玻璃工業(yè)節(jié)能減排的可持續(xù)性思考

0

引言節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是時代的發(fā)展趨勢，同時也是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是發(fā)展綠色生態(tài)建材，改善人類居住環(huán)境的第一要素，也是新時代我國平板玻璃工業(yè)技術(shù)升級的重中之重。玻璃產(chǎn)品及其深加工制品廣泛應(yīng)用于地產(chǎn)建筑、汽車、消費(fèi)電子、太陽能光伏以及裝飾等領(lǐng)域，不僅是生產(chǎn)資料，也是不可缺少的生活資料。經(jīng)過40年左右的發(fā)展，玻璃產(chǎn)業(yè)飛速進(jìn)步，工藝水平和設(shè)備也取得了革命性突破。與此同時，玻璃工業(yè)也是高能耗產(chǎn)業(yè)，高污染排放的行業(yè)之一，是我國污染排放的重點(diǎn)行業(yè)。高耗能、低效率、高排放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式造成了嚴(yán)重的大氣污染已經(jīng)成為制約全人類生存和發(fā)展的重大問題。我國玻璃工業(yè)發(fā)展仍未脫開粗放方式，存在發(fā)展無序、產(chǎn)能失控以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象。節(jié)能減排成為全人類共同的責(zé)任和奮斗目標(biāo)。

1

玻璃工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀平板玻璃工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)材料工業(yè)。從1989年起至今，我國平板玻璃產(chǎn)量一直占據(jù)世界首位。2019年，全國平板玻璃產(chǎn)量9.3億重量箱，增長6.6%，占全球總產(chǎn)量的60%以上。浮法工藝是我國平板玻璃生產(chǎn)的主要工藝，其中浮法玻璃產(chǎn)量占平板玻璃總產(chǎn)量的大約70%以上;國內(nèi)三百多條浮法玻璃生產(chǎn)線總產(chǎn)能增幅達(dá)15.73%。國際先進(jìn)水平浮法線占我國浮法線能力的比例為30%，浮法線的平均規(guī)模由2005

年的425t/d提高到524t/d，最大規(guī)模達(dá)到1000t/d。隨著新型技術(shù)的研究，逐漸研制出了超薄玻璃(0.12～1.3mm)、超厚玻璃(15～25mm)、在線鍍膜玻璃(陽光膜和Low-E膜)，以及自潔、超白、本體著色、微晶、防火超白壓延、太陽能鍍膜玻璃等新品種，并利用國產(chǎn)技術(shù)建成900～1000t/d

大型浮法玻璃生產(chǎn)線。據(jù)工信部統(tǒng)計，2019年，加工玻璃主要品種(鋼化、夾層和中空玻璃等)年產(chǎn)近7.64億m2。

2

玻璃工業(yè)的能耗與排放2.1

玻璃工業(yè)的能源消耗玻璃生產(chǎn)工藝流程中從原料的加工處理、熔化、澄清、成型、退火、切裁、包裝和運(yùn)輸，每一步都需要消耗能源。其中熔窯部分占玻璃廠總能耗約八成以上，是重點(diǎn)耗能環(huán)節(jié)。我國浮法工藝的能耗遠(yuǎn)高于世界平均水平，以耗能最突出的玻璃熔化工序?yàn)槔虼?，降低玻璃生產(chǎn)過程中的能量消耗，對降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力，減少環(huán)境污染，緩解能源短缺等都具有重大意義。分析研究表明，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和人民生活水平的不斷提高，建筑能耗的比例將提高到35%左右，建筑節(jié)能滯后，能耗高，污染重，成為制約我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的突出問題。中國建筑外墻熱損失是加拿大和北美同類建筑的3～5倍，窗的熱損失在2倍以上;在建筑能耗中，通過玻璃門窗造成的能耗占到了建筑總能耗50%左右。因此，玻璃作為現(xiàn)代化建筑的主要外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一，其設(shè)計要滿足建筑美學(xué)與建筑功能的要求，其節(jié)能更是我國建筑節(jié)能的重要一環(huán)。

