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砖瓦组装式隧道窑新标准的解读及实施中的几点建议（1）
陕西宝深机械集团有限公司等单位在全国建材机械标委会组织领导下，顺利完成了国家行业新标准《组装式砖瓦隧道窑》的编制。国家工业和信息化部以2022年第23号发布了新制定的国家建材行业标准JC/T2665-2022《组装式砖瓦隧道窑》，并于2023年4月1日起实施。为了更好地理解标准，贯彻执行标准，作为标准主要编制单位，对标准主要技术参数进行以下解读，并对推广组装式砖瓦隧道窑的优势、窑炉结构和耐火保溫材料进行了分析讨论，对宣贯实施新标准提出了几点建议，供砖瓦行业窑炉设备制造厂家和用户参考。
关健词：组装隧道窑、标准解读解读
2022年9月30日,《中华人民共和国工业和信息化部公告2022年笫23号》,发布了建材机械十八项标准,其中涵盖了新制定的国家行业标准JC/T2665-2022《组装式砖瓦隧道窑》（以下简称“组装隧道窑”），并于2023年4月1日起实施。该标准的发布和实施,对规范组装隧道窑的基本参数和技术要求,进行统一的质量检验,判定出厂和型式检验是否符合质量要求提供了重要依据,在砖瓦行业引起强烈反响,对促进组装隧道窑高质量的持续稳定发展将产生积极的作用。
1.组装隧道窑标准制定发布的必要性和紧迫性
1.1企业发展需要本标准
根据砖瓦窑炉建设存在的建设周期长，质量难以保障及用户需求，结合西欧砖瓦隧道窑发展的实际现状，陕西宝深机械集团有限公司从2010年前开始研究设计组装隧道窑，在国内外大量调研了传统砌筑吊挂平顶式隧道窑上百条，取众家之长、集百家智慧，并请国家西安墙体材料研究设计院有关专家指导咨询，经过反复论证，2011上半年完成了图纸设计，于2012年底制造和建成了我国首台组装隧道窑的生产线，2013年3月通过陕西省科技成果鉴定，总评价是“组装式节能高效隧道窑设计合理，技术先进，具有创新性。整体技术达到国内领先水平。”并在当年获得国家发明专利三项和实用新型专利三项，具有自主知识产权。企业组织编写的“组装式隧道窑设备”标准由宝鸡市质量技术监督局通过评审备案。这为许多墙材设备制造企业，在做好砖瓦原料处理、成型、切码设备的基础上，希望延伸到窑炉制作。同时，生产企业也希望设备供应、安装、点窑、调试出合格产品，把一条完整生产线交给用户。这就需要统一的标准来为用户保驾护航。
1.2市场迫切希望组装隧道窑标准尽快制定发布
组装隧道窑研发成功后已先后在陕西春翔固废科技有限公司、汉中市两条生产线、河南确山县和汝南县新型建材有限公司、安徽宁国市和金寨县墙材生产线、河北高碑店生产线、甘肃武威市、白银市生产线、四川梓潼县等十多条应用，市场前景好。但在跨地区推广销售时客户提出没有国家承认的行标或国标，用户心生疑虑，虽有企业标准，但用户不放心。另外在工程承包时，挤出的砖坯能否保证干燥烧成质量成为用户最大担心和关注焦点，出现产品缺陷是挤出成型造成，还是干燥烧成的原因往往责任不清。因此，迫切需要尽快制定发布行业或国家标准，更好服务砖瓦行业。
1.3行业发展需要组装隧道窑标准
2010年到2020年，我国砖瓦行业生产规模还不高，发展水平相差甚大，轮窑加自然干懆和小断面隧道窑较为普遍，西部地区更为落后。2019年10月30日，国家发展和改革委员会发布了第29号令，确定了产业结构调整指导目录，2020年12月31日前淘汰砖瓦轮窑。宝深机械集团研发推出的高效节能型组装式隧道窑，符合国家产业发展方向，完全可以取代落后的轮窑和小断面隧道窑，组装隧道窑标准在国家建材机械标委会的推动下，列入新制定的“十三五”行业重要标准计划项目，在体系中的编号为1-14.3.1。宝深机械集团成为标准主要负责和主要参加起草单位，为结束组装隧道窑无国家行业标准的历史，促进组装隧道窑未来发展做出了贡献。
1.4 节能緑色发展需要组装隧道窑标准
