2025年主要耗能行业节能技术指南-玻璃纤维行业的能源效率-中德能源与能效合作

中德能源与能效合作EnergiepartnerschaftDEUTSCHLAND-CHINA玻璃纤维行业的能源效率ZDeutscheGesellschaftf⃞rInternationalezusammenarbeit(Glz)GmbH该示范项目作为德国联邦经济与气候行动部（BMWK）与中国国家发展和改革委员会（NDRC）之间中德能源合作伙伴关系的一部分，由德国国际合作公司（GIZ）GmbH与国家节能中心（NECC）联合实施，旨在通过提供能效措施和最佳实践，加强与私营部门的合作，以减少中国主要高耗能行业的碳排放。“支持江苏省低碳发展项目（第三阶段）”为其提供了联合资助，该项目由BMWK的国际气候倡议（IKI）提供资金 ,并由江苏省生态环境厅与GIZ共同实施。作为德国联邦企业，GIZ支持德国政府在可持续发展的国际合作中德能源与能效合作Energiepartnerschaft江苏低碳城市发展项目本报告是该系列出版物中的第四份，旨在概述和分析包括机场以及纸浆和造纸、水泥、陶瓷和玻璃纤维制造业在内的关键部门的经济性措施，借鉴了德国和国际经验及最佳实践。中德工业能效示范项目，作为中德能源合作的一部分,由德国联邦经济事务和气候变化部委托太原外交办公大楼2-5，朝阳门外大街14号，北京100600，中国代理：德国国际合作公司（GIZ）有限合伙企业托尔斯滕·弗里茨凯特罗辛纳2号10963柏林由赫尔穆特·贝格尔，ALLPLANGmbH，施温德加斯街道10号，1040维也纳，奥地利努希恩·沙赫里，托马斯·艾森胡特，曼努埃拉·法尔加丹ALLPLANa（P66）马克西米利安·里斯尔，袁振德国国际合作机构(GIZ）股份有限公司本报告全文受版权保护。本报告包含的信息是根据我们所能了解和相信的良好科学实践原则汇编的。作者认为本报告中的信息是正确的、完整的和最新的，但不承担任何错误（明示或暗示）的责任。本文件中的陈述不一定反映客户的观点。2玻璃纤维行业的能源效率尽管面临重大的全球挑战，近年来我们在德国和中国看到了能源转型方面的重大进展。中国仍然是全球可再生能源装机容量最大的国家，而德国的可再生能源在净发电量中的占比首次超过50%。但尽管可再生能源的推广和发展在我们全球减缓气候变化负面影响的工作中发挥着重要作用，但仅靠这还不够，无法为人类保护一个宜居的未来。为了完成必要的能源转型，提高能源效率以减少工业、建筑和交通中的温室气体排放至关重要。特别强调提高工业生产中的能源效率，因为工业是世界上主要的耗能部门之一，约占终端能源消费总量的29%。作为其能源转型的一部分，德国联邦政府为自己设定了到2045年在所有领域实现碳中和的目标。到本世纪中叶，德国的目标是将其一次能源消耗与2008年相比减少50%。为实现这一目标，德国采用了“效率优先”原则，旨在在可能的情况下优先考虑能源效率。在类似的意义上，中国已将其能源革命战略（2016—2030）中将提高能源效率作为一部分。中国政府提出的第十四个五年计划旨在2021-2025年期间将能源强度降低13.5%，碳强度降低18%。这些目标是在碳排放在2030年前达到峰值和2060年实现碳中和的背景下设立的。为了实现这些雄心勃勃的目标，需要推动各行业的全面改革。马丁·霍夫曼可持续转型集群负责人，GIZ中国玻璃纤维行业是一个能源密集型产业，其单位能耗范围为每吨玻璃产品7.2至12.6吉焦。有多种措施——从玻璃回收到使用绿色氢能、余热回收和电气化——可用于减少该行业的化石燃料消耗和二氧化碳排放。值得注意的是，玻璃生产中总二氧化碳排放的15-25%是过程排放，即它们源自原料本身的化学反应，并且无法通过传统方法避免。因此，玻璃纤维行业的完全脱碳也要求部署碳捕获和储存等创新技术。此处，中德国际合作为此贡献一份力量。本报告作为德国联邦经济事务与气候行动部（BMWK）、国家发展和改革委员会(NDRC）以及中国国家能源局（NEA）签署的中德能源合作项目的一部分而发布，该项目由德国联邦政府国际气候倡议（IKI这份报告是关于重工业部门能效措施系列报告中的第四份。它重点介绍了玻璃纤维生产这一非常耗能过程中的工序相关措施——聚焦于连续纤维丝的生产——并根据其实施潜力和有效性对这些措施进行了讨论。我谨向所有参与专家和实施合作伙伴表达我的感谢，特别是中国的国家节能中心（NECC）和江苏省生态环境厅，感谢他们持续的支持。我真诚希望这项研究能够激发灵感，为寻找更节能的解决方案、引领我们走向更清洁的未来做出贡献。玻璃纤维行业的能源效率 ·2.2能源效率政策与管理162.3能源效率措施概述18◆3玻璃纤维行业概览19··3.1生产过程及工艺步骤描述20 ·3.2行业节能现状与发展233.2.1能源统计与基准——玻璃（纤维）行业233.2.2能量与物质流26··3.2.3能源密集型工艺27 ◆4特定行业的节能措施··28 4.1.1基线情况描述及能耗30 ·4.1.3潜在节能和温室气体减排30 ·4.2.1基准情况描述及能耗314.2.2改进建议措施314.2.3潜在节能与温室气体减排33·· 4.3.1基准情况描述及能耗· 4.3.3潜在节能和温室气体减排 ·364.4热氧再生炉（Eco-HeatOx） 4.4.1基准情况描述和能耗 4.4.3潜在节能和温室气体减排· ·394.5.1基准情况描述及能耗· ·394.5.2改进建议措施 ·404.5.3潜在的节能和温室气体减排· ·424.6.1基准情况描述及能耗42 ·4.6.2建议改进措施424.6.3潜在节能与温室气体减排43 444.7.1基准情况描述及能耗44 ·4.7.2改进建议措施444.7.3潜在节能和温室气体减排46玻璃纤维行业的能源效率44.8基于模型的预测控制(MBPC)47 ·4.8.1基准情况描述与能耗474.8.2改进建议措施484.8.3潜在节能与温室气体减排50··4.9压力损失最小化514.9.1· ·4.9.3潜在节能与温室气体减排534.10对未来发展的展望54◆5结论··55◆6文学··59玻璃纤维行业的能源效率图1：所选措施的能量节约潜力（kWh/t）11 图2：选定措施的网络CO2减排潜力（kgCO2/t）11图3：TFC股份：左上欧盟，右上世界，右下中国13 图5：ODEX指标-欧盟工业部门15图6：ODEX指标-德国工业部门15 图7：玻璃熔炉的组件21图8：玻璃纤维成型方法22 图10：不同玻璃类型的单位能耗(GJ/吨)，(Leisin,2019)25图11：欧洲连续纤维玻璃纤维温室气体排放强度统计数据26图12：玻璃生产步骤26图13：氧气燃料燃烧炉（带/不带余热回收炉）与蓄热式空气-燃料燃烧炉（4.0GJ/t）在300t/d炉（50%木屑）情况下的比燃料消耗量图14：不同的热化学余热回收（TCR）工艺：（a）基准；（b）TCR+蒸汽锅炉；（c）TCR+熔渣预热器；（d）TCR+O2-再生器；RFG：回收烟气35图15：用于氧气燃料炉的Eco-HeatOx工艺37 图19：电解的过程和应用45图21：熔炉玻璃调温过程高级控制系统MPC——模玻璃纤维行业的能源效率6表1：欧洲玻璃生产量（吨）（欧盟28国，不包括隔热玻璃纤维，2020年）23表2：2005年欧盟连续玻璃纤维安装和熔炉24表3：产品基准25 表4：单位能耗及各子过程能耗占比27表5：玻璃纤维行业节能措施29表6：措施的关键事实——优化助熔剂30·表7：德国玻璃生产原材料31表8：措施—玻璃纤维回收的关键事实33 表9：措施——富氧燃烧——总碳强度关键事实36 表11：措施——电动助推的关键事实41表12：措施关键事实-批次和碎料预热43表13：电解和甲烷化技术的现状与发展46表14：措施——低碳燃料的关键信息46表15：措施关键事实——基于模型的预测控制（MBPC）50 表16：措施——压降最小化关键事实表17：玻璃生产中减排的技术潜力56 玻璃纤维行业的能源效率最佳可用技术基准BREF最佳可用技术参考文档氧化钙CCS碳捕捉与封存CCU碳捕获与利用CFF连续长丝纤维EEA欧洲环境局ETS排放交易体系欧洲联盟有限元模型欧洲玻璃联盟温室气体吉焦国际能源署IGES全球环境战略研究所工业生产指数国际标准化组织JRC联合研究中心基于模型的预测控制系统兆焦耳百万吨超级克（等同于一吨）兆瓦时非政府组织操作与维护能源效率指数目标聚合物电解质膜π比例积分比例积分微分电力到X技术研究与发展玻璃纤维行业的能源效率8RFG回收烟气监督控制与数据采集SOEC固体氧化物电解池TCR热催化重整TFC总最终消费TRL技术就绪水平联合国环境规划署联合国环境规划署余热回收玻璃纤维行业的能源效率工业部门能效提升是减少总能耗和温室气体排放的有力且高效手段，考虑到以下事实：●TFC大部分（总最终能源消耗）归因于工业部门，对应28.6%（世界平均水平）甚至48.3%（中国）（国际能源署，国际能源署数据和统计，2018）●流行的较大份额工业能源消耗中的化石燃料(TCF)–全球范围（10%石油产品，20%天然气，近30%煤炭）和中国（约5%石油产品 ,7%天然气，50%煤炭）（IEA，IEA数据统计，2018），●显著的杠杆效应由于相对较少的角色在工业部门（单个工业企业即可实现大幅节能，与针对其他部门的措施形成对比）●目前具有相当高的水平的潜力未开发的能源效率，以及●额外好处增强了竞争力，生产流程更顺畅，停机时间减少，对效率产生积极影响，涵盖所有资源：水、空气、土壤和材料。在欧洲，最成功的提高能效的措施范围包括基准值的适用，既适用于新设施的许可（另见所述的最佳可得技术）。BAT文件),以及确定自由分配份额的参考值欧洲碳排放交易体系欧盟ETS自2005年起实施 ,是一个总量控制和交易制度。目前它覆盖了大约11,000家重型能源用户，包括发电站、工业企业和航空公司，这些企业共同承担了参与国约40%的碳排放量。初步结果表明，迄今为止，该计划已显著有助于整体减排，并在2005年至2019年期间导致了约35%的减排。为实现欧洲绿色协议中定义的到2030年温室气体减排55%的总体目标，还需要进一步努力。另一个重要的政策工具是大型企业必须每四年进行一次外部能源审计，或者根据要求实施能源或环境管理系统。能源效率指令(20哪些是下列措施的前提条件)到设备变更、流程集成和替代流程的应用。下列指南侧重于与流程相关的措施玻璃纤维行业.这些措施的选择基于其可实现的潜力/适用性（重点关注中国）以及其有效性（与可实现的收益相比必要的改变/投资成本）。数据来源不仅包括国际和当地研究/分析，还包括基于专家经验进行的估算。“的定义玻璃纤维行业并不总是统一应用。它主要包括连续纤维丝(CFF)，有时也包括玻璃棉和岩棉的生产。CFF以多种形式生产和供应：纱线、片材、切碎丝、纺织品（纱）、组织物和磨碎纤维。