光伏玻璃加工中的節(jié)能

陳統(tǒng)章 曾宏強 粟汝強 耿以力

摘要：隨著我們現(xiàn)代化社會居民經(jīng)濟文化生活水平的不斷提高，人們對環(huán)保也開始有了進一步的深入認識，建筑設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域也開始順應(yīng)著現(xiàn)代社會發(fā)展潮流逐步向環(huán)保節(jié)能建筑設(shè)計技術(shù)轉(zhuǎn)變，因此不斷衍生和推出了建筑節(jié)能應(yīng)用玻璃。而通過加大建筑節(jié)能應(yīng)用玻璃在大型建筑節(jié)能技術(shù)設(shè)計工程中的推廣應(yīng)用，能夠有效率地減少參與建筑節(jié)能活動的自然能源消耗。

關(guān)鍵字：環(huán)保、節(jié)能、玻璃

一、含義及特點

1.1含義

光伏儲能電池特種玻璃，亦可以下簡稱為"光電玻璃"。光伏儲能電池特種玻璃到底能干嘛？它到底究竟能怎么進行發(fā)電。光伏儲能電池特種玻璃主要用途是一種通過從外層膜或薄膜中的壓力進入室內(nèi)用于發(fā)電太陽能的光伏電池，能夠有效率地利用大量用于太陽能的紫外輻射能源進行光伏發(fā)電，并同時作為具有有效提高太陽相關(guān)光伏光池電流的輻射吸引和輸出力的發(fā)電裝置以及光伏光池電纜的新型材料特種玻璃。光伏發(fā)電玻璃使用的玻璃并不是普通的玻璃，而是TCO導(dǎo)電玻璃。

1.2特點

光伏一體晶硅晶矽玻璃產(chǎn)品主要是由一體晶硅復(fù)合玻璃、太陽能電池片、膠片、背面耐熱透光晶硅玻璃、特殊材料復(fù)合型非金屬耐熱透光玻璃導(dǎo)線等四大部分材料組成。這種產(chǎn)品特點是一種最新穎的新型特種建筑用高科技耐熱透光晶硅玻璃產(chǎn)品。它們具有可同時能夠承受大的溫度風(fēng)壓及較大的溫度物體晝夜方向運動時的溫差以及溫度差的變化。這種產(chǎn)品不僅具有美觀、透光和既安全可控、節(jié)能又安全可用于發(fā)電且材料使用安全無需任何人工燃料，不同于需要人工產(chǎn)生任何人工廢氣，無任何人工余熱，無任何人工燃燒廢渣，無任何人工噪聲污染等諸多技術(shù)優(yōu)點。

二、光伏玻璃的制造流程及成本

2.1制造流程

光伏發(fā)電玻璃的整體生產(chǎn)流程主要可以分為玻璃原片加工生產(chǎn)和深加工兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

原片生產(chǎn)是將原料經(jīng)過混合、熔化、壓延、退火和切割五個步驟后，得到的未經(jīng)處理的光伏原片半成品，此后再進行深加工。光伏原片產(chǎn)品生產(chǎn)包括配料段、熔化段、成型段、退火段和檢測掰邊段五個工序，其中熔化、成型、退火是原片產(chǎn)線最核心的環(huán)節(jié)，任何一環(huán)出問題，都會影響產(chǎn)品的質(zhì)量和制成率。

光伏玻璃組件鋼化玻璃的深加工過程主要分為包括增加鍍層強度鋼化和增加透光強度鍍膜兩道技藝工序，將增加鍍層強度原片光伏玻璃依次進行增加鍍膜涂層鋼化磨邊后再依次進行增加鍍層強度鋼化，得到增加鍍膜涂層強度鋼化片，或者再依次進行增加鍍層強度鋼化+鍍膜，得到增加透光強度鍍膜片，用于光電玻璃光伏組件鋼化鍍層封邊安裝。

