兴宁市合水水库淤泥烧结空心砖项目实施方案研究*

王立华,赖冠文, 刘 佳

(广东省水利水电科学研究院,广东省水利重点科研基地,广东 广州 510635)



兴宁市合水水库淤泥烧结空心砖项目实施方案研究*

王立华,赖冠文, 刘 佳

(广东省水利水电科学研究院,广东省水利重点科研基地,广东 广州 510635)

项目对以兴宁合水水库淤泥为主要原材料、煤矸石和锅炉渣为内燃料及改性剂,年产6 000万块淤泥烧结空心砖项目进行实施方案研究。采用原料预处理、精确配料、陈化、双级真空硬塑挤砖机挤出成型、自动化切坯及机械化码坯、中断面隧道窑焙烧等一次码烧工艺的技术方案,技术上是可行的,项目自动化程度高,定员较少,生产成本较低,经济上是合理的,以水库淤泥、煤矸石和锅炉渣为主要原料,节能环保,社会效益和生态效益显著。

水库淤泥;烧结空心砖;技术可行;经济合理

1 项目建设的必要性

2011年,广东省发布实施《广东省绿色建筑评价标准》,要求在2015年底前,全省累计建成绿色建筑4 000万m2及8个以上的绿色生态园区示范区；2017年底前,全省累计建成绿色建筑8 000万m2及10个以上的绿色生态园区示范区；2020年底前,全省累计建成绿色建筑14 000万m2及14个以上的绿色生态园区示范区。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。发展低碳绿色建筑,是加强广东生态文明建设、推动广东绿色发展、循环发展、低碳发展的重要内容,是推动新型城镇化发展的必然选择。绿色建筑必须使用绿色建材,尤其是绿色墙体材料。

为了节约土地,保护环境,节约能源,我国建筑节能与墙材革新的工作,已经持续了二十多年,国务院部委、各省市自治区,相继发布了新型墙材生产、资源综合利用等法规、政策、条例和规范。相关政策在实施过程中,已逐渐具备法制化、强制性的性质,为我国新型墙体材料的推广应用、产品结构升级换代、建筑节能指标提高和生产过程中节能减排,作出了较大的贡献。目前,国家节能减排政策要求,墙体材料产品性能必须满足国家相关标准,不断更新提高指标要求,以满足绿色建筑设计标准要求的需要。

兴宁市人多地少,而“十二五”期间,兴宁市工业化和城市化进程快速推进,随着全面放开小城镇和小城市落户限制、有序放开中等城市落户限制政策的实施,农业转移人口成为城镇居民,必然推动城市住房需求的快速增长。市场配置的商品房、政府保障房以及配套的综合商业设施,增加了新型墙体材料的需求,大量全面执行绿色建筑标准的建筑物,最终要落实新型墙体材料,因此,墙材行业必须依托资源优势,调整结构、增加品种,才能满足兴宁地区经济和社会建设需求,才能保障新型墙材供应。

在兴宁市龙田镇,建设年产6 000万块(折标砖)烧结空心砖项目,依据技术先进适用、设备运行可靠,投资经济合理的原则,采用一次码烧工艺、自动化切码运工艺、中断面隧道窑焙烧、机械化码坯及卸砖、窑炉余热利用等先进生产工艺技术,实现利废、节能、节材、减排和保护环境的目标。利用水库淤泥替代粘土资源,生产烧结空心砖,产品轻质、高强,是兴宁市急需的新型墙体材料之一。

中国砖瓦工业协会《全国墙体材料烧结砖瓦行业准入条件》、中国建材联合会《新型墙料产品目录》和《墙体材料行业结构调整指导目录》、国家住建部《墙体空心系统与墙体材料推广应用和限制、禁止使用技术公告》均对新型墙体材料生产设备、产品、技术和应用,提出了具体的要求。鼓励采用以煤矸石、粉煤灰、淤泥、建筑渣土、建筑基坑土、河湖(渠)海淤泥、污泥、建设用地平整土、荒坡土等为原料,生产烧结多孔砖、烧结空心砖、烧结复合空心砖等经焙烧而成的多孔薄壁砌块,产品密度为900～1 000 kg/m3,孔洞率≥35%,用于240 mm厚墙时,传热系数≤0.85 W/(m2·k)。强度等级可分为MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0和MU15.0等5个等级。生产工艺必须经过原料精细化处理(包括建设陈化库)、55型以上成型砖机、人工干燥、自动码卸坯、4.6 m以上断面的隧道窑、自动控温,单线年生产规模6 000万块标砖及以上生产线。

本项目生产线采用双级真空硬塑挤砖机,具备生产大块空心砌块的能力,提高了产品档次,突破了传统墙体材料规格小、导热系数偏高、强度低等缺陷,具有轻质、高强、空心、产品外型尺寸及孔型、排列方式合理,孔洞率较高、导热系数低的新型墙体材料,其烧结多孔砌块、烧结空心砌块、烧结复合空心砌块等产品,性能达到国家标准技术要求,符合绿色建筑对新型墙材的需求[1]。