主要最终用途（约90%）是复合材料（玻璃增强塑料，GRP）的生产，通过增强热固性和热塑性树脂来实现。本报告重点介绍CFF的生产，并讨论所有玻璃生产设施（包括平板玻璃和瓶玻璃的生产）都共同面临的主要能源相关问题。在欧洲，仅大约80万吨玻璃纤维的产量，这相当于整体玻璃产量的不到3%。单位能耗每吨玻璃纤维在欧洲是2兆瓦时，其中约80%可归因于熔化本指南包含生产玻璃纤维所执行的所有工艺步骤，包括配料准备、熔融和澄清、成形和精制。以下节能措施被确定为最有前景的，在本指南中详细描述：●富氧燃烧再生炉（生态热氧）●批次和碎料预热●低碳燃料（H2，O2）●基于模型的预测控制(MBPC)在评估终端能源消费（电力和热能）方面的能源效率潜力时，必须始终与相关性紧密联系起来温室气体减排.这意味着实际温室气体减排影响强烈取决于实际燃料替代并且用于发电的能源来源。这一点尤其适用于所有燃料转换项目，以及用电炉替代燃煤炉的措施。鉴于目前电网排放因子普遍较高，转换为电炉会导致负的CO2平衡。然而，如果使用低排放的电力来源，结果可能会有较大变化。除了目前已有的技术以及如余热回收、工艺优化和增加废料使用等CO2减排策略之外，需要付出努力才能实现更大规模的脱碳化。从长远来看，碳捕集技术和氢气、合成气和沼气的使用预计将对二氧化碳减排做出重大贡献。能源和二氧化碳的节约量是根据特定假设（显示在各相应部分）计算的，并且如果不是另有说明，则基于IPCC的气体排放因子（0.202吨CO2/兆瓦时）、煤炭排放因子（0.335吨CO2/兆瓦时），以及来自IGES数据库的中国平均电网排放因子（0.618吨CO2/兆瓦时）进行计算。（htt以下图表总结了可预期能源节约和由此产生的净二氧化碳节约。压降最小化导致相对较小的减少，无法以下方比例表示。压降最小化基于模型的预测控制(MBPC)批量和碎料预热氧燃料-TCR工艺玻璃纤维回收优化助熔剂4.04.046.045.0225.0220.020.0750.0-3001500.01低碳燃料（H2,O2）批量和碎料预热氧燃料-TCR工艺优化助熔剂基于模型的预测控制(MBPC)玻璃纤维回收压降最小化-34242317242317914544303目前由于发电排放导致电力助推的负储蓄。 工业能源效率概述行业是之一主要耗能行业全球范围内。这体现在以下图表中，这些图表展示了最终总消费（=TFC）的份额：图3：TFC股份：左上EU，右上世界，右下中国TFC占欧盟28国(2018)的份额未指定，0.3%非能源使用，8.6%行业，23.1%钓鱼，0.1%行业，23.1%农业/林业,2.5%商业和公共服务,12.7%住宅，24.2%运输，28.5%TFC全球占比(2018)非指定，1.5%非能源使用，9.2%钓鱼，0.1%行业，28.6%农业/林业，2.2%商业和公共服务，8.1%住宅，21.2%运输，29.1%TFC中国(2018)的份额非指定，3.7%非能源使用，8.6%钓鱼，0.0%农业/林业，2.2%商业和公共服务，4.6%住宅，16.8%行业，48.3%运输，15.8%玻璃纤维行业的能源效率关于工业中使用的能源来源，不同能源的相对重要性在不同国家之间差异很大——特别是在煤炭和天然气方面。60.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%CoalCoal水热石油产品电石油产品电风风世界%EU28%中国工业领域中的能源效率被认为是减少总能耗和温室气体排放的最有力措施之一——这不仅是因为工业部门规模庞大且重要，还因为与其他部门相比，参与其中的行为体相对较少。因此，一个工厂的能效变化会然而，超过一半的减少是由于经济衰退导致的整体工业活动下降造成的。近年来节能效率有所提高（每年约1%的利率），但仍然低于21世纪初的水平。这可以部分解释为大型设备未满负荷运行——效率较低——以及部分能源消耗相对固定且与生产水平无关的事实。（弗劳恩霍夫ISI，2018）在欧盟，工业能源消耗自2007年以来已显著减少。“ODEX”（能效指标目标）是在部门层面（家庭、工业、交通）得出的，并根据各子部门（或最终用途）在部门能源消费中的份额，对子部门的特定消耗指数进行加权。在工业部门，ODEX是根据每吨钢铁、水泥和纸张的特定消耗量以及其他部门按工业生产指数（IPI）的消费量，在14个行业层面得出的。 工业能源效率概述总体能源效率进步可以通过不同的指标来衡量。其中之一是ODEX指该指标用于欧盟的不同工业子部门，并在下图中显示。标该指标衡量部门层面的生产活动中能源消耗（物理消耗，而非财务消耗)。9080706020002002200420062008201020122014化学品食物钢机械水泥运输工具纸总计很明显，自2000年以来，整体能源效率每年提高了约1.4%（或自2000年以来累计提高了17%）。然而，自经济危机以来，提高的速度放缓了。例如在德国，这种效应更为明显：110105100959085807570总ODEX（技术）钢纸总ODEX（观测值）非铁食物化学品非金属20002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016有若干研究涉及目前全球现有的相当大的能源效率潜力。例如，来自IEA（2007年）的研究，在UNEP最佳实践和案例研究分析中引用， ,基于商业、经济有效的成熟技术。(fawkes,2016)。