光伏隔熱玻璃的配套生產(chǎn)管理過程中，窖爐設(shè)備是其最核心的配套生產(chǎn)管理設(shè)備，也可說是玻璃企業(yè)前期投資最大的生產(chǎn)設(shè)備，它們具有兩大基本特性，分別指的是大型玻璃窖爐的工作溫度難實時控制和小型窖爐的臨時啟動關(guān)停操作成本高，產(chǎn)線無法中途臨時關(guān)?；蛘哒{(diào)整。

2.2制造成本

光伏玻璃的主要營業(yè)成本收入來源一般可以大致上劃分為四個部分：直接的人工原材料，燃料間接直合發(fā)電動力、直接燃料使用時的人工和天然材料等的制造費用，其中現(xiàn)在所生產(chǎn)的直接原材料和直接使用的人工燃料的直合動力時的人工成本一直以來是主要營業(yè)收入成本來源，占比高達80%。

光伏發(fā)電玻璃材料原片研發(fā)生產(chǎn)所用所得到的純堿原材料主要包括石純堿、英砂、長石、白云石、石灰石、芒硝等。其中包含石英和長砂和石等純堿原料既是光伏物料生產(chǎn)投入中主要的原料組分，也是對光伏材料生產(chǎn)成本波動影響最大的另外兩類主要原料。純堿產(chǎn)品價格比較高，而且價格波動劇烈，其對光伏玻璃原片成本的波動影響比較大。因為目前純堿原料行業(yè)的市場集中度都比較高，大型企業(yè)純堿原料供應(yīng)商的市場話語權(quán)較強，采購商沒有很高的市場議價權(quán)。

燃料控制動力窯的成本主要來源包括玻璃燃料和備用電力。由于玻璃窯的燃料主要來源是石油天然氣和工業(yè)重油，用于控制原片燃料生產(chǎn)制作過程工藝中的各種窯爐配置設(shè)備;燃料電力則可以貫通整個原片生產(chǎn)工藝過程，在深管道加工工藝環(huán)節(jié)的使用量尤其大，約用量為前道加工環(huán)節(jié)的4倍。

人工成本一般定義是指在光伏窯爐光出光入玻璃爐的窯爐工程生產(chǎn)和其他工程施工的整個生產(chǎn)過程及其中的所需要消耗的光伏窯爐工程人工和其他機械作業(yè)勞動力的生產(chǎn)成本。光伏窯爐工程人工成本的實際水平差別高低往往在一定很大的的程度上直接關(guān)系反映了陽伏光出光入玻璃窯的生產(chǎn)或窯爐工程施工技術(shù)裝備生產(chǎn)制造率的水平和窯爐人工機械勞動生產(chǎn)率的實際水平差別高低。

制造費用是也是光伏發(fā)電玻璃原料制造生產(chǎn)過程當(dāng)中的加工費用。將玻璃原料經(jīng)過混合、熔化、壓延、退火和原料切割五個加工步驟后，得到未經(jīng)過熱處理的光伏玻璃原片作為半成品，再對其進行原料深加工。這當(dāng)中對冷窖爐的工作溫度和光伏玻璃的加工成品率都很難得到控制。

三、光伏玻璃加工中的節(jié)能

光伏玻璃作為傳統(tǒng)玻璃行業(yè)的引申發(fā)展，仍是具有玻璃行業(yè)的高耗能的特點，且因其超白玻璃屬性，其窯爐能耗水平一般高于普通的浮法玻璃窯?，F(xiàn)就近階段發(fā)展的節(jié)能降耗技術(shù)做一個較為全面的梳理。

1.窯爐體量的擴大，即設(shè)計日熔量從早期的馬蹄焰一窯一線150t/day（小窯爐改造），到橫火焰的一窯兩線（250t/day、320t/day大部分早期光伏廠）、到一窯三線（450t/day，如金晶窯爐）、到一窯四線（600t/day、750t/day、850t/day、1000t/day，目前市場主流窯爐日熔量）、再到新型的一窯八線（1200t/day，中國建材主力新型窯爐布局）。通過對整理窯爐尺寸的放大及優(yōu)化，窯爐單體能耗可從早期的1950Kcal/kg.玻璃液降低到1300Kcal/kg.玻璃液。大窯爐的代表主要有信義玻璃、福萊特玻璃等。

