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科技创新支撑建材工业可持续发展


——《365bet体育在线官网报》署名文章(2010年11月17日)

来源:CNBM 发布时间:2011/6/9 16:19:53

        建筑材料工业是我国国民经济重要的基础原材料工业,不仅为建筑业及其他相关产业的发展提供支撑和保证,而且也为解决和改善城乡居住条件、提高人民生活水平提供物质保障。在《国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》中,建材工业和建筑业一并被列入国民经济发展的支柱产业,在国民经济发展中具有重要的地位和作用。

         随着我国现代化建设步伐的加快,我国经济又进入了新一轮的高速增长期。作为经济建设重要原材料产业之一的建材产业,在快速发展的建筑业的拉动下,其发展势头之快,远远超出了人们的预料。从1985年起,我国水泥、平板玻璃、建筑陶瓷、卫生陶瓷等建材工业主要产品产量先后居于世界第一位,成为名副其实的建材生产和消费大国。尽管我国主要建材产品水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷等的产量已连续多年位居世界首位,但我国并不是建材强国,有关专家将建材工业“大而不强”的现实总结为“四大五低”。“四大”即为产品产量大、企业数量大、职工队伍大、能源消耗大;“五低”则是劳动生产率低、集约化程度低、科技含量低、市场应变能力低、经济效益低。针对这一状况,建材工业提出了“由大变强,靠新出强”的跨世纪发展战略。这里,“靠新出强”就是依靠科技进步和技术创新,提升建材工业总体技术经济水平,调整产业结构,从而实现“由大变强”。
        而建材制造业生产技术的发展历程也揭示出科技创新是贯穿行业发展的主旋律。
  

科技创新推动建材工业结构调整取得突破性进展  

        “十一五”期间,建材主要产品品种结构不断优化,新型干法水泥比重超过70%,浮法玻璃比重超过80%。建材工业在结构调整方面取得的突出成绩与科技创新工作密切相关。
         新型干法水泥生产技术是以悬浮预热和预分解技术为核心,利用现代流体力学、燃烧动力学、热工学、粉体工程学等现代科学理论和技术,并采用计算机及其网络化信息技术进行水泥工业生产的综合技术。我国新型干法水泥生产技术是以中国建筑材料科学研究总院开展的大量试验研究为基础,天津院、合肥院等单位通过成套装备及单机设计、制造技术引进,在消化吸取国外引进技术及掌握新型干法水泥生产技术的基础上,通过研究开发不断创新,最终克服了新型干法水泥生产技术推广应用的瓶颈,大幅度降低了建设投资,提高了设备运转率,使生产能耗、粉尘排放及产品质量等均接近或达到国际先进水平,从而使我国水泥工业实现以新型干法生产为主体的产业结构成为可能,加快了水泥产业结构调整的步伐。“十一五”期间,中国建筑材料科学研究总院等单位承担了国家“973”计划项目“水泥低能耗制备和高效应用的基础研究”,通过开展水泥熟料分段烧成动力学及过程控制的研究,以期弄清熟料形成过程的最佳热、动力学机制,建立最佳能量配置,建立新一代高能效水泥窑炉工艺原型,进一步降低水泥熟料烧成的能耗。
  浮法玻璃生产工艺是1959年由英国Pilkington兄弟研制成功,由于该工艺具有产品质量高、生产效率高、产品规格多等优点,被誉为平板玻璃工业的一次革命。但由于受到技术封锁,我国平板玻璃工业被迫走上自主创新之路,成为世界上唯一没有购买皮尔金顿企业专利技术使用权的国家。1981年,通过建材行业各研究院所及企业的联合攻关,由我国自主开发的“中国洛阳浮法玻璃工艺”获得成功并通过国家级鉴定。目前,“中国洛阳浮法玻璃工艺”已成为世界上具有自主常识产权的三大浮法玻璃技术之一。上世纪80年代自主开发成功的“中国洛阳浮法技术”经过20多年的发展积淀,终于在近年取得重大突破。中国洛阳浮法玻璃集团率先攻克19mm~25mm超厚优质浮法玻璃生产技术,填补国内空白;开发出浮法技术生产电子工业用0.55mm、0.70mm超薄浮法玻璃产品,形成了完全具有自主常识产权的生产工艺与技术,产品质量达到国外同类产品的先进水平
  “十一五”期间,365bet体育在线官网国际工程企业、杭州新型建筑材料研究设计院承担了国家科技支撑计划“浮法玻璃高效节能关键技术研究”课题,开发了高效节能浮法玻璃熔窑结构和熔化工艺等技术与装备,创新成果集成用于日熔化量600吨的浮法玻璃示范线,实现熔化能耗6182kJ/kg玻璃液(燃料为天然气),与攻关前同等规模的浮法线相比节能15%以上,目前已在新建浮法玻璃生产线中得到全面推广和应用。研发和推广了浮法玻璃熔窑废气余热发电技术并在国内率先开发出“冷热电三联供”与烟气处理相结合的浮法玻璃熔窑废气余热发电技术。打破了单一发电模式,较好地适应了玻璃熔窑的废气余热资源特性(低品位及波动性)以及玻璃窑的工作特点,先进的窄点分析技术提高了余热综合利用率,为国内浮法玻璃生产实现节能减排起了示范作用。
  

