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转发收藏!玻璃纤维行业碳减排技术指南
来源:ayx娱乐首页 作者:ayx娱乐平台官网 日期:Monday 15th of April 2024 10:35:27 PM 浏览次数: 11

  为深入贯彻落实党中央、国务院关于碳达峰、碳中和的重要决策部署,完整、准确、全面贯彻新发展理念,践行“宜业尚品、造福人类”的建材行业发展目标,科学做好玻璃纤维行业节能降碳改造升级,推动玻璃纤维行业节能降碳和绿色转型,根据《建材行业碳达峰实施方案》,结合《玻璃纤维行业规范条件》《玻璃纤维单位产品能源消耗限额》,制定《玻璃纤维行业碳减排技术指南》。

  完整、准确、全面贯彻新发展理念,科学处理发展和减排、短期和中长期的关系,突出标准引领作用,深挖节能降碳技术改造潜力,按照“因业施策”“因企施策”“一线一策”的原则,加快推进玻璃纤维行业节能降碳改造提升步伐,带动全行业绿色低碳转型,确保如期实现碳达峰目标。

  对拟建、在建项目,应对照能效标杆水平建设实施,推动能效水平应提尽提,应全面优于先进水平。对能效落后于行业基准水平的存量项目,明确改造升级和淘汰时限(一般不超过3年),引导企业有序开展节能降碳技术改造,在规定时限内将能效改造升级到优于基准水平,力争优于能效标杆水平。

  坩埚拉丝法需两次成型,生产过程能耗较大,碳排放也高于行业平均水平,国家发改委2019年11月发布《产业结构调整指导目录(2019年本)》,提出鼓励大型池窑拉丝技术,限制代铂坩埚拉丝生产线等政策,产业结构调整政策将推动行业生产模式整体将向大型池窑拉丝生产线发展。目前全国玻璃纤维生产企业达数百家,其中拥有池窑玻璃纤维生产能力的企业只有不到50家。2022年,全国玻璃纤维纱总产量超过700万吨,主要为池窑玻璃纤维纱产量。由于坩埚拉丝产量占比较小,在5%左右,又属于限制类项目,故本指南未对代铂坩埚拉丝企业提出改造升级要求。

  池窑拉丝法是将生产玻璃纤维的原料配制成玻璃配合料,直接投入到池窑中进行熔制,熔化好的玻璃液经窑的通路进入漏板,通过高速拉丝机,将玻璃液由漏板底板的漏嘴引出成纤。与坩埚法相比,池窑法具有工艺工序简单、节能降耗、成形稳定、高效高产等方面的优势。玻璃纤维生产碳排主要来源于燃料燃烧过程排放、生产过程(主要来自于原料石灰石、白云石等原料分解)排放以及购入电力、能源介质对应生产活动的二氧化碳排放。

  最新的《产业结构调整指导目录(2023年本,征求意见稿)》于2023年7月进行意见征求,涉及玻纤行业的内容有:

  鼓励类:8万吨/年及以上无碱玻璃纤维粗纱(单丝直径>9微米)池窑拉丝技术,5万吨/年及以上无碱玻璃纤维细纱(单丝直径≤9微米)池窑拉丝技术,超细(单丝直径≤5微米)、高强、高模、耐碱、低介电、低膨胀、高硅氧、可降解、异形截面等高性能及特种玻璃纤维开发与生产,玻璃纤维毡、布等制品生产;玄武岩纤维池窑拉丝技术。

  限制类:中碱玻璃纤维池窑法拉丝生产线万吨/年(不含)的无碱玻璃纤维粗纱池窑拉丝生产线,中碱、无碱、耐碱玻璃球窑生产线,中碱、无碱玻璃纤维代铂坩埚拉丝生产线。

  落后产品:①使用非耐碱玻纤或非低碱水泥生产的玻纤增强水泥(GRC)空心条板;②陶土坩埚、陶瓷坩埚及非铂金材质坩埚拉丝玻璃纤维和制品及其增强塑料(玻璃钢)制品。

  受工业和信息化部委托,中国建筑材料联合会选取了2家典型玻璃纤维生产企业,其中年产6万吨无碱玻璃纤维池窑生产线万吨无碱玻璃纤维池窑生产线家,作为落实玻璃纤维行业碳达峰实施方案的“试验田”,开展解剖“麻雀”式的调查研究,既有生产传统玻璃纤维的生产线,又有生产高性能玻璃纤维生产线,在行业中具有一定的代表性、典型性,为本指南提供了主要的基础数据和节能降碳技术路径支撑。截至2022年底,能效优于标杆值水平的玻璃纤维粗纱生产能力约占5%、玻璃纤维细纱约占10%;能效落后于先进水平的玻璃纤维粗纱生产能力约占50%、玻璃纤维细纱约占40%。不同类型玻璃纤维企业生产能耗水平和碳排放水平差异较大,但通过采用先进的技术和装备,也具有较大的节能降碳改造升级潜力。

