玻璃工业节能减排可持续性思考探析

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摘要:简要介绍了我国玻璃工业的发展现状，论述了在能源危机日益加重的环境下，玻璃工业实现节能减排的重要战略意义，并对玻璃工业的未来发展进行了展望。

关键词:玻璃生产技术;节能减排;发展现状

引言

节约能源、保护环境是时代的发展趋势，同时也是我国实现可持续发展战略的重要组成部分，是发展绿色生态建材，改善人类居住环境的第一要素，也是新时代我国平板玻璃工业技术升级的重中之重。玻璃产品及其深加工制品广泛应用于地产建筑、汽车、消费电子、太阳能光伏以及装饰等领域，不仅是生产资料，也是不可缺少的生活资料。经过40年左右的发展，玻璃产业飞速进步，工艺水平和设备也取得了革命性突破。与此同时，玻璃工业也是高能耗产业，高污染排放的行业之一，是我国污染排放的重点行业。高耗能、低效率、高排放的经济发展模式造成了严重的大气污染已经成为制约全人类生存和发展的重大问题。我国玻璃工业发展仍未脱开粗放方式，存在发展无序、产能失控以及产业结构不合理的现象。节能减排成为全人类共同的责任和奋斗目标。

1玻璃工业的发展现状

平板玻璃工业是国民经济建设的基础材料工业。从1989年起至今，我国平板玻璃产量一直占据世界首位。2019年，全国平板玻璃产量9．3亿重量箱，增长6．6%，占全球总产量的60%以上。浮法工艺是我国平板玻璃生产的主要工艺，其中浮法玻璃产量占平板玻璃总产量的大约70%以上;国内三百多条浮法玻璃生产线总产能增幅达15．73%［1］。国际先进水平浮法线占我国浮法线能力的比例为30%，浮法线的平均规模由2005年的425t/d提高到524t/d，最大规模达到1000t/d［2］。随着新型技术的研究，逐渐研制出了超薄玻璃(0．12～1．3mm)、超厚玻璃(15～25mm)、在线镀膜玻璃(阳光膜和Low－E膜)，以及自洁、超白、本体着色、微晶、防火超白压延、太阳能镀膜玻璃等新品种，并利用国产技术建成900～1000t/d大型浮法玻璃生产线［3］。据工信部统计，2019年，加工玻璃主要品种(钢化、夹层和中空玻璃等)年产近7．64亿m2。

2玻璃工业的能耗与排放

2．1玻璃工业的能源消耗

玻璃生产工艺流程中从原料的加工处理、熔化、澄清、成型、退火、切裁、包装和运输，每一步都需要消耗能源。其中熔窑部分占玻璃厂总能耗约八成以上，是重点耗能环节［4］。我国浮法工艺的能耗远高于世界平均水平，以耗能最突出的玻璃熔化工序为例，因此，降低玻璃生产过程中的能量消耗，对降低生产成本，提高企业的市场竞争力，减少环境污染，缓解能源短缺等都具有重大意义。分析研究表明，随着我国城市化进程的不断推进和人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比例将提高到35%左右［5］，建筑节能滞后，能耗高，污染重，成为制约我国经济可持续发展的突出问题。中国建筑外墙热损失是加拿大和北美同类建筑的3～5倍，窗的热损失在2倍以上;在建筑能耗中，通过玻璃门窗造成的能耗占到了建筑总能耗50%左右。因此，玻璃作为现代化建筑的主要外围护结构之一，其设计要满足建筑美学与建筑功能的要求，其节能更是我国建筑节能的重要一环。

2．2玻璃工业的排放状况

我国平板玻璃行业产量一直占据世界首位，与此同时平板玻璃大气污染物排放也居世界同行业首位。玻璃产业的排放主要来自于玻璃液熔化过程中使用重油或天然气等燃料燃烧后排出的烟气。平板玻璃窑炉烟气排放量大，最初的NOx排放浓度高达2500mg/Nm3以上，随着燃料改进措施，以天然气作为燃料时排放时NOx排放浓度能大约降低到1800mg/Nm3［6］。2018年我国平板玻璃产量约8．7亿重量箱，参照GB/T32151．7－2018《温室气体排放核算与报告要求》第7部分:平板玻璃生产企业》核算方法，测算出平板玻璃行业的CO2年排放总量约166．56万吨［7］。因此，环境保护问题应提高到一个重要高度来认识，必须进行综合治理。

