文/史冬梅 張雷（科技部高技術研究發(fā)展中心，鋼鐵研究總院）
       流程工業(yè)是我國工業(yè)化中的產業(yè)主體，流程工業(yè)的技術進步及資源節(jié)約、環(huán)境友好水平，都是我國綜合競爭力的重要標志。建材工業(yè)是典型的流程工業(yè)，具有資源、能源密集、高能耗、高污染的特點，其工藝過程的技術進步和節(jié)能減排以及相關材料的升級換代，對于我國材料工業(yè)領域的低碳可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本文通過對世界建材工業(yè)的綠色發(fā)展趨勢、我國建材工業(yè)面臨的能源和環(huán)保制約問題的分析，提出了對我國建材工業(yè)節(jié)能減排關鍵技術選擇的建議。
一、世界建材工業(yè)綠色發(fā)展現狀和趨勢
       歐美與日本等發(fā)達國家的建材工業(yè)起步早、技術水平高、創(chuàng)新能力強，一直處于世界領先水平。近年來，圍繞建材工業(yè)的綠色生產和可持續(xù)發(fā)展方面呈現了如下趨勢。
       1.注重節(jié)能環(huán)保技術應用，實現生產過程的綠色化
       隨著節(jié)能環(huán)保意識的普及，發(fā)達國家愈加重視建材工業(yè)綠色生產。通過科技的創(chuàng)新，追求效益與資源、能源、環(huán)境的和諧發(fā)展。
       歐美等國建材工業(yè)污染物排放的相關標準非常嚴格。德國，因為其NOx減排技術高度發(fā)達，其國內通過一項新標準，要求從2013年起，新建的工廠和有重大改進的老工廠NOx排放不高于200mg/Nm3。美國環(huán)境總署通過對水泥廠能效評審和分級，評定出低能耗的優(yōu)秀生產企業(yè)，并給予一系列的利好政策，引領水泥生產企業(yè)不斷的節(jié)能降耗。此外，美國環(huán)?？偸疬€制定、修訂了“波特蘭水泥工業(yè)有害氣態(tài)污染物排放標準”，增加了汞、全碳氫化合物、顆粒物、氯化氫的測定。美國2013年發(fā)布實施了處置有害廢棄物水泥窯爐污染物排放限額，對新增排放源也提出了非常嚴格的標準。
       2.注重廢棄物的回收利用，提倡可持續(xù)發(fā)展
       發(fā)達國家十分重視建筑材料廢棄物的處理和循環(huán)利用。日本由于受限于本國資源、能源的稀缺，對節(jié)能環(huán)保十分關注，一直堅持對廢料進行再加工與回收利用，如日本的INAX株式會社等一些大型的跨國公司陶瓷廢料的回收利用率幾乎達到100%；日本幾乎所有的水泥企業(yè)都采用了工業(yè)廢棄物和城市垃圾用于水泥配料或替代燃料。目前，世界上至少有100多家水泥廠用可燃廢棄物替代燃料，法國Lafarge水泥集團利用可燃廢棄物代替礦物燃料比率達55%左右，瑞士HOLCIM公司在比利時的濕法水泥廠中替代率高達80%左右。
       西班牙陶瓷行業(yè)通過廢料再利用計劃、提純系統(tǒng)的安裝、節(jié)水措施及能源共生裝置的使用等一系列舉措，在進一步擴大生產規(guī)模及瓷磚生產相對集中的特定情況下，努力將對環(huán)境影響降低到最低點。西班牙Roca（樂家）公司公布其公司固廢物即將做到零排放，可極大地減少對環(huán)境的污染和破壞。
       3.利用信息化技術，提升建材工業(yè)的技術和裝備水平
       計算機技術的迅速發(fā)展推動了工業(yè)信息化的進程。以流程制造為特征的建材工業(yè)，涉及到多種工序、大量機械設備，隨時都會反饋出大量信息并需要得到及時處理。日本和歐美發(fā)達國家在完成機械化的基礎上，結合計算機技術，開發(fā)配套應用軟件，實現了建材流程制造的中控管理，生產效率得到了大幅提高，推動了新型技術裝備在建材工業(yè)中的應用。
二、我國建材工業(yè)節(jié)能減排現狀及面臨的問題
