國標(biāo)《燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃單位產(chǎn)品能源消耗限額》解讀

徐 穎

（上海建科檢驗(yàn)有限公司，上海 201108）

0 引言

我國目前全年能源消費(fèi)總量占世界第2位，化石能源短缺，能源供應(yīng)形勢嚴(yán)峻，近年來出現(xiàn)了煤、電、油、氣等全面緊張的狀況，石油對外的依存度已超過50%，增加能源供應(yīng)的難度和代價越來越大。隨著我國2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”的節(jié)能減排低碳政策出臺，對于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的節(jié)能低碳提出了更高的要求。國家頒布的《節(jié)約能源法》指出，對落后及耗能過高的用能產(chǎn)品、設(shè)備和生產(chǎn)工藝實(shí)行淘汰制度。同時規(guī)定生產(chǎn)過程中高耗能產(chǎn)品的生產(chǎn)單位，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行單位產(chǎn)品能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)。對于超過單位產(chǎn)品能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)用能的生產(chǎn)單位，由管理節(jié)能工作的部門按照國務(wù)院規(guī)定的權(quán)限責(zé)令限期完成整改治理[1]。單位產(chǎn)品能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將規(guī)范引導(dǎo)企業(yè)節(jié)能降耗，促進(jìn)企業(yè)通過生產(chǎn)工藝和流程的優(yōu)化、生產(chǎn)設(shè)備的改造降低生產(chǎn)用能，實(shí)現(xiàn)綠色制造。因此，能耗限額標(biāo)準(zhǔn)的制訂對工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)的節(jié)能降碳具有重要的規(guī)范和指導(dǎo)意義。

1 標(biāo)準(zhǔn)制修訂的背景和意義

1.1 制修訂的背景

燒結(jié)墻體材料行業(yè)是我國建材工業(yè)的重要組成部分，其產(chǎn)值接近建材工業(yè)總產(chǎn)值的三分之一[2]；泡沫玻璃絕熱制品已成為工業(yè)領(lǐng)域特別是低溫和超低溫工業(yè)設(shè)備、液化天然氣（LNG）儲罐和管道等不可或缺的保冷材料。上述材料在國內(nèi)及國際上均有大量的需求，因此有必要根據(jù)燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀制定產(chǎn)品能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)，以加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗目標(biāo)，強(qiáng)制淘汰高能耗的生產(chǎn)線，推進(jìn)燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃行業(yè)的技術(shù)革新與進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與城市發(fā)展相適應(yīng)，促使企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品的升級換代，提高能源利用率，有效節(jié)約能源。通過標(biāo)準(zhǔn)的制定，緩解我國能源供應(yīng)現(xiàn)狀、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展需要，推動行業(yè)加快節(jié)能減排。

基于上述標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會分別于2011年和2014年下發(fā)了 [2011]66號文及[2014]89號文，分別針對燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃制定了相應(yīng)的單位產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)。燒結(jié)墻體材料單位產(chǎn)品能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)于2014年頒布實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)號為GB 30526—2014[3]。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施有效促進(jìn)了行業(yè)的技術(shù)革新，加快了行業(yè)的節(jié)能降耗。

1.2 強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的深化改革

2017年國務(wù)院辦公廳印發(fā)了關(guān)于《深化標(biāo)準(zhǔn)化改革工作方案》的通知，方案中的改革措施包括了6個方面的內(nèi)容，其中強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的整合精簡也被列入其中?；谏鲜鲆?，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2018年對GB 30526—2014《燒結(jié)墻體材料單位產(chǎn)品能源消耗限額》標(biāo)準(zhǔn)[3]和正在制定的《泡沫玻璃單位產(chǎn)品能源消耗限額》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精簡整合。于2019年10月頒布GB 30526—2019《燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃單位產(chǎn)品能源消耗限額》標(biāo)準(zhǔn)。

2 新舊標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的差異

新版標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品包括了燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃，其中燒結(jié)墻體材料單位產(chǎn)品能源消耗限額內(nèi)容基本保持不變[4]。新舊標(biāo)準(zhǔn)的主要變化見表1。

表1 新舊標(biāo)準(zhǔn)的主要變化（Tab.1 The difference between new standard and old standard）

