日用玻璃行業(yè)有關節(jié)能技術的探討（一）

王均光    山東省輕工業(yè)設計院、研究員；

一、概述

  1、行業(yè)基本情況

 （1）基本情況

 按照我國現(xiàn)行國民經(jīng)濟行業(yè)分類標準，日用玻璃行業(yè)主要包括玻璃儀器制造、日用玻璃制品及玻璃包裝容器制造和玻璃保溫容器制造。日用玻璃產(chǎn)品主要包括：各類實驗室及醫(yī)用玻璃器皿、玻璃儀器、玻璃量器、玻璃燒器、太陽能玻璃管、用于產(chǎn)品包裝的各類玻璃瓶罐、日用及家用玻璃器皿、玻璃杯、玻璃餐具、酒具、水具、玻璃工藝品、玻璃裝飾品、水晶玻璃制品、各類玻璃保溫瓶膽及玻璃保溫瓶等。

 中國是日用玻璃生產(chǎn)大國，玻璃產(chǎn)量居世界前列。2009年我國日用玻璃制品的總產(chǎn)量為1546.08萬t，與上年同期1445.69萬t的統(tǒng)計數(shù)相比，增長率為6.94%。2009年日用玻璃制品產(chǎn)量在100萬t以上的地區(qū)有：四川省277.02萬t、山東省268.15萬t、河北省158.38萬t、廣東省136.67萬t、河南省114.43萬t。以上五省產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的61.75%。2009年玻璃制品制造業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值（當年價）1016.72億元，累計同比增長16.37%。

  近幾年我國日用玻璃產(chǎn)量情況見下表。

近幾年我國日用玻璃產(chǎn)量情況表

 （2）能源結構情況

 在日用玻璃生產(chǎn)中消耗的能源主要有：重油、天然氣、煤、發(fā)生爐煤氣、電等。重油、天然氣、煤、發(fā)生爐煤氣等主要用于玻璃窯爐；電主要用于空氣壓縮機、風機等設備。目前由于其他燃料價格較高，故大部分廠家都采用發(fā)生爐煤氣作為玻璃窯爐的主要能源。

 我國日用玻璃行業(yè)的能源利用率與國外相比，差距較大，發(fā)達國家的能源利用率一般高達50%以上，而我國僅為35%左右。在日用玻璃工業(yè)的一般工藝流程中，能耗主要消耗在原料的熔化、成型、退火等部分。其中熔化工序的能耗約占產(chǎn)品綜合能耗的60％~70％左右。

 作為行業(yè)的主要耗能設備玻璃窯爐，其國外的現(xiàn)狀是：窯爐熔化面積較大，日出料量大，一般在每天150~300t以上，能耗低于200kgce/t產(chǎn)品，并對玻璃窯爐煙氣進行脫硫除塵處理；國內(nèi)的現(xiàn)狀是：窯爐普遍規(guī)模較小，以發(fā)生爐煤氣為主，大多數(shù)窯爐沒有脫硫裝置，窯爐材料質量差，控制技術落后，熔制玻璃能耗為300~500kgce/t產(chǎn)品，環(huán)境污染大。如果以2009年我國日用玻璃制品1546.08萬t，行業(yè)的平均綜合能耗450kgce/t產(chǎn)品計算，2009年我國日用玻璃行業(yè)的耗能總量約為696萬tce。

 2、行業(yè)發(fā)展

 玻璃在中國有悠久的歷史，隋唐以來就有記載。20世紀初，近代玻璃制造技術進入我國，1904年在山東博山建立博山玻璃公司，產(chǎn)生了最早的民族玻璃工業(yè)。20世紀30代在上海建立的晶華玻璃廠是我國第一家采用池爐和自動機連續(xù)制造玻璃瓶罐的工廠。

 我國的近代日用玻璃工業(yè)發(fā)展大致可分成以下幾個階段：

（1）建國初期，我國日用玻璃基本是手工生產(chǎn)，全國產(chǎn)量不過一萬t左右，保溫瓶不過10萬支左右。建國后，北京玻璃廠自德國引進了全套玻璃生產(chǎn)技術和設備，建成了當時亞洲最大的玻璃工廠，之后相繼新建了幾個規(guī)模較大的玻璃廠，并且引進了美國和前蘇聯(lián)的行列式制瓶機，逐步實現(xiàn)了機械化和連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)量也由1952年10萬t達到1965年的41.4萬t。

（2）20世紀60年代后到70年代初，隨著原山東輕工機械廠成功試制出行列式制瓶機、供料機、玻璃池爐用粘土大磚等專用設備與材料，進一步促進了行業(yè)的發(fā)展，到1976年產(chǎn)量突破百萬噸大關，并開始向國外輸出全套設施。

