平板玻璃企業(yè)取水情況分析

方群

（北京國(guó)建聯(lián)信認(rèn)證中心有限公司 北京 100831）

0 引言

水不僅是生產(chǎn)過程中必備的主要輔助原料，也是最為廉價(jià)、采用面最為廣泛的冷卻源，同時(shí)也是生產(chǎn)中保障安全及正常生產(chǎn)必不可少的物質(zhì)之一［1］。我國(guó)是缺水嚴(yán)重的國(guó)家，是全球人均水資源較貧乏的國(guó)家之一。隨著工業(yè)進(jìn)程的加快，工業(yè)用水將大幅度增長(zhǎng)，水資源供需矛盾將更加突出［2］。為應(yīng)對(duì)當(dāng)前中國(guó)的水資源問題，我國(guó)先后修訂或頒布《節(jié)水型社會(huì)建設(shè)“十三五”規(guī)劃》、《水利部關(guān)于加強(qiáng)重點(diǎn)監(jiān)控用水單位監(jiān)督管理工作的通知》（水資源〔2016〕1號(hào)）、《水利部水資源司關(guān)于規(guī)范和加強(qiáng)重點(diǎn)監(jiān)控用水單位管理工作的函》（資源節(jié)函〔2018〕44號(hào)）、《國(guó)家節(jié)水行動(dòng)方案》（發(fā)改環(huán)資規(guī)〔2019〕695號(hào)）等一系列節(jié)水相關(guān)的法規(guī)政策。

截至2020年10月，全國(guó)浮法玻璃生產(chǎn)線共300條，在產(chǎn)245條。2020年平板玻璃產(chǎn)量9.46億重量箱，不論是產(chǎn)能還是產(chǎn)量都占到了全球的50%以上。按照平板玻璃單位產(chǎn)品取水量0.15 m3/重量箱計(jì)算，平板玻璃行業(yè)年取水量約為1.42億m3。

本文主要分析滿足GB 11614—2009《平板玻璃》要求的浮法工藝生產(chǎn)的平板玻璃企業(yè)取水情況。

1 平板玻璃企業(yè)取水概況

平板玻璃的取水范圍包括主要生產(chǎn)系統(tǒng)（包括原料制備、聯(lián)合車間、氣保車間等）、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（包括動(dòng)力、供電、供水、化驗(yàn)、機(jī)修、庫(kù)房、運(yùn)輸、場(chǎng)內(nèi)原料場(chǎng)地、余能余熱利用系統(tǒng)以及安全環(huán)保設(shè)施等）和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)（辦公室、職工食堂、車間浴室、保健站、綠化等）用水。其中主要生產(chǎn)系統(tǒng)取水包括碎玻璃清洗、原料配料用水、聯(lián)合車間循環(huán)冷卻水、氣保車間循環(huán)冷卻水；輔助生產(chǎn)系統(tǒng)取水主要包括余熱發(fā)電系統(tǒng)、脫硫脫硝工段取水、燃料系統(tǒng)取水；附屬生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括辦公樓、食堂、浴室、綠化取水。

（1）碎玻璃清洗

部分企業(yè)外購(gòu)碎玻璃作為原料投入到平板玻璃的生產(chǎn)，清洗碎玻璃的取水量與生產(chǎn)用量有關(guān)，清洗碎玻璃用水部分被碎玻璃帶入生產(chǎn)中。部分玻璃企業(yè)將剩余的清洗用水回收并經(jīng)沉淀池等設(shè)備處理后繼續(xù)回用于玻璃清洗，從而達(dá)到節(jié)水的目的。

（2）原料車間配料用水

原料車間配料用水與玻璃企業(yè)的原料含水率有關(guān)，如果企業(yè)距離海邊比較近，且用的是海沙，那么海沙自帶的含水量較高，則此部分企業(yè)無需原料配料用水。

（3）聯(lián)合車間循環(huán)水

聯(lián)合車間循環(huán)水主要包括熔窯、錫槽、退火窯、拉邊機(jī)的冷卻用水，冷卻溫度約為35 ℃。新水補(bǔ)充量為循環(huán)冷卻水的蒸發(fā)以及管道損耗用水。一般進(jìn)入冷卻循環(huán)水的水源會(huì)進(jìn)行加藥或者樹脂離子交換法處理。

聯(lián)合車間循環(huán)水工藝包括開式與閉式。大部分玻璃企業(yè)采用開式冷卻工藝，少數(shù)玻璃企業(yè)采用閉式冷卻工藝。通過調(diào)研可知，閉式冷卻工藝又分為風(fēng)冷純閉式工藝和管道外噴淋工藝。500～700 t/d生產(chǎn)線，改造前，采用開式循環(huán)水工藝的新鮮水補(bǔ)充量為150～200 t/d，改造為風(fēng)冷純閉式工藝后新鮮水取水量為10 t/d。

