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加气混凝土新一代技术装备创新研发攻关行动方案

来源:中国建筑材料联合会 中国加气混凝土协会  撰稿人:  发布时间:2020年05月22日 浏览:
摘要:

经过五十余年——尤其是新世纪后的迅猛发展,行业已经形成包括加气混凝土制品生产、建筑应用、装备制造、配套材料生产和科研设计的完整体系,成为我国建筑节能和墙体材料革新的重要力量,为固体废物资源综合利用和墙材绿色发展做出突出贡献。

加气混凝土新一代技术装备创新研发攻关行动方案

中国建筑材料联合会 中国加气混凝土协会

  蒸压加气混凝土起源在欧洲,发展壮大在中国。1965年我国引进瑞典西波列克斯公司专利技术和全套装备,在北京建成我国第一家加气混凝土工厂,标志着我国加气混凝土进入工业化生产时代。经过五十余年——尤其是新世纪后的迅猛发展,行业已经形成包括加气混凝土制品生产、建筑应用、装备制造、配套材料生产和科研设计的完整体系,成为我国建筑节能和墙体材料革新的重要力量,为固体废物资源综合利用和墙材绿色发展做出突出贡献。

  一、国内外技术装备发展现状和趋势

  1.国外技术装备的现状与发展

  国外加气混凝土的先进技术和装备在欧洲,主要在德国。国外先进专利技术和成套装备主要集中在约五家公司。德国伊通公司是世界加气混凝凝土产品开发和工艺技术的领跑企业,有从实践到理论、用理论指导实践的几十年研发积淀,拥有生产保温性能佳的低密度(干密度100Kg/m3)制品和兼具保温和强度的复合密度制品的技术。成套装备先进企业主要在欧洲,先进性主要体现在设备加工精度高、运行平稳耐久性好、自动化智能化水平高、系统配套性好,缺点是设备庞大、控制复杂,对操作人员要求很高。整体技术和装备水平将更致力于精细化,徘徊不前是大趋势,瓶颈突破可能性不大。

  2.国内技术装备的现状与发展

  我国加气混凝土行业经过50余年的引进消化吸收,已经建立了具有中国特色和自主知识产权的、完整的蒸压加气混凝土工业体系。整体技术装备水平和生产技术水平有了显著提高,与国外基本同步的全新型技术装备已成为行业生产企业的主力装备。完成了从跟随到追赶并缩小差距的过程,形成适合国情的自主技术,装备技术升级换代快,分步式空翻切割机、地翻切割机、空地翻结合切割机都有研究和不同的发展,装备适应性强。基本原材料利废为主,砌块向低密度转型,板材拓展屋面板、楼板和保温板应用。技术装备提升有空间,发展是大趋势,将很快与国际先进水平并跑,革命性的突破未见端倪。2019年国内公司收购荷兰装备制造公司。成套装备和生产技术“走出去”趋势良好,已出口二十余国百余套生产线。优质制品出口稳定。

  国内外差距逐渐缩小。我国加气混凝土技术装备水平与国外差距虽在快速缩小,但仍有10-15年的差距。差距主要在产品规格、品种和质量,生产工艺技术研究,设备智能化程度、系统配套性、零部件加工精度、整机装配精度、设备安装精度和长期使用稳定性。

  二、新一代技术装备创新研发攻关的目的、意义

  1.研发的目的和意义

  技术进步和持续创新是行业发展的源动力。为使行业达到世界领先水平,实现可持续高质量发展,行业须紧跟时代脉搏,瞄准世界先进水平持续不断地开发新技术新工艺新装备,执着于创新提升和制造质量,不断地实现迭代更新。

  国家“五大发展理念”要求行业通过技术装备的创新研发,使我国加气混凝土技术装备达到国际领先水平。创新研发的技术装备将加快行业信息化、智能化的发展步伐,为建设现代化的加气混凝土行业助力。技术装备的更新换代将淘汰落后产能,减少污染物排放,调整产品结构,推进转型升级。同时,将提升参与国际化竞争的实力,提高绿色发展的档次,实现中国制造向中国创造迈进,进而超越引领世界加气混凝土行业发展;随着加气混凝土产品的功能和性能的提升,提升建筑舒适性和档次,满足人民美好生活的需求;也会促进墙材革新的深化,促进建筑业材料配制方式改变,推进行业上下游技术进步。

