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加氣混凝土新一代技術裝備創新研發攻關行動方案

来源:中國建築材料聯合會 中国加气混凝土协会  撰稿人:  發布時間:2020年05月22日 浏覽:
摘要:

經過五十余年——尤其是新世紀後的迅猛發展,行業已經形成包括加氣混凝土制品生産、建築應用、裝備制造、配套材料生産和科研設計的完整體系,成爲我國建築節能和牆體材料革新的重要力量,爲固體廢物資源綜合利用和牆材綠色發展做出突出貢獻。

加氣混凝土新一代技術裝備創新研發攻關行動方案

中國建築材料聯合會 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。經過五十余年——尤其是新世紀後的迅猛發展,行業已經形成包括加氣混凝土制品生産、建築應用、裝備制造、配套材料生産和科研設計的完整體系,成爲我國建築節能和牆體材料革新的重要力量,爲固體廢物資源綜合利用和牆材綠色發展做出突出貢獻。

  一、國內外技術裝備發展現狀和趨勢

  1.國外技術裝備的現狀與發展

  國外加氣混凝土的先進技術和裝備在歐洲,主要在德國。國外先進專利技術和成套裝備主要集中在約五家公司。德國伊通公司是世界加氣混凝凝土産品開發和工藝技術的領跑企業,有從實踐到理論、用理論指導實踐的幾十年研發積澱,擁有生産保溫性能佳的低密度(幹密度100Kg/m3)制品和兼具保溫和強度的複合密度制品的技術。成套裝備先進企業主要在歐洲,先進性主要體現在設備加工精度高、運行平穩耐久性好、自動化智能化水平高、系統配套性好,缺點是設備龐大、控制複雜,對操作人員要求很高。整體技術和裝備水平將更致力于精細化,徘徊不前是大趨勢,瓶頸突破可能性不大。

  2.國內技術裝備的現狀與發展

  我國加氣混凝土行業經過50余年的引進消化吸收,已經建立了具有中國特色和自主知識産權的、完整的蒸壓加氣混凝土工業體系。整體技術裝備水平和生産技術水平有了顯著提高,與國外基本同步的全新型技術裝備已成爲行業生産企業的主力裝備。完成了從跟隨到追趕並縮小差距的過程,形成適合國情的自主技術,裝備技術升級換代快,分步式空翻切割機、地翻切割機、空地翻結合切割機都有研究和不同的發展,裝備適應性強。基本原材料利廢爲主,砌塊向低密度轉型,板材拓展屋面板、樓板和保溫板應用。技術裝備提升有空間,發展是大趨勢,將很快與國際先進水平並跑,革命性的突破未見端倪。2019年國內公司收購荷蘭裝備制造公司。成套裝備和生産技術“走出去”趨勢良好,已出口二十余國百余套生産線。優質制品出口穩定。

  國內外差距逐漸縮小。我國加氣混凝土技術裝備水平與國外差距雖在快速縮小,但仍有10-15年的差距。差距主要在産品規格、品種和質量,生産工藝技術研究,設備智能化程度、系統配套性、零部件加工精度、整機裝配精度、設備安裝精度和長期使用穩定性。

  二、新一代技術裝備創新研發攻關的目的、意義

  1.研發的目的和意義

  技術進步和持續創新是行業發展的源動力。爲使行業達到世界領先水平,實現可持續高質量發展,行業須緊跟時代脈搏,瞄准世界先進水平持續不斷地開發新技術新工藝新裝備,執著于創新提升和制造質量,不斷地實現叠代更新。

  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業信息化、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

  行業起步于工業化時期,積累了豐富基礎理論知識、研發理念和生産與應用的寶貴經驗。積聚了一批致力于行業的教育科研開發人才、生産一線技術骨幹和熟練的産業工人。

  行業産品的建築應用快速突破,行業發展基礎逐步夯實,發展前景明朗。國家裝配式建築政策引領,使加氣混凝土板材的應用市場得到進一步拓展。實力雄厚的業外大企業跨行業強勢進入,帶來新的裝備技術、生産管理理念和可借鑒的成功經驗。

  創新提升行業整體技術水平,促進行業持續發展共識明確。技術裝備研發得到普遍重視,對原材料適應性研究走在國際前列,裝備自動化水平日趨提高,人機分離操控、集成化控制中心、智能化管控技術逐步成熟,具備進一步提升現代化智能化水平的基礎條件。裝備技術標准逐步形成體系,制品標准、原料標准、檢驗標准和應用標准水平快速良性提升。低密度保溫板材制品等新興生産技術也走向穩定。