3 標(biāo)準(zhǔn)編制原則

3.1 編制原則和能耗等級的取值原則

標(biāo)準(zhǔn)在編制的過程中主要考慮了協(xié)調(diào)性、規(guī)范性和適用性的原則。

目前對于某一單位產(chǎn)品能耗而言，采用能耗等級的方式來表征，而不再采用限定值、準(zhǔn)入值和先進(jìn)值表征。并將現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗限定值、新（改、擴(kuò)）建生產(chǎn)企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗準(zhǔn)入值與能耗等級的關(guān)系進(jìn)行對應(yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)將燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃單位產(chǎn)品能耗等級分為1級、2級和3級。其取值原則基于GB/T 12723—2013《單位產(chǎn)品能源消耗限額編制通則》[5]。1級能耗以企業(yè)最佳能耗水平及最嚴(yán)要求作為取值原則；2級能耗以達(dá)到行業(yè)“領(lǐng)跑者”的能效水平作為取值原則；3級能耗在節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)可行性分析的基礎(chǔ)上，以淘汰比例應(yīng)不低于20%作為取值原則[3]。

3.2 能耗等級的確立

根據(jù)上述能耗等級的取值原則，對于燒結(jié)墻體材料，標(biāo)準(zhǔn)制定中對能耗指標(biāo)不做變動，只是將燒結(jié)墻體材料單位產(chǎn)品能耗限定值對應(yīng)為3級能耗限額等級，準(zhǔn)入值對應(yīng)2級能耗限額等級，先進(jìn)值對應(yīng)1級能耗限額等級，具體技術(shù)指標(biāo)要求與GB 30526—2014的相同。

對于泡沫玻璃產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)編制組通過對泡沫玻璃生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)水平、生產(chǎn)過程中能耗的組成及歷年來被調(diào)研企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗情況，制定了每個能耗等級的指標(biāo)。

4 泡沫玻璃產(chǎn)品單位產(chǎn)品能耗等級

4.1 泡沫玻璃生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)水平

泡沫玻璃是由碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進(jìn)劑等，經(jīng)過細(xì)粉碎和均勻混合，再經(jīng)過高溫熔化、發(fā)泡、退火而制成的多孔無機(jī)非金屬材料。目前國內(nèi)泡沫玻璃生產(chǎn)工藝流程有2類，主要差異在前端原料的制備。一類采用回收的廢棄玻璃作為原料（稱為“廢棄玻璃工藝”），經(jīng)過一系列工藝流程后發(fā)泡制作成為泡沫玻璃產(chǎn)品；而另一類根據(jù)泡沫玻璃產(chǎn)品的性能專門設(shè)計配方（稱為“配方玻璃工藝”），委托第三方玻璃生產(chǎn)企業(yè)或自行生產(chǎn)熔窯玻璃，將該熔窯玻璃與發(fā)泡劑等其他添加劑混合粉碎，經(jīng)一系列工藝流程后發(fā)泡制作成為泡沫玻璃產(chǎn)品。生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)自身企業(yè)情況及工藝特點(diǎn)，均有采用回收廢棄玻璃或熔窯玻璃的情況。

而劉德平教授研發(fā)的“桑葉苦瓜糖果壓片”優(yōu)選天然桑葉、苦瓜、枸杞、菊苣、烏梢蛇等，從中成功分離出高能生物活性降糖生物素，并添加人體所需的微量元素，經(jīng)過科學(xué)配伍后加工而成。該產(chǎn)品通過滋補(bǔ)腎陰、滋養(yǎng)五臟，恢復(fù)失調(diào)的臟腑功能，使機(jī)體內(nèi)五臟平衡、氣血平衡、陰陽平衡、元素平衡，并使植物中的活性多肽及有效成分發(fā)揮作用，直接激活胰島受體細(xì)胞，從而激活和修復(fù)受損的胰島細(xì)胞，恢復(fù)胰島功能，使胰島素分泌增多，使各種糖、蛋白質(zhì)、水、電解質(zhì)紊亂得到全面改善，使五臟器官能夠正常吸收利用攝入的糖分，血糖從而自主下降至正常，逐漸擺脫服用降糖藥的惡性循環(huán)，將血糖穩(wěn)定在正常范圍，并發(fā)癥自然消除。

目前這2種生產(chǎn)工藝均被國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)采用，通過調(diào)研總結(jié)了這2種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品的特點(diǎn)和目前產(chǎn)品的應(yīng)用情況，見表2。

