新型墙材生产节能潜力研究

郭朝辉，刘慕伊，刘建林

(1.河北建研科技有限公司，石家庄市050021;2.河北建研工程技术有限公司，石家庄市050021)

能源问题是当今世界的大问题，也是我国国民经济发展中的薄弱环节。建材工业是消耗能源较大的部门之一，因此，研究建材工业中合理利用能源、节约能源的问题是摆在我们面前的一项重要任务。根据《国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》(国办[2005]33号)精神，发改委印发了《“十二五”墙体材料革新指导意见》(发改环资[2011]2437号)，提出开展“城市限粘、县城禁实”，大力发展节能节地利废的新型墙体材料，其中重点指出要促进新型墙体材料领域的节能降耗，“十二五”期间推动全国新型墙体材料行业节约1000万t标煤以上，力争到2015年新型墙体材料产品生产能耗下降20%，促进本地区节能减排目标的完成。为实现这一目标，有必要对于如何降低新型墙材生产能耗问题进行研究。

1 新型墙材现状调研

为了更好的、更全面的对新型墙体材料生产企业情况作一个较为深入和全面的了解，选择河北省一个市进行实地调研，调研主要针对企业基本情况、生产工艺、生产能耗、发展方向和节能措施等几个方面进行[1]。

(1)调研得到了某市新型墙材分类生产量见表1。

表1 某市新型墙材分类生产量

(2)调研得到各类墙材生产过程耗能情况见表2。

表2 调研所得各类墙材生产过程耗能情况

2 生产能耗计算

本文中所提到的新型墙体材料生产能耗，均包括原材料生产能耗、原材料运输能耗和新型墙体材料生产能耗(包括电耗、煤耗、蒸汽消耗等所有新型墙体材料生产过程中的能耗)三部分。确定墙体材料生产能耗计算模型为[2，3，4]:

1m3墙材的综合生产能耗见式(1):

其中:H—1m3墙材的综合生产能耗(折标煤)，kg/m3;

mi—每生产1 m3产品时，所需某项原材料的量，t;

Ci—某项原材料在开采和加工过程中的综合能耗(折标煤)，kg/t;

Ti—某项原材料在运入工厂过程的运输能耗(折标煤)，kg/t·百公里;

Si—某项原材料运入工厂的运输距离，百公里;

e—每生产1m3产品的电耗(折标煤)，kg;

h—每生产1m3产品的热耗(折标煤)，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墙材的消耗标煤量量，kg。

1标砖生产能耗计算见式(2):

其中，根据重量配合比，计算出生产1m3墙材所需每一种原料的重量见式(3):

m—墙材的密度，t/m3;

mi—每生产1 m3墙材产品时，所需某项原材料的量，t;

bi—每生产1 m3墙材产品时，某项原材料的配合百分比。

(1)以混凝土空心砌块和砖为例，根据公式(1)～

(3)来计算其生产能耗，结果见表3、表4。

表3 1m3混凝土空心砌块和砖生产能耗和运输能耗

由表4可以看出，混凝土空心砌块和砖1标砖的总能耗为 36.37g标煤，其中原材料产运能耗占85.6%。若在混凝土砖的生产材料中加入粉煤灰等工业废渣，可降低其产运能耗。

以此类推，计算得到该市各类墙材生产能耗见表5。

(2)从表5可以看到，该市年生产27亿块标砖的能耗为119347t标煤，单位标砖平均生产能耗为44.2g标煤。由计算结果可以看出，除其他烧结砖单位指标能耗较高外，其余新型墙材的能耗均和平均生产能耗相差不大，尤其轻质板材类和煤矸石烧结砖的能耗较低，为平均能耗的37%和55%，适宜大力推广，尤其是近年来高层建筑的增多，给轻质板材带来了很大市场，通过结构调整可实现节能降耗。另外，蒸压加气混凝土砌块、混凝土空心砌块和砖、其他烧结砖等均具备节能潜力，通过采用新技术、新工艺等措施可有效降低能耗。

表4 混凝土空心砌块和砖总能耗

表5 各类墙材生产能耗计算结果

3 节能潜力分析及建议方案

3.1 节能降耗潜力分析

(1)调整产业结构 通过调整产业结构，支持低生产能耗企业发展，限制高生产能耗企业发展。该市板材类新型墙材的年生产能力为4.5亿块标砖，煤矸石烧结砖的年生产能力为5.7亿块标砖，这两项占该市年需求总量的37.8%，目前市场只占总量的21.1%。若通过推广这两种新型墙体材料在市场的占有率，在不增加生产能力的前提下，替代其他烧结砖，则可减少生产能耗24678t，使生产能耗在当前能耗的基础上降低20.7%。具体情况见表6。

