习近平主席早在2015年12月1日“气候变化巴黎大会”上讲到：“中国把应对气候变化融入国家经济社会发展中长期规划，坚持减缓和适应气候变化并重，通过法律、行政、技术、市场等多种手段，全力推进各项工作。……通过科技创新和体制机制创新，实施优化产业结构、构建低碳能源体系……”。习主席对世界发出庄严承诺：提出我国到2030年使二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年实现碳中和。中国砖瓦协会提出2025年行业碳达峰，2030年至2035年基本稳定，并小幅波动下降。帅先提出了在砖瓦行业实施碳減排的路径、保障措施与政策建议，给行业碳达峰、碳碱排和碳中和目标的实现指明了方向。为了贯彻落实国家一系列碳减排政策，协会发布了“砖瓦行业碳达峰行动方案”。本人从产品结构调整、工艺装备优化、能源充分利用等方面对实施碳减排提出几点建议，愿与大家一起分析讨论，共同努力，早日实现砖瓦行业碳达峰。

1、  砖瓦行业碳排放的概况简述

根据有关资料统计，我国烧结墙体材料企业从20世纪90年代中期达到了12万家，到2010年减少到7万家，现存企业只有3.5万家左右，20多年减少了3.4倍。虽然砖瓦企业数量飞速下降，但墙材烧结制品产量仍稳定在8000亿块以上，占全球产能的60%左右，居世界首位^[1]。为什么会出现砖瓦企业数量成倍减少而产量下滑比例却不高，主要原因是我国砖瓦行业产业升级和结构调整及落后产能淘汰的步伐加快，机械自动化和智能化不断提升，企业单线生产规模成倍增长。随着工业智能化的不断发展，我国建设墙材烧结制品企业数量仍将继续减少，“十四五”及未来二十年，企业数量还可能下降到1.5～2万家，甚止1万家左右。砖瓦机械和砖瓦产品优胜劣汰的市场法则不会改变。按照现有规模以上3052家企业计算预测，粘土实心砖产量2000亿块左右；空心制品2800多亿块(折标砖)；其它为各种利废产品。从能源消耗讲，砖瓦行业基本以内燃或超内燃烧结为主，而热源主要是煤矸石、粉煤灰等，用煤较少。利用固体废渣，特别是煤矸石做内燃烧砖占主导位置，比例大约在80%以上。近几年，一些厂家采用以内燃为主，补充天然气来完成产品烧成，这种能源结构形式对碳     达峰和清洁能源及减少砖瓦大气污染物排放起到积极的作用，其主要特点；一是有利于提高产品烧成合格率。内燃烧砖，热量不足时需要通过隧道窑上方投煤孔投煤，防止烧成温度上不去而出现生砖；      

热量过剩时烧成温度难以人为控制，砖严重变形开裂(见照片1)，形成大量废品，严重影响产品合格率。二是完全不用外投煤。以内燃为主，掺入固废原料所含热量为烧成产品需要热量的80%以上，不足部分由天然气通过喷嘴自动喷射补充，不需要外投煤，窑面更清洁，厂区环境更清洁。三是有利于实现焙烧窑自动化智能控制。完全内燃烧砖，由于掺配不准确，或内燃料热量不稳定，原料搅拌、均化不均匀，热量在原料中不能保证均衡一致性，造成烧成温度怱高忽低，或局部超热过烧，局部热量不足，难以有效控制烧成温度曲线。如果采取内燃为主而补充天然气烧成，可以设计好烧成温度曲线和烧成温度范围，由温度传感器采集各种数据，并对干燥、焙烧窑各测点温度、湿度和压力通过计算机软件系统进行计算处理。当隧道窑温度达不到时，可以自控启动天然气喷射系统，烧成温度按设定要求，实现智能自动控制。四是有利于实现产品自动化包装。内燃烧砖，经常出现窑车成品砖垛上、下砖块叠压部位粘连，给成品砖自动打包带来困难，严重时无法打包。虽然机械厂家采取了各种形式有所改善，但会增加砖产品包装过程操作程序，而且会增加自动打包机成本。如果采取内燃为主而补充天然气烧成，砖垛上的砖上下叠压不粘连，自动打包机不但工序简单，故障少，而且设备造价低，易实现智能自动化操作。五是有利于产品结构调整，提高产品附加值和企业经济效益。内燃烧砖，特别是采用一次码烧超内然烧砖，砖产品表面形成条面“压花”，在缺氧还原状态下砖内形成“黑心”。这样的产品不但外观质量不理想，而且黑心会影响产品的抗冻性能。如果内燃为主而补充天然气烧成的产品，窑炉烧成制度控制的好，条面“压花”和“黑心”就会消除和减轻，可用于清水装饰墙体的砌筑，产品附加值大为提升，企业效益明显改善。这里还有一点，码坯机码垛形式对内燃烧砖尤为重要，也直接影响产品的质量和合格率。如高热值原料下的“稀码快烧、中稀外密及下稀上密”码坯方式也值得学习思考。欧帕公司对陕西咸阳和甘肃白银两企业生产线码坯形式，按照“内稀外密”原则进行了改进(见图2a和图2b)，并调整了烧成制度，其产量提高了20%～25%，产品质量得到提升，能耗和碳排放显著下降，企业效益有所改善。