表2 泡沫玻璃生產(chǎn)工藝（Tab.2 Productive technology for cellular glass）

從2012年至2018年，泡沫玻璃行業(yè)的產(chǎn)能和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在逐步進(jìn)行調(diào)整。隨著工業(yè)絕熱領(lǐng)域以及建筑絕熱領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品性能要求的不斷提升，以及市場競爭的日益激烈，一批生產(chǎn)工藝落后、技術(shù)裝備差、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差的企業(yè)正在逐步被市場淘汰。泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)對自身的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備都在進(jìn)行提升和改造以增加自身的行業(yè)競爭力，一方面不少企業(yè)計劃采用配方玻璃的生產(chǎn)工藝調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。另一方面由于市場的需求和競爭的提升，不少企業(yè)開始注重提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低能源消耗。目前現(xiàn)有泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)采用先進(jìn)的窯爐設(shè)計并多采用二步法進(jìn)行發(fā)泡，并根據(jù)工業(yè)用的泡沫玻璃的工藝需要，延長發(fā)泡及退火時間，使其生產(chǎn)的泡沫玻璃制品釋放熱應(yīng)力較充分，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

4.2 泡沫玻璃生產(chǎn)過程中的能耗構(gòu)成

泡沫玻璃生產(chǎn)工藝中的能耗主要是原材料制備（廢棄玻璃工藝）、球磨、發(fā)泡、退火、切割、包裝及粉塵處理等的耗能。除原材料制備及發(fā)泡工序根據(jù)不同窯爐所使用的能耗種類存在差異外，其它生產(chǎn)工序各生產(chǎn)企業(yè)均使用電能。圖1為泡沫玻璃生產(chǎn)工藝及能源消耗示意。

4.2.1 原料制備和球磨階段

對于采用廢棄玻璃作為生產(chǎn)原料的企業(yè)，在原材料制備過程中需要將采購的廢棄玻璃清洗并烘干，然后通過球磨制成原料破碎成發(fā)泡原材料，此制備方式消耗的能源為動力電能。由于廢棄玻璃經(jīng)過清洗后會存在一定的雜質(zhì)，無法制備出泡孔要求較高的泡沫玻璃，生產(chǎn)企業(yè)為了成本考慮，會相應(yīng)減少粉碎時間，降低對最終破碎后的原料細(xì)度要求，能耗也能夠相應(yīng)減少。

對于采用熔制玻璃作為生產(chǎn)原料的企業(yè)，其原料需要根據(jù)一定配方制成熔窯玻璃，再進(jìn)行球磨粉碎。對目前國內(nèi)采用此種工藝的企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，此工序企業(yè)采用分包及自行生產(chǎn)這2種方式由玻璃熔窯完成，此制備方式消耗的能源為動力電能及天然氣，具體依據(jù)玻璃窯的種類不同確認(rèn)。而制得的熔制玻璃同樣需要經(jīng)過球磨粉碎，其消耗的能源為動力電能。

4.2.2 發(fā)泡階段

發(fā)泡階段是將粉狀原材料置于模盒中，加入發(fā)泡劑，在窯爐中熔化發(fā)泡，后經(jīng)冷卻、脫模而成毛坯。生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)不同工藝設(shè)計及當(dāng)?shù)厍闆r會選擇不同類型的發(fā)泡熔爐，主要有電爐、天然氣爐及部分油爐或多種能源混合共同使用的熔爐，采用的能源種類分別為動力電能、天然氣、煤油和柴油等。不同的窯爐能耗不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計先進(jìn)合理的生產(chǎn)窯爐同樣具有較高的能效比。

4.2.3 退火階段

退火階段是將毛坯經(jīng)退火爐加熱，消除應(yīng)力而獲得穩(wěn)定成型產(chǎn)品，退火爐能源消耗為燃?xì)?、燃油、動力電能等?/p>

通過調(diào)節(jié)升溫曲線及退火時間可以控制泡沫玻璃內(nèi)部泡孔結(jié)構(gòu)，較慢速的升溫時間及較長的退火時間可以保證泡沫玻璃具有均質(zhì)的泡孔及較小的熱應(yīng)力集中現(xiàn)象，其品質(zhì)相對較高，但是也會造成更多的能源消耗。