  到2025年,玻纤行业优于能效标杆水平的产能比例达到20%以上,能效落后于基准水平的产能基本清零,行业节能降碳效果显著,绿色低碳发展能力大幅增强。到2030年,能效基准水平和标杆水平进一步提高,优于标杆水平的企业比例大幅提升,行业整体能效水平和碳排放强度达到国际先进水平,形成一批具有能耗水平优于世界先进水平的领军企业,行业实现碳达峰目标。

  注:①由于9微米以下细纱、超细纱、极细纱的品种繁多,以上数据是依据产品G75的标准,其他品种可根据产量折算。②基准水平值按《玻璃纤维行业规范条件》对能源消耗的限定要求。

  技术路径:①玻璃成分的合理设定。考虑玻璃的物化性能,使配合料在较低的温度下熔化,降低窑炉的能源消耗;②配合料含水率及均匀率控制;③粉料运输选用效率较高的密相输送技术,提高压缩气体的使用效率。

  技术路径:①采用纯氧燃烧技术,提高燃烧能效;②采用鼓泡技术,加强玻璃液的热交换,改善玻璃液的均化和澄清;③采用大功率电助熔技术,提高熔融热效率;④采用立体燃烧技术,结合窑炉结构优化烧嘴位置和角度,以提高熔融热效率;⑤应根据玻璃熔制过程中熔化、均化、澄清的工艺特点来优化工艺制度,提高玻璃液的传热和熔融效率。

  技术路径:①采用大流量漏板技术,提高拉丝产量,降低吨纱能耗;②采用多分拉技术,提高生产效率,降低能耗;③加强通路保温及密封,减少热散失;④采用高效喷雾工艺,降低水用量;⑤对工艺空调风系统进行分区控制,合理设计风道及作业空间区域。

  技术路径:①针对玻璃纤维粗纱浸润剂性能制定合理的烘干工艺制度,烘干热风宜循环使用;②针对玻璃纤维细纱浸润剂性能制定合理的调理工艺制度,提高调理质量;③退并采用小循环系统控制捻线温度,降低空调负荷;④合理规划线密度检测频次,以提高出材率和生产效率;⑤合理回收制品辐射热,减少燃气用量。

  技术路径:①窑炉结构改进。根据规模和产品方案合理选用长宽比,合理设计各部位的结构形式。熔化部与主通路的连接宜采用下沉式流液洞或挡砖结构。②在保证结构安全情况下,窑炉火焰空间宜采用全保温的形式。③采用高效新型保温材料、密封材料和保温涂料。针对玻璃窑炉不同部位使用适宜的新型复合保温材料,降低窑体表面温度,减少能量散失。④在窑炉相关工作孔口加强密封,对玻璃窑炉投料口、火焰观察口、烟道等易漏风的部位进行密封处理,减少散热,降低空气进入量。⑤合理布置通路的形式,根据不同规模可采用T型、H型、“王”字型,成型通路底部宜采用倾斜式结构,宽度宜采用渐缩式结构,合理控制通路玻璃液流速和温降。⑥合理控制窑炉及通路过氧量,根据过程控制制度,合理调控氧燃比。

  预期效果:在保证结构安全情况下,窑炉火焰空间采用全保温的形式,同时采用钛钠硅保温毯、微孔隔热板、纤维喷涂材料、高发射率节能材料等新型复合保温材料,并对窑炉相关工作孔口加强密封,并对玻璃窑炉投料口、火焰观察口、烟道等易漏风的部位进行密封处理。预期降低燃料消耗3%~5%。

