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蔣錦凱
（法國克萊亞公司）
0引言
眾所周知，目前我國燒結(jié)磚瓦行業(yè)發(fā)展遇到了非常嚴(yán)重的制約——國家對環(huán)境環(huán)保要求促使行業(yè)使用清潔燃料來燒制制品的課題。因?yàn)楝F(xiàn)在越來越多的省市地方政府出臺(tái)政策要求我們制磚行業(yè)進(jìn)行技術(shù)改革，盡管這些改革不是我們行業(yè)自覺自愿的，但是環(huán)境保護(hù)是國之大策，是不以任何人的反對而改變的。
我們大家都非常清楚，目前我們大多數(shù)企業(yè)還在使用摻煤內(nèi)燃燒結(jié)方法來生產(chǎn)燒結(jié)磚（或者說都還沒有遵守各個(gè)地方政府的環(huán)保政策，盡管一些企業(yè)安裝了所謂“環(huán)保設(shè)備”），但是這個(gè)現(xiàn)象正在轉(zhuǎn)變。我已經(jīng)注意到各個(gè)設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)新的燒結(jié)磚企業(yè)時(shí)，都已經(jīng)將燒結(jié)窯爐設(shè)計(jì)做到適用于燃煤（內(nèi)燃-污染型燒結(jié)）和燃?xì)猓ㄍ馊?清潔燃料燒結(jié)）雙功能性，實(shí)際上在為適應(yīng)各個(gè)地方的環(huán)保政策的落地做準(zhǔn)備。
使用清潔能源生產(chǎn)燒結(jié)制品的場景正一天一天地向我們走來，不管我們是否愿意接受。很多人有疑問，國家哪有那么多的天然氣來供應(yīng)我們燒結(jié)磚行業(yè)呢？
下面著重介紹清潔燒結(jié)燃料——生物質(zhì)燃料在我們燒結(jié)制磚行業(yè)的應(yīng)用。
1什么是生物質(zhì)燃料？
很多人腦海里一定以為使用秸稈、木屑等擠出的生物質(zhì)顆粒就叫生物質(zhì)燃料，見圖1。
其實(shí)法國克萊亞公司定義的生物質(zhì)燃料要寬泛得多，幾乎所有草質(zhì)、木質(zhì)的含有足夠熱量的松散顆粒都可以使用克萊亞的“生物質(zhì)燃料機(jī)”。該技術(shù)不追求將生物質(zhì)燃料顆粒化，因?yàn)檫@會(huì)大大增加生物質(zhì)燃料的制作成本，不利于與煤或天然氣等其他化石燃料競爭。保持原材料的原始狀態(tài)是法國克萊亞生物質(zhì)燃料燒結(jié)技術(shù)的關(guān)鍵，見圖2；所用生物質(zhì)燃料量與窯產(chǎn)量的關(guān)系見表1。
2清潔燃料是燒結(jié)磚瓦行業(yè)的必然選擇
國家環(huán)保政策不是出于權(quán)宜之計(jì)，是一項(xiàng)基本國策。由于我國使用內(nèi)燃技術(shù)，在原材料中摻加大量燃料，使得我們窯爐工藝中燃燒無法實(shí)現(xiàn)人為有效控制，產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量無法保證，同時(shí)也加大了原材料處理的難度。頁巖與煤矸石等原材料的硬度不一致，導(dǎo)致處理方法要有變化，但是絕大多數(shù)企業(yè)是沒有選擇性使用同一處理設(shè)備。這樣就保證不了產(chǎn)品顆粒度要求，產(chǎn)品質(zhì)量低下。
3外燃窯技術(shù)