  2. 产业优势逐步凸显

  行业起步于工业化时期,积累了丰富基础理论知识、研发理念和生产与应用的宝贵经验。积聚了一批致力于行业的教育科研开发人才、生产一线技术骨干和熟练的产业工人。

  行业产品的建筑应用快速突破,行业发展基础逐步夯实,发展前景明朗。国家装配式建筑政策引领,使加气混凝土板材的应用市场得到进一步拓展。实力雄厚的业外大企业跨行业强势进入,带来新的装备技术、生产管理理念和可借鉴的成功经验。

  创新提升行业整体技术水平,促进行业持续发展共识明确。技术装备研发得到普遍重视,对原材料适应性研究走在国际前列,装备自动化水平日趋提高,人机分离操控、集成化控制中心、智能化管控技术逐步成熟,具备进一步提升现代化智能化水平的基础条件。装备技术标准逐步形成体系,制品标准、原料标准、检验标准和应用标准水平快速良性提升。低密度保温板材制品等新兴生产技术也走向稳定。

  3.发展面临严峻挑战

  与整体建材行业一样,我国加气混凝土行业也面临着资源、节能、环保的巨大政策压力。

  行业产能过剩压力大,新增产能增长快,行业下行压力在逐渐增大,随时会出现杀伤力很大的急剧下行。急需通过提升整体技术装备水平,淘汰落后产能、出清过剩产能、遏制新增产能。

  行业企业普遍规模小,数量多,产业集中度低,单打独斗抗风险能力弱。大部分小企业发展方式和经营模式仍停留在销售中低端商品阶段,产品质量难以保证。

  行业质量保证以及研发体系薄弱,技术创新能力不强,技术研发投入和创新相对滞后,严重影响着加气混凝土行业技术装备和生产技术水平的提升。

  三、加气混凝土新一代技术装备的定义与内涵

  行业新一代技术装备是以国内先进技术和装备为基础,瞄准世界先进水平,以深化关键工艺技术研究,提升装备加工装配精度和长期运行稳定性,融合先进的现代化智能化控制技术,生产本质安全、节能环保、满足建筑要求的高档次产品的技术装备。

  原材料制备工序;适应性强,原料预制高效、环保;配料工序;在线监测原料品质,配方预设,自动配料,人机分离、集中操控;浇注工序:搅拌机无级变速实现搅拌效率、搅拌效果与能源消耗的最佳匹配;切割工序:缩短切割节拍,运行稳定可靠,提升切割精度,可自动切换生产产品的规格;钢筋网片制备工序:全自动网片制备与组装,自动防腐处理、挂网与插拔钎;蒸压养护工序:自动化控制,效率高,余热和冷凝水全部零排放及综合回收利用;成品分拣和包装:成品分拣(含板材自动分拣与在线检测和板材裁切与数控加工)和打包自动化。全生产线实现设备自动化、切割机智能化、生产信息化。配置有浇注后预养护室和釜前预养护室,配置有完善的化验检验设备的化验室。节能、环保、绿色、安全、职业健康设施与生产线配套。

  建立数据库,信息可即时共享。依托互联网、云计算、大数据和“专家数据库”,实现装备现场数据采集、应用信息反馈、远程软件升级、远程故障诊断。

       四、新一代技术装备创新研发攻关的内容和目标

  (一)目标定位

  完善和提升加气混凝土装备加工制造水平的基础上,开发出适合我国加气混凝土行业发展的新一代技术装备,重点对加气混凝土制品生产的关键技术、工艺和装备进行信息化和智能化技术组合,建立数字化的信息传输和共享模块,提高加气装备的信息化和智能化水平。在提高加气混凝土制品质量的基础上,使加气混凝土企业的生产效率、产品档次、能耗指标、环保排放限值等技术经济指标和服务能力达到世界领先水平。