  3.發展面臨嚴峻挑戰

  與整體建材行業一樣,我國加氣混凝土行業也面臨著資源、節能、環保的巨大政策壓力。

  行業産能過剩壓力大,新增産能增長快,行業下行壓力在逐漸增大,隨時會出現殺傷力很大的急劇下行。急需通過提升整體技術裝備水平,淘汰落後産能、出清過剩産能、遏制新增産能。

  行業企業普遍規模小,數量多,産業集中度低,單打獨鬥抗風險能力弱。大部分小企業發展方式和經營模式仍停留在銷售中低端商品階段,産品質量難以保證。

  行業質量保證以及研發體系薄弱,技術創新能力不強,技術研發投入和創新相對滯後,嚴重影響著加氣混凝土行業技術裝備和生産技術水平的提升。

  三、加氣混凝土新一代技術裝備的定義與內涵

  行業新一代技術裝備是以國內先進技術和裝備爲基礎,瞄准世界先進水平,以深化關鍵工藝技術研究,提升裝備加工裝配精度和長期運行穩定性,融合先進的現代化智能化控制技術,生産本質安全、節能環保、滿足建築要求的高檔次産品的技術裝備。

  原材料制備工序;適應性強,原料預制高效、環保;配料工序;在線監測原料品質,配方預設,自動配料,人機分離、集中操控;澆注工序:攪拌機無級變速實現攪拌效率、攪拌效果與能源消耗的最佳匹配;切割工序:縮短切割節拍,運行穩定可靠,提升切割精度,可自動切換生産産品的規格;鋼筋網片制備工序:全自動網片制備與組裝,自動防腐處理、挂網與插拔釺;蒸壓養護工序:自動化控制,效率高,余熱和冷凝水全部零排放及綜合回收利用;成品分揀和包裝:成品分揀(含板材自動分揀與在線檢測和板材裁切與數控加工)和打包自動化。全生産線實現設備自動化、切割機智能化、生産信息化。配置有澆注後預養護室和釜前預養護室,配置有完善的化驗檢驗設備的化驗室。節能、環保、綠色、安全、職業健康設施與生産線配套。

  建立數據庫,信息可即時共享。依托互聯網、雲計算、大數據和“專家數據庫”,實現裝備現場數據采集、應用信息反饋、遠程軟件升級、遠程故障診斷。

       四、新一代技术装备创新研发攻关的内容和目标

  (一)目標定位

  完善和提升加氣混凝土裝備加工制造水平的基礎上,開發出適合我國加氣混凝土行業發展的新一代技術裝備,重點對加氣混凝土制品生産的關鍵技術、工藝和裝備進行信息化和智能化技術組合,建立數字化的信息傳輸和共享模塊,提高加氣裝備的信息化和智能化水平。在提高加氣混凝土制品質量的基礎上,使加氣混凝土企業的生産效率、産品檔次、能耗指標、環保排放限值等技術經濟指標和服務能力達到世界領先水平。

  (二)總體目標及具體目標分解

  以“創新提升、超越引領”爲總體目標,瞄准以切割機爲中心的核心技術的提升與拓展組織攻關,以化繁爲簡、提高效率、節能減排爲突破,融合信息化和智能化技術,使加氣混凝土技術裝備達到世界領先水平。以工業固體廢棄物爲主要原料研究生産配方,提高資源利用效率作爲技術創新與研發的主要目標;以提高零部件和整機裝配精度,以單點突破和全線聯動銜接作爲技術裝備提升的主要支撐;以提升板材生産效率爲降低生産成本的主要途徑;以大氣汙染物排放指標達到世界先進水平作爲配套設施完善的標准;以信息技術和智能技術融入加氣混凝土生産線,實現世界領先水平的目標。

  主要技術裝備實現穩定運行10年以上;能耗水平滿足《蒸壓加氣混凝土制品綜合能耗限額及計算方法》標准的綜合能耗要求,達到國際領先水平;環保水平滿足2+26城市特別排放標准的要求,達到國際領先水平;資源綜合利用效率高于80%,達到國際領先水平;技術裝備信息化、智能化達到國際先進水平;勞動生産率提高30%以上;低密度(100Kg/m3)和複合密度産品研發技術取得突破。

  2020—2021年根據行業發展需求和目標,確定研發項目任務,落實支撐資源;2021—2023年研發成果基本完成,進行企業效果驗證;2024—2025年研發項目成果深入,解決存在的問題,全面總結。

  (三)創新研發的主要任務及目標

  1.研發高效低能耗澆注攪拌機。澆注攪拌機的攪拌均勻性,直接關系到澆注穩定性和産品性能,提升傳統的澆注攪拌機綜合技術性能,減少攪拌時間30s。研發要點:優化攪拌葉片形式與攪拌機內部結構,在攪拌罐內和料廢漿稱頂部配置噴淋系統,澆注完畢後,可自動清理積料;設計具有震動功能的料漿過濾裝置,以避免形成積料而結塊,導致脫落後對産品産生的劃痕現象。