这些数据对应全球工业能源使用改进潜力约为18-26% ,以及全球工业部门co2排放改进潜力为19-32%。预计最高潜力将出现在化工、钢铁、水泥和造纸行业。能源效率政策与管理能源效率政策与管理的公司处罚）。这些政策选项可以采取监管措施、财政/金融政策和信息/能力建设（Fawkes，2016）的形式。在欧洲的工业部门，最重要的工具和措施是最佳可用技术的定义、欧洲排放交易机制以及应用能源审同一行业的不同生产点存在不同的能耗/能效数据，这取决于所应用的技术、工厂的规模及其运营情况。检查不同生产点的最有力方法之一是将其实际消耗与行业能源基准进行比较，以及更广泛地——它们各自与最佳可用技术(BAT).在欧洲，例如，有参考文件描述工业子部门的最佳可用技术，称为BREFs，这些文件遵循欧盟工业排放指令的要求.这些结果不仅涵盖了能源消耗性能，还包括了与空气、水和土壤排放的相关性，以及资源效率。它们源于行业代表、非政府组织、欧盟成员国和欧洲委员会之间的讨论，并在欧洲IPPC局的网站上发布，网址为h施必须符合BAT标准并且相应的排放水平从开始运行时。现有安装必须在BAT结论公布后4对标行业内效率最高的工厂的另一个应用可以在...内找到欧盟排放交在以最具成本效益的方式减少整体温室气体排放。这意味着为所有覆盖的设施（目前包括约11000个高耗能设施，如发电厂、工业企业和在这些国家之间运营的航空公司）设定了特定的上限，这些设施共同承担了参与国家约40%的整体排放。过一个考虑相关行业的历史排放量以及参与企业中排名前10%的企业的排放水平（基准比较）等其他因素，分配给公司。这种差额（无论是盈余还是短缺）都可以在市场上进行交易。初步结果表明该方案达到了其目标。排放物在2005年至2019年期间，,欧盟目标是整体温室气体排放到2030年减少55%在此包中，能源效率被指定为首要关键目标，因为它被认为是减少温室气体排放和降低能源成本的一种最容易的方式。因此，欧盟设定了至少具有约束力的目该文件包含关于根据新/现有工厂和其他限制因素制定的能源效率措施（除材料效率、各种物质的排放水平、废料和噪音外）的应用流程描述和最低流程要求。要求包括但不限于：流程优化、定期维护、炉膛设计和熔炼技术的优化、燃烧控制技术的应用、增加碎料使用水平、使用废热锅炉进行能量回收、使用批料和碎料预热。在2015年巴黎气候协定之后，欧盟承诺到2030年与1990年相比，实现至少40%的温室气体减排。为了实现这一目标并为进一步能源转型铺平道路，欧盟委员会于2016年提出了新的、更雄心勃勃的规则，称为《面向所有欧洲人的清洁能源包》。新能源份额关于总最终能源消费的目标已设定为至少32%（欧盟委员会，2018年，最后更新日期为2020年12月）。在这方面，欧盟排放交易体系（EU-ETS）的修订和可能扩张目前正在讨论中。所有质量/环境过程，在标准ISO50001中应用已建立的管理工具和流程对任何节能项目而言，重要的是监测与核实应用，因为这为验证所实现的节约奠定了基础。对于那些希望扩展其知识基础并将能源管理融入其在欧洲，大型企业要么必须应用此类能源（或环境）管理体系，要么必须按照要求每四年进行一次能源审计。节能指令（2012/27/EU指令及其2018年的修正案）欧议会和理事会2018年12月11日通过的指令（EU）2018/2002，修订2012/27/EU能源效率指令（与欧洲经济区相关文本）玻璃纤维行业的能源效率能源效率措施概述达到（理论）热力学所设定的能量效率极限并不预期，但仍然存在限制 及其优化对几个工业部门很重要，但这些不在本指南的范围内。这也适用于考虑工业企业建筑状况对能源消耗的影响的需求。沿着整个生产过程的相关措施可能是不同行业的可行选择，并在特定行业指南中解释(Fawkes，2016）。这些措施可以包括：●(良好的)房屋管理包括维护、常规检查、所有设备的正确安装、根据实际需求设备的正确尺寸、确保适当的绝缘等。●控制系统应用涵盖例如温度控制限值、减少过量流量、使用变频驱动器、使用预防性维护●S简单修改设备变更●过程集成使用热交换器、闭式循环系统或废热回收（WHR）和●替代工艺例如联合热电厂、应用动态仿真和预测控制，或应用新的●The蒸汽系统优化(最小化热变换次数，预热水或空气，使用高效能热交换器设计，最小化/优化同时加热和冷却)●安装热电联产替代高温热损失●应用热回收无论在公司内部，还是对相邻的热用户或区域供暖系统●使用余热发电用于具有高温废热的工业过程●将生产废物转化为能量source（筛选完可重复使用或回收的选项后）能量成熟度越高，潜在节能效果就越高，但相关的努力、知识、复杂性和商业风险也会增加。因此，所有节能项目都应从简单和低能量成熟度的方面开始。改进如电机、变频驱动等单一跨领域技术玻璃纤维行业的能源效率以下章节介绍了玻璃纤维行业的整体生产流程及其与整体能源消费的相关性，以及欧洲生产和能源消费相关数据的统计概述。欧洲玻璃行业协会（玻璃联盟欧洲）沿着五个主要子部门构建 玻璃纤维生产包括●CFF，具有高机械强度的材料低电导率，例如用于轻型汽车应用（例如车辆底盘、车身、车门）值得注意的是，不同研究中玻璃生产子行业的分类并不完全一致，尤其是玻璃和岩棉产品经常被归类到不同的行业。(ZierMichael,2连续纤维玻璃纤维以多种形式生产供应：粗纱、无纺布、切碎的纤维、纺织（纱线）、组织纸和研磨纤维。其主要最终用途（约90%）是通过增强热固性树脂和热塑性树脂来生产复合材料（玻璃增强塑料，GRP )。