3工艺改进

为响应国家十三五规划，解决玻璃高耗能、高污染难题，玻璃行业采用了新技术、新设备，主要有以下内容。

3．1优化原料

目前国外在原料方面利用霞石正长岩代替钾长石以达到节碱、节能的目的，取得了较好的经济效益;用碳素粉代替煤炭粉添加剂以增强玻璃白透性并减少微气泡的办法，也获得很好的成效［8］。与此同时，可以通过优化配合料组分、预热等方面开展工作，配合料经预热后，可以降低玻璃熔化温度，减少燃料用量。

3．2优化燃料结构

玻璃行业常用燃料有石油焦、重油、煤焦油、焦炉煤气、发生炉煤气、天然气等，淘汰使用高碳劣质燃料鼓励使用低碳清洁燃料。例如电力和化石燃料组合［6］，电助熔技术已广泛应用于玻璃行业，合理的电能助熔可以降低窑顶温度20～50℃，节约燃气5%以上，排污率下降50%［9］。

3．3全氧燃烧技术

利用氧气纯度＞90%的氧气代替空气与燃料进行燃烧，这种燃烧技术称为全氧燃烧。该燃烧技术中起助燃作用的为氧气，与传统燃烧技术相比，全氧燃烧技术对于节约燃料，减少NOx排放，改善环境效果十分显著。能耗可降低20%以上，废气排放量减少60%以上，废气中NOx下降了80%以上，烟尘也降低50%以上［3］。

3．4余热回收

玻璃生产线中玻璃熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备产生大量的余热资源，主要包括烟气余热、炉体散热、高温产品余热、外排热风余热等等。所产生的这些余热资源大部分都直接排放，造成能源浪费。余热回收利用要求满足工艺需要、经济合理和保护环境。回收后的余热资源主要用于助燃空气的预热、余热发电、生产热水和蒸汽。其中余热发电成为玻璃行业余热回收的主流。余热发电不仅节能，而且环保。余热回收的新技术新方法很多，它将愈来愈被人们所重视。

3．5烟气脱硝技术

烟气脱硝技术是指烟气中排放NOx经过物理化学变化，最终形成无污染的N2和水等物质排入大气。主要分为干法脱硝和湿法脱硝技术。干法脱硝由于NOx去除率高、设备占地少、生成有害产物少等优点，应用广泛。欧美等发达国家，广泛应用SCR(选择性催化还原)脱硝技术。SCR脱硝效率能达到70%以上，NOx的排放完全达到国家对玻璃行业氮氧化物排放的新标准。

4结语

随着时代的飞速发展，中国玻璃工业取得了长足进步，与此同时能耗和排放也居高不下。升级玻璃产业新技术、调整工艺结构、开发新的熔制技术成为新世纪玻璃产业的发展方向。

参考文献:

［1］黄晓研，万正先，彭春艳．建筑节能玻璃在我国未来的发展前景［J］．玻璃，2013(9):38-41．

［2］郝梅平．平板玻璃工业“十二五”发展思路［J］．2l世纪建筑材料，2010，2(4):6-11．

［3］姜宏，赵青南，韩建军，等．中国玻璃工业发展与节能减排［C］．2011年中国硅酸盐学会电子玻璃分会论文选编，2011．

［4］张鹏．新型建筑节能玻璃［J］．门窗，2008(12):17-21．

［5］刘志海．我国平板玻璃行业碳排放现状及减排措施［J］．玻璃，2020，47(1):1-6．

［6］王雁林．天然气浮法玻璃窑炉烟气除尘脱硝技术研究［J］．中国高新技术企业，2010(11):85-87．

［7］茆令文．平板玻璃工业污染物及环境保护对策［C］．2009年全国玻璃科学技术年会论文集，2009．

［8］林忠．浮法玻璃生产如何节能减排［J］．科学与文化，2008(11):54-55．

［9］姜宏，赵青南，韩建军，等．中国玻璃工业发展与节能减排［C］．2011中国硅酸盐学会电子玻璃分会论文选编，2011．

作者：胡安锋 王沛钊 单位：中国建材国际工程集团有限公司