利用太阳能养护混凝土砌块.pdf

全 国中文核心期刊 杆 癯 建魄 中 国 科 技 核 心 期 刊 利用太阳雒荠护混凝土li U I I 何水清 ， 何劲波 ( 1 徐州 市新型建筑技术应用 中心 ， 江苏 徐州2 2 1 0 0 4 2 徐州市墙改办， 江苏 徐州2 2 1 0 0 2 ) 摘要 ： 介绍 2 种利用太阳能养护混凝土砌块的方法太阳能热水喷雾养护法和太阳能动态养护法。具体介绍了太阳能热水 喷雾养护法的改造措施和节能减排 效果， 以及太 阳能集量室和 自行爬升式转运 设备有 机结合的太阳能动态养护法 的技术特 性和 效 益。 关键词： 太阳能； 混凝土砌块； 养护： 热水喷雾； 集量室： 自行爬升式转运设备 中图分类号： T U 5 2 2 3 + 4 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 4 1 0 3 T h e u s e o f s o l a r e n e r g y i n c u r i n g c o n c r e t e b l o c k HE S hu i qi n g a ， HE n 60 ( 1 Xu z h o u Ne w Bu i l di n g Te c h n o l o g y Ap p l i c a t i o n C e n t e r ， Xu z h o u 2 21 0 0 4 ， J i a ng s u， Ch i n a 2 Xu z h o u Wa l l Ma t e r i a l s Re f o r m Of f i c e ， Xu z h o u 2 21 0 0 2， J i a n g s u， Ch i n a ) 1 采用太阳能热水喷雾养护混凝土砌块 混凝土砌块喷雾养护需要温度和湿度 2 个基本条件， 可 利用太阳能将水温升高， 再通过特殊工艺将热水雾化， 给养护 窑增湿、 增温， 同时充分利用水泥水化反应热进行养护， 可满 足混凝土砌块养护的条件， 达到养护目 的。 1 1 验算分析 主要立足于以 下2 个基本点： 采用太阳能 热水喷雾养护 工艺， 充分利用制品中水泥水化反应所释放出的水化热， 以满 足混凝土制品养护所需温度和湿度的部分要求。 一般情况下， 1 k g 4 2 5 级普通硅酸盐水泥完全水化产生的水化热约 3 0 0 k J 。 目 前使用的养护窑， 每个窑一次养护混凝土砌块所“ 带入” 的 水泥总量为4 6 t ， 如其中 约5 0 水泥水化热被利用， 可使 养护窑内 环境温度升高约1 5 。 生 产实践也证实， 室 温2 5 时， 免 蒸汽养护( 不通蒸 汽) ， 窑温最高可升至4 0 4 5 。 通常 情况下， 水泥水化热可使窑温长期保持在 2 0 4 0 。 1 2 技术 改造 措施 首先利用太阳能将处理过的自 来水加热到7 0 左右， 再 以耐热泵加压经特殊喷嘴将热水在窑中雾化。由于热水瞬间 收稿日 期： 2 0 1 1 - O 1 2 2 作 者简 介： 何水清 ， 男 ， 1 9 4 0年生 ， 江苏徐州人， 研 究员。 地 址： 2 2 1 0 0 4 徐 州 市 东 苑 小 区 民 怡 园 3 7号 楼 3单 元 1 0 2室 ， 电话 ： 0 5 1 6 8 3 3 6 5 5 9 0。 雾化， 水的 表面积瞬间增大上千倍， 热水中 的热量很 快传递给 周围 空气介质， 使养护窑内 的温 度上 升； 雾化的 水雾同时 又使 养护窑内 湿度提高， 窑中蒸汽逐渐趋于饱和。 可根据窑中制品 所需的湿度，营造出既有一定温度，又有足够湿度的窑内环 境， 使混凝土制品的强度较快增长， 达到养护目的。 整个太阳能热水喷雾养护系统由 太阳能热水供应系统和 热水喷雾 养护系统2 部分组成。 ( 1 ) 太阳能热水供应系统。采用清华大学太阳能利用技 术， 由联接管式太阳能集热器、 2 个热水箱及 1 个管理控制系 统组成。