（斯卡莱特比安卡玛丽亚，2013）压缩气体储存（例如电动汽车的氢燃料箱）风力涡轮机（例如涡轮叶片），和航天工业(美国。部门)能量，能源效率与可再生办公室●玻璃和岩棉用于建筑中的隔热●通信用光学玻璃纤维后者应用利用了玻璃纤维的典型特征，例如高纯度、耐高温和非常高的尽管不同的玻璃子行业在生产成分和处理技术方面存在差异，但它们的主要工艺步骤是相同的，包括：●熔化和精炼，在以下内容中，将解释与所有类型玻璃产品相关的主体生产阶段。批量制备的目的是将干式原料（二氧化硅和添加剂）适当且均匀地混合 ,以确保获得足够质量的玻璃熔体。此阶段的问题会导致熔化时间延长并引发最终产品质量问题。批量制备包括各成分的粉碎、筛分和储存。为了减少粉尘并确保均匀性，干式原料（以及废料，如适用）用水（按重量计2-4%）润湿。批处理所需的电力仅占总能耗的一小部分。它用于为抓斗提升机、气动输送器和批混合机等设备供电。（齐尔·迈克尔，2021）平板玻璃，容器玻璃，玻璃器皿，玻璃纤维，其它（包括特殊玻璃）玻璃纤维行业概述熔化和澄清是玻璃生产的核心过程，应该得到一个热和化学均匀的熔体 ,不含有结晶或气体夹杂物或其他杂质。它发生在由耐火材料制成的熔用于生产玻璃纤维（光学玻璃纤维除外）的玻璃熔炉设计为连续式熔炉。这意味着原料从一端投入，熔融玻璃从另一端取出。连续炉的典型特征是：根据所生产的玻璃种类，拉力可以从每天20吨变化到每天超过700吨(对于玻璃生产而言）。（Hubert，2●火焰方向可以是交叉加热或脸热的我们区分粗略熔化过程和精炼熔化过程在粗熔过程中，引入的批次在高温下分解。产生的玻璃熔体非常不均匀，并夹有气体气泡。在后续的精熔部分，熔融玻璃被精炼。这意味着熔融玻璃被均匀化并除去了气体气泡。熔融玻璃在熔化池中的停留时间取决于所需的玻璃质量。最后，玻璃熔体被转移到熔化池的单独区域，在那里它冷却并达到适合成型的粘度。(Leisin,2019)●储罐（由耐火材料制成）是连续-在长达5至15年的生产活动中，混合批次被持续充电。●目前熔炉使用化石燃料（主要是天然）-uralgas（很少也用油）使用预热空气或氧气燃烧。●不同的过程步骤在不同的地方发生●熔炉熔化能力（玻璃拉引）通常以每天（24小时）熔化的（公制）玻璃吨数表示。根据毛皮-以下图表显示了玻璃熔炉的主要组成部分：燃烧燃烧器端口阴影墙腔批量毯子狗屋面积热点结束投料器金属行桥梁融化坦克春季区融化坦克春季区水龙头背墙对流循环底部前墙熔化罐关于特殊炉型的详细信息，请参阅第4章的相应部分。玻璃纤维行业的能源效率通过熔炉后，熔融的玻璃被塑形。对于玻璃纤维来说，存在三种工艺：喷嘴吹扫过程在这个过程中，生产出较短的玻璃纤维。它们用作绝缘纤维。与喷嘴拉伸过程一样，熔融玻璃通过由铂和铑制成的管状喷嘴。在槽下，丝束被气流或蒸汽进一步打碎并驱送到所需长度。然后它们被酚醛树脂喷涂。纤维传递到传送带上，并在干燥炉中干燥。然后它们被切成块状并压制成片。(EnArgus,2021)喷嘴绘图流程该工艺用于用于增强印刷电路板和塑料的连续纤维，或作为纺织品添加剂。在该工艺中，熔融玻璃从玻璃熔炉输送到由铂和铑制成的熔炉中。熔炉底部有喷嘴，玻璃从中流下。为了确保恒定温度，的厚度由滚筒的转速决定。它介于5至20µm之间，大约与灯泡中的丝线一样厚。在某些情况下，在缠绕之前，丝线被纺成一股。(EnArgus,离心过程该工艺用于生产玻璃棉。在生产过程中，熔融玻璃通过一个旋转管。管道末端有一个带有孔的篮子。旋转力使玻璃通过这些孔。同心排列的燃烧器将玻璃纤维分离。然后，纤维按照喷射工艺进行处理。（EnArgus，2021）喷嘴绘图流程喷嘴绘图流程喷嘴吹扫过程离心过程玻璃管玻璃熔体铑或铂金加热托盘燃气灶压缩空气喷雾处理旋转管带篮子更换卷轴玻璃纤维行业概述本章进一步解释了欧洲玻璃（纤维）行业的能源消耗和能源效率现状，并概述了与此部门相关的重大耗能过程。3.2.1能源统计和基准—玻璃（纤维）行业欧洲整体玻璃生产总量达到3600万吨，包含不同的子部门/产品，最大纤维产量占比较小：约0.8百万吨，相当于总体玻璃产量的2.4%。的是容器玻璃和平板玻璃。玻璃图9：欧洲玻璃生产子部门的产值占比（%）国产玻璃；3.7%容器玻璃；62.1%玻璃纤维；2.4%特种玻璃；1.9%%平板玻璃;30.0下表提供了欧洲国家玻璃生产概况，总生产产量约为每年36Mt。）（总生产2233100010773000113200085300054200022000035851000消耗22477968103746631151670123841253289953935936314971输出欧盟外出口11868848829613072515946843180346IMPORTS超欧盟13338524846243269215741979140433644317进出口0.650.87进口渗透率5.94.528.967.3415下表显示了截至2005年欧盟成员国中的连续纤维安装数量和熔炉数量.生产量从较少），），德国35比利时25捷克共和国24法国24意大利23芬兰13斯洛伐克13荷兰1212西班牙12拉脱维亚11总计单位能耗被定义为生产一单位产出所需的能源投入。在玻璃生产的情璃或一吨装。由于碎玻璃或玻璃不适合销售，数字可能会有较大偏差。废纤维和排玻璃可能占工艺输入的10-30%（每吨玻璃纤维产品有60250千克玻璃纤维废料和1-13千克的粘合剂废料）。