|
1 我国纸面石膏板工业的初级阶段
20世纪70年代，我国的科技工作者开始从事纸面石膏板技术及装备的研发工作，主要由中国新型建筑材料工业杭州设计研究院(以下简称杭州院)承担相关的技术研究、装备开发及工程设计工作，1978年建成了我国自主研发的第一条400万m2/a纸面石膏板自动化生产线，为我国纸面石膏板工业的发展奠定了基础。该生产线以天然石膏为原料，石膏的煅烧采用直热式回转窑，燃料为重油，制板线速度为10 m/min。该项目获得全国科学大会奖、建材行业科技进步一等奖等荣誉。
1979～1981年，在第一条生产线的基础上进行了大量的改进完善工作，由此形成了我国第一代纸面石膏板生产技术及装备。在此期间杭州院又相继研发了用于石膏煅烧的沸腾炉(获国家专利)及双辊成型机等新型装备。根据行业规划，计划在全国建设12条400万m2/a纸面石膏板自动化生产线(由于市场等因素影响，最终在全国建成了6条生产线)。
1983年，北新建材集团从德国KNAUF公司引进了2000万m2/a纸面石膏板生产线投产。该线以天然石膏为原料，以煤为燃料。石膏煅烧采用连续炒锅，干燥机用高温导热油作为热媒介，通过导热油热交换器加热循环空气用于烘干石膏板。
通过该项目的实施，推动了我国纸面石膏板行业的发展，提高了人们对纸面石膏板这一新型建筑材料的认识；其次是完善了我国纸面石膏板施工应用技术及装备，相继制订了产品应用图集、有关的标准及技术规范；对提升我国纸面石膏板生产技术水平及装备水平起了很大的促进作用。
2 我国纸面石膏板工业的发展阶段
进入20世纪90年代，随着我国墙体材料改革政策的推广以及建筑业的发展，纸面石膏板的市场需求日益旺盛，国内企业纷纷投资建厂。杭州院根据市场需求对第一代国产纸面石膏板机组进行了技术改造及进一步完善工作，提高生产线的自动化水平，扩大生产线规模(单线规模400万m2/a、600万m2/a、800万m2/a、1000万m2/a)，提高产品质量，这就是我国的第二代纸面石膏板技术及装备。1991~1997年，杭州院承担了10多条生产线的设计、建设工作，为我国的纸面石膏板行业的发展起了很大的作用。
1997年，由杭州院和北新建材集团联合开发，杭州院承担生产线技术及装备设计、工程设计的北新建材2000万m2/a纸面石膏板生产线(北新二线)投产，该项目的成功投产极大地推动了我国纸面石膏板行业的发展，使我国有能力设计、制造、建设大规模纸面石膏板生产线及技术装备，使我国从只能研发中小型纸面石膏板生产线直接跨入能研发大型石膏板生产线的行列，该线是我国第三代纸面石膏板工艺技术及生产装备的典型代表。其投入少，产出高，产品质量达到国际先进水平，使北新建材的“龙牌”纸面石膏板在国内外市场上具有很强的竞争能力。北新二线的建成标志着我国石膏板工业进入发展阶段。
该生产线主线速度为43 m/min，并预留扩大部分产能的可能。以天然石膏为原料，以块煤为燃料，热烟气发生炉作为工厂的热能中心，负责给石膏煅烧、石膏板干燥提供热能。制板生产线从配料、成型、湿端、干燥及干板处理全部采用了国产化全新研发的成套设备。这些措施不但大大提高了产品质量，全面提升了我国纸面石膏板工艺装备研制水平，还大大降低了项目建设投资，缩短了施工周期。
由于纸面石膏板市场的需求十分旺盛，我国的纸面石膏板得到了蓬勃发展，各地纷纷建设纸面石膏板生产线。国外公司如：德国KNAUF、法国LAFARGE、英国BPB(杰科)先后在我国的芜湖、上海、天津等地建厂，国内企业除北新建材外，山东泰和集团依靠低成本、快速扩张之路迅速崛起，成为我国纸面石膏板行业的另一支生力军。另外，很多地方建设了大量的400万m2/a以下的小型纸面石膏板生产线，其中一大批是手工作坊式的简易生产线，共同推动了中国纸面石膏板行业的发展。但是，因资金、技术所限，以及各地区经济发展的不平衡，整个纸面石膏板行业发展极不均衡，产品良莠不齐。为此，国家完善了纸面石膏板产品质量标准，严格了质量监督、抽查制度，在规范纸面石膏板行业方面作了大量的工作，使我国纸面石膏板行业逐步走向健康发展的道路。
