日用玻璃行业有关节能技术的探讨（一）

王均光    山东省轻工业设计院、研究员；

一、概述

  1、行业基本情况

 （1）基本情况

 按照我国现行国民经济行业分类标准，日用玻璃行业主要包括玻璃仪器制造、日用玻璃制品及玻璃包装容器制造和玻璃保温容器制造。日用玻璃产品主要包括：各类实验室及医用玻璃器皿、玻璃仪器、玻璃量器、玻璃烧器、太阳能玻璃管、用于产品包装的各类玻璃瓶罐、日用及家用玻璃器皿、玻璃杯、玻璃餐具、酒具、水具、玻璃工艺品、玻璃装饰品、水晶玻璃制品、各类玻璃保温瓶胆及玻璃保温瓶等。

 中国是日用玻璃生产大国，玻璃产量居世界前列。2009年我国日用玻璃制品的总产量为1546.08万t，与上年同期1445.69万t的统计数相比，增长率为6.94%。2009年日用玻璃制品产量在100万t以上的地区有：四川省277.02万t、山东省268.15万t、河北省158.38万t、广东省136.67万t、河南省114.43万t。以上五省产量占全国总产量的61.75%。2009年玻璃制品制造业完成工业总产值（当年价）1016.72亿元，累计同比增长16.37%。

  近几年我国日用玻璃产量情况见下表。

近几年我国日用玻璃产量情况表

 （2）能源结构情况

 在日用玻璃生产中消耗的能源主要有：重油、天然气、煤、发生炉煤气、电等。重油、天然气、煤、发生炉煤气等主要用于玻璃窑炉；电主要用于空气压缩机、风机等设备。目前由于其他燃料价格较高，故大部分厂家都采用发生炉煤气作为玻璃窑炉的主要能源。

 我国日用玻璃行业的能源利用率与国外相比，差距较大，发达国家的能源利用率一般高达50%以上，而我国仅为35%左右。在日用玻璃工业的一般工艺流程中，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约占产品综合能耗的60％~70％左右。

 作为行业的主要耗能设备玻璃窑炉，其国外的现状是：窑炉熔化面积较大，日出料量大，一般在每天150~300t以上，能耗低于200kgce/t产品，并对玻璃窑炉烟气进行脱硫除尘处理；国内的现状是：窑炉普遍规模较小，以发生炉煤气为主，大多数窑炉没有脱硫装置，窑炉材料质量差，控制技术落后，熔制玻璃能耗为300~500kgce/t产品，环境污染大。如果以2009年我国日用玻璃制品1546.08万t，行业的平均综合能耗450kgce/t产品计算，2009年我国日用玻璃行业的耗能总量约为696万tce。

 2、行业发展

 玻璃在中国有悠久的历史，隋唐以来就有记载。20世纪初，近代玻璃制造技术进入我国，1904年在山东博山建立博山玻璃公司，产生了最早的民族玻璃工业。20世纪30代在上海建立的晶华玻璃厂是我国第一家采用池炉和自动机连续制造玻璃瓶罐的工厂。

 我国的近代日用玻璃工业发展大致可分成以下几个阶段：

（1）建国初期，我国日用玻璃基本是手工生产，全国产量不过一万t左右，保温瓶不过10万支左右。建国后，北京玻璃厂自德国引进了全套玻璃生产技术和设备，建成了当时亚洲最大的玻璃工厂，之后相继新建了几个规模较大的玻璃厂，并且引进了美国和前苏联的行列式制瓶机，逐步实现了机械化和连续化生产，产量也由1952年10万t达到1965年的41.4万t。

（2）20世纪60年代后到70年代初，随着原山东轻工机械厂成功试制出行列式制瓶机、供料机、玻璃池炉用粘土大砖等专用设备与材料，进一步促进了行业的发展，到1976年产量突破百万吨大关，并开始向国外输出全套设施。