（ScaletBian13）尽管来源相对较旧，整体生产场地似乎仍然保持着相同顺序，目前的分配数量也指明了17个设施（术语“设施”指的是执行欧盟ETS指令附件I中所列一项或多项活动的技术单元）玻璃纤维行业概述下列图表显示了不同玻璃类型的平均单位能源消耗，范围为7.2-12.6G主要能源消耗（约80%）归因于热能。109876543210瓶子玻璃平板玻璃玻璃纤维GJGJ每项减少总体（最终）能源消耗的尝试最终都针对更广泛的目标温室气体减排这可以通过多种方式实现，包括提高能效以减少最终能源消耗、燃料转换以及在本文指南后续章节中描述的其他举措。下表显示了欧盟ETS（欧盟委员会，2021年）中玻璃产品的不同产品基准的当前水平，单位为每吨产品吨二氧化碳。此外，该表还呈现了效率最高的10%的安装设备的平均排放值。通过比较效率最高的安装设备和基准值，可以看出还有进一步减少二氧化碳排放的空间，各安装设备之间存在显著差异。浮法玻璃0.4210.399瓶子与罐子无色玻璃0.3230.290瓶子与罐子彩色玻璃0.2650.237连续丝玻璃纤维制品0.2900.309GHG强度是电磁GHG强度是电磁下图显示了欧洲CFF生产场的温室气体排放强度：图11：欧洲连续纤维玻璃纤维温室气体排放强度统计数据1.201.000.800.600.400.200.000246810121416子安装数量BM18-连续纤维玻璃纤维产品-tCOBM值当前欧盟ETS蓝线显示了欧洲连续filament玻璃纤维生产商的实际GHG排放强度，红线显示了当前欧盟ETS阶段2021-2025的基准值(BM)。所有生产效率最高的10个生产设施的平均GHG排放强度仅为0.在温室气体（GHG）的背景下，另一个值得提及的事实是过程排放的相当份额。根据具体的矿物和当地地质条件，大约为15-25%全部二氧化碳排放中的一部分是工艺排放。这些排放与燃料输入无关，而是石灰石、白云石或菱镁矿等原材料中碳酸盐分解的固有产物。这些排放是煅烧过程的一个自然副产品，并且无法避免（如果不改变输入的话）。(欧洲玻璃联盟，2021)3.2.2能量与物质流如下图表概述了主要的能源和材料流动。外部cullet指来自其他行业的从该过程中获得的玻璃。箭头描绘了能量输入和大致的温度水平（红色箭头：热能，蓝色箭头：电力）。外部外部原材料原材料批量准备A1200-1600℃15-325℃批量准备A1200-1600℃A塑形600-1200℃A塑形成型后精加工100-600℃成型后精加工根据生产的几个参数，尤其是废料使用率3.2.3能源密集型过程为了确定具体的节能潜力和措施，第一步之一是识别主要的耗能过程。然而，以下数据可以粗略地表明单位能源消耗和子流程的份额。它们也强调了热能消耗对电力消耗的支配以及聚焦于熔炼和精炼过程步骤w在欧洲，主要的燃料是天然气（占总热能的97%）。不同来源对玻璃纤维生产提供了不同的平均单位消耗数据。可以假设这些差异是由于以下事实造成的：绝缘材料)或者准备出售的),以及●不同燃料的使用；废料使用率等。表4：玻璃制造每个子过程中的单位能耗和能耗份额玻璃玻璃批量准备yn0.195熔化与精炼yy5.4塑形yn0.26后成形加工yy0.845总数6.7如上表所示，主要能耗份额可归因于炉子。具体份额因产品类型和具体生产步骤而异（参见前一章）。对于玻璃纤维，后处理和整理（如玻璃纤维干燥和纺织加工）也可能根据具体产品导致相当大的能耗。然而，对于所有玻璃类型，熔化和澄清步骤是燃料（主要是天然气）供应的热能的最大消耗者，而电能则适用于所有子步骤（尽管程度要低得根据bat文件，影响单位产品能耗的主要因素包括：●炉膛容量：较大的炉膛更因表面积与体积比更低而节能。●加热炉产量：大多数加热炉达到在峰值负载下实现最节能的生产。●熔炉的年龄：熔炉越老，就越高特定能源消耗（比活动开始时高20%）。●使用电动助推（参见第4.5章）。●(增加)使用废料玻璃(见第4.2章)。●富氧燃烧（参见第4.3章和第4.4章）（Scalet比安卡·玛丽亚，2013）为了更好地比较数据，热能数据以kWh和GJ为单位显示。特定行业节能措施表5列出了本章提出的能源效率措施。每章都解释了基准情况、措施及其在节能和温室气体减排方面的潜力。由于熔化和精炼对所有类型玻璃产品能源消耗占主要份额，因此重点放表5：玻璃纤维行业节能措施4.1优化助熔剂批量准备4.2玻璃（纤维）回收批量准备4.3氧燃料-TCR工艺熔炼与精炼4.4富氧燃烧炉蓄热式（Eco-HeatOx）熔炼与精炼4.5电熔，电提熔炼与精炼4.6批量和碎料预热熔炼与精炼4.7低碳燃料(H,O)熔炼与精炼4.8基于模型的预测控制(MBPC)调质和成型4.9压降最小化尺寸和表面处理玻璃纤维行业的能源效率优化助熔剂4.1.1基准情况描述及能耗助熔剂被添加到原料混合物中，以降低批料的熔化温度。主要使用如纯碱（Na2CO3）或氧化钾（K2O）等碱氧化物。在德国，玻璃生产中最广泛使用的助熔剂是纯碱，它反应生成二氧化钠4.1.2改进建议措施在玻璃制造过程中(SO2)。纯碱是一种稀有材料，因此通常通过索尔维法人工生产。纯碱仅占总原料重量的约13%，但它占原料成本的70%。建议的措施是用其他助熔剂替代纯碱，即仅在过去5-10年内使用过的锂与纯碱相比，锂能降低粘度和热膨胀，由于其化学性质（较小的离子半径和较高的离子势），从而产生更好的熔化效率和/或更大的有效炉膛容量。