3 我国纸面石膏板工业的快速发展阶段
随着我国国民经济的飞速发展，进入21世纪后，国内对纸面石膏板的需求进一步增加(每年以高于30％的幅度增长)，迫切需求产量大、投资低、质量好的石膏板生产线。
我国自行设计的2000万m2/a生产线的技术及装备得到进一步的完善和提高，技术上已经逐步成熟。我国从发展规模经济、降低资源消耗、引导纸面石膏板行业健康发展等方面出发，出台了相应的产业政策扶持单线2000万m2/a及以上规模的生产线建设，鼓励利用工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏等)作原料生产纸面石膏板；同时限制800万~400m2/a规模生产线建设，逐步淘汰技术落后、质量差、消耗高的手工作坊式小型纸面石膏板生产线。在产业政策上引导纸面石膏板行业向健康有序的方向发展。国内原有的中小型石膏板厂相继被兼并及收购，同时又进一步扩大了产能。北新建材、泰和集团等石膏板生产集团进一步得到发展。此时我国新上马的主流纸面石膏板厂的生产能力均已达到或超过2000万m2/a。在这种形势下，杭州院会同国内相关单位着手开发更大规模的纸面石膏板生产技术及装备。
(1)由杭州院负责设计的北新建材3000万m2/a纸面石膏板生产线(北新三线)开始实施，2003年6月确定技术方案，12月完成施工图设计，2004年11月在山东枣庄基地建成并顺利投产。在该生产线上采用了大量新的工艺技术及装备。原料车间供热系统采用了经济高效的余热回收装置，大大降低了工厂综合能耗；石膏煅烧系统中首次采用了由杭州院研发的我国首台回转式熟石膏粉冷却机，使建筑石膏的质量更加稳定；导热油主交换器的最大热交换能力达62.8×106kJ(国内同类型企业中最大)；1#横向翻板采用北新建材自行开发的轮辐式翻板机构(国内首次使用)，使系统运行更加平稳；干燥机首次采用了余热回收系统等多项节能措施降低能耗、提高石膏板干燥质量。
北新三线是由杭州院设计的我国第l条3000万m2/a纸面石膏板生产线，成型速度最大为60 m/min，制板线的工艺装备全部是国产装备。该生产线的成功投产使我国石膏板生产线的工艺技术及装备跃上了一个新的台阶，代表了我国第四代纸面石膏板技术及装备。由于采用了多项新技术及新型装备，其产品质量完全达到国际水平，产品合格率高于97％，设备运转率高于95％。总投资额约1.5亿元人民币左右，实现了工厂建设低投入、生产低成本、产品高质量的目标，进一步提升了国产纸面石膏板生产技术及装备在国内外竞争能力。该项目荣获行业协会优秀工程设计一等奖。
(2)山东新汶矿业集团3000万m2/a纸面石膏板生产线是继北新三线之后杭州院设计的第2条3000万m2/a纸面石膏板生产线。该生产线以热电厂的蒸汽作为热源，石膏煅烧采用蒸汽间接加热的回转窑，制板车间采用引进横向气流干燥机，同时在国内首次采用了“干端双线”方案，为日后的超大型生产线创造了条件。该生产线在2005年6月顺利投产，生产线正常速度为60 m/min(最高达76 m/min)，其产品质量稳定，合格率高于98％，使3000万m2/a纸面石膏板生产线技术及装备得到了进一步的完善和提高，为今后研发更大型的纸面石膏板生产线奠定了基础。
(3)随着我国环保政策的严格实施，大量的燃煤电厂采用湿法脱硫工艺，产生了大量的脱硫石膏(FGD)。国家出台了相关政策，鼓励发展循环经济，发展绿色环保产业链，实现国民经济的可持续发展，为石膏板行业的发展又提供了新契机。