  (二)总体目标及具体目标分解

  以“创新提升、超越引领”为总体目标,瞄准以切割机为中心的核心技术的提升与拓展组织攻关,以化繁为简、提高效率、节能减排为突破,融合信息化和智能化技术,使加气混凝土技术装备达到世界领先水平。以工业固体废弃物为主要原料研究生产配方,提高资源利用效率作为技术创新与研发的主要目标;以提高零部件和整机装配精度,以单点突破和全线联动衔接作为技术装备提升的主要支撑;以提升板材生产效率为降低生产成本的主要途径;以大气污染物排放指标达到世界先进水平作为配套设施完善的标准;以信息技术和智能技术融入加气混凝土生产线,实现世界领先水平的目标。

  主要技术装备实现稳定运行10年以上;能耗水平满足《蒸压加气混凝土制品综合能耗限额及计算方法》标准的综合能耗要求,达到国际领先水平;环保水平满足2+26城市特别排放标准的要求,达到国际领先水平;资源综合利用效率高于80%,达到国际领先水平;技术装备信息化、智能化达到国际先进水平;劳动生产率提高30%以上;低密度(100Kg/m3)和复合密度产品研发技术取得突破。

  2020—2021年根据行业发展需求和目标,确定研发项目任务,落实支撑资源;2021—2023年研发成果基本完成,进行企业效果验证;2024—2025年研发项目成果深入,解决存在的问题,全面总结。

  (三)创新研发的主要任务及目标

  1.研发高效低能耗浇注搅拌机。浇注搅拌机的搅拌均匀性,直接关系到浇注稳定性和产品性能,提升传统的浇注搅拌机综合技术性能,减少搅拌时间30s。研发要点:优化搅拌叶片形式与搅拌机内部结构,在搅拌罐内和料废浆称顶部配置喷淋系统,浇注完毕后,可自动清理积料;设计具有震动功能的料浆过滤装置,以避免形成积料而结块,导致脱落后对产品产生的划痕现象。

  研发稳定的高性能的料废浆检测技术,融入到配料浇注自动化系统,实现浇注配料浆液参数的自动补偿,确保浇注的稳定性。

  2. 低密度薄型保温板是市场新需求,切割机要实现多品种覆盖,多规格自动切换,切割精度在1mm以内,且能保证制品质量。加气混凝土切割机实现整模水平切割50mm薄板无沉降,自动实现产品转换。

  3.研究竖直切割、水平养护工艺技术。为克服制品粘连,研发水平蒸压养护新工艺技术。配套研究精度高且动作平稳的切割后湿坯体翻转平台,开发蒸压养护前湿坯体分离装备。研究模具漏浆检测技术。

  研发料废浆罐体电子制冷系统,降低料废浆的温度,从而恒定浇注温度。

  4.开发板材生产用的智能化钢筋网片自动化焊接和组装系统,减少生产企业劳动用工。

  5.开发蒸压釜自动配汽控制系统。开发蒸压养护余热利用技术,提升余热利用效率30%。研究蒸压釜在不影响生产效率的前提下将倒汽后剩余蒸汽的余热回收再利用技术,将余热吃干榨净,减少排放,降低单位产品的综合能耗,实现节能目标。研发可有效降低排汽噪音和排汽余味的蒸压釜排汽过滤转换系统。

  6.研发融合自动化智能化的集成控制,实现无人值守、运程操控。研究生产过程控制的检测技术及设备。开发以ERP和MAS为基础的工厂信息管理系统,实现生产、设备、产品、物流管理信息化,实时记录、全面跟踪、自动筛选统计分析。

  7. 在目前天然砂资源日趋紧张,尚未出现可替代的新原料的状况下,采用工业固体废弃物作为生产加气混凝土的主要原料势在必行。开发工业固体废物为主要原料的低密度产品,并实现工业化生产。研究多种硅质原料混用的最佳性价比配方。研发低密度保温产品和复合密度产品的生产技术。

  8. 在板材市场快速增长的情况下,板材应用技术没有很好地普及,急需指导性强的应用技术图集和规程,完善板材产品应用技术指导性文件。借鉴国外经验,研究板材安装的专用配件和施工机具,提高安装质量和安装效率。

  9.以服务建筑产业化为目标,开发板材后加工设备和软件。接轨BIM技术,研究板材智能化生产管理,实现板材自动裁切与数控加工。研究板材智能化仓储技术, 实现板材工厂化定制与编码,施工现场对号拼装。为扩展行业服务产业链,研发砌块自动砌墙机。