2.窄卡脖的設(shè)計，從有資料的文獻研究表明，一般認為窯爐卡脖的位置尺寸設(shè)計是玻璃液重要回流的主要影響因子。從早期的尺寸4m寬一般縮小到現(xiàn)有的2m左右，抑制了成型段的回流，從而降低了能耗，但此點可能會產(chǎn)生成型段低溫玻璃被窯爐澄清部玻璃加熱，進而引發(fā)二次泡析出的風(fēng)險，故而窄卡脖設(shè)計時，一般是不建議后端成型部做低溫操作處理。特別注意故障換機，必須提高后端溫度以降低二次泡之風(fēng)險。一般認為窄卡脖的設(shè)計可節(jié)約2-5%的能耗。

3.全氧窯的設(shè)計，在這里排除富氧的理念，一般普通空氣窯爐若采用富氧增燃技術(shù)，必須嚴格考量蓄熱室的耐受度，防止蓄熱室倒塌風(fēng)險。本文之全氧窯設(shè)計指以純氧氣助燃、未有蓄熱室的窯爐設(shè)計，由中國建材主推的節(jié)能減排的新型窯爐，具有低能耗，低氮氧化物排放等優(yōu)點，一般能耗水平低于1400Kcal/kg.玻璃液。全氧窯缺點：a.一次投資較大，一般窯爐碹頂、部分胸墻均由空氣窯的硅磚改成AZS磚;b.制氧成本仍較高;c.因火焰燃燒產(chǎn)生了大量水汽，一則對耐火磚產(chǎn)生侵蝕，二則對玻璃澄清不利，故而一般需要消泡劑搭配使用。

4.空氣窯硅磚噴涂紅外高輻射節(jié)能涂料，中建材節(jié)能所主推技術(shù)，目前已應(yīng)用于多家玻璃窯爐，主要成分是納米二氧化硅，利用納米結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計，其主要原理：從熱工技術(shù)條件來看，當(dāng)爐內(nèi)溫度大于1000℃時，爐內(nèi)超過 80%的熱量是以輻射傳熱來實現(xiàn)的。而傳統(tǒng)的玻璃熔窯硅質(zhì)大碹的紅外輻射率約在0.4左右;也就是說，大碹吸收的熱量只有40%以輻射傳熱的方式傳遞給配合料。在大碹內(nèi)表面噴涂該類涂料，可以將硅質(zhì)大碹的輻射系數(shù)從0.4提高至0.9（1600℃時），極大的提高了窯爐的熱效率，可以起到明顯的節(jié)能效果，預(yù)期節(jié)能效果在 2%～7%。

5.全窯復(fù)合梯度保溫技術(shù)，一般認為，玻璃窯爐有絕大部分的熱量通過窯體自發(fā)向外散熱，導(dǎo)致熱損較大?，F(xiàn)在新型的梯度保溫技術(shù)則是在原有的膨脹珍珠巖保溫的基礎(chǔ)上，通過各溫度區(qū)間匹配適宜的保溫材料來進一步增加保溫性能，即采用復(fù)合遮蔽技術(shù)及防熱橋施工工藝。噴涂陶瓷纖維+陶瓷硅鈣板+外層保溫材料。

四、結(jié)語

光伏玻璃鋼化加工過程在國內(nèi)已經(jīng)非常成熟，所以在設(shè)備突破上達到節(jié)能的效果已經(jīng)不太現(xiàn)實。所以，在加工過程中查找細節(jié)，在技術(shù)層面上需求突破，通過可操控的技術(shù)方法達到降低能源消耗，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)在行業(yè)競爭中創(chuàng)造有利條件。

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