节能减排玻璃行业永恒的追求.docx
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节能减排玻璃行业永恒的追求
节能减排玻璃行业永恒的追求
中国耀华玻璃集团公司教授级高工刘志海
一、关于节能减排
（一）节能减排的概念
节能减排指的是减少能源浪费和降低污染物排放。
我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。
这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。
（二）节能减排的意义
1、有利于推进经济结构调整，转变发展方式
我国当前面临着经济社会快速发展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾。
目前我国的生态破坏和环境污染已经达到自然生态环境所能承受的极限，为了使经济增长可持续，缓解巨大的环境压力，必须以环境友好的方式推动经济增长。
节能减排就是要从源头预防污染产生，最有效地减少资源消耗，不排放废弃物，从而真正解决当代中国的发展困境。
2、有利于维护人民切身利益，促进社会和谐
推进节能减排，减小因能源紧缺对能源生产、经销、使用等各环节的影响，切实保障人民切身利益，维护社会稳定与和谐。
是造福当代、惠及子孙、影响深远的一项宏伟事业。
我们必须把节能减排和环境保护提升到“生命线”的高度，拿出“壮士断腕、破釜沉舟”的气魄，宁可牺牲一些GDP，也要坚持节能减排不动摇。
3、有利于维护中国能源安全，创造良好的政治经济条件
通过提高能源利用效率，有利于缓解我国对国际石油供应的依存度。
中国2007年全年进口原油1.63亿吨，较上年增长12.4%；2007年全年进口成品油3380万吨，较上年下降7.1%。
这样，2007年全年我国的石油进口量已经达到1.968亿吨，石油进口依存度已达到50%。
按照国际上通行的一个观点，如果一个国家的石油进口的依存度达到或者超过50%，说明该国已进入了能源预警期。
首先，这一数字意味着我国石油对外高依赖格局已经显现。
第二，我国的资源短缺矛盾日益暴露，未来资源对国内经济发展的制约作用越来越大。
第三，必须高度重视50%依存度所带来的一系列潜在风险。
所以节能减排有利于维护中国能源安全，创造良好的政治经济条件
4、节能减排是应对全球气候变化的迫切需要
温室气体排放引起的全球气候变化一直备受国际社会的关注。
2007年以来，从世界环境日、八国峰会、亚太经合组织（APEC）峰会到夏季达沃斯峰会等，气候变化、节能减排几乎是逢会必谈的主题。
目前，全球气候变暖已经是一个不争的事实，这与使用煤炭、石油等化石燃料的过程中排放二氧化碳的量密切相关。
气候变暖是人类共同面临的挑战，需要国际社会共同应对。
加强节能减排是应对全球气候变化的迫切需要，也可为我国的经济和社会发展争取更加宽松的国际环境。
（三）节能与减排的关系
减排指标和节能降耗指标是国民经济和社会发展“十一五”规划确定的两个约束性指标，对于作为节能减排主体的企业来说，节能和减排其实具有大不相同的含义和作用。
1、节能降耗指标只是对社会经济发展的“软约束”，污染减排指标则是一种“刚性约束”
两者相同点：
都需要投入
两者不同点：
节能是一种降低成本的活动，不论是国家有无政策规定，有些企业一直在开展这方面的活动，换句话说，这是个商业行为，为了节约成本，增加效益。
从某种意义上讲，资源能源单耗指标降低是一种趋势，目前所提指标只是对这一客观趋势明确了数量指标要求。
减排是国家强制的行动，虽然有利于环境，但会增加企业的负担，且无法给企业带来直接收益。
2、节能指标是相对概念的比率指标，减排指标是绝对值概念的总量指标
节能降耗指标，如万元GDP能耗，指的是单位GDP所消耗的能源，实质上是一个比率指标。