（3） 到了20世纪80年代，随着引进和借鉴国外的先进技术和设备，我国日用玻璃行业有了很大的发展。据1983年统计，当年产量达269万t，保温瓶1亿多只。当时全国29个省、自治区、直辖市都有不同规模的日用玻璃企业，基本上形成一个生产配套、布局合理的日用玻璃生产体系。

（4） 进入20世纪90年代，随着改革开放的深入发展，打破了旧国有体制的束缚，企业普遍焕发了青春，股份制极大调动了职工的积极性，一大批民营、合资、股份制企业相继涌现，加上国外大量先进技术和设备的引进及我国玻璃机器制造业的发展，使我国日用玻璃行业进入了高速发展阶段。

 二、主要工艺流程

  1、主要工艺流程示意图如下：

各种原料→配料车间→称量→混合→熔制车间→加料机→玻璃窑炉熔化→供料道（机）→成型设备→退火→检验、包装→出厂

      2、主要工艺流程说明

  一般日用玻璃工厂主要生产、辅助车间有：配料车间、熔制车间（含窑炉）、碎玻璃加工车间、机修车间、原料库、包装物库等，配套公用工程设施有煤气站（重油库、燃气调压站）、空压站、变电室、水泵房、污水处理站、地磅以及生活服务设施的宿舍楼、办公楼、食堂、浴室等单体组成。

工艺过程一般为：配料车间制备的合乎要求的配合料，由输送设备运至熔制车间的窑头料仓，然后由加料机加入到玻璃窑炉中，在1450℃左右的高温进行熔化成玻璃液，熔化好的玻璃液，再经供料道由供料机供给成型设备（制瓶机等）制成所需的产品，再经输瓶、推瓶机等把产品送入退火炉中进行退火去除应力，经对产品的质量进行检验后，合格的产品进行包装入库、出厂。

（1）配料车间：该车间一般内置各种料仓、提升设备、称量设备、混料设备等。主要是把各种矿物与化工原料经称量与混合后，制成合乎要求的配合料。生产日用玻璃的主要原料有：硅砂、石灰石、白云石、长石、纯碱、与碎玻璃等七八种矿物与化工原料。

（2）熔制车间：该车间为玻璃厂的主要生产车间，一般内置玻璃窑炉、供料道（机）、成型设备（制瓶机）、退火炉、检验包装设备等。目前该车间一般采用两层（局部三层）的布置形式，成型设备（制瓶机）、退火炉、检验包装等设备置于二层，检验包装采用自动化。

 三、节能潜力与途径

 1、节能潜力

 玻璃熔制过程中，窑炉的能耗约占整个产品综合能耗的60%~70%左右，因此降低窑炉的能耗是整个玻璃厂节能的关键。

 世界先进水平的窑炉主要能耗指标平均为100~130kgce/t玻璃液；少数企业可达到90~100kgce/t玻璃液，成品单耗平均约为160~200kgce/t，熔化率一般为2.5～3.0 t/d.m²。目前国内日用玻璃窑炉熔化面积一般在30~90m²，窑炉熔化率一般在1.5~2.2 t/d.m²，成品单耗水平一般在300~500 kgce/t。因此与世界先进水平相比，我国玻璃窑炉节能潜力很大。

 玻璃液的形成主要需以下五方面热量：（1）硅酸盐生成热，一般在300~350kJ/kg玻璃液，占玻璃形成过程耗热的10%左右；（2）玻璃形成热：一般在250~300kJ/kg，占玻璃形成过程耗热的9%左右；（3）玻璃液加热到熔化温度（1420~1480℃）时耗热：一般在1880~2000kJ/kg玻璃液，占玻璃形成过程耗热的60%以上；（4）逸出气体加热到玻璃熔化温度耗热，一般在390~410kJ/kg玻璃液，占玻璃形成过程耗热的15%左右；（5）蒸发水分耗热，一般在100~120kJ/kg