2 市场销售情况及建设规模

随着兴宁地区城镇化建设、工业发展、交通改善、旅游产业兴起及新农村建设,城市规模不断扩大,全市城镇化水平由26.7%提升到47%,中心城区建成区面积由13 km2增加到24.9 km2,城市人口数由18万人增加到25万人。经济的快速发展,将促进兴宁地区建筑材料工业生产与技术转型,也对墙体材料的品质和节能环保提出了更高的要求。

据调查,兴宁地区烧结砖市场全年需求约7亿块左右。随着梅州市“三区三城”(含兴宁新城)建设、《兴宁市城市总体规划》、14个建制镇总体规划、54个村庄整治规划,以及10 km2东莞石碣(兴宁)产业转移工业园、熙和湾客乡文化旅游产业园、神光山生态旅游产业园、欧尚(兴宁)购物中心、毅德现代商贸物流城等一批项目的规划设计与实施,对兴宁的经济和基础设施建设将起到巨大的推动作用,建筑材料的需求也将大幅增长,墙体材料的市场缺口超过8 000万块。

兴宁市现有烧结砖厂26家,其中6家企业年生产能力3 000万块普通砖,其余20家企业年生产能力仅为1 500万块普通砖,多采用轮窑或小断面一次码烧隧道窑生产。设备简陋,工艺落后,生产能耗高,污染严重,产品质量参差不齐。随着小城镇建设和新农村建设步伐的加快,墙体材料的需求日益增加,现有烧结砖生产技术及规模都不能适应兴宁地区的经济社会协调、快速、健康发展的要求。兴宁合水水库年产6 000万块(折标砖)烧结砌块项目,采用水库淤泥为主要原料,掺加煤矸石、建筑渣土及页岩生产烧结砌块[1],满足国家产业政策关于墙体材料节能、节土及环保的要求,同时加快了兴宁地区墙体材料生产技术进步,为兴宁地区及周边城市的建设需求提供了较好的烧结砌块产品选择。本项目烧结空心砖节土、节能、自动化程度高、生产成本低,产品质量好,市场竞争能力强,市场前景好。

3 技术方案和设备

根据水库淤泥、煤矸石的特性,分别进行原料预处理、精确配料、陈化、双级真空硬塑挤砖机挤出成型、自动化切坯及机械化码坯、中断面隧道窑焙烧等一次码烧工艺环节构成的技术方案,实现水库淤泥的资源化和综合利用[2-3]。生产线建成后,自动化程度较高,产品质量稳定,产量高,产品档次提升。

生产线设备,由原料处理设备、自动切码系统及中断面隧道窑等设备,均为国内生产,性能先进可靠,满足年产6 000万块(折标砖)淤泥烧结空心砖产量要求和质量要求,主要设备包括布料机、给料机、搅拌机、双级真空挤出机、全自动切条切坯机、智能码坯机、隧道窑等。

4 主要工艺参数

1) 主要工艺参数

兴宁合水水库淤积物烧结空心砌块项目原材料的质量配比为淤泥60%、煤矸石30%和炉渣10%,主要工艺参数见表1。

表1 主要工艺参数

2) 物料平衡

计算基准按年产3 600万块KP1空心砖。

单砖热耗：3 611 kJ/块 (270 kcal/kg) ,其中煤矸石带入发热量为1 535 kJ,炉渣带入1 609 kJ,两项合计为3 144 kJ,不够部分,需要添加少量外投煤,每块KP1空心砖需外投煤发热量467 kJ。

物料平衡计算按全年工作时间330 d计；隧道窑每天工作时间按3班、每班工作时间8 h计；其他工段均按每天工作2班,每班工作时间8 h计；物料平衡计算中干燥烧成工序废品率：4%。物料平衡见表2所示。

表2 物料平衡

5 工艺特点

1) 原料处理精细

原料制备采用“预均化库配料+两次搅拌机+陈化库陈化”的原料制备方法,提高原料的熟化程度,增强原料塑性,既保证了不同组分原料的均匀性,又确保了原料的粒度,从而保证了半成品和成品的质量,为生产高档次产品创造了条件。

2) 砖坯成型质量好

采用60/50双级真空挤砖机,本机组适用于经过制备的原料,特别是利用煤矸石、页岩、粉煤灰、炉渣等工业废料,经过均化真空处理后的原料,能硬塑挤出成型和半硬塑挤出成型,成型含水率低,挤出的泥条密实,外观整洁、美观,完全适应一次码烧、二次码烧工艺要求[4]。设计合理,工艺简单,性能优越,生产效率高,生产能力达到18 000～30 000 标块/h,电耗低,是生产烧结空心砌块及淤泥空心砖的关键设备。

3) 机械自动码坯

泥条通过自动切条切坯、编组,机械码坯,砖垛码坯质量较好,对减少岗位工人数、提高劳动生产率、提高产量、提高产品质量,降低生产成本。

采用程控自动切条切坯系统,本系统规格大,适用范围广,适用于煤矸石、页岩等为原料的标砖、多孔砖、大型砌块生产,上下双泥条和平置泥条,切割宽度550 mm、高度260 mm。更换砖型灵活,行程可调,适应多种砖型的组合方式,切割长度精确,调节快捷,定位准,可实现无泥头,节约耗电量,提高生产效率。运行平衡、刹车回位好、自控直线切坯,遇自动系统故障可人工操作,不影响生产。