（工业产品效率研究所，2021）锂化合物据报道具有较低的熔点温度和相应的较低的热4.1.3潜在节能和温室气体减排考虑熔炉平均节能8%，这将导致每熔化一吨玻璃节省120kWh能源。投资成本：n.a.(纯碱与锂化合物的成本差异)节能：炉能耗降低5-10%：120kWh/tCO缓解：/t优势：●熔点较低，能量需求较低●改善成形性能和更好的玻璃质量●与纯碱相比的成本优势缺点：特定行业节能措施玻璃（纤维）回收4.2.1基准情况描述及能耗一般来说，存在种类繁多的玻璃产品，具有不同的材料性能，相应地也有不同的输入材料。如图所示下表所示，玻璃纤维的产品组成与其他产品领域（如容器玻璃和平板玻璃）差异很大：表7：德国玻璃生产的原材料容器玻璃平板玻璃0.3-1.50.3-1.7玻璃纤维除了原料外，玻璃混合物中还加入了内部和外部的cullet（如图12所示指的是因开裂、缺陷或其他质量问题而未能通过质量检测、无法用于销售的产品。因此，内部碎料与最终产品具有大致相同的特征。外部废料是从废旧玻璃或其他工业中收集的。大多数玻璃行业常规回收所有内部碎料。容器和玻璃棉行业使用内部和外部碎料。对于玻璃纤维行业 外部碎料的使用仅限于矿物棉行业的某些应用。(ScaletBiancaMaria玻璃纤维报废废物（尤其是复合材料）的消费/工业产品经常被填埋以分解。这为可持续再利用和回收提供了相当大的优化潜力。例如，在德国，玻璃纤维复合材料（汽车仪表板、保险杠）大多是粉碎并用于热处理。对于风力涡轮机的旧转子叶片，已建立合适的处理系统，在水泥厂中进行结合能源（树脂）和材料（玻璃）回收——树脂用于能源目的，玻璃作为材料输入。在回转窑中，二氧化硅完全集成到水泥熟料中，从而进入一种新产品。然而，玻璃纤维废物的可利用份额有限，并且只有在替代其他二氧化硅来源的情况下才可能实现。（LAGA，2019）4.2.2改进建议措施玻璃回收（无论是破碎的还是使用后的最终产品）包括：由于第二点与玻璃纤维生产过程没有直接关系，而是与整体资源效率的提高有关。然而，这两个方面在整体脱碳路径方面都被认为很重要。●在生产过程中（增加）使用废料(无论是内部的还是外部的废料)，和●报废玻璃纤维的回收利用-两种措施都通过减少原料投入和单位能耗来提高材料效率。第一种措施直接影响玻璃纤维生产的能耗，其中—碎料所需的熔化能量低于原材料。这是因为在玻璃生产过程中所需的化学反应已经完成，且其质量低于等量的输入材料。玻璃纤维行业的能源效率更高的废料比例也能带来其他好处，例如降低颗粒物排放，并提高熔炉产量。此外，废料比（原材料）批次更容易预热，熔炉的产量可以增加。另一方面，特别是使用外部废料时，始终存在杂质的风险，这可能会严重影响耐火材料并降低熔炉使用寿命；此外，成分和输出物理特性的控制减弱，可能导致质量问题。关于回收在玻璃行业应用的具体数据主要集中在其他更大的子行业。例如，在欧洲的容器玻璃生产中，外部碎玻璃的使用率从不到20%到超过90%不等。内部碎玻璃也用于玻璃棉行业。玻璃纤维回收是持续的研究，并成为减少材料损耗的一个更具吸引力的解决方案，如下面的案例研究所示。由于上述使用外部cullet的缺点，大多数应用仅限于在玻璃纤维行业中使用内部cullet。案例研究：ElectricGlassFibreNL,B.V的玻璃纤维回收电力玻璃纤维公司(NL)，B.V运营自己的回收站，用于内部回收，目前生产中使用了6-8%的回收材料。公司的目标是回收所有他们的工艺废玻璃纤维，以避免生产损失。(R.Krijgsman，2019)案例研究：兰氏斯使用再生玻璃纤维在安特卫普，公司Lanxess利用工业后循环中玻璃纤维生产的废料。对于三种不同类型的玻璃纤维增强聚酰胺-6混合物，他们按重量分别使用30%、35%和60%的回收纤维。这种材料特别适用于电动汽车前端、脚踏轴承支架或电池托架。(Königsreuther,2020)案例研究：使用回收液晶玻璃制造E-玻璃和玻璃棉正在进行的研宄也考察了特定类型玻瑞回收的适用性。例如，LCD玻璃纯度高以确保高显示质量，因此适合用于回收。研究人员通过测量粘度和液相温度，分析了LCD玻璃用于E-glass和矿渣棉的情况。结论是对于E-glass用液晶废料替代原玻璃在重量上可达25%，玻璃棉则可达20%的重量。自2010年起，液晶废料已被用于韩国一些E玻璃生产厂（KimK.-D.H.-H.,2011）E玻璃是最常见的玻璃纤维类型之一，是一种铝硼硅酸盐玻璃，含碱氧化物小于1%（重量/重量），主要用于玻璃增强塑料。（维基百科）特定行业节能措施4.2.3潜在节能与温室气体减排使用再生材料通常不仅降低了生产过程的单位能量消耗，还提高了材料效率（即每单位输出所减少的原材料投入），并此外带来了如减少废物处理成本或努力等正面效应。大致可以假设，再生玻璃比例每增加10%，熔炉能耗就减少2.5-3%。（ScaletBiancaMaria,2013）。根据表4中的数据，这些数据假设总体能耗约为1500kWh/t玻璃，这意味着当废料使用量增投资成本：成本取决于所使用的废料节能：每增加10%的废料使用，可节省炉能耗的2.5-3%；45kWh/吨CO缓解：/t对于每增加的10%的废料使用优势：●降低能耗，提高资源效率●降低颗粒物排放●炉子更容易预热●炉膛产量增加缺点：●炉内因杂质导致的问题●取决于cullet的质量和成分的潜在质量问题玻璃纤维行业的能源效率4.3.1基线情况和能耗描述氧燃料玻璃熔化技术最初是为各种大型玻璃熔化窑开发的，旨在减少燃烧产生的NOx排放（最多可减少70-90%）)与再生式空气燃料炉相比。