       建材材料工業(yè)是我國重要的原材料工業(yè)和改善民生的產業(yè)，也是支撐我國戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展的基礎和極具發(fā)展?jié)摿Φ漠a業(yè)，在國民經濟發(fā)展中具有重要的地位和作用。截止2015年底，建材工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)3.045萬家，規(guī)模以上建材企業(yè)主營業(yè)務收入7.3萬億元，增加值占全國的7.2%，主要產品水泥產量23.5億噸，平板玻璃產量7.4億重量箱，建筑陶瓷產量107.2億平方米，預拌混凝土16.4億立方米。
       建材工業(yè)是資源能源依賴型產業(yè)，環(huán)境負荷較重，是國家節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經濟的重要行業(yè)。“十二五”以來，建材工業(yè)積極開展和推進材料低碳、綠色、高性能化的基礎理論研究，以及高溫窯爐節(jié)能、環(huán)保和低碳化技術，大型節(jié)能粉磨技術與裝備，高性能綠色節(jié)能建材及其先進制造技術，   大宗廢物無害化安全處置和資源化綜合利用技術等的開發(fā)。
       目前，建材工業(yè)能源消費量約占全國能源消費總量的8.3%，在全國工業(yè)部門中位列第4，傳統(tǒng)建材工業(yè)的污染排放占大氣污染總排放的10%，其中粉塵排放占大氣污染中粉塵顆粒污染的18.2%以上（2014年）。要實現國家“十二五”單位工業(yè)增加值CO2排放量降低18%，NOx排放總量減少10%，SO2排放總量減少8%的減排目標，建材工業(yè)自身節(jié)能減排的任務十分艱巨。水泥、玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷、墻體材料等行業(yè)承載著建材工業(yè)重大工藝技術裝備和重要經濟效益指標，是建材工業(yè)資源能源消耗的主體，同時也是建材工業(yè)轉型升級、節(jié)能減排的主要對象。
       1.科技投入不足，技術和裝備水平有待提高
       我國建材工業(yè)科研開發(fā)投入較為薄弱，科研經費不足全行業(yè)年度營業(yè)收入的1%，自主科技創(chuàng)新對建材流程制造業(yè)的發(fā)展貢獻有限，產品技術水平參差不齊，先進與落后并存，且部分行業(yè)落后技術仍占主導地位。即使在水泥、平板玻璃生產工藝技術方面，我國大型成套裝備的系列化較為完備，但部分關鍵設備的核心技術仍需提升，仍存在部分落后產能。同時，我國水泥工業(yè)設備的耐磨材料與研磨介質的消耗量比先進國家高10—20%。設備平均運轉率較國外低10%。由于耐磨耐熱性差，我國大型輥磨機磨輥壽命為8000小時，而國外是20000小時（這個數據對比應該是不同材質的對比，同一規(guī)格同一材質的磨輥壽命我國與國外的相差不大，基本屬于同一水平），我國主機設備重量較高，比丹麥FLS高出約10%。
       2.節(jié)能環(huán)保任務艱巨
       建材工業(yè)資源能源消費總量及污染物排放總量大，環(huán)境負荷高，承擔著很重的節(jié)能減排任務。與世界同行業(yè)水平橫向相比，生產能耗、污染物排放仍有一定的差距。
       建筑衛(wèi)生陶瓷領域，綜合熱耗是國際先進水平的2倍，單件產品資源、能源浪費嚴重，個別生產工序能耗嚴重，且余熱利用不夠。墻體材料工業(yè)是建材行業(yè)的第二耗能大戶，其能源消耗占建材產業(yè)耗能總量的23.05%。在我國生產1萬塊燒結實心磚需標煤1.1噸，節(jié)能減排任務艱巨。目前我國建筑運行能耗占社會總能耗的28%，而僅有10%的建筑符合國家節(jié)能65%的要求，外墻外保溫、外墻內保溫等復合節(jié)能保溫體系存在著耐久性與安全性差、施工難度大、建筑成本高的問題；新型保溫墻體材料的發(fā)展還難以趕上建筑節(jié)能提升改造的步伐。
       3.產品附加值低，產業(yè)鏈短，產能過剩問題危及行業(yè)健康發(fā)展