聯(lián)合車間新鮮水補(bǔ)充量還與冷卻塔填料有關(guān)，如填料質(zhì)量差會(huì)容易堵塞，從而讓冷卻水以霧狀形態(tài)灑漏。

（4）氣保車間循環(huán)水

氣保車間循環(huán)水主要包括空壓機(jī)、氫氣站、氮?dú)庹镜睦鋮s用水。部分玻璃企業(yè)由于車間位置以及工藝要求，將氣保車間循環(huán)水與聯(lián)合車間循環(huán)水合并成一套冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，共用一個(gè)冷卻塔。制氫工藝主要有氨分解制氫和水制氫，如企業(yè)采用水制氫，則該企業(yè)用水量也會(huì)相應(yīng)增加。

（5）余熱發(fā)電系統(tǒng)取水

余熱發(fā)電取水主要分為兩部分，一部分為蒸汽機(jī)等設(shè)備的冷卻循環(huán)系統(tǒng)取水，另一部分蒸汽發(fā)電系統(tǒng)取水，蒸汽發(fā)電系統(tǒng)可為循環(huán)用水，蒸汽發(fā)電冷凝成水后回流至軟水站經(jīng)處理繼續(xù)進(jìn)入鍋爐用于發(fā)電。

蒸汽發(fā)電取水需提純方可使用，南北地區(qū)因?yàn)樗|(zhì)的差異，導(dǎo)致提純效率不一樣，從而造成南北地區(qū)在余熱發(fā)電用水的差異。經(jīng)調(diào)研，廣東、湖北地區(qū)大部分企業(yè)采用江水，水質(zhì)較好，提純1 t純水會(huì)產(chǎn)生約2 t廢水，而在河北、陜西等水質(zhì)較差地區(qū)，提純1 t純水會(huì)產(chǎn)生約3 t廢水。部分企業(yè)建有中水利用設(shè)備，將提純廢水進(jìn)行回收處理后用于綠化、灑水以及脫硫脫硝工段，從而達(dá)到節(jié)水的目的。也有部分企業(yè)將冷卻塔的水抽走處理后用于濕法脫硫脫硝工段。余熱發(fā)電用水與季節(jié)有關(guān)，冬天用水明顯比夏天高，原因是冬天從鍋爐中抽走蒸汽用于供暖等。

（6）脫硫脫硝系統(tǒng)取水

脫硫工藝影響取水量。濕法脫硫工藝用水遠(yuǎn)大于半干法或干法脫硫工藝。調(diào)研可知企業(yè)將聯(lián)合車間、氣保車間的循環(huán)冷卻水工段產(chǎn)生的廢水進(jìn)行回用處理后用于脫硫脫硝工段，可達(dá)到該工段節(jié)水的目的。

（7）燃料系統(tǒng)取水

燃料系統(tǒng)取水量與燃料類型有關(guān)，如企業(yè)使用了煤氣發(fā)生爐，那么將會(huì)涉及到水封用水以及煤氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)用水。如企業(yè)使用了天然氣，則用水量較少。

（8）辦公樓、食堂、浴室、綠化等附屬生產(chǎn)系統(tǒng)取水

這部分用水與企業(yè)工人數(shù)、是否建有污水處理回用設(shè)備有關(guān)。

2 平板玻璃企業(yè)取水?dāng)?shù)據(jù)分析

2.1 調(diào)研數(shù)據(jù)分析

筆者調(diào)研了近35家平板玻璃企業(yè)約70條生產(chǎn)線的取水?dāng)?shù)據(jù)，調(diào)研樣本覆蓋河北、廣東、湖北、山東、廣西、山西、云南等多個(gè)平板玻璃主產(chǎn)區(qū)，調(diào)研產(chǎn)能約39050萬(wàn)重箱，對(duì)企業(yè)單位產(chǎn)品取水量進(jìn)行排序，數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 典型企業(yè)產(chǎn)量及取水量數(shù)據(jù)匯總

平板玻璃企業(yè)由于冷卻水的冷卻方式、脫硫脫硝工藝、燃料類型不同等原因，取水存在差異。另外由于水質(zhì)不同也會(huì)影響企業(yè)取水量。調(diào)研的企業(yè)中，產(chǎn)量占比10%的企業(yè)，其對(duì)應(yīng)的單位產(chǎn)品取水量約為0.102 m3/重箱；30%的企業(yè)，其對(duì)應(yīng)的單位產(chǎn)品取水量約為0.14 m3/重箱；產(chǎn)量占比80%的企業(yè)，其對(duì)應(yīng)的單位產(chǎn)品取水量約為0.294 m3/重箱。

2.2 某典型平板玻璃企業(yè)取水量分析

以某典型平板玻璃企業(yè)2020年度取水量為例，分析平板玻璃企業(yè)取水組成。該企業(yè)有2條生產(chǎn)線，產(chǎn)能分別為400 t/d、500 t/d，某年度產(chǎn)量約545萬(wàn)重量箱，年取水量約613200 m3，單位產(chǎn)品取水量約為0.112 m3/重量箱。