只要能源消费增幅小于GDP增幅，单位GDP能耗就将降低。
减排指标则不同，它是绝对值概念的总量指标，考核对象是在一定时期内产生的污染物排放总量。
（1）能源消费对环境的压力将持续存在，压力增幅得到一定程度的遏制。
计算结果表明，万元GDP能耗降低20%，但2010年能耗总量还将比2005年增加18%（以GDP年均增速8%计算）。
（2）总量指标和比率指标之间的差异。
“十五”期间万元GDP的污染物排放指标实际上是有较大幅度的下降的，但是污染物总量仍然没有达到规划目标。
与2005年增幅相比，2006年SO2和COD排放量分别回落了11.3和4.4个百分点，抑制了污染反弹。
这个增幅回落幅度是与节能降耗指标类似的比率指标，但减排指标分别增加了1.8%和1.2%。
3、节能降耗指标和污染减排指标具有较好的相互促进关系
尽管节能降耗指标的提出主要是基于我国资源、能源承载状况，但是资源消耗和能源消耗最终都将形成一定比率的污染物产生量，节能降耗指标的降低有利于减少资源、能源消费总量，也必将对污染物减排起到积极的促进作用。
反过来，由于实施严格的污染减排措施，也促进了企业资源能源的节约和技术进步，对于节能降耗指标是十分有利的。
若节能指标保持不变，则2010年能源消费总量将比2005年有47%-61%的增长，此时实现污染减排目标是不可能的，因为节能导致的污染物减少量是与节能指标的下降幅度成正比的。
但是这种促进作用的大小受GDP总量大小的影响，GDP总量越大，促进作用相对越弱。
4、节能指标的实现仅完成了50%左右的减排任务
以“十一五”期间能耗指标保持在2005年的情境方案为基数，计算结果表明：
表1能耗指标与实现减排目标的关系
GDP增速
能耗指标降低
实现减排目标
8%
20%
52%左右
9%
20%
48%左右
10%
20%
45%左右
（1）在保持GDP增长的状态下，通过降低单位能耗可以达到污染减排的效果。
当GDP年增长率介于8%-10%之间时，通过节能工作所削减的污染物排放量和减排工作需负担的任务量接近1：
1，即通过降低单位能耗20%，可以使减排任务量减少一半。
（2）若减排目标单纯通过节能降耗指标降低而不需要附加强化治理来自动实现，则在GDP年增长率在8%、9%和10%时，单位能耗需要分别降低39%、42%和44%，此时，能耗总量将比2005年降低10%，直接表现为污染物总量也成正比例下降。
这说明，在能耗降低20%的条件下，完成节能降耗指标还只是减排工作完成的基础和前提。
（四）节能减排的方式方法
节能减排的目的：
用更少的能源做更多的事。
1、少用
按能源存在的状态分类，自然界的能源可分为一次能源和二次能源。
一次能源是以原始状态存在于自然界中的能源。
如原煤、原油、天然气、水能、太阳能、风能、地热等，均为一次能源。
二次能源是一次能源经过加工或转换成为其他形式的能源产品。
如原煤加工成洗精煤；洗精煤转换成焦炭、煤气；原油加工成各种石油制品；煤、油转换成电力、热力等，则洗精煤、焦炭、煤气、石油制品、电力、热力等都是二次能源。
一次能源又分为可再生能源和不可再生能源，前者指能够重复产生的天然能源，如太阳能、风能、水能、生物质能等，这些能源均来自太阳，可以重复产生；后者用一点少一点，主要是各类化石燃料、核燃料。
所谓少用或不用主要是少用或不用非再生能源。
2、全用
提高能源使用效率。
能源使用效率定义为在使用能源过程中，所得到的有效能与其所拥有的总能之比。
德国纽伦堡应用大学教授希葛德说：
“对全球能源使用而言，提高能源的使用效率比关注可再生能源显得更为重要。
”因为，提高能源使用效率是解决能源短缺问题最快捷、最经济的办法。
尽管可再生能源拥有很多优势，但成本也相当昂贵，而提高能源使用效率却非常经济。
中国是一个能源消耗大国，能源消耗总量排在世界第二。