由杭州院总承包的BPB杰科(上海)有限公司原料车间改造工程己于2006年1月完成，该工程是将原生产线的天然石膏工艺改造成全部使用脱硫石膏的生产工艺，不但充分利用了工业废弃物，还降低了生产成本。此外，由杭州院负责工程设计的北新建材宁海3000万m2/a纸面石膏板生产线正在建设中，该项目也完全采用电厂脱硫石膏为原料，采用全新的工艺技术，计划在2007年底试生产。另外，泰和集团已经在秦皇岛、江阴、重庆等地建成了利用磷石膏或脱硫石膏为原料的纸面石膏板生产线。在上述的各项工程中，采用了大量新的工艺技术及装备，如湿料仓及自支撑锥体的卸料喂料机、脱硫石膏气流烘干工艺、脱硫石膏气流煅烧工艺、新型回转窑煅烧工艺、以蒸汽为热源的大型干燥机等，并取得了相当成功。因此，我们认为，我国纸面石膏板行业第五代技术及装备已经形成，正在逐步完善和提高中。其主要特征是大量利用工业副产石膏(见表1、表2)，能适应多种燃料，生产线自动化程度及产品质量、能耗等指标达到国际先进水平。
4 我国纸面石膏板行业的现状及发展态势
我国的纸面石膏板工业历经近30年的发展历程，通过自主研发、引进装备及技术、对先进技术及装备的消化吸收再创新与自主创新相结合，已经建成一批从小型到大型、特大型的纸面石膏板厂，逐步形国的纸面石膏板工业。由于纸面石膏板所具有的一系列优点，随着我国国民经济的高速、持续发展，纸面石膏板工业持续出现了快速增长的势头。有关资料显示，90年代末我国纸面石膏板实际销量在1.0亿m2左右。但到2003年底，全国销量约3.0亿m2，2004年的增长率超过50％，销量已超过4.5亿m2，2005年达到约5.5亿m2，2006年达到约6.5亿m2。根据有关专家预测，到2010年，全国纸面石膏板的销量将接近10.0亿m2。
根据我国纸面石膏板行业的发展态势，研发高产、优质、节能、环保、价廉的纸面石膏板生产线及其各类石膏板产品，始终是我们的主要目标。
4．1 生产线规模向大型化、特大型化发展
大型化、特大型化纸面石膏板生产线采用当前国内外最先进的生产工艺及技术装备，具有产品质量优良且稳定、生产线速度快及产量高、自动化水平高，同时操作工人少、单位面积能耗降低、污染排放少、建设成本低及占地少等一系列优点，在当前经济持续增长、需求旺盛的背景下，已经有了明显的发展。
其一，已建的外资工厂规模一般均在2000万m2/a左右，且近年新建设的工厂均为3000万m2/a；其二，国产线近年来投资的主流是2000万mm2/a规模的生产线，并逐步向3000万m2/a及以上的生产线发展。主要原因之一是国内的科技人员在技术上已逐步积累研发大型、特大型生产线的能力以及市场对石膏板旺盛的需求。
4．2原料以工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为主
我国在20世纪90年代开始实施电厂烟气脱硫示范工程，分别在重庆珞璜电厂、浙江半山电厂、太原第一热电厂等建成了烟气脱硫装置，并且取得了良好的效果。随着我国环境保护政策落实力度的进一步加强，根据国家的相关产业政策未来几年内我国的大中型火力发电机组都必须配套脱硫装置，已建成但无脱硫装置的机组，在今后几年必须进行大规模的脱硫技术改造。到2010年末，全国火电厂烟气脱硫机组总容量为4500万～5000万kW，年产生副产脱硫石膏超过1000万t，大量脱硫石膏为纸面石膏板行业提供了品位高、成本低、供应量充足的原料，而且符合国家循环经济产业政策，不仅能产生良好的环境效益，而且能创造可观的经济效益和社会效益。
磷肥厂在生产优质磷肥中产生的磷石膏废渣，保守估计年排放量接近2000万t，不仅现有的磷石膏利用率很底，而且年排放量还在逐年增加，其总量非常大。现在，已经有部分企业开始利用磷石膏生产纸面石膏板及其它石膏制品，但生产工艺比较复杂，成本偏高。可以预见，在国家相关政策引导和扶持下，磷石膏也将是纸面石膏板产业中的主要原料。
4．3 生产基地邻近大中型城市