該企業(yè)原料工段沒有利用回收的廢舊玻璃，故不涉及玻璃清洗用水，且采用的原料含水率較高，故原料工段用水很少。脫硫工藝采用半干法工藝，企業(yè)建有煤氣發(fā)生爐，有水封用水及循環(huán)水用水。企業(yè)污水處理站處理余熱發(fā)電工段中提純后的廢水及鍋爐的排污水，廢水經(jīng)處理后用于綠化灑水、煤棚灑水等。該企業(yè)取水主要包括聯(lián)合車間循環(huán)水、氣保車間循環(huán)水、煤氣燃料車間用水、余熱發(fā)電系統(tǒng)、脫硫脫硝工段、附屬生產(chǎn)系統(tǒng)用水。該平板玻璃企業(yè)平均一天取水量約為1680噸，取水量前三的工序?yàn)橛酂岚l(fā)電系統(tǒng)、聯(lián)合車間循環(huán)水系統(tǒng)、氣保車間循環(huán)水系統(tǒng)，分別約為800 m3/d（占比44%）、350 m3/d（21%）和240 m3/d（14%）。各系統(tǒng)平均一天取水量和占比分析見圖2和圖3。該企業(yè)所在地為鹽堿地區(qū)域，水質(zhì)較差，余熱提純時(shí)純水和廢水的比例約為1∶3，導(dǎo)致該企業(yè)余熱發(fā)電用水及循環(huán)冷卻水用量占比較大。企業(yè)采用半干法脫硫工藝，但企業(yè)脫硫工藝沒有采用回收用廢水，而是采用新鮮水，該系統(tǒng)用水占比約10%。

圖2 某平板玻璃企業(yè)各系統(tǒng)平均一天的取水量分析

圖3 某平板玻璃企業(yè)各系統(tǒng)取水量占比分析

3 各省現(xiàn)有取/用水標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研與分析

筆者調(diào)研了全國(guó)各個(gè)省市發(fā)布的取水定額的地方標(biāo)準(zhǔn)，其中天津、河北等22個(gè)省市地區(qū)發(fā)布了平板玻璃相關(guān)的用水/取水定額數(shù)值，匯總見圖4。

圖4 各省用水/取水定額數(shù)據(jù)分布

全國(guó)平板玻璃產(chǎn)量前十的省份中天津、河北、遼寧、江蘇、浙江、山東、廣東、四川均發(fā)布了取用水的地方標(biāo)準(zhǔn)，平均值為0.14 m3/重量箱。

4 平板玻璃企業(yè)節(jié)水措施建議

平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)的取水量主要影響因素包括是否有碎玻璃清洗、原料含水率、循環(huán)水冷卻方式、循環(huán)水產(chǎn)生的廢水是否有回用、脫硫工藝、燃料類型等。針對(duì)平板玻璃取水量的差異原因分析，總結(jié)出以下節(jié)水措施：

（1）如企業(yè)原料利用回收的碎玻璃，建議將碎玻璃清洗用水進(jìn)行回收處理并循環(huán)利用，從而達(dá)到節(jié)水的目的。

（2）風(fēng)冷純閉式循環(huán)工藝比水冷開式工藝節(jié)約用水達(dá)90%以上，故建議聯(lián)合車間及氣保車間冷卻循環(huán)水采用風(fēng)冷純閉式循環(huán)冷卻水工藝。

（3）因填料塔堵塞后會(huì)讓冷卻水以霧狀形態(tài)灑漏，建議冷卻塔填料選擇優(yōu)質(zhì)不易堵塞的類型，以避免冷卻水的浪費(fèi)。

（4）制氫工段利用氨氣來替代水，也會(huì)減少企業(yè)的取水量。

（5）將聯(lián)合車間、氣保車間、余熱發(fā)電的循環(huán)冷卻水產(chǎn)生的廢水進(jìn)行回收處理，例如用于脫硫脫硝工段或者綠化灑水等，可達(dá)到節(jié)水目的。

（6）余熱發(fā)電系統(tǒng)中提純后的廢水進(jìn)行回收處理后用于綠化、灑水以及脫硫脫硝工段等，可達(dá)到節(jié)水目的。

（7）建議用天然氣替代煤氣發(fā)生爐，從而可以減少水封及冷卻用水，既環(huán)保又安全，且耗水量將會(huì)隨之下降。

5 結(jié)語(yǔ)

水資源是人類賴以生存的重要能源之一，與人類的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。平板玻璃企業(yè)應(yīng)加大節(jié)水管理、制定合理的用水規(guī)劃，健全用水計(jì)量?jī)x表、加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)改造，采用閉路水循環(huán)方式，將生產(chǎn)廢水進(jìn)行回收利用，提高水的重復(fù)利用率及用水效率，加強(qiáng)用水定額監(jiān)督考核，堅(jiān)持綠色高質(zhì)量發(fā)展。