隧道窑向宽、矮和较长方向发展己成为行业节能和緑色发展的共识。上世纪90年代前，隧道窑内宽大多数在1.5m～4m之间。引进消化和集成研发创新后，隧道窑内宽提高到在3.5m～10m之间。四川地财窑炉科技有限公司为仁寿县天府河山建材厂承建的大断面隧道窑，窑内宽9.6m，生产页岩标准实心砖时码坯方式为5压11，码高为17层，横向码8垛。夏天能耗为1086KJ/kg（260kcal/kg）；冬季能耗为1170kj/kg（280kcal/kg）。与该公司内宽4.8m的两条隧道窑相比较，能耗下降了15%，产量和质量也实现超越。按照砖瓦工业隧道窑热平衡和热效率测定与计算方法，同层数一条9.6m隧道窑码坯量与两条4.8m隧道窑码坯量基本相同，但却少了两道窑墙，窑体散热明显降低，加上窑车总重量和进出窑次数减少等因素，热量支出降低是必然的结果。如果按四川地财窑炉科技有限公司内宽9.6m隧道窑日产50万块标准实心砖计算（万块砖能耗折标煤1.3t），年节约能耗折标煤3000t以上，碳排放减少7000t以上。地财窑炉建成的大断面隧道窑节能效果，充分说明了宽断面发展优势。这次组装隧道窑标准制定起点较高，内宽最小为4.6m，直接淘汰了国内目前还存在的1.8m～4.5m小断面，对于促进绿色、节能、减碳排放起到积极的作用。
2、国内外组装式隧道窑标准简况
2.1国内：湿法砌筑窑墙和吊挂平顶式隧道窑、传统轮窑和隧道窑等墙材行业标准已基本齐全，如JC982《砖瓦焙烧窑炉》；JC/T428《砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率测定与计算方法》；JC/T《轮窑热平衡、热效率测定与计算方法》；GB50309《工业炉砌筑工程质量检验评价标准》；GB211《工业炉砌筑工程施工及验收规范》；移动式环形隧道窑行业标准等。但未有干法制造安装的组装式隧道窑标准，而且上述标准无法取代或参照使用。宝深机械集团在无国家标准的前提下，依据自己的企业标准，在甘肃白银市建成了内宽4.8m组装式隧道窑，生产运行了近五年，效果理想。又在陕西咸阳市某煤矿区仅有狭窄的厂区建成了双条内宽7.3m组装式隧道窑（见图1），并对生产线主要设备和组装隧道窑及大气污染物排放技术参数进行了大屏幕显示和控制操作（见图2）。设计日产量50万块，原料为全煤矸石，一次码烧工艺，超内燃焙烧，每天消耗全煤矸石1000t以上。几年的生产实际运行，组装隧道窑经受到了高温和超内燃的焙烧考验，产量和环保指标技术上完全可行，产量和环保指标沒有问题。由于狭窄的场地，建设其他窑炉受限制。而组装式隧道窑窑墙仅500mm，与湿法砌筑窑相比，四道窑墙就减少了近7m，把不可能变为可能。
图1：双条内宽7.3m组装窑 图2：大屏幕显示和控制操作
2.2国际装配式隧道窑成为美国、欧洲等发达国家砖瓦企业的主要窑炉热工设备。据资料介绍，组装式隧道窑是欧洲瓦行业普遍采用的焙烧窑之一，起步早，发展快，技术指标先进。图3和图4是欧洲某公司2000年前建成生产砖和瓦的组装式隧道窑，焙烧
图3：欧洲某公司烧砖组装窑 图4：欧洲某公司烧瓦组装窑
瓦的窑炉的基本技术参数为：长190.5m；內宽8m內高0.55m；烧成温度1050℃；烧成周期20.7h；热能耗430Kcal/kg。焙烧空心砌块的窑炉的基本技术参数为：长137m；內宽6.8m；內高1.65m；烧成温度950℃；烧成周期20h～24h；热能耗320Kcal/kg。虽然制造组装式隧道窑的公司有较详细的企业技术参数标准，但还未形成社团、国家或国际标准。技术参数与我们基本相同，但我国许多砖瓦生产企业能耗低于国际先进窑炉指标，如美国SD公司，德国凯乐公司，意大利BEDESCHI公司等。这一现象不正常，可能与制砖原料、烧成周期、保温时间、烧成温度及产品强度要求等有关。从慕尼黑国际陶瓷展展示的组装式隧道窑和国际先进的宽矮型组装式隧道窑焙烧装饰砖看（见图5和图6），结构设计和窑炉材料选择非常严谨，装配尺寸精准细致，外观装饰简洁明快，让人耳目一新。
图5：慕尼黑国际陶瓷展展示的组装窑 图6：宽矮型组装窑焙烧装饰砖
3、标准主要条款解读与组装式隧道窑结构设计材料选择
3.1标准适应范围与基本参数
