郝梅平：对玻璃工业绿色发展途径的思考

郝圣先

　　【中国建材网】郝梅平中国建筑材料工业规划研究院教授级高工，副总工程师，玻璃产业咨询部主任,从事建材工业以及玻璃产业和企业的发展战略、发展规划,以及投资和市场等方面的咨询和研究。
　　
　　未来我国将着力推进资源节约型、环境友好型社会建设，健全并强化节能减排约束机制，资源、能源、环保成本上升已是必然趋势，走绿色发展的道路是玻璃工业发展的必由之路。玻璃工业要在两方面努力，一是推进生产绿色化，大力提高能源和资源利用效率和效益，建设“两型”产业；二是积极发展品质优、具有节能、安全等功能的绿色化产品。完善以节能减排为中心的绿色制造技术保障，积极开发绿色产品和市场，特别是与下游产业协同，重点是与建筑业协同,拓展节能减排产品市场，是行业面临的重要任务。
　　
　　进一步推进生产绿色化
　　
　　生产的绿色化主要指清洁生产、高效利用资源和能源。通过技术创新，采用熔窑保温、熔窑大型化、窑体保温、熔窑结构优化、除尘脱硫等技术，我国平板玻璃的综合能源消耗和污染物排放水平不断下降，2005~2010年,我国平板玻璃单位产品综合能耗年均递减4.9%，2010年下降到了16.9千克标煤/重量箱，其中，浮法玻璃平均在16千克标煤/重量箱以下，单位产品生产碳排放量年均下降4.7%，SO2单位排放量年均下降4%。自2008年在华尔润集团建成第一座平板玻璃熔窑余热发电站以来，3年间，我国已建设了10余座平板玻璃窑余热发电站，前不久我国首条全氧燃烧示范线宣告建成。
　　
　　1.采取节能减排综合措施
　　
　　平板玻璃生产约75%以上的能源消耗于熔窑，熔窑是实现节能与减排的关键环节，未来还是应进一步实施以窑炉为核心的综合节能减排措施，重点推广先进窑炉结构技术、熔窑余热发电技术、高效烟气除尘脱硫和脱硝技术，研发并推广多元化高效清洁燃料和先进燃烧技术装备（包括全氧燃烧系统技术装备），普及先进变频电机等。就减排而言，除了立足预防，通过节能措施可减少排放，同时要加强有效治理。“十二五”时期平板玻璃大气污染物排放控制重点除了烟尘和硫化物，还应包括氮化物排放指标，对此在将要发布的建材工业（玻璃工业）“十二五”发展规划中也将提出明确的目标。
　　
　　2.加强脱硫设施稳定运行
　　
　　玻璃熔窑烟气的烟尘粒度范围0.1~0.5μm，重力除尘器、惯性除尘器、离心除尘器无法捕集1μm以下的小粒径烟尘，企业主要采用湿式除尘、电除尘器和袋式除尘器除尘。烟气SO2控制主要采用湿法、干法和半干法装置，其中80%以上企业采用湿法烟气除尘脱硫。根据吸收剂的不同，湿法脱硫分为钙法、氨法、镁法、钠法、双碱法等。根据生产线具体情况，特别是燃料情况，合理选用除尘脱硫装置，使设备能稳定高效运行是企业在实施工程之前要充分考虑的问题，一些企业遇到了设施安装后运营难以稳定的问题，只得拆除重建，另外，降低脱硫设备运营成本也是值得关注的问题。目前，我国已有近70条采用非天然气（重油、煤焦油、油焦浆、石油焦粉、煤气等）为燃料的生产线装配或正在建除尘脱硫装置。
　　
　　3.加快突破氮氧化物减排的技术制约
　　
　　“十二五”规划将氮氧化物纳入了环保的约束性指标，降低氮氧化物排放对玻璃企业是个严峻的挑战。预计2015年全国平板玻璃产量要达到7.5亿~8.2亿重量箱左右，比2010年增加近1亿重量箱以上，氮氧化物排放却要减少10%，任务非常艰巨。玻璃熔窑中氮氧化物是由空气燃烧和玻璃原料中少量硝酸盐分解产生，通常烟气中含有2000mg/Nm3，根据相关标准要求要降到700mg/Nm3。目前，氮氧化物减排途径一是源头控制，如采用纯氧燃烧等先进燃烧技术，二是进行末端治理，采用有效的脱硝技术。