按照中国建筑材料联合会发布的《建筑材料工业二氧化碳排放核算方法》，易燃的可再生能源和废弃物包括固态和液态的生物遗体、沼气、工业垃圾(含用于燃料的煤矸石)和城市垃圾，易燃的可再生能源和废弃物碳排放视为零^[2] 的规定，2020年墙体材料行业二氧化碳排放1322万吨，同比上升2.5%，其中煤燃烧排放同比上升2.4%。此外，电力消耗可间接折算约为612万吨二氧化碳当量。墙体材料行业曾经是建材工业中仅次于水泥的第二耗能行业和碳排放源。2015年后墙体材料行业产业结构调整加快，企业数量大幅减少，产量大幅下降，节能技术革新加快，内燃烧砖产量不断增加，免烧砖的不断发展，因而煤耗、电耗成倍减少，使该行业二氧化碳排放量从最高峰的15000吨减少到目前的1322万吨^[3]。加上电耗折算成二氧化碳排放量为612万吨当量，总计1934万吨。“十三五”期间，碳排放量见表。从表中可看出，2020年与2015比，产量下降了2.4%，每吨产品能耗下降了12.3%，化石能源下降了12.64%，碳排放也同样下降了12.64%。虽然墙体材料行业碳排放取得了另人骄傲的成果，但要进一步达到碳达峰、碳减排、碳中和还需要继续付出更艰苦的努力。