20世纪90年代的石膏板生产厂大多建在石膏基地附近，但纸面石膏板的主要用户却以大中城市为主。在石膏板生产过程中，原料及成品的运输量很大。以年产3000万m2纸面石膏板生产线规模为例，其年总运输量约为50万t，其中原材料运入量接近30万t，成品运出量超过20万t。在能源紧张，油价上涨的大趋势中，运输费用在石膏板成本中所占比例必将逐步增加。从产品的销售角度看，石膏板生产工厂应建在大中城市附近为佳，而国内主要的大型火力发电厂都紧邻大中城市，这些电厂脱硫产生的脱硫石膏为纸面石膏板生产提供了原料保障，生产线建在大中城市附近是合情合理的，可以占尽地理优势，大大降低原材料及产成品的运输成本。现在很多在建或拟建的纸面石膏板厂都在燃煤发电厂或热电厂附近，利用电厂脱硫石膏作为原料。有条件的工厂甚至考虑将电厂的蒸汽作为石膏煅烧设备和石膏板干燥设备的热源，以进一步减少投资及降低产品成本。
4．4 高产、优质的同时，努力降低能耗、减少投资、 降低生产成本
为了提高企业的竞争能力，在高产、优质、低能耗、低成本的前提下尽可能地减少基建投资始终是投资建厂业主的目标。这是一个系统工程，从厂址选择、土地购置、总图布置、热源方案、工艺流程、工艺装备的选用及购置，其中包括节能设备的选用、土建及公用工程的建造方案等每一个环节，都需要采取切实措施，使建厂投资在合理的基础上达到最优化，综合考虑建设投资与工厂综合效益等问题。
在上述因素中，石膏原料、燃料、热源方案、石膏煅烧设备及石膏板烘干设备的能耗等是影响纸面石膏板厂投资的重要因素之一。对于石膏煅烧设备及石膏板干燥机的进一步开发及完善是当前及今后一个时期的重要任务，降低石膏煅烧及石膏干燥的能耗，降低生产成本，同时也满足国家对环境保护越来越高的要求。
4．5 石膏板行业的发展将极大推动护面纸、轻钢龙骨及配套五金件等相关产品的发展
护面纸是纸面石膏板生产的主要原材料，纸面石膏板的强度60％以上来自两层护面纸，因此，优质护面纸是生产高档纸面石膏板的前提，纸面石膏板的蓬勃发展必将给护面纸生产企业带来空前的机遇。枣庄华润纸业有限公司是我国最大的石膏板护面纸生产企业，现有3台机组，年造纸量25万t，目前正计划在华东地区建设一家年产20万t石膏板护面纸的工厂，将为纸面石膏板行业的快速发展提供优质的护面纸。
从长远发展看，纸面石膏板在非承重内墙和吊顶的工程中，将成为一种主流板材，纸面石膏板行业将是一个具有旺盛生命力的行业，作为配套的轻钢龙骨及配套五金件也随之大有发展前途。
随着建筑业的发展，将对纸面石膏板下游产品的开发提出需求，纸面石膏板复合墙板可能是主要品种之一。按建筑模数要求，采用2层或更多层定长的纸面石膏板，中间填充岩棉板、玻璃棉板或其它保温隔热材料，通过龙骨连接固定做成整块复合墙板，直接在建筑工程中作为外墙内保温或内隔墙使用，加快房屋工厂化的进程。总之，市场决定一切，只要有市场需求，纸面石膏板的下游产品肯定会应运而生。
5 结束语
我国建筑石膏行业及纸面石膏板工业经过近30年的发展，已经形成一个比较完整的产业。纸面石膏板行业的发展给各相关行业提供了大好机遇，同时也提出了挑战，如何抓住机遇迎接挑战将是我们面临的课题。
(1)加大我国纸面石膏板生产的关键技术及核心装备的研究开发力度。如工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)的加工处理技术及装备、高性能的混合机、高效节能的石膏煅烧设备和石膏板干燥设备等。
(2)进一步提高生产线自动化程度，以稳定生产，提高质量。
⑶加快高档护面纸研发、生产，提升整个纸面石膏板行业的产品档次。
⑷做好整个纸面石膏板行业的行业规范和产业引导工作，确保纸面石膏板行业的健康发展。
⑸结合墙体材料改革工作，鼓励和推广纸面石膏板的应用，做好纸面石膏板下游产品的开发，拓宽纸面石膏板的应用领域。
| 