表6 煤矸石和板材替代其他烧结砖后生产能耗

(2)改进生产技术和工艺 目前该市多数墙体材料企业规模较小，生产方式粗放，造成劳动生产率低，生产过程资源和能源消耗大、成本高、企业经济效益差，应加强整合力度，对规模小的生产企业进行淘汰整合，提高生产率，从而降低能源消耗。

影响新型墙材生产能耗水平的主要原因在于其生产配套技术，同类产品采用不同技术，能耗差别很大，以市场占有率最大的蒸压加气混凝土砌块为例，采用免蒸的技术和工艺可以降低其生产能耗，但会增加生产周期。数据显示，免蒸技术和工艺可以在原有的基础上降低生产能耗43%，单位标砖生产能耗降低19.3g标煤。因而可以计算得到，每1亿标砖采用免蒸工艺，可减少生产能耗1930t标煤，使生产能耗在当前能耗的基础上降低1.6%。若年产量10.3亿块标砖全部采用免蒸工艺，可减少生产能耗19879t标煤，使生产能耗在当前能耗的基础上降低16.7%。具体情况见表7。

表7 采用免蒸工艺后生产能耗

对于混凝土砌块和混凝土砖，若加入粉煤灰后，可降低其产运能耗，以掺入60%粉煤灰为例，可以在原有的基础上降低生产能耗14.5%，单位标砖生产能耗降低5.3g标煤。因而可以计算得到，每1亿标砖掺入粉煤灰，可减少生产能耗530t标煤，使生产能耗在当前能耗的基础上降低0.44%。若年产量6.4亿块标砖全部掺入粉煤灰，可减少生产能耗3392t标煤，使生产能耗在当前能耗的基础上降低2.84%。具体情况见表8。

表8 混凝土砖加入粉煤灰后生产能耗

(3)提高能源利用率 对于混凝土砌块类企业，应积极开展蒸汽的循环再利用，比如生产废蒸汽用于生产厂房、办公区和附近居民区的采暖等，以求达到能源的最大化利用，减少资源浪费。

对于砖类企业，考虑隧道窑烟气余热回收和循环利用技术。采用技术和工艺先进的低能高效的隧道窑烧成工艺，加强窑体保温和密封措施，可使生产能耗在当前能耗的基础上有所降低。

对于板材类企业，工人的操作技术水平在很大程度上影响着产品的成品率，提高工人的技术水平，有利于提高产品的成品率和工作效率，这也是节能降耗的一大途径。

另外，在所有的生产流程中，电能消耗均占有相当高的比重，特别是在采用新工艺后，电力设施日渐增多，电动机驱动消耗占主要的部分。因此建议做好电动机的节能降耗工作，比如电动机的合理选型和使用，尽量选择高效率的电动机。电机采用变频技术，磨机采用更为先进的节能粉磨设备等均可实现降耗目的。

这些节能措施没有办法实现量化计算，因而不计入节能量化指标。可以通过采取措施后进行统计的方式得到其节能量。

(4)结合实地走访调研和统计计算数据分析，得到该市新型墙材生产节能潜力见表9。

表9 节能潜力分析

3.2 建议方案

若该市采取以上措施，其总节能潜力为47949t标煤，节能潜力百分比为40.2%。但这些措施不能够一蹴而就，需要循序渐进，而且允许过渡，因而该市要实现“十二五”期间新型墙体材料生产能耗降低20%目标，建议从3个措施入手，逐步实现所有节能潜力，具体安排见表10。

表10 节能建议方案

4 经济效益分析

开展新型墙材生产节能降耗是社会进步和提高社会经济效益的重要一环，为进一步推进墙体材料革新，保护耕地，节约能源，提高资源利用效率、转变经济发展方式，缓解经济社会发展与资源环境矛盾，增强可持续发展能力提供了重要的技术和理论支持，此项研究势必会带来可观的社会和经济效益。

根据表10建议方案，到2015年末该市新型墙体材料生产可形成节能潜力24703t标煤，节能潜力百分比为20.7%，可形成二氧化碳的减排能力6.47万t，产生经济效益3700万元。在不改变当前大形势情况下，该市新型墙体材料生产的总节能潜力为47949t标煤，节能潜力百分比为40.2%，可形成二氧化碳的减排能力12.56万t，产生经济效益7200万元。

[1]李兴奎，德阳市墙体材料现状调查与发展对策研究[D].重庆大学工程硕士学位论文，2007.10

[2]河北省经济年鉴，河北省统计局

[3]龚平 汤蓉，墙体材料生命周期能耗算法分析，新型建筑材料，2009.11

[4]杜建东，混凝土多孔砖的生产能耗值得商榷，混凝土多孔砖，2009.04