  技术路径:①粗纱拉丝喷雾喷头宜选用双流体喷头,提高喷雾冷却强度及均匀性,降低单位产品水耗。②选用多分拉、大卷装自动换筒拉丝机,提高生产效率。③优化漏板电力系统,减少漏板电力在途耗能。漏板电力系统采用24脉波的主变,漏板控制系统采用总线控制,减少DCS孤岛系统,实现漏板惯性传输最佳匹配,达到最佳效果。

  预期效果:通过采用双流体喷雾技术、分拉、大卷装自动换筒拉丝机,优化漏板导电系统,可节约能耗2%~4%。

  技术路径:①采用节能型烘干炉和热定型炉,采用组合布置和保温措施,降低单台设备能耗,排湿烟气及炉出口原丝热能回收;②后处理设备宜进行废气焚烧热量的回收及二次利用,采用余热收集器回收焖烧后布卷冷却散发的热量及设备自身热量。

  技术路径:①中小型三相异步电动机、通风机、清水泵、空气压缩机、变压器等通用设备的能效指标,优先采用高能效装备;②对有调速要求的大型风机,如冷却风机、烟气引风机、空调送风机、拉丝排风机等,采用变频调速技术;③生产线设计和技术改造的风机设备选型时,开展风机参数专项优化设计,使风机运行效率达到80%以上;④备用设备宜在满足使用条件下一备多用;⑤机械驱动设备应减少转换连接,尽量选用直驱模式;⑥风机选型、风管路布置及燃烧系统宜符合GB51258标准;⑦采用实时负荷动态调节法对车间空气调节系统进行全面节能调试、分级分区域设置空气调节系统、合理设定空气调节温湿度要求及循环次数等;⑧厂内能源宜充分考虑梯级利用,如厂区设备分高压、低压供电,压缩空气按使用压力梯级供应;⑨减少能源形式转换,提高能源利用效率。

  预期效果:采用变频调速技术,预期节电10%左右;采用实时负荷动态调节法全面节能调试,预期节约能源消耗约8%~15%。

  原料替代研究包括原料替代技术和固废综合利用技术开发及应用两部分。原料中所含的碳酸盐是玻纤行业的碳排放三大来源之一,因此开发低碳/无碳矿物原料代替目前常规的高碳矿物原料,对玻纤废丝进行高效率回用是降低玻纤生产碳排放最直接的技术方案。

  技术路径:①减少使用碳酸盐类原料或采用煅烧过的碳酸盐原料,以减少CO2排放;②持续开展纤维玻璃配方改良,优化原料使用方案,降低生产配合料中碳酸盐的使用比例,减少因碳酸盐原料分解产生的碳排放;③建立原料数据库,对不同种类、不同产地或矿点的原料各种成分进行条件搜索、大数据分析和多变量高通量计算,找到适合搭配条件的原料组合;④废丝回收利用率应达到100%。

  燃料替代技术共分为大功率电熔技术和氢能替代两部分。一是探索全电热设备加热技术,推进大功率电助熔技术,大规模采用绿电替代技术,进一步降低天然气使用比例,从而实现窑炉大规模降碳;二是开发低碳高效的氢能利用技术及关键装备,形成核心装备研发制造、工程设计、产品生产、氢能利用系统应急预案和标准等较完整配套的产业链关键技术。

  技术路径:①通过对窑炉进行数学仿真模拟,研究火焰空间的温度场、气体流动场、玻璃液内部的电加热的能量场、玻璃液的流动场与温度场等等,以达到对玻璃熔窑热工过程的理性认识,从而进一步优化窑炉内部结构,同时根据玻璃液熔化情况来研究电极列插入的不同深度及功率的分配;②由于电功率提高势必提高池底玻璃温度,加剧耐火材料的侵蚀,为减少侵蚀必须研究对池底结构的改进、冷却风系统的改进,减少高温侵蚀;③优化大功率电助熔系统,如电极规格、数量、布置方式、接线方式、变压器型号等;④对电助熔系统进行数值模拟,研究在不同电极布置下的电力线场的分布,通过比例缩小模拟电流电压来推导实际生产电功率参数;⑤通过电流侵蚀试验研究电流对耐火材料的侵蚀机理,明确耐火材料的选型。

  技术路径:①氢气作为零碳燃料,是行业大规模脱碳的有效途径,需研究氢气燃烧在玻纤工厂的应用;②玻璃液熔制是一个复杂的理化过程,需探索火焰空间、通路液深、温度梯度对纤维成形的影响规。


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