       我國建材工業(yè)產品附加值低，主要表現在主流產品科技含量較低，產能嚴重過剩，與國外同行相比，質量有大幅提升的空間；高端產品緊缺，仍需要從國外進口；產業(yè)鏈過短，主要表現在銷售收入單一，以主流產品為主。以水泥行業(yè)為例，特種水泥和專用水泥所占比例較低，且生產規(guī)模分散，能耗較高，與我國大規(guī)模高標準的重大工程項目建設極不相稱。
       2013年10月，國務院發(fā)布了《關于化解產能嚴重過剩矛盾的指導意見》，在5大產能嚴重過剩行業(yè)中，建材工業(yè)占有兩席，包括水泥和平板玻璃。而水泥與玻璃工業(yè)產能過剩的嚴峻形勢，既與整個國內外經濟環(huán)境有關，也與企業(yè)提升技術和轉型發(fā)展滯后有關。
三、我國建材工業(yè)節(jié)能減排關鍵技術選擇方向
       1.選擇思路
       建材工業(yè)屬國民經濟中資源、能源依賴型的原材料工業(yè)，全面推進清潔生產，大力推進節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經濟，加快開發(fā)安全節(jié)能的綠色產品，走綠色低碳、清潔安全發(fā)展之路，是建材行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。
       建材工業(yè)綠色化發(fā)展要堅持建材產品全生命周期綠色化原則，生產過程中采用先進工藝，發(fā)展各種節(jié)能減排和利廢技術，構建優(yōu)化全廠的能量網絡流，高效利用資源能源，所生產的建材產品質量高、壽命長、性能優(yōu)良、施工易行，在建筑生命周期內為建筑節(jié)能提供保障。注重循環(huán)利用，努力使達到使用周期后的廢棄建材產品，能夠在某些方面再次體現使用價值。采用先進工藝和信息技術對傳統(tǒng)工藝進行改造，推動信息化、智能化建設，提高建材生產的信息化水平。利用現代信息技術，改進燃燒、煙氣脫硫脫硝、余熱發(fā)電、余熱利用等環(huán)節(jié)先進節(jié)能減排技術的系統(tǒng)化應用，提高節(jié)能 減排綜合水平。
       2.選擇重點
       我國建材工業(yè)需要探索研發(fā)的節(jié)能減排關鍵技術：新型水泥生產靜態(tài)熟料煅燒技術、水泥窯低溫SCR脫硝關鍵技術、水泥窯煙道氣中CO2捕集利用和儲存技術、浮法玻璃熔窯負壓澄清技術、建筑衛(wèi)生陶瓷窯爐綜合節(jié)能減排關鍵技術、陶瓷磚新型干法短流程工藝關鍵技術、高強低導耐腐蝕環(huán)保型耐火材料制備技術、保溫型再生墻體材料生產和應用關鍵技術、二氧化硅氣凝膠保溫材料制備及應用關鍵技術、建材工業(yè)窯爐汞減排技術研究及裝備開發(fā)、非金屬礦物新型水處理劑的研制關鍵技術、水泥生產智能優(yōu)化控制及能效監(jiān)測評估關鍵技術、新型功能化特種玻璃新材料制備關鍵技術、新型低碳水泥基新材料技術等。
       我國建材工業(yè)需要示范的節(jié)能減排關鍵技術：新型干法水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾、污泥技術、泡沫混凝土保溫板產業(yè)化示范技術、高溫氣體凈化用陶瓷膜材料技術、超高性能混凝土產業(yè)化關鍵技術、8萬噸級玻璃纖維純氧燃燒創(chuàng)新產業(yè)化技術、建筑衛(wèi)生陶瓷廢料回收利用產業(yè)化示范技術、玻璃熔窯節(jié)能環(huán)保技術一體化示范等。
       我國建材工業(yè)需重點推廣的節(jié)能減排關鍵技術：水泥窯爐富氧燃燒節(jié)能減排技術、玻璃熔窯煙氣余熱發(fā)電、除塵、脫硫脫硝一體化技術及裝備、建筑陶瓷磚薄型化重大技術及裝備、低品位陶瓷礦產資源加工及瓷土廢渣再利用技術、新型干法水泥窯低NOX分級燃燒技術與裝備、新型干法水泥生  產線窯尾煙氣智能實時監(jiān)測系統(tǒng)技術、離線Low-E玻璃產業(yè)化關鍵技術及成套裝備、浮法在線Low-E玻璃產業(yè)化關鍵技術及成套裝備、擠出干掛空心陶瓷板節(jié)能高效輥道窯、真空玻璃規(guī)?；a關鍵技術研究、保溫與結構一體化墻體及屋面材料制造與應用技術研究等。

科技中國2017年第二期p51-53