4.2.4 切割和包裝階段

切割和包裝階段能源消耗為動力電能。在上述生產(chǎn)過程中粉塵處理主要消耗的能源為動力電能。

4.3 泡沫玻璃能耗等級指標(biāo)的制定

標(biāo)準(zhǔn)編制組通過實(shí)地調(diào)研和發(fā)放問卷給生產(chǎn)企業(yè)等方式，收集了全國11家大中小型泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)2013年至2018年泡沫玻璃的生產(chǎn)情況，使統(tǒng)計的泡沫玻璃產(chǎn)量總和占到全國泡沫玻璃生產(chǎn)總量的75%以上。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，分析了泡沫玻璃生產(chǎn)工藝各階段耗能情況，如圖2所示。

由圖中可知，采用配方玻璃工藝的主要耗能為玻璃熔制，廢棄玻璃工藝的主要耗能情況為發(fā)泡及退火。由于采用配方玻璃工藝對原材料的細(xì)度要求較高，因此相較采用廢棄玻璃工藝的耗能更大，這也是為了滿足泡沫玻璃高性能要求而造成的能源消耗。

發(fā)泡及退火階段的耗能受工藝時間增加的影響，即使去除原材料的熔制所需的能耗，其他各個工藝環(huán)節(jié)的能源消耗相較廢棄玻璃工藝中各個環(huán)節(jié)的能源消耗，均明顯較高，這也是為了滿足高性能泡沫玻璃成品而造成的不可避免的能源消耗。

泡沫玻璃單位產(chǎn)品能耗限額等級按產(chǎn)品型號及玻璃原料來源制定。主要考慮泡沫玻璃產(chǎn)品的性能和應(yīng)用。

對于Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型泡沫玻璃，由于其絕熱性能及力學(xué)性能的特殊性，已成為液化天然氣（LNG）儲罐等低溫絕熱工程中不可替代的絕熱材料。對比不同生產(chǎn)工藝的II型泡沫玻璃產(chǎn)品綜合能耗，采用廢棄玻璃的生產(chǎn)工藝能耗相對較低，且此類泡沫玻璃并非低溫絕熱系統(tǒng)不可替代的材料，而在建筑領(lǐng)域?qū)ζ湫阅芤笠矝]有低溫絕熱工程領(lǐng)域嚴(yán)格。為了鼓勵泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能減排，降低能源消耗，并促進(jìn)企業(yè)使用回收材料進(jìn)行生產(chǎn)，對泡沫玻璃單位產(chǎn)品能耗限額等級按產(chǎn)品的型號分別要求。同時由于當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)采用外購熔窯玻璃原生產(chǎn)時，無法追蹤調(diào)研其原料的能耗，因此對外購熔窯玻璃原料及自制熔窯玻璃原料生產(chǎn)的產(chǎn)品分別進(jìn)行單位產(chǎn)品綜合能耗的規(guī)定[4]，具體能耗等級指標(biāo)見表3。

表3 泡沫玻璃單位產(chǎn)品綜合能耗等級（Tab.3 The comprehensive energy consumption level of cellular glass per unit product）

泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)對于其生產(chǎn)產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能耗限額應(yīng)依據(jù)自身的生產(chǎn)情況確定，當(dāng)生產(chǎn)II型泡沫玻璃時不應(yīng)選用Ⅰ型、Ⅲ型及Ⅳ型泡沫玻璃的單位產(chǎn)品能耗限額指標(biāo)，反之亦然。

采用廢棄玻璃原料生產(chǎn)的泡沫玻璃單位產(chǎn)品能耗相對較小，如生產(chǎn)企業(yè)采用廢棄玻璃原料生產(chǎn)Ⅰ型、Ⅲ型及Ⅳ型泡沫玻璃時，可參考泡沫玻璃（Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型）-外購熔窯玻璃的相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)語

GB 30526—2019標(biāo)準(zhǔn)已于2020年5月1日開始實(shí)施，對相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的用能提出了明確要求。燒結(jié)墻體材料和泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格遵照本標(biāo)準(zhǔn)的限額要求進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，避免資源的浪費(fèi)，減少生產(chǎn)過程中的能源消耗成本，降低產(chǎn)品生產(chǎn)的總體成本。

GB 30526—2019標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施有利于行業(yè)發(fā)展，鼓勵生產(chǎn)企業(yè)淘汰落后產(chǎn)能、調(diào)整生產(chǎn)工藝、改造生產(chǎn)設(shè)備、提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)能耗，減小溫室氣體的排放，改善環(huán)境。