为贯彻落实党的二十大精神,大力支持低碳技术应用和推广,促进碳达峰碳中和目标实现,生态环境部组织征集并筛选出一批先进低碳技术,编制了《国家重点推广的低碳技术目录(第四批)》,包括六大类(节能及提高能效类,非化石能源类,燃料及原材料替代类,工艺过程等非二氧化碳减排类,碳捕集、利用与封存类,碳汇类),共35项低碳技术。
其中,涉及玻璃行业的低碳技术如下:
技术简介:
一、技术名称:全氧燃烧玻璃窑炉工艺及产业化技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:建材行业玻璃制造
四、该技术应用现状及产业化情况
玻璃窑炉为玻璃制造行业必须的玻璃熔化装置,行业多采用蓄热式空气燃烧窑炉,窑炉由空气助燃、单位能耗高、污染物排放相对较高,因此属于高能耗、高排放、高污染的行业。玻璃熔窑采用全氧燃烧时,燃料燃烧完全,火焰温度高,可以大幅减少烟气和粉尘排放量以及排烟的热损失。目前,全氧燃烧玻璃熔窑技术已在彩虹集团和中国建材集团成功推广应用,节能减碳和环境效益良好。
五、技术内容
1.技术原理
该技术主要利用高纯度氧气代替空气与燃料进行充分燃烧,将混合均匀的粉料加热至高温熔解,再通过玻璃液的均化、澄清、冷却及温度调节等过程,形成成分均匀、缺陷较少、符合成形温度要求的玻璃液。与蓄热式空气燃烧窑炉相比,由于使用纯氧,空气中约79%的氮气不再参与燃烧,可大幅减少烟气量和粉尘及排烟热损失,同时减少NOx排放。同时,使燃料燃烧更完全,比空气助燃黑度大,辐射能力强,火焰辐射玻璃液温度可提高100℃左右,配合料熔融速度加快,可使熔化率提高20%左右,从而实现节能减碳。
2.关键技术
(1)光伏玻璃全氧燃烧窑炉设计技术熔化部池底采用四道台阶式结构设计,增加澄清效果,起到控制引导作用,减少玻璃液回流;采用无缩孔整体熔铸式窑坎设计,设置于窑炉3/4处,提高熔化质量,稳定了玻璃液流;横通路拐角采用“倒角”设计,防止玻璃析晶,保证对流稳定;横通路墙体及熔化池后山墙采用“锚拉砖”控制,防止墙体倾斜。
(2)光伏玻璃全氧燃烧辅助工艺装置设计技术采用脉冲式窑炉鼓泡装置,提高了熔化效率;采用独有的三对消泡装置及消泡液配方,可有效消除富硅层泡沫,降低窑炉能耗,提高熔化质量。
(3)光伏玻璃全氧燃烧熔解工艺控制技术选用高过率玻璃配方,配合“单峰状”窑炉温度特性分布曲线,采用“双垂直烟道+百叶窗式补风”的窑炉压力稳定及精确控制技术和DCS控制系统可实现窑温的自动检测,实现对全氧燃烧熔解工艺的精确控制。
3.工艺流程
全氧燃烧玻璃窑炉工艺技术的工艺流程见图1。全氧燃烧玻璃窑炉平面示意图见图2。全氧燃烧玻璃窑炉剖面示意图见图3。
图1 全氧燃烧玻璃窑炉工艺及产业化技术工艺流程图
图2 全氧燃烧玻璃窑炉平面示意图
图3 全氧燃烧玻璃窑炉剖面示意图
六、主要技术指标
1.熔窑热效率提高15%~20%;
2.单位产品能耗下降25%-30%;
3.天然气单耗小于1170kcal/kg;
4.温室气体CO2排放减少20%~30%,NOx排放减少80%以上。
七、技术鉴定及获奖情况
该技术已获得国家发明专利8项,实用新型专利16项。2016年,经中国电子学会组织的科技成果评价,该技术达到国际先进水平,其中窑炉结构设计、工艺控制技术处于国际领先。同年,荣获中国电子学会科学技术进步奖二等奖及中国建材行业第二十次优秀工程设计奖一等奖。2018年,牵头起草由中国建筑玻璃与工业玻璃协会组织的《全氧燃烧超白压花玻璃能源消耗限额标准》。
八、典型用户及投资效益
典型用户:彩虹(合肥)光伏有限公司、中国建材集团
典型案例1
案例名称:合肥光伏玻璃一期全氧燃烧玻璃窑炉工艺及产业化项目
建设规模:一座750吨/日全氧光伏玻璃燃烧窑炉及配套生产线。建设条件:无特殊条件。主要建设内容:750吨/日全氧光伏玻璃燃烧窑炉,配套4条热端引流生产线,以及6条玻璃深加工生产线。主要设备:全氧燃烧设备、窑炉鼓泡系统、熔化池燃烧设备、排烟设备与控制系统、DCS控制系统、退火窑设备。项目总投资61382万元,建设期为7个月。年碳减排量18200tCO2,碳减排成本为1600-1700元/tCO2。24年经济效益8768万元,投资回收期约7年。
典型案例2
案例名称:合肥光伏玻璃二期全氧燃烧光伏玻璃窑炉工艺及产业化项目
建设规模:建设一座日熔化能力为800t/d的全氧燃烧玻璃窑炉及配套生产线。建设条件:无特殊条件。主要建设内容:建设一座日熔化能力为800t/d的全氧燃烧玻璃熔窑,并配套4条单线≥200t/d压延玻璃生产线和相应产能的玻璃镀膜、钢化生产线。主要设备:全氧燃烧设备、窑炉鼓泡系统、熔化池燃烧设备、排烟设备与控制系统、DCS控制系统、退火窑设备。项目总投资75000万元,建设期为10个月。年碳减排量19180tCO2,碳减排成本为1900~2100元/tCO2。年经济效益10822万元,投资回收期约7年。
九、推广前景和减排潜力
目前,全氧燃烧技术在我国光伏玻璃领域中应用较多,在光伏领域占比约12%,在全国玻璃制造领域占比仅为1.53%。在产能最大的浮法玻璃领域中,全氧燃烧技术还尚未大范围推广应用,若该技术在浮法玻璃制造领域中进行应用,其推广应用前景十分广阔。预计未来5年,在光伏玻璃领域市场规模将达到40000吨/日,其中光伏玻璃全氧燃烧应用规模将超过10000吨/日,将占总市场的25%左右。项目总投资将达到80亿元,可形成的年碳减排能力约为24万tCO2。
(来源:生态环境部)
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