  研發穩定的高性能的料廢漿檢測技術,融入到配料澆注自動化系統,實現澆注配料漿液參數的自動補償,確保澆注的穩定性。

  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.研究豎直切割、水平養護工藝技術。爲克服制品粘連,研發水平蒸壓養護新工藝技術。配套研究精度高且動作平穩的切割後濕坯體翻轉平台,開發蒸壓養護前濕坯體分離裝備。研究模具漏漿檢測技術。

  研發料廢漿罐體電子制冷系統,降低料廢漿的溫度,從而恒定澆注溫度。

  4.開發板材生産用的智能化鋼筋網片自動化焊接和組裝系統,減少生産企業勞動用工。

  5.開發蒸壓釜自動配汽控制系統。開發蒸壓養護余熱利用技術,提升余熱利用效率30%。研究蒸壓釜在不影響生産效率的前提下將倒汽後剩余蒸汽的余熱回收再利用技術,將余熱吃幹榨淨,減少排放,降低單位産品的綜合能耗,實現節能目標。研發可有效降低排汽噪音和排汽余味的蒸壓釜排汽過濾轉換系統。

  6.研發融合自動化智能化的集成控制,實現無人值守、運程操控。研究生産過程控制的檢測技術及設備。開發以ERP和MAS爲基礎的工廠信息管理系統,實現生産、設備、産品、物流管理信息化,實時記錄、全面跟蹤、自動篩選統計分析。

  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.借鑒其他産業環保設施應用的經驗,選擇産品性能和質量好的有實力的環保設施生産企業,共同爲加氣混凝土行業配置專用的環保設施,以滿足大氣汙染物排放限值指標趨嚴形勢下,實現超低排放。

  11.研究生産線安全管理和控制技術。針對切割機、轉運設備、蒸壓釜等不同的不穩定狀態,研究安全管理和安全防控技術。

  (四)創新研發的重點領域

  1.加強原材料多樣性研究。依托行業高校和科研院所以及骨幹大企業,分別針對各類工業固體廢棄物的特性進行分析研究,提出各種性價比合理的生産工藝和生産技術。制定加氣混凝土原材料質量標准。

  2.加強技術裝備換代研發。以整體生産線自動化水平高,研發目標是加工精度高,産品適應性廣,長期運行穩定,智能化融合。

  3.加強融合現代化智能化研究。將現代化智能化融入加氣混凝土生産過程控制系統,增加智能型工藝控制技術,運用現代化管理對工藝流程、産品和質量、物耗、能耗、物流和成本管理等實行全方位的智能化管理,整體提升控制力和運營效益。

  4.加強節能環保技術和裝備研究。實現節能減排爲目的,全面提升節約能源的水平和檔次,做出對生態環境的貢獻。

  (五)創新研發的路徑

  對照超越引領的目標,協會引方向,企業提需求,集聚全行業的力量,以先易後難逐步推進,以具體目標分解任務,以任務配套資源,以過程協調加以調控,以目標達成考核結果。

  1、協會與中國建材聯合會共同組織行業大企業牽頭,集合行業相關企業制訂引領團體標准。行業專家委員會確定可行的單項初步研發方案。

  2、裝備技術研發依托行業內裝備大企業,以協議方式明確研發任務的具體目標和參與單位、研發攻關內容、工作分解和分交節點與方式、資源配套、知識産權劃分、完成時間和考核方式。

  3、低密度和複合密度産品研發采取依托有實力生産大企業和研究機構共同以協議方式明確研發任務的具體目標和參與單位、研發攻關內容、工作分解和分交節點與方式、資源配套、知識産權劃分、完成時間和考核方式。

  4、應用技術開發采取生産企業提出和施工單位結合,以滿足應用需求爲目標,協會組織本行業和建設系統共同制訂應用技術指導文件。

  5、排放水平提升采取引用建材系統內的滿足本行業需求的先進技術裝備進行設計配套。

  6、信息化和智能化技術搭接,由裝備制造企業按照發展趨勢與擁有成熟應用技術的專業公司采用自主開發軟件或委托軟件編程進行嫁接。

  7、配套生産工器具依托國外在國內的分公司或機構,實現國內生産。

       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.建立以項目爲紐帶的研發團隊,在具體研發工作中引入競爭機制、協同機制、分享機制,共同攻克關鍵技術難題。鼓勵企業提出並承擔攻關課題。

  5.爭取政府主管部門和中國建材聯合會對研發項目的政策和資金支持。

責任編輯:單建慶
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