在晴好天气， 系统每天可供应 6 5 7 0 0 C 的热水约 1 5 t 。 该系统以太阳能为主要能源， 当阴雨天时， 采用辅助电能加 热， 以确保阴雨天混凝土砌块养护所需的热水供应。 ( 2 ) 热水喷雾 养护系统。 采用江苏大学水 应用技术， 由 加 压泵、 管道、 阀门和特殊喷嘴组成。该系统将太阳能供热系统 提供的 热水通过耐热加 压泵 加压后， 经特殊喷嘴在窑中雾 化 喷出， 提供养护必需的温度和湿度。 具体做法是在养护窑的两 侧和顶部安装 8 根排水管，水管上每隔 1 3 0 c m安装 1 组喷 嘴， 相邻 2 根排水管上的喷嘴错位安装， 整窑共计安装1 0 7 组 喷嘴。养护窑尺寸1 7 m x 3 6 m x 3 m， 顶面和两侧面积 1 5 0 m ， 平均1 4 m 就 有1 组喷嘴， 可以 充分保 证喷嘴工 作后窑内 温 度传递迅速而均匀， 雾化水汽无间隙 地充满整个养护窑空间。 泵的选型要保证 1 0 7 组喷嘴充分将热水雾化，水压过大会对 管路、 接头和阀门造成损害； 水压过小则热水雾化不充分， 降 低养护效果。 N E W B UI L DI NG MA T E R I AL 5 4 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 何水清， 等： 利用太阳能养护混凝土砌块 经过一系列试验， 太阳能热水喷雾养护工艺参数确定为： 混凝土砌块生产满窑后放下窑门帘， 先静置3 h ， 然后打开养 护窑的热水进水阀， 启动热水加压喷雾， 时间为3 ra i n ； 以后每 间隔1 h 再次启动热水泵喷雾， 一共 进行8 1 0 次循环工艺操 作， 完成 制品 在养护窑内的 养护工序。 1 3 改造效果 将传统的燃煤蒸汽养护工艺改造为太阳能热水喷雾养护 工艺， 在春、 夏、 秋3 季可满足混凝土砌块的养护工艺要求， 夏 季热水供应还有富余。冬季由于光照不足、 环境温度较低， 养 护窑内 温度偏低， 光靠太阳能热 水量 不够， 可采用A 天利 用太 阳能 提供热水， 晚上利用夜间波 谷低价电， 采用电 加热补充 热 水， 以保证养护所需的热水供给。 另外， 冬季通常是混凝土砌块( 砖) 销售的淡季， 可通过适 当延长养护时间达到养护 目的， 以保证产品质量 ( 降低部分产 量) 。如果产品需求旺盛， 为提高产量也可考虑用小型燃煤锅 炉向窑内补充部分蒸汽，以满足砌块对温度和湿度的养护要 求。 某公司原来采用蒸汽养护， 使用2 台2 t 燃煤蒸汽锅炉， 每年消耗煤炭 1 0 0 0多t ， 1 m 混凝土砌块的综合养护成本在 5 元以上。 采用太阳能热水喷雾养护工艺后， 1 m s 混凝土砌块 养护成本降低到2 元以下， 1 年节省养护费近 6 0 万元。 某公司关停了2 台燃煤锅炉， 改用太阳能， 全年仅养护可 减排二氧化碳2 0 0 0 多t 、 二氧化硫 2 5多t 、 烟尘约 1 2 t ， 对改 善所在地的环境起到积极作 用，具有 较明 显的 社会效益和环 境效益。 2 太阳能动态养护混凝土砌块 2 1 太阳能动态养护法的技术特性和工作机理 ( 1 ) 技术特性 太阳能动态养护法的技术特征： 充分利用太阳能， 实施制 品动态养护， 这是与燃煤供热、 静置式养护工艺的本质区别。 动态养护是将坯体转运与养护在同一个过程中进行，可充分 利用太阳能实现节能减排， 降低运营费用， 且投资小、 占地少、 建设费用低。 ( 2 ) 工作机理 砌块养护过程是从低温到高温再到低 温，由 脱水到 增水 的 渐进过 程。 太阳能 动态养护法巧妙地将砌块养护 特性与自 然形成的养护条件结合起来。 太阳能集量室 太阳能属于稀薄能源， 用于养护砌块必须集量使用， 即将 太阳能热量收集、 储存以 满足砌块养护所需。 太阳 能集量室也 就是太阳房， 由阳 光板、 骨架、 基础墙、 密封门 组成一个密闭 空 4 2 新型建筑材料 2 0 1 1 8 间， 用于收集、 储存太阳能热量。 