而中国人口众多，能源相对缺乏，人均能源占有量仅为世界平均水平的40%，建筑能耗已经占到社会总能耗的40%左右。
而能源效率目前仅为33%，比发达国家落后20年，能耗强度大大高于发达国家及世界平均水平，约为美国的3倍，日本的7.2倍。
我国浮法玻璃熔窑的热效率一般在30%-45%之间，最高的在49%。
3、再用
再用可分为回收再用和循环再用两种。
再用是力求全用的后续措施，通过对各种能源废弃物的再用来提高能源使用效率。
也就是说，再用是把废弃物变成资源加以利用,以减少末端处理的循环经济之路,从而实现节能降耗和治理污染互为补充、相互促进的目标。
因此，要树立污染物是放错了位置的资源的意识。
浮法玻璃制造流程主要以热态形式为主，各环节通过消耗能源，又生成了二次能源，可回收的二次能源主要有：
熔窑窑体散热、排放烟气的余热等。
4、代用
2005年4月包括英国、加拿大、法国、德国、意大利、日本和美国在内的7个工业化国家在他们的声明中第一次提到使用代用能源。
但对我们来说，代用主要指使用替代能源，而不是开发替代能源，所以使用替代能源应坚持以下原则：
（1）不能鼓励落后。
（2）不能产生新的污染。
（3）不能提高成本。
二、能耗及污染物排放现状
（一）我国能耗及污染物排放现状
1、我国能源生产及消费情况
从2001年以来，我国能源供给能力明显增强。
2001年一次能源生产总量折合成标准煤是12.9亿吨标准煤，2007年产量达到了23.7亿吨标准煤，是2001年的1.8倍，7年年均增长11.4%，已经成为全球第二大的能源生产国。
2001-2007年我国一次能源产量及增长速度见表2。
表22001-2007年能源产量及增长速度
年份
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
总产量（亿吨标准煤）
12.9
13.9
16.0
18.5
20.6
22.1
23.7
增速（%）
20.6
18.5
15.1
15.6
11.4
7.3
7.2
2007年我国能源消费量总量达26.5亿吨标准煤，成为世界上第二大能源消费国。
据数据显示，2001年我国一次能源消费占全球的比重是11.41%，2007年占全球的比重提高到了16.8%。
现在世界人均能源消费量是2.38吨标准煤，而我国人均是消费1.87吨标准煤，仅为世界平均水平的62%。
2001-2007年能源消费总量及增长速度见表3。
表32001-2007年能源消费总量及增长速度
年份
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
消费总量（亿吨标准煤）
13.5
15.1
17.5
20.3
22.5
24.6
26.5
增速（%）
9.8
11.9
15.9
16.0
10.8
9.3
7.7
2、全国主要污染物排放情况
污染物主要包括废气、废水以及固体废物等。
2007年全国废气中二氧化硫排放量2468.1万吨，比2006年下降了4.66%；废水排放量520.5亿吨，比2006年下降3.14%；固体废物排放量为1197万吨，同比减少8.1%。
2001-2007年全国主要污染物排放量见表4。
表42001-2007年全国主要污染物排放量
项目
废气（万吨）
废水
（亿吨）
固体废物
（万吨）
二氧化硫
烟尘
工业粉尘
2001年
1947.8
1069.8
990.6
428.4
2893.8
2002年
1926.6
1012.7
941.0
439.5
2635.2
2003年
2158.7
1048.7
1021.0
460.0
1940.9
2004年
2254.9
1095.0
904.8
482.4
1762.0
2005年
2549.3
1182.5
911.2
524.5
1654.7
2006年
2588.8
1088.8
808.4
536.8
1302.1
2007年