清潔外燃窯技術(shù)的主要燃料是天然氣（當(dāng)然還有生物質(zhì)燃料等），并且由于中國是一個(gè)能源缺口大國，使用天然氣的價(jià)格和用量有著極大的關(guān)聯(lián)。成本增加是燒結(jié)磚瓦行業(yè)的至關(guān)重要的大事（天然氣成本是燒煤成本3～4倍，而且是外燃，必然增加能源消耗，又要增加1倍多的燃料消耗），很多愿意響應(yīng)國家號(hào)召愿意改造燃料燒結(jié)技術(shù)結(jié)構(gòu)的廠家，卻局限于燃料成本增加超出預(yù)期，而不得不慎重行事。其實(shí)這是一件好事，是促使行業(yè)進(jìn)步，提高產(chǎn)品檔次的一個(gè)非常難得的機(jī)遇。
因?yàn)槿剂铣杀驹黾樱藗儾坏貌簧a(chǎn)高質(zhì)量、成品率高、產(chǎn)品花色多的產(chǎn)品。而那種KP1打天下，為農(nóng)民兄弟專門生產(chǎn)建材的思想就要被歷史淘汰。同時(shí)在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)上也要做到盡量節(jié)能、高效。本文就歐洲在這方面所在的一些工藝做一下說明，以便大家參考。
外燃燒結(jié)技術(shù)的能耗要高于內(nèi)燃能耗，所以設(shè)計(jì)產(chǎn)品類型是首要問題（以能耗少，產(chǎn)品性能高的制品為目標(biāo)）。
說到節(jié)能設(shè)計(jì)就要首先確定生產(chǎn)的產(chǎn)品-Lamda值。
第一步目標(biāo)：產(chǎn)品發(fā)展方向
由普通多孔磚向燒結(jié)砌塊和復(fù)合墻方向發(fā)展。
第二個(gè)目標(biāo)：結(jié)構(gòu)方向
制品重量和平米塊數(shù)-紅色代表平米塊數(shù)，藍(lán)色代表平米重量
4生物質(zhì)燃料原材料來源與制備
4.1生物質(zhì)燃料的原材料制備
其實(shí)生物質(zhì)燃料作為外燃燃料在國內(nèi)外并不是新生事物，我們的老祖宗一直在使用柴火燒窯，雖然不是環(huán)保型燃燒技術(shù)。只是由于1958年使用了摻煤的內(nèi)燃技術(shù)出現(xiàn)在中國后，特別是在法國西方公司將內(nèi)燃窯技術(shù)帶入中國后（大約在1988年前后），大規(guī)模的內(nèi)燃窯設(shè)計(jì)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的產(chǎn)量提升，才使得內(nèi)燃窯技術(shù)如日中天，快速發(fā)展。但是恰恰是在20世紀(jì)80年代，歐洲各個(gè)國家放棄了內(nèi)燃窯技術(shù)，轉(zhuǎn)向外燃窯技術(shù)，清潔燒結(jié)技術(shù)出現(xiàn)。
即使是在工業(yè)比較發(fā)達(dá)的歐洲大規(guī)模使用天然氣外燃燒結(jié)技術(shù)，但是為了節(jié)約成本，一些公司也還是對老祖宗的外燃燒柴火的技術(shù)進(jìn)行了改革（將柴火的燃燒黑煙滾滾，變成了清潔燃燒）。這就是生物質(zhì)燃料清潔燒結(jié)技術(shù)。
生物質(zhì)燃燒技術(shù)，首先是生物質(zhì)燃料的制備。理論上說任何有機(jī)生物質(zhì)都可以成為生物質(zhì)燃料，但是由于各種生物質(zhì)燃料的熱值低，熱值不穩(wěn)定的問題，最大的問題是收集問題，使得這幾年雖然在大力提倡這種潔凈燒結(jié)技術(shù)，但是和者寥寥。主要原因是生物質(zhì)燃料的收集和存放。
4.2河南省首先在全國開啟先河
根據(jù)我們與河南省有關(guān)單位的聯(lián)系，我們了解到河南省正在全河南省布置九個(gè)使用秸稈加工制作生物質(zhì)燃料的企業(yè)的生物質(zhì)燃料企業(yè)（每個(gè)企業(yè)的規(guī)模是4萬噸，熱值在4300kcal/kg），有河南省政府部門牽頭補(bǔ)貼設(shè)備引進(jìn)來消化農(nóng)業(yè)廢棄物。
4.3燒結(jié)技術(shù)的體現(xiàn)