氧燃料熔炼的第二大关键激励措施，与再生式空气燃料燃烧相比，是显著更高的燃料效率，而无需再生器或其他热回收系统与使用高效蓄热器的空气-燃料炉（总能耗基准约为4GJ/t）相比，改用氧-燃料炉可使单位燃料消耗减少7.5%。约有25%（约0.92GJ/t）的燃料输入能量仍以显热形式损失在烟道中。气体。这是由于烟气和净化氧流中的热容比率不平衡造成的，因为已经建立余热回收技术今天不用于氧燃料熔炼炉中。（图13，红色区域）。因此，包括用于生产富氧燃料的初级燃料需求——这取决于能源结构中可再生能源的份额（图13，蓝色区域）——富氧燃料耗可能导致总体消耗量为4.3GJ/t，这高于再生空气燃料炉的基准能源加热至玻璃5加热至玻璃43GJGJ/T(玻璃纤维)210基准：再生空气（4吉焦/吨）0.6~7%减少0.10.71.91.9口墙体损耗烟道损失氧+天然气为了回收富氧燃料工艺产生的巨大废热（同时仍然利用富氧燃料熔制玻璃的好处，例如NOx排放大幅减少），热化学余热回收(TCR)及其变体是提高整体燃料效率并同时减少二氧化碳排放的有前景的选择。特定行业节能措施4.3.2改进建议措施TheTCR工艺是一种热回收技术基于高温下的吸热化学反应。它仅用于氧燃料燃烧的玻璃熔炉。其基本原理如图14，需要改革者。因此，再生器检查器以交替模式被利用和操作：在第一种模式下，再生器通过燃烧室的废气加热到目标温度。在另一种模式下，蒸汽重整冷却该过程。当再生器变得如此寒冷以至于这种蒸汽重整不再发生时，它被切换并以交替模式运行。(Ko-bayashi,etal.,20该工艺循环从一个再生器检查器（TCR模块）开始——这些检查器与空气燃料炉中的传统交变再生器类似的方式被使用和预热（~1.250°C）ii)混合高温烟气(RFG；主要H2O和CO2)to蒸汽重整氧化碳（CO）组成，从而产生混合物的热值显著增加。合成气随后被燃烧与氧气在玻璃熔炉中，从而为玻璃熔化提供热能。为了在熔化过程中持续维持蒸汽重整的吸热过程，需要两个TCR工艺仅用于氧气燃料炉，因为只有这种类型的炉子可以保证——由于缺乏氮气——烟气中H2O和CO2（80-95%）的高浓度。这对于高效TCR再生器在设计中类似于传统的空气加热再生器，但其蓄热室体积只有传统尺寸的33%，这使得改造或重建成为一种经济上有吸引力的选择。图14：不同的热化学热回收（TCR）工艺：（a）基准；（b）TCR+蒸汽锅炉；（c）TC；（TCRTCR烟气TCRRFGRFG合成气ANGTCR蒸汽TCR蒸汽TCRATCR烟气熔炉RFGTCRTCR烟气熔炉RFGTCR预热器ATCRTCRRFG烟气o合成气TCRTCRRFG烟气o合成气玻璃纤维行业的能源效率4.3.3潜在的节能和温室气体减排TCR设备在生产和产品质量方面的积极影响，以及天然气和氧气的消耗减少，已在理论和实验框架内得到充分报道。强调TCR的燃料节省效果约为空气再生系统的28%，与富氧炉相比为20%，针对300吨/天集装箱熔化装置。对于更大规模的单位，由于单位拉引玻璃的总墙损失更低，预计燃料节省效果会更高。此外，各种热能的迁移和恢复选项研究了相同的熔炉。使用TCR和O2再生器进行联合与TCR系统相结合可节省燃料达29%（图14c），而废热锅炉（图14b）与氧燃料基准相比可节省燃料20%。(Kobayashi,et一套TCR系统于2014年9月在一家50吨/天的浮法玻璃熔炉上首次演示，并从那时起一直可靠运行。该技术将高温氧燃料烟道气的废热储存在蓄热室中，并利用这些能量将天然气与循环烟气混合物改质为热合成气，该合成气在炉中与氧气燃烧。在墨西哥熔炉中运行的TCR系统，与基准氧燃料熔炉相比，能源消耗减少了16%至18%。(Gonzalez,etal.,2016)投资成本：未知节能：CO缓解：/t优势：●非催化重整工艺●可扩展熔化技术缺点：●高CAPEX用于相对较小的增量热回收换热器特定行业节能措施4.4.1基准情况描述及能耗在玻璃行业，富氧燃烧已广泛应用于玻璃纤维和特种玻璃生产中，以改进燃烧过程、减少空气污染物排放和节约燃料。如前几章所述，与高效再生器空气燃料炉相比，富氧炉可导致燃料消耗减少7.5%（主要是天然气）。研究报告称，即使任何额外的能量回收措施，富氧燃烧炉的平均节能潜力为25–35%与蓄热式炉相比。对于大型蓄热式炉，节能潜力高达15%。(Kim,etal.,2016)然而，可以通过不同的供应系统提供和预处理氧气，以利用熔炼过程中的全速能效潜力。4.4.2改进建议措施液化空气开发了一种特殊的富氧燃烧技术方法，称为Eco-HeatOx这项技术通过热氧燃烧技术的玻璃熔炉，引入了使用天然气和氧（以液态形式）的中小型熔炉的热回收系统。在该系统中，燃料的总体消耗减少了预热将反应物（天然气和氧气）加热至550℃,利用锅炉的废热。该工艺的一个主要概念如图15所示。热烟雾热回收系统由（i）一个初级热交换器（蓄热器），它允许利用炉膛的горячиевыбросы(дымы)将环境温度的空气加热至~700°C；(ii)一个顺序热交换器，用于利用初级热交换器产生的气体将氧气预热至5个燃烧器的氧气和天然气流量。(Kim,等人，2016)熔化燃烧器加热器热空气热空气阀门训练液化空气燃料耗尽的空气耗尽的空气包含氧气生产的能耗。4.4.3潜在节能和温室气体减排在保加利亚，一家玻璃工厂使用一台