                      “十三五”碳排放量数据表

    注：资料来源《砖瓦世界杂志》2021年第5期

2、  砖瓦行业碳达峰碳减排的主要技术途径

2.1、        产品结构：实现碳达峰碳喊排的目标，首先要抓好产品结构的调整，而产品结

构调整主要应抓好三方面：其一，限制和减少实心砖的生产。同体积墙体烧结制品，实心砖不仅容重大，而且原料消耗大，烧成所需的热量也大的多。实心砖与30%的承重多孔烧结砖相比，热能耗降低1/4之上，而且干燥焙烧窑炉产量也有较大幅度的提高。我国目前有2000亿块以上的实心砖，如果有1000亿块实心砖调整为承重多孔砖，每万块制品热能耗从840万kcal下降到630万kcal，年节约热量21万亿kcal，折标煤300万吨。按照建筑材料工业   二氧化碳排放计算方法(主要指燃料燃烧过程和生产过程二氧化碳排放量)，现有实心砖的50%转化为生产承重多孔砖，可减少碳排放750万t。其二，扩大非承重空心制品，特别是高孔洞率的轻质空心砖和保温砌块的生产。从城镇和乡村建设来看，大量低层建筑用实心砖做墙体，如果隔墙和屋面隔热板用45%非承重空心砌块替代量500亿块，可节约标准煤200万t以上，减少碳排放500万t。其三，提高空心制品的孔洞率。从目前国内空心砖或砌块孔洞率看，平均在40%左右，而欧州一些国家早己达到50%～65%(见图4)。如果孔洞率从40%增加到50%以上，热能耗也能减少10%。我国年生产空心制品2800亿块，如果2000亿块实现提高孔洞率10%的目标，可节约标准煤240万t，减少碳排放600万t。以上三项可减少碳排放合计为1850万t，这一碳排放数值相当可观。只要政策措施到位，实现这一目标并不难。据介绍^[4]，早在1960年瑞士烧结空心砖占砖总产量的97%；原西德占80%；意大利占90%；芬兰几乎100%。西安墙体材料研究设计院(原西安砖瓦研究所)在1965年就建成了3000多平方米的砖混办公楼，墙体砌筑均为240mm×115mm×115mm多孔承重清水墙砖。实心砖向多品种、多孔、大块和薄壁空心方向发展，己成为行业的共识，也是碳达峰的需要。其四，鼓励生产低密度的保温砖或砌块，提高制品热工性能。在同等体积和同以原材料的情况下，一般来说密度越小，导热系数越低。为了减轻制品自重，除提高孔洞率外，也可通过造粒等生产低密度保温砖或保温砌块。欧洲有的制砖生产线加废塑料球或粉碎后的桔杆等，烧后形成孔内孔，即减轻了制品自重，又提高了制品热工性能(见图4)。其五，重视制品的热工设计。根据原法国砖瓦技术中心的研究^[5]，有四个设计因素可以改善空心砖或空心砌块的保温性能。一是增加孔洞的行列，一排宽大于20mm的孔热阻为0.14㎡．℃/w，如增加至6排孔洞，增加热阻值约为0.14×6＝0.84㎡．℃/W；二是降低砖孔壁的厚度，孔壁越薄越好，大部分热量是经过孔壁传导的；三是减少水平连接孔的条数，使孔洞尽可能加长，如果每行孔洞中减少一个6mm厚的水平连接孔壁，其热阻值可增加0.05W/㎡．℃；四是加长热传导路线，把水平孔交错排列，这样可以增加热阻值10%～20%(见图5)。通过上述途经，也可以达到年减少热耗，改善建筑夏季制冷和冬季采暖保温性能，减少二氧化碳排放。              

    2.2、工艺装备：烧结砖瓦工艺装备电耗折算成化石燃料能源，每年二氧化碳排放量约为612万吨当量，约占总量的31.64%，工艺装备碳减排和碳达峰也显得尤为重要。从设备角度讲，首先要重视动力的优化设计。例如JKY70/60-4.0双级硬塑真空挤出机，引进线原动力配制为250＋90＝340kw，而许多制造厂动力配制为315＋132＝447kw。也可能要提高产量增加转速，但是否需要增加31.47%动力值得商确。众所周知，原料塑性与挤出成型时挤出机压力有关，低塑性原料颗粒之间结合能力差，挤出压力就要高一些，配用动力自然也要大一些。相反的高塑性原料颗粒之间结合能力强，挤出压力就要低一些，配用动力也自然也要小一些。问题是许多企业追求高真空、高压力，不问原料和成型水分，造成动力配制过高，而实际使用空载大，利用系数低，即浪费动力消耗，又影响企业生产成本和实际经济效益。设备不配套的问题也值得思考，前后设备配套，动力配套合理就不会造成配套失衡。据介绍，欧洲的荷兰利用含砂量40%左右的河道、湖泊淤泥，并在含水率30%情况下，采用特有的脱模技术生产各种道路砖、装饰砖和透水砖，室式干燥、隧道窑焙烧^[6]，动力消耗会更低。这充分说明，应当根据原料的不同，选择硬塑、半硬塑和软塑挤出成型工艺，高塑性、高含率的原料，选择硬挤出成型工艺，动力配制大约增加1／3以上。这一现象在国内普遍存在。