上面圖示是一種低溫汽化渣，是一種經(jīng)過加工提煉出低餾物后的廢棄物，我們把這種物質(zhì)拿來使用克萊亞清潔燒結(jié)技術(shù)在燒結(jié)窯上進(jìn)行外燃燒結(jié)（已經(jīng)在法國克萊亞公司經(jīng)過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)），沒有任何污染物出現(xiàn)（不會(huì)出現(xiàn)積碳，所謂黑煙），只有二氧化碳和熱量。試想4300kcal生物質(zhì)燃料的熱值是我們使用低價(jià)煤的熱值（一般地區(qū)次煤也是5000kcal/kg左右），而天然氣的熱值是8500kcal/m3（國家標(biāo)準(zhǔn)）。這樣就是2kg低溫碳化渣的熱量就是1m3的天然氣的熱量，我們又可以實(shí)現(xiàn)外燃噴嘴燃燒方式，何樂而不為。
1m3天然氣價(jià)格目前在各個(gè)地區(qū)有一些差異，基本應(yīng)該在2.8元/m3左右，但是生物質(zhì)燃料的價(jià)格大概在0.5元/kg以下。我們曾經(jīng)在湖南長沙地區(qū)調(diào)查過，稻殼的售價(jià)最高300元/噸（合0.3元/kg，熱值在3500kcal/kg稻殼）。這樣一比較優(yōu)勢就出現(xiàn)了，可以節(jié)約60%以上的燃料成本。這樣在某些地區(qū)就可以實(shí)現(xiàn)政府要求的潔凈燒結(jié)技術(shù)問題。
5克萊亞的生物質(zhì)燃料燒結(jié)技術(shù)
5.1生物質(zhì)燃料輸送
將這些顆粒狀物質(zhì)通過一個(gè)不易摩擦生熱輸送管道（注意管道輸送減少灰塵和遺撒）送到生物質(zhì)燃料燒結(jié)機(jī)的料倉中。
5.2生物質(zhì)燃料燒結(jié)機(jī)的結(jié)構(gòu)
5.3生物質(zhì)燃料燃燒原理
生物質(zhì)燃料在高溫窯爐（或者流化爐膛）進(jìn)行燃燒。注意由于此時(shí)生物質(zhì)燃料顆粒比表面積大，容易在高溫下形成氣化（大約在600～700℃時(shí)）。實(shí)際上生物質(zhì)燃料燒結(jié)機(jī)就是將一定量的生物質(zhì)燃料脈沖式噴射到爐膛中，在高溫的爐膛內(nèi)形成部分物質(zhì)氣化再燃燒。這是一個(gè)氣物混合體燃燒過程，這個(gè)過程放出大量的熱量（中心溫度可以達(dá)到1300℃），利用這個(gè)熱量來加熱黏土制品或熱水水管。由于該過程是可控的，物料量和燃燒所需的助燃風(fēng)量是經(jīng)過生物質(zhì)燃燒機(jī)嚴(yán)格控制，一定要充分燃燒，所以沒有未燃燒生物質(zhì)的存在，不會(huì)形成積碳現(xiàn)象（所謂的冒黑煙現(xiàn)象）。
生物質(zhì)燃料氣化過程越充分，燃燒放熱量越大越快，并且成灰量越少（所以要求生物質(zhì)燃料顆粒度越小）。
5.4應(yīng)用范例
5.4.1黏土制磚窯爐
實(shí)際生產(chǎn)窯爐照片
5.4.2其他應(yīng)用（水泥生產(chǎn)，陶粒生產(chǎn)）
6結(jié)束語
生物質(zhì)燃料潔凈燒結(jié)技術(shù)不是今天才發(fā)明的，已經(jīng)有20多年歷史，同時(shí)在歐洲已經(jīng)有20多家企業(yè)在使用（以法國居多）。他們大部分直接使用鋸末和野草秸稈（沒有二次加工成低溫碳化渣）。他們的制品出來后使用生物燒結(jié)磚的名稱，可以申請國家免稅。這是法國政府為了環(huán)保所做的努力。因?yàn)樯镔|(zhì)燃料吸收太陽照射和二氧化碳而生長，燃燒自己放出二氧化碳和熱量而消亡，是一個(gè)完整的可再生循環(huán)，這是世界人們都渴望的循環(huán)。 |