3.1.1标准适应范围:国家建材行业标准JC／2665一2022《组装式隧道窑》适应于烧结砖瓦产品，其它烧结产品能否参照，标准未说明。就个人看法，除砖瓦产品外，陶瓷墙地砖、发泡陶瓷、砌块、墙板、日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等均可参照。只要按照原材料的不同性能，产品的不同要求，调整好烧成温度和烧成周期，合理的选择适应性更强的耐火保温材料及链接构件，对送风和排风环节重新计算后，就能设计出适应于各种烧结制品的组装隧道窑。
3.1.2标准中基本参数解读:标准列出了行业常用的4种规格型号的组
装式隧道窑基本参数，其中窑宽最小寸4.6m，最大尺寸≥9.2m。在国内还有大量的3.5m～4.5m的隧道窑，但考虑到国家生产规模化产业政策导向及大断面比小断面绿色节能、降碳、减材的实际，新标准未列入4.6m以下规格型号是科学合理的。
标准中窑高的基本参数定为0.8m～2.24m，主要考虑了以下三个因素：一是成型方式和原料的特性。如果采用含水率较高的原料及半硬塑成型技术，码坯过高，坯体会压裂变形（见图7），如果原料颗粒较粗，而且粘接能力差，过高码坯时出现压裂变形的可能性大为增加。二是尽可能的缩小窑断面温差，提高产品质量。窑过高会加大上、下温差，对产品质量产生直接影响。另外，如果烧成温度范围较窄时，可能会在同一断面出现过烧或烧不透的现象。我们知道，对原料的烧成范围要求大于50℃，当组装隧道窑断面温差小于50℃就会出现上述现象（见图8）。由于码坯过高，上、下温差大，下部砖过烧变形，而上部砖颜色与中下部不同。标准规定了高度范围，就是要根据原料和烧成温度范围确定组装隧道窑高度，范围大时可以取高值，小时则取低值，适当减少码坯层数，避免过烧和欠烧发生，影响产品烧成合格率。三是给出的高度范围为什么没有给出一个不变的参数。主要是我国各地原料干燥焙烧收缩性能相差甚大，加上采取的工艺制度不同和设备性能差异，成型含水率也不同，会影响坯体干燥收缩的变化。因此，在设计组装隧道窑时往往要将成型后的坯体高度，加上干燥焙烧收缩值和坯垛上与窑内平顶留缝间隙，最终确定组装窑的高度。
图7：砖压裂变形 图8：上、中、下部砖颜色不同
标准中窑的长度参数为100m～160m，这是在统计近年来我国砖瓦隧道窑
实际长度尺寸及出窑后产品温度，确定组装隧道窑不低于100m。窑长度过低时，窑车和烧成的产品出窑后温度较高，热损失较大，影响干燥热量供给，不利于节能降碳。虽然个别地方隧道窑小于100m同样能生产出合格产品，但能耗指标一定会受到影响，这是不争的事实。超过160m，可能会更节能，但送风和排风系统的风机风量及风压要增大，窑的造价也会提高，厂房面积和厂区面积也相应增加。在烧好砖的前提下，考虑节能和造价等因素，结合国内外窑炉长度实际，个人认为比较合理。按照标准究竟窑长怎么确定，与原料和焙烧制度有关，一般来说，页岩砖可取低值，煤矸石砖可取高值，粘土砖在二者之间。内燃和超内燃烧砖取高值，外燃或以外燃为主取低值。还有其他因素的影响，这里不在详述。
标淮中窑门的数量规定≥3，这一参数有过争论。目前国内现有的许多隧道窑生产厂家，大多数为单门或双道门，正规设计院设计的组装式隧道窑基本上为三道门，设三道门的优点为：窑炉焙烧进车便于控制烧成曲线，露风少，降能耗和降低窑炉氧含量，有利于大气污染物排放达标。隧道窑设一道门或进、出端各设一道门，进、出窑车打开窑门后，窑炉在提降窑门时大量冷风进入，不但影响正常的烧成温度发生变化，而且氧含量瞬间增大，大气污染物排放也在短期内迅速升高，影响达标排放。
组装隧道窑新标淮中产量是按照窑宽参数，对应给出了四个日产量。当窑宽为4.6m、5.5m、6.9m、≥9.2m时，日产量分别应大于300t、400t、500t、600t。由于各地砖产品外观尺寸相差甚大，未给出折合标砖万块数，这与国际通常计算产量的做法一致。烧成温度给出了≤1200℃，符合砖瓦焙烧实际，大多数均在次温度以下，甚止更低一些。综合能耗参数执行国家标淮GB30526一2019《烧结墙体材料和泡沫玻璃单位产品能源消耗限额》的规定。
3.2标准中技术要求解读
