)能力的前提下，替代其他燒結(jié)磚，則可減少生產(chǎn)能耗24678t，使生產(chǎn)能耗在當(dāng)前能耗的基礎(chǔ)上降低20.7%。具體情況見表6。

表6 煤矸石和板材替代其他燒結(jié)磚后生產(chǎn)能耗

(2)改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和工藝 目前該市多數(shù)墻體材料企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)方式粗放，造成勞動生產(chǎn)率低，生產(chǎn)過程資源和能源消耗大、成本高、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，應(yīng)加強(qiáng)整合力度，對規(guī)模小的生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行淘汰整合，提高生產(chǎn)率，從而降低能源消耗。

影響新型墻材生產(chǎn)能耗水平的主要原因在于其生產(chǎn)配套技術(shù)，同類產(chǎn)品采用不同技術(shù)，能耗差別很大，以市場占有率最大的蒸壓加氣混凝土砌塊為例，采用免蒸的技術(shù)和工藝可以降低其生產(chǎn)能耗，但會增加生產(chǎn)周期。數(shù)據(jù)顯示，免蒸技術(shù)和工藝可以在原有的基礎(chǔ)上降低生產(chǎn)能耗43%，單位標(biāo)磚生產(chǎn)能耗降低19.3g標(biāo)煤。因而可以計算得到，每1億標(biāo)磚采用免蒸工藝，可減少生產(chǎn)能耗1930t標(biāo)煤，使生產(chǎn)能耗在當(dāng)前能耗的基礎(chǔ)上降低1.6%。若年產(chǎn)量10.3億塊標(biāo)磚全部采用免蒸工藝，可減少生產(chǎn)能耗19879t標(biāo)煤，使生產(chǎn)能耗在當(dāng)前能耗的基礎(chǔ)上降低16.7%。具體情況見表7。

表7 采用免蒸工藝后生產(chǎn)能耗

對于混凝土砌塊和混凝土磚，若加入粉煤灰后，可降低其產(chǎn)運能耗，以摻入60%粉煤灰為例，可以在原有的基礎(chǔ)上降低生產(chǎn)能耗14.5%，單位標(biāo)磚生產(chǎn)能耗降低5.3g標(biāo)煤。因而可以計算得到，每1億標(biāo)磚摻入粉煤灰，可減少生產(chǎn)能耗530t標(biāo)煤，使生產(chǎn)能耗在當(dāng)前能耗的基礎(chǔ)上降低0.44%。若年產(chǎn)量6.4億塊標(biāo)磚全部摻入粉煤灰，可減少生產(chǎn)能耗3392t標(biāo)煤，使生產(chǎn)能耗在當(dāng)前能耗的基礎(chǔ)上降低2.84%。具體情況見表8。

表8 混凝土磚加入粉煤灰后生產(chǎn)能耗

(3)提高能源利用率 對于混凝土砌塊類企業(yè)，應(yīng)積極開展蒸汽的循環(huán)再利用，比如生產(chǎn)廢蒸汽用于生產(chǎn)廠房、辦公區(qū)和附近居民區(qū)的采暖等，以求達(dá)到能源的最大化利用，減少資源浪費。

對于磚類企業(yè)，考慮隧道窯煙氣余熱回收和循環(huán)利用技術(shù)。采用技術(shù)和工藝先進(jìn)的低能高效的隧道窯燒成工藝，加強(qiáng)窯體保溫和密封措施，可使生產(chǎn)能耗在當(dāng)前能耗的基礎(chǔ)上有所降低。

對于板材類企業(yè)，工人的操作技術(shù)水平在很大程度上影響著產(chǎn)品的成品率，提高工人的技術(shù)水平，有利于提高產(chǎn)品的成品率和工作效率，這也是節(jié)能降耗的一大途徑。

另外，在所有的生產(chǎn)流程中，電能消耗均占有相當(dāng)高的比重，特別是在采用新工藝后，電力設(shè)施日漸增多，電動機(jī)驅(qū)動消耗占主要的部分。因此建議做好電動機(jī)的節(jié)能降耗工作，比如電動機(jī)的合理選型和使用，盡量選擇高效率的電動機(jī)。電機(jī)采用變頻技術(shù)，磨機(jī)采用更為先進(jìn)的節(jié)能粉磨設(shè)備等均可實現(xiàn)降耗目的。

這些節(jié)能措施沒有辦法實現(xiàn)量化計算，因而不計入節(jié)能量化指標(biāo)?？梢酝ㄟ^采取措施后進(jìn)行統(tǒng)計的方式得到其節(jié)能量。

(4)結(jié)合實地走訪調(diào)研和統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)分析，得到該市新型墻材生產(chǎn)節(jié)能潛力見表9。

表9 節(jié)能潛力分析

3.2 建議方案

若該市采取以上措施，其總節(jié)能潛力為47949t標(biāo)煤，節(jié)能潛力百分比為40.2%。但這些措施不能夠一蹴而就，需要循序漸進(jìn)，而且允許過渡，因而該市要實現(xiàn)“十二五”期間新型墻體材料生產(chǎn)能耗降低20%目標(biāo)，建議從3個措施入手，逐步實現(xiàn)所有節(jié)能潛力，具體安排見表10。

表10 節(jié)能建議方案

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

開展新型墻材生產(chǎn)節(jié)能降耗是社會進(jìn)步和提高社會經(jīng)濟(jì)效益的重要一環(huán)，為進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新，保護(hù)耕地，節(jié)約能源，提高資源利用效率、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，緩解經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與資源環(huán)境矛盾，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力提供了重要的技術(shù)和理論支持，此項研究勢必會帶來可觀的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)表10建議方案，到2015年末該市新型墻體材料生產(chǎn)可形成節(jié)能潛力24703t標(biāo)煤，節(jié)能潛力百分比為20.7%，可形成二氧化碳的減排能力6.47萬t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3700萬元。在不改變當(dāng)前大形勢情況下，該市新型墻體材料生產(chǎn)的總節(jié)能潛力為47949t標(biāo)煤，節(jié)能潛力百分比為40.2%，可形成二氧化碳的減排能力12.56萬t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益7200萬元。

[1]李興奎，德陽市墻體材料現(xiàn)狀調(diào)查與發(fā)展對策研究[D].重慶大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，2007.10

[2]河北省經(jīng)濟(jì)年鑒，河北省統(tǒng)計局

[3]龔平 湯蓉，墻體材料生命周期能耗算法分析，新型建筑材料，2009.11

[4]杜建東，混凝土多孔磚的生產(chǎn)能耗值得商榷，混凝土多孔磚，2009.04