科技创新引领建材工业昂首走向世界 

  经过几十年的持续创新,我国建材工业科技创新取得了一批具有显著经济效益和社会影响的重大成果。建材主要行业技术装备水平接近或达到国际先进水平。从上世纪90年代开始,我国水泥工业的科技发展以新型干法生产技术为主导,在吸取消化的基础上,自主开发技术与装备开始取得重大发展。特别是进入21世纪后,天津水泥设计研究院、合肥水泥设计研究院等单位通过自主创新,在预分解窑节能煅烧、大型原料均化、节能粉磨、自动控制和环境保护等方面,从工艺设计到装备制造取得一系列达到世界先进水平的重大成果。秦皇岛玻璃工业研究设计院和365bet体育在线官网国际工程企业在浮法玻璃生产大型化方面都取得重大进展。基于这些创新成果,水泥、玻璃等行业在全国制造业中率先实现了从产品出口向大型成套技术装备出口的跨越,其先进性、可靠性和优异的性价比得到国际业界的好评。“十一五”期间,合肥水泥设计研究院承担了国家科技支撑计划课题“高性能水泥绿色制造工艺与装备”,开发出具有自主常识产权的大型立式磨(HRM4800)系统、大型辊压机(HFCG160-140)系统和第四代步进式冷却机(WHEC-5000),通过系统研究形成新型高效节能粉磨系统,其技术经济指标达到国际先进水平。这些成果的推广应用将进一步提升我国水泥、玻璃等产业在国际市场的竞争力。

 

科技创新成就建材工业展现绿色产业价值  

  利用建材工业特点科学处理和合理利用废弃物受到当今世界各国越来越多的重视,我国在这方面的研发和实践起步较早,也取得了可喜的成绩。2009年,建材行业粉煤灰的综合利用量占全国的30%以上,煤矸石的利用量占全国的50%以上,利用固体废弃物达到7亿吨。其中水泥是建材工业综合利用固体废弃物最大行业,从上世纪50年代我国就开始了工业废渣作水泥混合材的研究并建立了一系列的国家和行业标准,毫无疑问,我国在利用废渣作混合材料方面已经处于世界领先水平。工业废渣除了可用作水泥混合材外,尚可利用成份符合原料配料要求的废渣作替代原料,以及利用可燃废弃物作替代燃料,但在利用废弃物作替代原燃料方面,我国与发达国家相比还有差距。“十五”期间建材总院等单位承担了国家“973”计划项目“高性能水泥制备和应用的基础研究”,提出高阿利特含量和高介稳态的高对称性结构产生熟料高胶凝性的理论,实现了在大型新型干法生产线上稳定生产出阿利特含量65%左右、28天抗压强度达到65MPa的高胶凝性水泥熟料,利用高胶凝性硅酸盐水泥熟料和30%~40%的工业废渣活性混合材制备的42.5复合硅酸盐水泥比现有同等级水泥中工业废渣的掺量提高10%以上,这些成果的取得进一步巩固了我国在水泥基材料基础研究和利用工业废渣作水泥混合材方面的优势地位。        

        墙体材料工业是利废的第二大行业,目前,国内在利用固体废弃物的主要墙体材料产品有:块材类有烧结砖(粉煤灰)、蒸压砖(粉煤灰)、加气混凝土(粉煤灰)、混凝土砌块(粉煤灰、建筑废弃物);板材类有空心隔墙板(粉煤灰、炉渣、工业副产石膏、秸杆)、硅酸钙板(粉煤灰、电石泥、废玻璃)等。“十一五”期间,西安墙体材料研究设计院承担了国家科技支撑计划课题“新型墙体材料绿色制造工艺技术与装备”,开发出烧结保温空心砌块,成果填补了我国烧结保温空心砌块生产制造的空白,产品质量达国际先进水平。其中,废弃物利用与微孔技术的结合具国际领先水平,热工性能满足冰冷地区建筑节能65%的设计标准要求,用作建筑围护结构,具有安全、耐久、节能、环保、防火等显著优点,是一种优良的新型节能保温隔热墙体材料。目前已在吉林光大集团和新疆城建集团分别建成年产8000万块烧结保空心砌块示范生产线和年产30000块粉煤灰页岩砖生产线。