3.2.1基本要求：基本要求主要应领会以下几点：①工厂加工制造时公差尺寸精度应符合相关国家标准中的规定；②设计图纸和制造安装技术文件应符合标准规定，③风机应选用节能风机，风量和风压预留10%的储备，预留过大形成空载，影响风机利用效率，过低则影响调节空间；④组装隧道窑工厂制造不应出现裂缝、漏气、塌落等缺陷，现场安装时每模块段（每模块段在6m～9m之间）应设置安装好防止热胀冷缩的变形装置，并按国家标准GB／T29058《墙材工业机械安全技术要求》和GB19517《国家电气设备安全技术规范》做好机械及电器安全设计；⑤组装式隧道窑热风和燃烧系统管道设计应分别执行国家两个标准GB50264《工业设备及管道绝热工程设计规范》和GB50251《输气管道工程设计规范》中的规定；⑥窑车与窑车在组装隧道窑内运行时密封设置是否合理，关系到生产线能否正常生产的主要环节之一，虽然没有说单条还是双条密封，建议尽可能双道密封，并对砂封槽内砂粒度、厚度、窑车砂封板插入深度给出了数据，防止窑车上、下温度干扰而影响组装隧道窑正常产品焙烧。
3.2.2整机性能要求：为了保证组装隧道窑的节能效果，设计的窑炉热平衡、热效率应符合国家标准GB／T50528一2018《烧结砖瓦工厂节能设计标准》中3.4的规定要求，这是其一。其二是窑墙体外表温度与环境温度差应小于15℃；窑顶表面温度与环境温度差应小于20℃；管道外表面温度不应大于50℃。在保证保温材料热工性能的前提下，将热损失降到最低限度。其三，组装隧道窑投产运行后第一次大修期不低于5年，并对窑墙模块之间内墙面和窑顶模块下平面尺寸偏差提出了小于5mm的要求，窑总长尺寸偏差则为±30mm。
3.2.3主要零部件要求：标准从五方面列出了组装式隧道窑主要零部件，并提出了相应的技术要求。①窑体钢构件：要求材料的性能不应低于国家标准GB／T700一2006《碳素结构钢》中Q235A中的规定；主要焊接件质量应符合国家建材行业标准JC／T532一2007《建材机械钢焊件通用技术条件》要求，焊接表面质量符合标准表2中Ⅲ级，尺寸极限公差不低于该标准表3中B级规定；焊接后应校正变形，平面度每米不大于1mm，对角线长度尺寸偏差不大于5mm，侧面与顶面垂直度不大于每米1.5mm；单节对角线长度尺寸偏差不大于5mm，平面度应小于每米1.5mm，全长不超过10mm。②耐热挂件：组装隧道窑耐热挂件要求体现在材质、加工质量要求和吊挂力三方面。材料性能要求符合国家标准GB／T1220一2016《不锈钢棒》中06Cr19Ni10的规定；加工质量要求不允许有裂缝、缺损、扭曲和毛刺等缺陷；单件吊挂力应大于500N。③组装隧道窑墙模块：标准要求单节平面度应小于每米2mm；对角线长度尺寸偏差不应大于5mm；全长不超过10mm；窑车码坯面与内侧面的垂直度应小于每米1.5mm。④窑顶模块：单节平面度不应大于每米1.5mm；对角线长度尺寸偏差应小于5mm；全长不超过10mm；
挠度尺寸规定：在窑宽不大于5.5m时，挠度尺寸偏差不大于5mm，窑宽不小于6.9m时，挠度尺寸偏差不大于10mm。⑤送热排风管道：为了保证组装隧道窑送、排管道质量和窑炉高效率运转，对其辅属的管道也提出了要求。首先要保证材料质量符合国家标准GB／T4237一2015《不绣钢、热扎钢板和钢带》中06Cr19Ni10的规定；热工管道保温处理用绝热硅酸铝棉和岩棉材料性能应符合相关的国家标准要求；配置的热工管道应设好膨胀节，以免产生热膨胀应力而产生漏风漏气等缺陷。（未完待续……）。
参考文献：
[1] 林永淳、闫开放《组装式节能高产隧道窑的研究开发》<《墙材革新与建筑节能》2017> - 百度学术
[2] 闫开放，《制砖原料处理工艺与设备选型的建议》[J]（砖瓦，2018<11>，111-114）
[3] 闫开放，《一次码烧工艺与设备选型的分析讨论（三）》[J]（砖瓦，2019<5>）
[4] 闫开放、林永淳、师晓明、张军仓《发展高品质煤矸石烧结制品工艺技术的分析探讨(一)》（《砖瓦》|2021年第12期）
[5]《组装式砖瓦隧道窑》行业标准顺利通过专家审查 - 国家建筑材料工业建材机械产品质量监督检验测试中心
[6]热烈祝贺宝深集团《组装式砖瓦隧道窑》行业标准顺利通过专家审查 （2020年10月）