2.2

玻璃工業(yè)的排放狀況我國平板玻璃行業(yè)產(chǎn)量一直占據(jù)世界首位，與此同時平板玻璃大氣污染物排放也居世界同行業(yè)首位。玻璃產(chǎn)業(yè)的排放主要來自于玻璃液熔化過程中使用重油或天然氣等燃料燃燒后排出的煙氣。平板玻璃窯爐煙氣排放量大，最初的NOx排放濃度高達(dá)2500mg/Nm3以上，隨著燃料改進(jìn)措施，以天然氣作為燃料時排放時NOx排放濃度能大約降低到1800mg/Nm3。2018年我國平板玻璃產(chǎn)量約8.7億重量箱，參照GB/T32151.7－2018《溫室氣體排放核算與報告要求》第7部分:平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)》核算方法，測算出平板玻璃行業(yè)的CO2年排放總量約166.56萬噸。因此，環(huán)境保護(hù)問題應(yīng)提高到一個重要高度來認(rèn)識，必須進(jìn)行綜合治理。

3

工藝改進(jìn)為響應(yīng)國家十三五規(guī)劃，解決玻璃高耗能、高污染難題，玻璃行業(yè)采用了新技術(shù)、新設(shè)備，主要有以下內(nèi)容。3.1

優(yōu)化原料目前國外在原料方面利用霞石正長巖代替鉀長石以達(dá)到節(jié)堿、節(jié)能的目的，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益;

用碳素粉代替煤炭粉添加劑以增強(qiáng)玻璃白透性并減少微氣泡的辦法，也獲得很好的成效。與此同時，可以通過優(yōu)化配合料組分、預(yù)熱等方面開展工作，配合料經(jīng)預(yù)熱后，可以降低玻璃熔化溫度，減少燃料用量。

3.2

優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)玻璃行業(yè)常用燃料有石油焦、重油、煤焦油、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、天然氣等，淘汰使用高碳劣質(zhì)燃料鼓勵使用低碳清潔燃料。例如電力和化石燃料組合，電助熔技術(shù)已廣泛應(yīng)用于玻璃行業(yè)，合理的電能助熔可以降低窯頂溫度20～50℃，節(jié)約燃?xì)?%以上，排污率下降50%。

3.3

全氧燃燒技術(shù)利用氧氣純度＞90%的氧氣代替空氣與燃料進(jìn)行燃燒，這種燃燒技術(shù)稱為全氧燃燒。該燃燒技術(shù)中起助燃作用的為氧氣，與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比，全氧燃燒技術(shù)對于節(jié)約燃料，減少NOx排放，改善環(huán)境效果十分顯著。能耗可降低20%以上，廢氣排放量減少60%以上，廢氣中NOx下降了80%以上，煙塵也降低50%以上。

3.4

余熱回收玻璃生產(chǎn)線中玻璃熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設(shè)備產(chǎn)生大量的余熱資源，主要包括煙氣余熱、爐體散熱、高溫產(chǎn)品余熱、外排熱風(fēng)余熱等等。所產(chǎn)生的這些余熱資源大部分都直接排放，造成能源浪費(fèi)。余熱回收利用要求滿足工藝需要、經(jīng)濟(jì)合理和保護(hù)環(huán)境?；厥蘸蟮挠酂豳Y源主要用于助燃空氣的預(yù)熱、余熱發(fā)電、生產(chǎn)熱水和蒸汽。其中余熱發(fā)電成為玻璃行業(yè)余熱回收的主流。余熱發(fā)電不僅節(jié)能，而且環(huán)保。余熱回收的新技術(shù)新方法很多，它將愈來愈被人們所重視。

3.5

煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)是指煙氣中排放NOx經(jīng)過物理化學(xué)變化，最終形成無污染的N2和水等物質(zhì)排入大氣。主要分為干法脫硝和濕法脫硝技術(shù)。干法脫硝由于NOx去除率高、設(shè)備占地少、生成有害產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。歐美等發(fā)達(dá)國家，廣泛應(yīng)用SCR(選擇性催化還原)

脫硝技術(shù)。SCR脫硝