2468.1
——
——
520.5
1197.0
（二）我国玻璃行业能耗及污染物排放现状
在国家政策的引导下，通过多年的努力，我国玻璃行业取得了长足的进步，产量已连续19年位居世界第一。
2007年全国生产平板玻璃53192万重量箱，比2006年同期增长12.5%。
其中浮法玻璃企业产量44186万重量箱，比2006年同期增长13.5%。
普通玻璃企业产量9006万重量箱；比2006年同期增长8.0%。
截止2008年9月底全国浮法玻璃生产企业49家，拥有184条生产线，平均每家3.8条；全国浮法玻璃生产熔化能力89770吨/日，平均每个企业熔化能力1832吨/日，平均单线熔化能力488吨/日。
目前，184条生产线中生产运行的160条，24条放水停产；放水停产生产线熔化能力约9660吨/日，占全部浮法玻璃熔化能力的11%。
2001-2007年我国平板玻璃产量及增长速度、浮法玻璃生产线数量及产量见表5、表6。
表52001-2007年我国平板玻璃产量及增长速度
年份
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
产量/万重量箱
20965
22803
27703
30058
40816
43866
53192
增速/%
10.9
8.8
21.5
8.5
35.8
7.5
21.3
表62001-2007年我国浮法玻璃生产线数量及产量
年份
2001
200
2003
2004
2005
2006
2007
生产线/条
84
95
96
120
143
162
178
产量/万重量箱
14962
18260
20937
26620
33579
35625
44186
1、平板玻璃节能减排政策
针对国内玻璃工业发展中存在的问题，为加快转变经济增长方式，推进结构调整，实现玻璃行业又好又快的科学发展，2006年年底，国家发改委等六部委联合发布了《关于促进平板玻璃工业结构调整的若干意见》，进一步明确了“十一五”期间玻璃工业结构调整的指导思想和目标措施。
2007年相继出台《节能减排综合性工作方案》、《平板玻璃工业“十一五”发展指导意见》、《关于做好淘汰落后平板玻璃生产能力有关工作的通知》、《平板玻璃行业准入条件》、《平板玻璃清洁生产标准》等宏观调控文件。
这些文件的出台对抑制低水平重复建设，促进行业结构调整将发挥重要作用。
2008年6月1日《平板玻璃工业能耗限额标准》正式开始实施，此外中国建筑玻璃与工业玻璃协会于7月12日发布了《关于认真执行平板玻璃行业调控政策通知》，《通知》中呼吁各平板玻璃生产企业及相关单位加强自律，认真贯彻执行国家对玻璃行业出台的一系列宏观调控政策。
特别是行业的骨干大型企业更要起带头作用，共同防止盲目投资和重复建设，促进玻璃行业总量调控和结构调整，提高经济运行质量。
下一步国家还将陆续出台新的宏观调控政策和标准，包括修订后的《平板玻璃标准》、《平板玻璃工业污染物排放标准》等。
2、平板玻璃行业能耗情况
2007年全行业能耗906万吨标准煤。
目前，我国平板玻璃综合能耗为17.0kg标准煤/重量箱，比2003年的23.2kg标准煤/重量箱降低了26.7%，其中浮法玻璃综合能耗由2003年的22.7kg标准煤/重量箱减少到2007年的15.8kg标准煤/重量箱，下降了30.4%。
2001-2007年我国玻璃能耗情况见表7。
表72003-2007年我国玻璃能耗情况
2003年
2004年
2005年
2006年
2007年
能源消耗总量（万吨标准煤）
642.7
688.3
828.6
842.2
906.0
平板玻璃综合能耗
（kg标准煤/重量箱）
23.2
22.9
20.3
19.2
17.0
其中：
浮法玻璃综合能耗
（kg标准煤/重量箱）
22.7
21.6
18.8
17.8
15.8
3、平板玻璃行业污染物排放情况