采用智能码坯机,适合多种砖型,标砖、多孔砖、空心砖、大型砌块；适合多种窑型,2.0～9.6 m隧道窑一次码烧,人工干燥车；适合多种码坯方式,可平码、立码、顺码和叉码,灵活性、可调性大,速度快、效率高、产量大；可剔检不合格砖坯,减小烧成废品率；现场布置简洁、占地少。

4) 预干燥工艺

采用机械码坯,湿坯窑车在预干燥段干燥,湿坯干燥收缩均匀,提高湿坯初期强度,改善了后期干燥效果,适合空心砌块及其他空心砖的生产。

5) 高效节能隧道窑高产节能低耗

生产线采用国内先进的中断面隧道窑,结构牢固、空心好、热效率高。该窑最大的特点是产量高、余热利用好,适宜焙烧以淤泥、煤矸石、锅炉渣为原料的多孔砖、空心砖及空心砌块,是稳产、高产的保证。

6 主要技术经济指标

本项目建设规模为6 000万块(折标砖)水库淤积物烧结空心砖,采用60/50双级真空挤砖机、自动切码、机械码窑车、中断面一次码烧隧道窑焙烧的技术工艺,实现自动控制,产品品种包括烧结多孔砖、空心砖,规格包括240 mm×240 mm×190 mm和240 mm×115 mm×90 mm等,强度等级为MU7.5和MU10,全厂预计定员85人,按工序确定工作制度,其中原料制备、成型码坯工段采用二班制,干燥和焙烧工段采用三班制。

项目总投资为2 199.46万元,年平均销售收入1 800万元,年平均总成本1 414.43万元,年均利润总额349.57万元,总投资收益率15.89%,税后财务内部收益率17.50%,税后投资回收期为6.36年。税后的财务内部收益率高于行业基准收益率,投资回收期低于行业基准投资回收期。项目生产成本较低,产品质量好,销售良好,经济效益显著。

表3 主要技术经济指标

三工厂定员8生产工人/人789管理及非生产人员/人710合计/人85四企业经济指标11年平均销售收入/万元1800普通砖12年平均总成本/万元1414.43普通砖13年平均利润总额/万元349.57普通砖五企业经济效益14全投资税后财务内部收益率/%17.5015总投资收益率/%15.89普通砖16投资利税率/%15.89普通砖17税后投资回收期/a6.36建设期1a

7 结语

采用脱水后水库淤泥为主要原料,煤矸石和锅炉渣为内燃料和改性剂,生产烧结空心砖和空心砌块,工艺先进,产品性能较好、成本较低、销路好,技术可行,经济合理。

采用水库淤泥、煤矸石和锅炉渣等为原料,节约资源,节省能源,减小污染,社会效益和环境效益显著。

[1] 王立华，刘佳，陈理达.水库淤积物建材化利用研究[J].中国农村水利,2012(7):106-109.

[2] 王立华，刘佳，陈理达,等.水库淤泥烧制原料理化性能试验研究[J].广东水利水电,2012(11)：27-30.

[3] 王立华，陈锡容，陈理达.水库淤泥烧制工艺性能研究[J].广东水利水电,2013(1)：25-27.

[4] 王立华，陈理达，刘佳.水库淤积物混合料烧结制砖工艺性能和干燥性能试验研究[J].人民珠江,2013(1)：42-45.

[5] 常允新，朱学顺，宋长斌，等.煤矸石的危害与防治[J].中国地质灾害与防治学报,2001,12(2)：39-43.

(本文责任编辑 王瑞兰)

Technical Program Scheme on Sintered Hollow Brick with the Sludge of Heshui Reservoir in Xingning City

WANG Lihua, LAI Guanwen, LIU Jia

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangdong province Key scientific research base of water conservancy. Guangzhou 510635, China)

Many Reservoirs have been silted in Guangdong Province so serious that the Benefit of Reservoirs has been greatly decreased, therefore Reservoir sludge must be cleared. The cleared sediments must be utilized and reduced, which can lead to such problems as secondary pollution and occupation of land. The project with an annual output of 60 million pieces of hollow bricks which are produced with sediments of Heshui Reservoir as main raw materials and coal gangue and boiler slag as fuel and modifier have been studied. The technical scheme with piling and sintering at a time, which consist of pre-processing of raw materials, accurately dosing, ageing, hard plastic extrusion molding with double stage vacuum, automatically cutting and piling, sintering with middle-section tunnel kiln have been proved feasible. The technical scheme have been also proved beneficial and environment-friendly with higher degree of automation, less workers, lower cost and less energy consumption.

reservoir sludge； sintered hollow brick； technical feasibility；economically reasonableness

2016-03-02;

2016-02-11

王立华(1972),男,硕士,高级工程师,主要从事水工混凝土、水工新材料研究、工程质量检测鉴定等工作。

*资助项目:广东省重大科技专项,编号2005A 30402007；广东省水利科技创新项目,编号2009-34。

TV41

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1008-0112(2016)02-0039-04