　　
　　从长远发展来看，应用全氧燃烧技术是方向。采用纯氧燃烧技术，不仅减少了60%左右的废气排放量，可降低85%以上氮化物排放，还大大提高生产效率和产品质量，避免了传统除尘及除氮等环保设备需要高额投资及生产维护费用等问题。但是，推广全氧燃烧技术也要有一个过程，在“十二五”期间要大面积推广难度很大，一是目前纯氧燃烧用于平板玻璃窑炉在我国处于工程示范阶段，还有进一步完善技术、提高经济合理性等问题；二是采用这一技术也要考虑到要对窑进行改造、制氧增加大量运行成本及我国600吨／日以上规模的窑很多（世界上全氧燃烧基本是600吨／日窑以下窑）等一些现实问题。有专家提出，在0号小炉辅助燃烧只需在现有的空分设备上加以改造，投资小，是现阶段提高质量、减少排放、降低成本行之有效的办法。加强末端氮氧化物治理是当前更现实的选择。
　　
　　因此，加大脱硝技术研发和推广是当务之急。目前，我国现有的平板玻璃生产线都未配置脱硝装置，国内玻璃行业也缺乏成熟的脱硝技术，特别是脱硫、脱硝、余热发电技术衔接问题是个难题，我国多样化的燃料品种结构，也给技术方案的选择增加了难度。国家的环保指标已发布，下一步将进入执行环节，列入环保监察指标，应尽快突破技术障碍。目前已有多家企业正在加快研发和技术论证。
　　
　　发展绿色化产品
　　
　　绿色平板玻璃产品除具备玻璃的基本功能和性能外，强调有更高性能，更好的节能、防火、安全、隔音、装饰等功能，甚至有智能控制、发电等方面的功能，在应用中能够实现节能减排并营造更为舒适安全的人居环境。建筑节能是实施我国节能减排战略的重中之重，在建筑物中玻璃占外墙的面积比例越来越大。据测算，我国现有建筑通过玻璃窗进行的热传递在冬夏季节分别占48%和71%左右，若采用空调调节室内温度，制冷温度提高2°C，制冷负荷减少约20%，制热温度调低2°C，制热负荷减少约30%，因此幕墙与窗体节能对建筑节能意义重大。我国平板玻璃主导市场是建筑，约86%产品用于建筑（外围护和装饰、家具等），发展以节能为重点的建筑绿色玻璃、满足绿色建筑发展的需求对我国玻璃工业的发展也至关重要。
　　
　　1.绿色玻璃有广阔市场
　　
　　未来我国建筑建设仍会保持大规模的趋势，预计未来5年间年均建筑竣工面积仍会保持在30亿平方米左右，其中城镇住宅约为10亿平方米，公共建筑约为8亿平方米，还有大量的建筑要进行节能改造、更换门窗，大力发展以节能为重点的绿色建筑玻璃是市场的需要。2010年起，我国新建建筑普遍实施节能率为50%的标准，北京、天津等少数大城市率先实施节能率为65%的地方节能标准，2015年后，部分城市率先实施节能率为75%建筑节能标准。在建筑节能政策和法规的推进下，节能玻璃应用将进入大规模普及期。Low-E镀膜中空玻璃是节能效果比较理想的玻璃，并且可复合成具有防火、安全等各种功能的产品，在北京等城市只有使用Low-E中空玻璃才能达到现行建筑节能标准，欧洲新建筑多年前已全部采用Low-E中空玻璃。目前，Low-E镀膜中空玻璃在我国推广情况并不理想，2010年我国Low-E镀膜玻璃应用量不足2800万平方米，约占建筑外围护（窗及幕墙）用玻璃的4%，大多用于公共建筑。若建筑节能标准能够在全国顺利推行，预计到2015年将达到1.2亿平方米左右，年均消费量增长率在35%左右，Low-E镀膜中空玻璃的应用将由一线城市向二三线城市梯度推进，由公共建筑向民用建筑普及。
　　
　　2.发展绿色玻璃要与应用领域协同
　　
　　生产与应用脱节已成为制约很多新型功能玻璃应用推广的一个关键问题，解决问题的有效途径是建立与下游产业协同发展机制。