由于平板玻璃产量快速提高，大气污染物排放数量也随之增加，2007年平板玻璃行业颗粒物排放量约6.5万吨，SO2约为22.3万吨，NOX约为19.9万吨。
但制造单位玻璃产品所排放的污染物量有所削减，2007年生产每重量箱玻璃平均排放颗粒物约为0.122kg，SO2约为0.419kg，NOX约为0.374kg。
2003-2007年我国平板玻璃主要污染物排放量见表8。
表82003-2007年我国平板玻璃主要污染物排放量
颗粒物
SO2
NOX
总量
（万吨）
平均值
（kg/重量箱）
总量
（万吨）
平均值
（kg/重量箱）
总量
（万吨）
平均值
（kg/重量箱）
2003年
2004年
0.8
0.027
8.0
0.267
7.5
0.249
2005年
1.5
9.2
1.5
2006年
2007年
6.5
0.122
22.3
0.419
19.9
0.374
三、平板玻璃行业节能减排措施
平板玻璃工业属于典型的资源、能源消耗型产业，所以相对其他行业节能减排形势严峻，任务繁重。
下面，仅围绕节能减排的“少、全、再、代”四个字谈谈浮法玻璃行业在节能方面的个人想法，至于污染减排方面，前边讲了是一种“刚性约束”，纯消耗性事务，象污水处理、烟尘脱硫、粉尘治理等不做就会被罚款，不得不做，并且随着时间推移越来越得做。
所以，我们不重点讲。
根据浮法玻璃的生产特点，节能的工作重点自然是围绕原料、燃料、熔化工艺、窑炉结构以、余热利用及木材包装等开展。
（一）少用
1、提高矿产资源利用率
我国硅质矿产资源相对其他国家而言比较丰富，据资料表明，截至2003年年底，我国大陆已探明玻璃硅质原料矿产地228处，总储量46.99亿吨。
2007年我国生产各种玻璃制品约4090万吨（其中平板玻璃2660万吨，日用玻璃制品1270万吨，玻璃纤维160万吨）。
以平均每吨玻璃需使用合格硅质原料0.70吨，考虑到运输损耗和加工、选矿废弃率等因素，需开采原矿1吨，再扣除使用部分回收的碎玻璃熟料，实际每年需开采原矿总量约3886万吨。
硅质矿产是不可再生资源，即使按目前的使用量计算，也只可开采120年。
因此，必须提高矿产资源的综合利用率，以解决玻璃产业持续发展的需要。
2007年硅质原料的选矿回收率仅为65%-80%，综合利用水平低。
首先，应加强矿产资源开采管理，健全勘查开发准人条件，改进开发利用方式，实现保护性开发；其次，应对矿产资源开发进行统筹规划，加强共生、伴生物的综合开发和利用，实现综合勘查、综合开发、综合利用；第三，积极推进矿产资源深加工技术的研发，提高产品附加值，实现矿产的优化与升级;第四，开发并完善适合我国矿产资源特点的采、选、冶工艺,提高回采率和综合回收率,降低采矿贫化率,延长矿山寿命;第五，大力推进尾矿、废石的综合利用，扩大资源范围。
2、采用富氧燃烧技术
目前，我国平板玻璃平均热耗达到7800千焦/公斤玻璃液，比国际先进水平高出30%以上，熔窑热效率比发达国家低5%-10%。
而我国又是能源资源严重缺乏的国家，石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界水平的7.7%和7.1%，储备比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。
玻璃行业主要使用煤、重油、煤焦油和天然气等能源作为燃料。
据统计，截止到2008年9月底，我国184条浮法玻璃生产线中，约143条以重油为燃料（含煤焦油），15条以天然气为燃料，1条电加热浮法线，1条以石油焦为燃料，24条采用燃煤（气）。
采用燃煤（气）主要原因是近年来玻璃行业的主要燃料重油的价格大幅度上涨，2003年、2007年浮法玻璃成本构成及重油价格、所占成本比例变化情况见表9、表10。