经太阳光照射， 太阳能集量室 内的温度呈高、 中、 低垂直梯度分布。由 于坯体在太阳能集量 室内的水分蒸发， 形成了垂直梯度湿度区， 这2 个垂直分布的 温度区和湿度区大体重合。以日 产2 0 0 m 混凝土砌块为 例， 其养护所需总热量为2 5 3 1 M J ， 依据阳光板导热系数、 透光 率等有关数据及结合实践计算，太阳能集量室集热面积应不 少于7 0 0 m ， 根据光照条件不同可略作调整。需要说明的是， 太阳能集量室所收集的太阳能热量是随时收集随时消耗的， 并非一次性收集达到总量而逐步消耗。 自 行爬升式转运设备 砌块的动态养护主要 通过 转运设备实现， 由 前后推进器、 前后升降架、 双体2 4 层运行滑道、 钢托板、 干湿区运行架、 液 压动力系统、 P L C电控系统及调整装置构成。 当砌块坯体由成型机的出砖 口 经湿区运行架 自 动运行进 入太阳能集量室后， 由低温区向中、 高温区爬行， 爬行速度为 1 5 2 0 e m s 。 前2 h 制品在低温、 低湿区向上爬行， 所处位置温 度为2 0 3 0 ， 湿度约6 5 ； 2 h 后制品 继续向 上爬行到中 温 区， 所处位置温度为3 0 4 5 ， 湿度约8 0 ； 4 h 后制品向上爬 行到高温区， 所处位置温度为4 5 8 0 ， 湿度9 0 以上； 6 h 后 制品向下爬行到中温区； 8 h 后向下爬行到低温区， 逐渐降温、 降湿； 1 0 h 后制品经干区运行架导出， 即可打包、 码垛、 放置堆 场养护， 1 5 d 后即可出厂。 坯体 在太阳能 集量室内由 下而上、 再由 上而下运行， 就相 当于先在 低温、 低湿区养护， 接着转入高温、 高湿区养护， 然后 进入低温、 低湿区缓慢降低产品温度与湿度， 巧妙合理地将砌 块养护特性与自 然形成的养护条件结合在一个流程内。 太阳能集量室和自 行爬升式转运设备的有机结合实现了 混凝土砌块动态养护， 取代静置式养护， 可节约资源、 环保生 产。 2 2 太阳能养护法的社会效益和经济效益 ( 1 ) 节能降耗 减少企业经常性开支， 降低能耗是最直接的手段。 太阳能 养护法就是一种典型的节能降耗型养护工艺。 低煤耗 由于太阳能养护法直接利用太阳能集量供热作为主要热 源， 在光照理 想条件下可完全满足养护需 要， 且制品在密闭窑 体内 运行养护， 无开 关窑门 带来的热散失， 使热能得以充分 利 用， 供热费用几乎为0 。当光照不理想， 环境温度为 1 5 2 0 时， 尽管养护室内温度远远高于环境温度， 仍需补充热量。实 践表明，年生产期平均日耗标煤约0 1 t ， 1 m 砌块补热煤耗 0 5 k g 标煤， 仅相当于锅炉蒸汽供热煤耗的3 1 左右， 大幅 度降低了煤耗。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 何水清， 等： 利用太阳能养护混凝土砌块 低水耗 太阳能养护法集热装置的作用，不仅是吸收太阳能进行 光热转换， 而且将养护室封闭起来， 使砌坯体蒸发的大量水分 集中并 贮留 在养护室内， 相对湿度可保持在7 0 8 0 ， 形成 了 较好的 湿热养护条件。 接日 产2 0 0 m 砌块计算， 与自 然养 护相比， 日节水5 5 t ， 年生产期若为3 0 0 d ， 则可节水 1 6 5 0 t ， 节水率5 5 左右。从砌块太阳能养护全周期用水量来看， 与 静置式蒸汽养护窑日 耗水及产生的蒸汽冷凝水几乎不可再利 用相比， 太阳能养护法的节水效果非常可观。 低电 耗 。 太阳能养护法由于取消了原工序的子母车转运系统和升 降 板机等其它机械设备， 总 装备功 率降 至1 0 0 k W左右。 按8 l l， 班 计算， 每班节省电能9 4 k W h ， 折合节约电费9 4 元， 按年 生产期3 0 0 d 计， 单班节约电费2 8 2 万元， 节能效果明显。 