2.3、热工设备：热工设备主要指干燥和焙烧窑，是实现碳减排和碳达峰的关键所在。

干燥和焙烧窑炉设计施工应注意以下几点：一是干燥和焙烧窑的保温密封，首先要选用隔热保温性能好的材料，力保窑墙、窑顶和窑车达到设计要求；再就是窑车与窑两侧墙的曲密封，尽可能进出两端设双道门，防止热量外露或窑外冷空气进入，降低氧含量，减少大气污染物排放及碳排放；其次是风机的合理选择也十分重要，个别不专业的窑炉公司，为了提高火行速度，不经设计计算，盲目加大风机型号，造成风量、风压过大，势必消耗不必要的动力。在送风和排风管道设计时，应尽可能减少弯道，特别是大于90度的转向管路及堵绝阻力系数过大的管道传送形式，从而达到风量和风压的顺畅输送，降低送风、排风动力消耗。烟热回烧技术，也有利用提高热效率，降低氧含量，有利于碳达峰和碳减排，有利于大气污染物排放达标，也有利于提高产量和窑炉控制操作。

2.4、能源结构：内燃烧砖是我国的一大特点，但内燃过大，会造成产品质量的下降，黑心和条面压痕加重，并增加成品砖全自动打包的难度和设备造价。如果内燃过低，又得外投煤来补充。近几年，西安墙体材料研究设计院等单位采用内燃加外喷洁净能源方案，因为以内燃为主，外喷天燃气补充热量只占15%左右。最大的优点是砖产品条面压痕减轻或消除，较容易的实现干燥和焙烧窑炉控制的自动化。尽管购置煤和天燃气价格相差较大，虽然影响成本，但为了环保和碳减排，为了产品外观质量的提高，大多数企业可以接受。近几年发达国家也非常重视生物质原料的利用，如法国赛力克公司运用生物质燃料方面推出许多新技术,把木屑、秸秆、稻壳等生物质加工处理后,用喷射装置送到隧道室内直接燃烧，烧成的产品与天燃气烧成的产品质量完全相同,非常值得我们学习借鉴^[7]。生物质燃料固定碳含量小于煤碳，燃烧形成的二氧化碳少^[7]，同时抗烧性差，热值相对较低。传统的砖瓦面临资源和环境问题，提出以废弃资源如木屑、秸秆等生物质燃料代替传统的煤炭燃料，以河道淤泥代替黏士原料烧制多孔砖，为传统砖瓦实现资源综合利用，发展循环经济模式，实现节能、低碳、环保和绿色生产提供了一种可选的燃料替代方案。

2.5、工艺配电：工艺设计的原则是在确保产品质量的前提下，力争工艺流程顺畅简单。在工艺设备优化选型方面，遵循配套合理，防止出现大马拉小车或前后设备不配套，尽可能选择节能环保设备。北方寒冷地区，工艺设备布置力求紧凑，在保证安全通道的的情况下减少厂房采暖面积。对于仅生产用于承重混水墙体砌筑的实心砖产品，特别是粘土实心砖，原料处理设备应简洁，挤出机设备不宜追求高压力和高真空，从而达到降低动力和电耗的目地。配电设计应考虑变电动机功率在55 千瓦以上采用变频起动，变压器选用节能型变压器，其低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的 25%。设备自动起动控制尽量采用节能设备和耗电少的电器元件。无功补偿由变电所集中自动补偿，补偿后的功率因数不小于0.92。在电气设计中遵循《节约能源管理暂行条例》电力工业实施细则的有关规定。成型车间采用可编程序控制器(PLC)，实现设备自动起动、联锁、联动，实现自动切条、自动切坯、自动码坯等工序。减少设备空载运行，提高设备运转效率。配电室尽可能靠近动力较大及设备较为集中的生产工段，減少电耗损失。有一厂家想求购小时产量10万块标砖的设备，目的是即享受峰电价，降低电成本，又能实现高产。且不说动力，按每小时需要原料处理量200m³～220m³计算，现有生产线原料单台处理设备搅拌、细碎对辊、轮碾、切坯切条等基本上无法满足要求，而双台和多台供应是否经济，动力配制是否合理，变压配电设施空载过大是否适宜。应当在论证的基础上开发研究。如果仅挤出设备达到高10万块，而其它设备不能满足，还是谨慎为好，切勿盲目上马。