（3） 到了20世紀80年代，隨著引進和借鑒國外的先進技術和設備，我國日用玻璃行業(yè)有了很大的發(fā)展。據(jù)1983年統(tǒng)計，當年產(chǎn)量達269萬t，保溫瓶1億多只。當時全國29個省、自治區(qū)、直轄市都有不同規(guī)模的日用玻璃企業(yè)，基本上形成一個生產(chǎn)配套、布局合理的日用玻璃生產(chǎn)體系。

（4） 進入20世紀90年代，隨著改革開放的深入發(fā)展，打破了舊國有體制的束縛，企業(yè)普遍煥發(fā)了青春，股份制極大調動了職工的積極性，一大批民營、合資、股份制企業(yè)相繼涌現(xiàn)，加上國外大量先進技術和設備的引進及我國玻璃機器制造業(yè)的發(fā)展，使我國日用玻璃行業(yè)進入了高速發(fā)展階段。

 二、主要工藝流程

  1、主要工藝流程示意圖如下：

各種原料→配料車間→稱量→混合→熔制車間→加料機→玻璃窯爐熔化→供料道（機）→成型設備→退火→檢驗、包裝→出廠

      2、主要工藝流程說明

  一般日用玻璃工廠主要生產(chǎn)、輔助車間有：配料車間、熔制車間（含窯爐）、碎玻璃加工車間、機修車間、原料庫、包裝物庫等，配套公用工程設施有煤氣站（重油庫、燃氣調壓站）、空壓站、變電室、水泵房、污水處理站、地磅以及生活服務設施的宿舍樓、辦公樓、食堂、浴室等單體組成。

工藝過程一般為：配料車間制備的合乎要求的配合料，由輸送設備運至熔制車間的窯頭料倉，然后由加料機加入到玻璃窯爐中，在1450℃左右的高溫進行熔化成玻璃液，熔化好的玻璃液，再經(jīng)供料道由供料機供給成型設備（制瓶機等）制成所需的產(chǎn)品，再經(jīng)輸瓶、推瓶機等把產(chǎn)品送入退火爐中進行退火去除應力，經(jīng)對產(chǎn)品的質量進行檢驗后，合格的產(chǎn)品進行包裝入庫、出廠。

（1）配料車間：該車間一般內(nèi)置各種料倉、提升設備、稱量設備、混料設備等。主要是把各種礦物與化工原料經(jīng)稱量與混合后，制成合乎要求的配合料。生產(chǎn)日用玻璃的主要原料有：硅砂、石灰石、白云石、長石、純堿、與碎玻璃等七八種礦物與化工原料。

（2）熔制車間：該車間為玻璃廠的主要生產(chǎn)車間，一般內(nèi)置玻璃窯爐、供料道（機）、成型設備（制瓶機）、退火爐、檢驗包裝設備等。目前該車間一般采用兩層（局部三層）的布置形式，成型設備（制瓶機）、退火爐、檢驗包裝等設備置于二層，檢驗包裝采用自動化。

 三、節(jié)能潛力與途徑

 1、節(jié)能潛力

 玻璃熔制過程中，窯爐的能耗約占整個產(chǎn)品綜合能耗的60%~70%左右，因此降低窯爐的能耗是整個玻璃廠節(jié)能的關鍵。

 世界先進水平的窯爐主要能耗指標平均為100~130kgce/t玻璃液；少數(shù)企業(yè)可達到90~100kgce/t玻璃液，成品單耗平均約為160~200kgce/t，熔化率一般為2.5～3.0 t/d.m²。目前國內(nèi)日用玻璃窯爐熔化面積一般在30~90m²，窯爐熔化率一般在1.5~2.2 t/d.m²，成品單耗水平一般在300~500 kgce/t。因此與世界先進水平相比，我國玻璃窯爐節(jié)能潛力很大。

 玻璃液的形成主要需以下五方面熱量：（1）硅酸鹽生成熱，一般在300~350kJ/kg玻璃液，占玻璃形成過程耗熱的10%左右；（2）玻璃形成熱：一般在250~300kJ/kg，占玻璃形成過程耗熱的9%左右；（3）玻璃液加熱到熔化溫度（1420~1480℃）時耗熱：一般在1880~2000kJ/kg玻璃液，占玻璃形成過程耗熱的60%以上；（4）逸出氣體加熱到玻璃熔化溫度耗熱，一般在390~410kJ/kg玻璃液，占玻璃形成過程耗熱的15%左右；（5）蒸發(fā)水分耗熱，一般在100~120kJ/kg