加上市场竞争的日益残酷，迫使不少的玻璃企业寻求新的替代燃料的结果，而且就目前情势看，重油价格仍呈上升趋势，在天然气使用受到较大局限的情况下，它将继续刺激玻璃企业选择成本较低的煤炭作为替代燃料。
因此，采用先进燃烧技术，提高能源综合利用率对缓解能源短缺具有重要意义。
表92003年、2007年浮法玻璃成本构成
年份
重油
纯碱
电
硅质原料
折旧
其它
2003
35.97
25.27
3.14
9.32
10.79
15.51
2007
44.65
26.97
2.98
7.95
9.56
7.73
表102003-2007年重油价格、占成本比例变化
年度
2003
2004
2005
2006
2007
重油价格/（元/吨）
1683
1820
2147
2921
3126
占成本比例/%
35.97
37.51
40.22
42.01
44.65
富氧燃烧技术是以氧含量高于21%的富氧空气或纯氧代替空气作为助燃气体的一种高效强化燃烧技术。
玻璃熔窑使用富氧燃烧技术，一方面可加快燃烧反应速度，提高火焰温度，提高热效率；另一方面，可以降低烟气产生量和NOX生成量，进而使烟气净化系统运转更加可靠，大大减少环境污染。
粗略计算，如一条600t/d浮法玻璃生产线有3000m3/h含氧30%的富氧气体引入窑内燃烧，相当于减少了1300m3/h氮气的引入，减少加热氮气的热量为：
1300m3/h×1.33KJ/m3℃×（650-20）℃=1090000kJ/h
相当于节余重油：
1090000KJ/h÷40100KJ/kg=27.2kg/h。
实施富氧燃烧的方式主要有助燃空气富氧、增加富氧喷嘴两种。
（1）助燃空气富氧
助燃空气富氧是将氧气直接加入到助燃风中，预混后的气流直接进入熔窑助燃。
在应用过程中需注意对助燃风量的控制。
助燃风是指玻璃企业在配合料熔化过程中，为了保证燃料稳定地进行燃烧，而持续向熔窑内供给的空气。
助燃风的引入量应该是一个动态值，在实际生产中，应根据室温、空气中氧含量来调整使用量，以最佳的空气过剩系数（助燃空气实际需要值与理论值的比）进行生产操作。
（2）增加富氧喷嘴
增加富氧喷嘴的方法是在玻璃熔窑中加装富氧喷嘴，将富氧气体更精确地加到空气—燃料火焰周围最需要氧的地方的一种方法。
众所周知，在玻璃熔窑火焰空间中，火焰下部总是最缺氧的部位，燃烧不完全，温度较低。
如果将富氧气体以一定的角度和速度射入熔
窑空间，冲击火焰底部，这样就会在靠近玻璃液面一侧形成一个含未燃烧碳粒较少的富氧层，使之燃烧充分，温度提高较大。
这种不对称火焰，在靠近玻璃料液的一侧形成一个高温带，使火焰底部增加向玻璃料液内部的热辐射和热对流；而在靠近窑碹的一侧温度并不升高，使窑顶免受由此带来的侵蚀加重。
同时由于火焰强度增加，火焰变短，有助于控制熔窑内温度分布。
此外，还可防止在蓄热室内燃烧，延长格子砖的使用寿命。
增加富氧喷嘴方法工艺路线大致如下：
富氧气体收集→气体混合→富氧调节→富氧换向
↓
玻璃熔窑←富氧喷嘴←气体流量调节分配←富氧预热
该方法需要注意的是富氧气体浓度的调控。
从理论上讲，富氧气体浓度越高，越有利于燃料充分燃烧，节能效果越好。
事实上，节能率与富氧气体浓度的关系是非线性的，过高浓度的富氧气体通入窑内会造成火焰变短，影响玻璃的熔化。
火焰温度与氧浓度的关系。
在实际应用中，应根据不同玻璃企业的不同情况，考虑制备富氧气体的成本和单耗，掺和进一定量的空气来稀释储气罐中的富氧气体，以达到富氧燃烧所需的合适浓度和必要的流量。
（二）全用：
采用配合料的块化、粒化和预热技术
迄今为止，世界各国一直都采用粉状玻璃配合料生产玻璃。
这种将各种原料经过粉碎到一定粒度后而成的粉状松散料，主要存在以下缺点：
在输送、贮存等过程中易产生分层和粉尘飞扬、导致熔窑热效率降低、超细粉浪费
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