 

关于“十二五”建材工业科技创新的思考  

  一、我国建筑材料工业现状及存在问题
  建材工业经过60年的快速发展取得了巨大的进步和成就,建材生产规模不断扩大、产业结构不断优化、产品质量和技术装备水平不断提高,产品品种不断增加,基本满足了国家经济建设、人民生活、国防军工和高新技术产业配套的需要。但大家仍然应清楚地认识到,建材工业是资源和能源依赖度较高、环境影响较大的产业,由于产量的持续增加,能源消耗、环境影响仍位列各工业部门第三位,同时随着我国基础建设的不断深入和扩大,工程技术水平和使用寿命要求的提高,大坝工程、核电建设、建筑节能等国家重大工程对建筑材料提出了更新更高的要求。通过分析现状大家认为建筑材料工业存在的主要问题表现为:(1)资源利用率低、能源消耗高、环境负荷重这一局面仍未根本改观;(2)不能完全满足基础工程耐久性不断提升的要求;(3)不能满足节能、智能化及太阳能建筑的需求。
  二、建材工业科技创新的主要任务
  围绕《国家中长期科技发展规划纲要》“重点领域”中的优先主题“制造业”等方向,针对制造业节能减排和建筑节能等重大工程对建筑材料功能化的需求,对建材窑炉及工艺技术、高效适宜成本减排技术进行创新研究和示范,使建材行业典型制造业的节能减排指标达到国际先进水平。开展重大工程用新材料、环境友好型功能建筑材料和功能复合和模块化技术的研究及应用,满足建筑节能、核电、高速铁(公)路等重大工程的迫切需求。发展建材工业协同处置大宗、难以处置、环境危害较大的废弃物技术,体现建材工业在循环经济中的作用;以生命周期评价理论为基础,开展绿色建材评价方法与认证技术的研究,开展绿色建材产品认证示范,推动建材工业实施绿色制造和建筑工程使用绿色建材。实现建材工业的可持续发展。
  (1)研究开发和推广应用基础材料制造的节能减排技术。在建材窑炉设计、建材制造工艺技术、替代原燃料与原料减量化技术、高效燃烧技术、耐高温材料研究与制备、余热高效利用、粉尘、NOx、SO3、CO2减排等方面开展创新性研究,取得一批具有自主常识产权、赶超国际先进水平的技术创新成果,提升我国在建材制造业领域自主和持续创新能力,实现我国建材制造技术领域的跨跃式发展。
  (2)研究开发和推广应用重大工程用新材料的制备技术。在重大工程用材料的设计、制备和应用等方面开展创新性研究,重点突破低辐射玻璃、真空玻璃、高效节能围护材料、核防护及核废物处理用新型胶凝材料、高速铁(公)路桥隧新型混凝土等关键材料的研发和应用,满足建筑节能、核电、道路交通等重大工程的需求,搭建服务于重大工程的研究开发和工程应用平台。
  (3)研究开发环境友好型功能建筑材料。在功能建筑材料设计、制备和应用方面开展前瞻性、创新性研究,重点突破吸波建材、相变储能建筑材料、阻燃高效保温材料等功能及功能复合材料制备和应用中的关键技术,取得一批具有自主常识产权、达到世界先进水平的技术创新成果。建立我国功能建材研究、设计与制备的技术创新体系,造就一支高素质的研究开发人才队伍。
  (4)开发综合利用和协同处理技术和装备。通过研究示范和推广建材窑炉综合利用和协同处置废弃物关键技术和装备,一方面充分利用废弃物的残余热值,另一方面协同处置了大宗、难以处置、环境危害较大的工农业和生活废弃物,体现了绿色建材在社会大循环中的作用和价值,实现建材行业的可持续发展。
  (5)开展绿色建筑材料评价和认证。通过研究建筑材料使用过程中节能性能与生产过程中资源消耗、环境负荷的关系,建立建筑材料全生命周期评价体系,提出评价分析方法,建立绿色建筑材料认证规程,为建材领域开展绿色建筑材料评价与认证提供原则性引导和理论框架。开展建材工业关键产品绿色化评价与认证示范,建立企业资源、能源管理信息系统,促进建材工业的可持续发展。
  纵观工业经济时代,历次产业结构的重大调整、历次先导产业的出现及其更换,都是科技创新的成果。十七届五中全会给大家提出了明确要求,关键词是转型和民生。我国持续的经济增长给建材工业带来了机遇,同时也使建材工业面临可持续发展的巨大压力,科技创新成为可选的唯一途径,只有通过科技创新进一步促进产业结构调整,只有通过科技创新推动产业升级换代,只有通过科技创新促使产业转变经济增长方式,才能使建材工业走上绿色、低碳的可持续发展之路,真正实现“由大变强”。

 

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