　　
　　一是应更广泛宣传，让各个层面的使用者接受和了解产品（包括建筑开发商、设计师和最终消费者）。以Low-E镀膜玻璃为例，目前制约产品推广应用的一个主要问题是价格相对高。但若从建筑使用周期上考虑，却是更经济、更节约的选择。虽然因安装Low-E玻璃会使建筑初期投资有所增加，但在目前大中城市这么高的房价中，增加量是微乎其微的，很快就可在日后使用中的节能中得到补偿，而且使用者受益是长期的，不仅仅日常能耗减少了，内部环境的舒适度也提高了，同时因取暖和制冷能源消耗所造成的间接污染物排放也减少了。
　　
　　二是玻璃企业由产品提供商向整体解决方案提供商转变，丰富产品，提供使用者更多的选择，加强应用的研究，以开拓更广阔的市场。我国地域广阔，气候条件差异很大，并且大规模建筑建设中建筑结构差异化很大，因此要根据不同条件研制开发系列化玻璃产品，并按照技术可行、经济合理的原则，形成推广价值高、工程质量可靠度高、居住舒适度高的技术和产品集成。如窗、幕墙除了考虑单一材料的性能，应以系统集成综合热工性能作为指标。目前我国使用的窗玻璃主要有中空玻璃、着色玻璃、Low-E玻璃、阳光控制膜玻璃、调光玻璃、真空玻璃等。我国城镇大量使用的是PVC塑料或铝合金框单玻窗，节能效果不好，近年建设的住宅，特别是在大中城市的新建住宅基本使用的是PVC或铝合金透明中空窗，节能效果有所增强。Low-E中空玻璃断热桥铝合金窗、PVC塑料窗隔热性能好，适用于严寒地区或节能标准高地区，但价格高，目前使用较少。
　　
　　三是与建筑等下游领域协同制定、修订相关标准规范。完善现有标准规范，以标准来推进产品的应用，不仅要把建筑节能安全等绿色玻璃产品列入建筑设计标准，更重要的是列入相关验收标准，这需要相关国家行业管理部门的联手行动。目前这一问题已受到有关部门关注。
　　
　　3.不断加强绿色产品和技术装备创新
　　
　　一是创新节能新理念，向主动和智能控制发展，重点研发具有节能功能的玻璃表面膜系材料构成及其覆膜技术。节能玻璃镀膜材料的发展有被动、主动和智能控温等几个阶段，目前已投入商业应用的有被动调热（冷）型的Low-E玻璃。主动调热型的电致变色玻璃在汽车少数领域有应用，但还未用于建筑。智能控温材料由于可随环境温度变化自主调节光波透反射特性，从而可以机敏地调整室内温度，实现冷热双向调节，达到冬天保暖、夏天保冷的效果而备受关注，成为下一代智能窗的首选材料。
　　
　　二是注重发展太阳能利用产品。利用太阳能作为能源是未来必然的趋势，虽然由于目前产品转化率低、经济合理性等方面因素影响，太阳能利用市场在全球基本是政策驱动的市场，但是全球市场一直呈现快速增长的态势，各国已展开了太阳能利用技术发展的竞赛。目前加快太阳能产品和技术创新就是要占领行业发展的制高点，从长远看,光伏建筑一体化产品、集光镜、具有更高强度和透光性能的玻璃、TCO导电镀膜玻璃装备技术开发前景乐观。
　　
　　三是发展多功能复合型玻璃。除了节能功能外，目前玻璃的安全、防火功能已越来越受到关注。我国城市建筑建设正在向高层发展，建筑防火安全问题日益突出，火灾己成为高层建筑未来的潜在灾害之一，超高层建设大量应用玻璃材料做幕墙和隔断，研发防火能力更强玻璃成为迫切需求，超长时间的防火玻璃在国际市场也是高价值产品，60min以上的单片防火玻璃每平方米已超过千元甚至上万元人民币。具有节能、安全、防火、装饰等复合功能的产品市场前景看好。
　　
　　绿色发展是项系统工程，需要配套整体推进。在新的发展环境中，玻璃工业要实现更好更快发展，就必须走绿色发展的道路。