2.6、技术创新：技术创新推动碳达峰、碳减排，最终实现碳中和，对于行业来说十分重要，没有技术上突破，就不可能实现碳排放的目标。当前行业比较成热的技术应加快推广步伐。例如煤矸石烧砖，产品本身烧成产品仅需260kcal/kg～300kcal/kg，但就煤矸石原料而言，发热量一般较高，多余热量大部分排空。双鸭山煤矸石引进线将多余热量用于办公楼、车间、家属楼采暧和浴室供热水，也可用于原料的加热处理。山西某厂超内燃烧砖，将焙烧窑炉大量余热用于发电，也收到了良好的效果。如果煤矸石发热量较高时，特别是超过1000kca/kgl可推广山西余热发电技术；如果煤矸石发热量较低时，可推广双鸭山引进线余热利用的技术经验。近年的烟热回烧、宝深集团链板干燥器的强制热循环系统等技术，对降低碳排放，降低大气污染物排放，减少能耗取得了较好的效果，推广应用己完全成熟。

2.7、开展低碳工艺装备的开发优化：一是大动力的工艺设备，采用一班生产好，还是抵动力工艺装备采用多班制生产好，前者小时产量高，工作时间短，而后者小时产量低，工作时间长，需要详细的计算优化。二是码好窑车的湿坯体放在停车道自然脱水好，还是直接进入干燥室脱水好。夏季因环境温度高，前者自然脱水后可以缩短人工干燥时间，节能低碳有优势。但我国北方省市的秋、冬季时间较长，刚挤出的湿砖坯温度在30℃以上，而停放在外部环境的湿砖坯温度下降到10℃以下再进干燥室，重新将湿砖坯温度提升到30℃以上，即需要消耗更多的热能，又影响坯体干燥均匀性，而且易发生塌垛现象。能耗到底哪种方式低，没有定论，需要优化；三是干燥焙烧一体式布置好还是分开布置好，哪种方式动力配电和热能消耗低，也无定论。四是除原料和燃料外，窑炉焙烧采用全负压操作好，还是正压或正、负压结合烧成好。五是一次码烧和二次码烧工艺能耗是否有差异，哪种更低碳。四是硬塑挤出成型与软塑、半硬塑挤出成型对比，前者动力大，成型水分低，干燥湿坯体脱水量小，热能耗需求量少，但电耗高。后者动力小，成型水分高，干燥湿坯体脱水量大，热能耗需求量高，但电耗低。二者也需要优化计算。

3、  几点建议

3.1、加强碳达峰、碳減排、碳中和重大意义的宣传，增强行业共同应对气候变化的认

识，自觉投入到碳达峰、碳減排、碳中和的行动中。

3.2、按照《中国建筑材料联合会.建筑建筑材料工业二氧化碳排放核算方法》中的规定，“易燃的可再生能源和废弃物包括固态和液态的生物遗体、沼气、工业垃圾(含用于燃料的煤矸石)和城市垃圾，易燃的可再生能源和废弃物碳排放视为零”。这对于砖瓦行业促进煤矸石的利用无疑会起到积极的作用，建议将这一规定上升为国家标准和国家政策。

3.3、发展高强度多孔承重空心砖、高孔洞率的非承重空心砖和空心砌块、具有低密度和低导热系数的保温隔热制品，是实现碳达峰、碳減排、碳中和的重要手段，建议作为“十四五”墙材烧结制品的发展的主要产品。进一步加大限制粘土实心砖的力度，不断提升烧结空心砖和空心砌块的孔洞率，促进轻型化装配式墙板的发展。

3.4、建议隧道窑烧结制品推广以内燃为主，喷气补充为辅的烧成制度，即提高了产品质量，利于机械化包装，又能达到碳减排的目的。

3.5、加议加强节能设备的研发和技术参数的优化，加强节能节电新技术的推广应用。高热量的煤矸石，要重视余热发电成套技术设备研发制造，提高热利用效率。

我国庄严承诺2030年碳达到峰值，碳达峰后逐步降低，最终达到碳中和的目标。实现碳中和，二氧化碳“零排放”，是人类的共同期待。砖瓦行业应通过政策引导和技术手段，不断提高能源利用率，研究低碳工艺装备的节能减排等技术途径，优化生产线设计，大幅减少二氧化碳排放量，为早日实现碳达峰、碳减排和碳中和做出砖瓦行业应有的贡献。