据考察， 国内一些大型企业 1 m 砌块的养护能源成本在 1 0 2 0 元，而采用太阳能养护法养护能源成本仅相当于前者 的1 5 一 2 0 。 ( 2 ) 减少建设投资 采用太阳能 养护 法及 相关设备， 若以 班产2 0 0 m 。 砌块和 1 0 h出窑的生产能力计算， 与静置养护窑相比具有以下优势： 降 低设备初期投资。 太阳能 养护法生产线取代了 升降 板机、 子母车等一系列转运设备， 在整个生产过程中， 生产线 首尾相接， 制品边成型边养护。 制品无需人工或其它设施转运 搬动、 清板、 入板、 出砖、 上料， 全部自动化。 每条生产线仅需4 人。 太阳能 集量室属于单体连续同转式 动态养护窑， 替代了多 座断续周转式静置 养护窑。 二者相比， 设施利用率或周转率相 差十几倍， 其设备初始投资与同等规模的其它设备相比， 节约 设备投资 5 5 以上。 减少土 地占 用面积和厂房投资。 采用太阳 能养护法， 生 产线既可按一字型也可按L型或U型布置， 无需另建窑和转 运场地。建1 条太阳 能养护生产线只需3 0 0 m 左右， 厂区占 地1 万m 即可， 与其它生产线相比， 可节省土地6 0 、 建设 费用7 0 。 ( 3 ) 减少经常性开支 与竹、 木、 塑托板相比， 钢托板具有较高的性价比。 由于是动态养护， 转运与养护同处一个过程， 从养护方式 不同决定托板配置数量多少来比较，太阳能养护法托板配置 数量明显少于其它养护方式。而子母车转运与室式静置养护 (包括自 然养护法)由 于处于承载转运与 养护2 个不同 过程， 托板在这2 个不同 过程中与 制品 不可能实现分离， 因 此， 为 保 证连续生产周转所需，托板的配置数量至少相当于太阳能养 护法所需托板的1 2 倍。采用高性价比的钢托板比采用其它 托板要节省更新费用。 ( 4 ) 减排环保 由于传统燃煤热效利用率较低，采用燃煤供热养护工艺 能耗很高。 按环境温度为2 0 ， 日 养护2 0 0 m 混凝土砌块， 窑内 温度需6 0 计， 提高4 0 需耗能3 2 M J ， 耗用标煤约2 8 t 。以年生产时间为3 0 0 d 计算， 企业每年仅养护砌块就要耗 用标煤 8 4 0 t 。年生产期排放二氧化碳 2 2 0 0 t 、 二氧化硫 7 1 4 t 、 氮氧化物6 2 2 t ， 对环境产生不利影响。 采用太阳能动态养护法可实现节能减排、 环保生产。 经黄 河以 北多家用户实际 统计， 日 均耗标煤O 1 t 。 每年生 产期排 放二 氧化碳7 8 t 、 二氧化硫0 2 5 t 、 氮氧化物0 2 2 t ， 仅为燃煤 锅炉蒸汽供热的 4 3 左右。 A 新型道桥专用防水涂料通过科技成果鉴定 由江西龙正科技发展有限公司研发的J X 一 1 1 6 新型道桥专用防水涂料日前在赣州通过科技成果鉴定。 该产 品经检测符合 J C T 9 7 5 -2 0 0 5 道桥用防水涂料 标准要求， 涂膜延伸率达 3 2 0 0 。 j x 一 1 1 6道桥专用防水涂料利用高分子材料 的配方 改性和加工技术 ， 由沥青基材料 、 橡胶类 改性助剂 、 功能 改性剂通过共混改性工艺 ， 再经特殊工艺乳化制备而成。该涂料能够与混凝土发生化 学反应从而与混凝土牢固 粘结。与传统防水涂料相比， 其涂膜除具有蠕变抗裂性、 自愈合性、 湿粘接性、 施工方便等优点外， 与基面的粘接 强度更大， 粘接也更持久。它与主体层形成的一体“ 皮肤式” 防水效果， 使防水层寿命与主体相当。此外， 当其与 混凝土粘合时， 施工也更快捷， 还可在潮湿环境下施工， 一次厚涂施工达 1 m m以上。目前， J X 一 1 1 6 道桥防水涂 料已在多个国家重点工程中应用。 联系 电话 ： 0 7 9 7 8 3 7 4 2 0 1 ( 雪) N E W B UI L D I NG MAT E R I Ak S 4 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m