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2023
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日用玻璃行業(yè)有關(guān)節(jié)能技術(shù)的探討(一)
作者:
日用玻璃行業(yè)有關(guān)節(jié)能技術(shù)的探討(一)
王均光 山東省輕工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn),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(shí)驗(yàn)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(jì)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(dāng)年價(jià))1016.72億元,累計(jì)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
年份 |
日用玻璃制品產(chǎn)量(萬t/a) |
年增長率(%) |
備注 |
2002年 |
644.32 |
|
|
2003年 |
685.54 |
6.4 |
|
2004年 |
785.22 |
14.54 |
|
2005年 |
872.09 |
11.06 |
|
2006年 |
992.4 |
13.8 |
|
2007年 |
1270.56 |
28.03 |
|
2008年 |
1445.69 |
13.78 |
|
2009年 |
1546.08 |
6.94 |
|
(2)能源結(jié)構(gòu)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(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。目前由于其他燃料價(jià)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(dá)國家的能源利用率一般高達(dá)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(shè)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(jìn)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(zhì)量差,控制技術(shù)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(jì)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(jì)初,近代玻璃制造技術(shù)進(jìn)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(jì)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(dòng)機(jī)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(gè)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(jìn)了全套玻璃生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備,建成了當(dāng)時(shí)亞洲最大的玻璃工廠,之后相繼新建了幾個(gè)規(guī)模較大的玻璃廠,并且引進(jìn)了美國和前蘇聯(lián)的行列式制瓶機(jī),逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和連續(xù)化生產(chǎn),產(chǎn)量也由1952年10萬t達(dá)到1965年的41.4萬t。
(2)20世紀(jì)60年代后到70年代初,隨著原山東輕工機(jī)械廠成功試制出行列式制瓶機(jī)、供料機(jī)、玻璃池爐用粘土大磚等專用設(shè)備與材料,進(jìn)一步促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展,到1976年產(chǎn)量突破百萬噸大關(guān),并開始向國外輸出全套設(shè)施。
(3) 到了20世紀(jì)80年代,隨著引進(jìn)和借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)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(jì),當(dāng)年產(chǎn)量達(dá)269萬t,保溫瓶1億多只。當(dāng)時(shí)全國29個(gè)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(gè)生產(chǎn)配套、布局合理的日用玻璃生產(chǎn)體系。
(4) 進(jìn)入20世紀(jì)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(diào)動(dòng)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(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)及我國玻璃機(jī)器制造業(yè)的發(fā)展,使我國日用玻璃行業(yè)進(jìn)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(jī)→玻璃窯爐熔化→供料道(機(jī))→成型設(shè)備→退火→檢驗(yàn)、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(jī)修車間、原料庫、包裝物庫等,配套公用工程設(shè)施有煤氣站(重油庫、燃?xì)庹{(diào)壓站)、空壓站、變電室、水泵房、污水處理站、地磅以及生活服務(wù)設(shè)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(shè)備運(yùn)至熔制車間的窯頭料倉,然后由加料機(jī)加入到玻璃窯爐中,在1450℃左右的高溫進(jìn)行熔化成玻璃液,熔化好的玻璃液,再經(jīng)供料道由供料機(jī)供給成型設(shè)備(制瓶機(jī)等)制成所需的產(chǎn)品,再經(jīng)輸瓶、推瓶機(jī)等把產(chǎn)品送入退火爐中進(jìn)行退火去除應(yīng)力,經(jīng)對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)后,合格的產(chǎn)品進(jìn)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(shè)備、稱量設(shè)備、混料設(shè)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(jī))、成型設(shè)備(制瓶機(jī))、退火爐、檢驗(yàn)包裝設(shè)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(shè)備(制瓶機(jī))、退火爐、檢驗(yàn)包裝等設(shè)備置于二層,檢驗(yàn)包裝采用自動(dòng)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(gè)產(chǎn)品綜合能耗的60%~70%左右,因此降低窯爐的能耗是整個(gè)玻璃廠節(jié)能的關(guān)鍵。
世界先進(jìn)水平的窯爐主要能耗指標(biāo)平均為100~130kgce/t玻璃液;少數(shù)企業(yè)可達(dá)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(jìn)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(shí)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
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