玻璃工業(yè)節(jié)能減排可持續(xù)性思考
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摘要:簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)玻璃工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，論述了在能源危機(jī)日益加重的環(huán)境下，玻璃工業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要戰(zhàn)略意義，并對(duì)玻璃工業(yè)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞:玻璃生產(chǎn)技術(shù);節(jié)能減排;發(fā)展現(xiàn)狀
引言
節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是我國(guó)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(lèi)居住環(huán)境的第一要素，也是新時(shí)代我國(guó)平板玻璃工業(yè)技術(shù)升級(jí)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(chē)、消費(fèi)電子、太陽(yáng)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(guò)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(shí)，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(guó)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(lèi)生存和發(fā)展的重大問(wèn)題。我國(guó)玻璃工業(yè)發(fā)展仍未脫開(kāi)粗放方式，存在發(fā)展無(wú)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(lèi)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(guó)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(guó)平板玻璃產(chǎn)量一直占據(jù)世界首位。2019年，全國(guó)平板玻璃產(chǎn)量9．3億重量箱，增長(zhǎng)6．6%，占全球總產(chǎn)量的60%以上。浮法工藝是我國(guó)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(guó)內(nèi)三百多條浮法玻璃生產(chǎn)線總產(chǎn)能增幅達(dá)15．73%［1］。國(guó)際先進(jìn)水平浮法線占我國(guó)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［2］。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(yáng)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(yáng)能鍍膜玻璃等新品種，并利用國(guó)產(chǎn)技術(shù)建成900～1000t/d大型浮法玻璃生產(chǎn)線［3］。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，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)［4］。我國(guó)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?，因此，降低玻璃生產(chǎn)過(guò)程中的能量消耗，對(duì)降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)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［5］，建筑節(jié)能滯后，能耗高，污染重，成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的突出問(wèn)題。中國(guó)建筑外墻熱損失是加拿大和北美同類(lèi)建筑的3～5倍，窗的熱損失在2倍以上;在建筑能耗中，通過(guò)玻璃門(mén)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(jì)要滿(mǎn)足建筑美學(xué)與建筑功能的要求，其節(jié)能更是我國(guó)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(guó)平板玻璃行業(yè)產(chǎn)量一直占據(jù)世界首位，與此同時(shí)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(lái)自于玻璃液熔化過(guò)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(shí)排放時(shí)NOx排放濃度能大約降低到1800mg/Nm3［6］。2018年我國(guó)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(bào)告要求》第7部分:平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)》核算方法，測(cè)算出平板玻璃行業(yè)的CO2年排放總量約166．56萬(wàn)噸［7］。因此，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題應(yīng)提高到一個(gè)重要高度來(lái)認(rèn)識(shí)，必須進(jìn)行綜合治理。
3工藝改進(jìn)
為響應(yīng)國(guó)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(guó)外在原料方面利用霞石正長(zhǎng)巖代替鉀長(zhǎng)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［8］。與此同時(shí)，可以通過(guò)優(yōu)化配合料組分、預(yù)熱等方面開(kāi)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(lì)使用低碳清潔燃料。例如電力和化石燃料組合［6］，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%［9］。
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(chēng)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(duì)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］。
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(mǎn)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(lái)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(guò)物理化學(xué)變化，最終形成無(wú)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(guó)家，廣泛應(yīng)用SCR(選擇性催化還原)脫硝技術(shù)。SCR脫硝效率能達(dá)到70%以上，NOx的排放完全達(dá)到國(guó)家對(duì)玻璃行業(yè)氮氧化物排放的新標(biāo)準(zhǔn)。
4結(jié)語(yǔ)
隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，中國(guó)玻璃工業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，與此同時(shí)能耗和排放也居高不下。升級(jí)玻璃產(chǎn)業(yè)新技術(shù)、調(diào)整工藝結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)新的熔制技術(shù)成為新世紀(jì)玻璃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
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作者：胡安鋒 王沛釗 單位：中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司