  10.借鉴其他产业环保设施应用的经验,选择产品性能和质量好的有实力的环保设施生产企业,共同为加气混凝土行业配置专用的环保设施,以满足大气污染物排放限值指标趋严形势下,实现超低排放。

  11.研究生产线安全管理和控制技术。针对切割机、转运设备、蒸压釜等不同的不稳定状态,研究安全管理和安全防控技术。

  (四)创新研发的重点领域

  1.加强原材料多样性研究。依托行业高校和科研院所以及骨干大企业,分别针对各类工业固体废弃物的特性进行分析研究,提出各种性价比合理的生产工艺和生产技术。制定加气混凝土原材料质量标准。

  2.加强技术装备换代研发。以整体生产线自动化水平高,研发目标是加工精度高,产品适应性广,长期运行稳定,智能化融合。

  3.加强融合现代化智能化研究。将现代化智能化融入加气混凝土生产过程控制系统,增加智能型工艺控制技术,运用现代化管理对工艺流程、产品和质量、物耗、能耗、物流和成本管理等实行全方位的智能化管理,整体提升控制力和运营效益。

  4.加强节能环保技术和装备研究。实现节能减排为目的,全面提升节约能源的水平和档次,做出对生态环境的贡献。

  (五)创新研发的路径

  对照超越引领的目标,协会引方向,企业提需求,集聚全行业的力量,以先易后难逐步推进,以具体目标分解任务,以任务配套资源,以过程协调加以调控,以目标达成考核结果。

  1、协会与中国建材联合会共同组织行业大企业牵头,集合行业相关企业制订引领团体标准。行业专家委员会确定可行的单项初步研发方案。

  2、装备技术研发依托行业内装备大企业,以协议方式明确研发任务的具体目标和参与单位、研发攻关内容、工作分解和分交节点与方式、资源配套、知识产权划分、完成时间和考核方式。

  3、低密度和复合密度产品研发采取依托有实力生产大企业和研究机构共同以协议方式明确研发任务的具体目标和参与单位、研发攻关内容、工作分解和分交节点与方式、资源配套、知识产权划分、完成时间和考核方式。

  4、应用技术开发采取生产企业提出和施工单位结合,以满足应用需求为目标,协会组织本行业和建设系统共同制订应用技术指导文件。

  5、排放水平提升采取引用建材系统内的满足本行业需求的先进技术装备进行设计配套。

  6、信息化和智能化技术搭接,由装备制造企业按照发展趋势与拥有成熟应用技术的专业公司采用自主开发软件或委托软件编程进行嫁接。

  7、配套生产工器具依托国外在国内的分公司或机构,实现国内生产。

       五、组织与保障措施

  1. 以党的十九大精神和制造强国战略为指引,以市场需求、档次提升、国际领先为目标,聚全行业智慧和力量扎实推进,使我国加气混凝土主要技术装备水平得到较大提高,缩小与世界领先水平的差距,实现由跟跑变为并跑,并具备领跑能力。

  2. 协会负责组织行业力量制定研发行动方案。组建由本会会长担任组长的“新一代创新研发”领导小组,负责统一研发方向和目标,确定任务分工,决策重大事项,协调研发外协合作事宜。以协会专家委员会作为“新一代技创新研发”的专家组,组织行业科研单位、设计单位、高校、大企业、行业专家共同确定单项研发方案,对技术层面的重点难点问题进行研究并确定路径和方法。领导小组下设由秘书处和部分企业兼职人员构成的办公室,负责协调“加气混凝土新一代技术装备创新研发”的日常管理工作,推进项目进度,协调解决具体问题。办公室下达任务书到指定牵头完成单位,有关企业、科研院所和大专院校等参与单位,根据任务书和各自的优势分工,建立合作路径与平台,共同推进。

  3. 坚持自主创新、协同创新,集中行业的智慧与优势组织攻关,发挥相关单位和个人的积极性和创造性。

  4.建立以项目为纽带的研发团队,在具体研发工作中引入竞争机制、协同机制、分享机制,共同攻克关键技术难题。鼓励企业提出并承担攻关课题。

  5.争取政府主管部门和中国建材联合会对研发项目的政策和资金支持。

责任编辑:单建庆
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