工业气体在我国浮法玻璃工业的应用现状分析

工业气体在我国浮法玻璃工业的应用现状分析

杨再兴 王建聪

河北南玻玻璃有限公司 065600

摘要：随着我国玻璃工业的发展，尤其是在浮法玻璃工业中，对工业气体的种类和数量的需求量越来越大，对工业气体的依赖性也越来越大。然而，就目前天然气生产设备、工艺技术、输气方式等方面的情况来看，还存在着一些问题。文章对这些问题进行了分析，并针对这些问题提出了相应的对策，为我国浮法玻璃工业的节能、减排、提高产品质量打下了良好的基础。

关键词：浮法玻璃；工业气体；生产工艺；全氧燃烧；现状与改进

前言：

近年来，由于建筑玻璃的使用量逐年增长，在玻璃工业中，工业气体的作用越来越大，例如：用惰性气体填充的空心玻璃、化学气淀积法（CVD），以及用于离线的低辐射玻璃的 （PVD）等，都需要专用的气体；而全氧气的玻璃熔炉，则对可燃气体的需求更大。另外，在生产浮法玻璃时，保护气体的作用和电力的作用是相同的，不能有丝毫的停顿。如果不及时处理，不仅会导致整个浮法玻璃生产线的生产中断，而且锡槽中的锡液也会大量氧化挥发，严重的话，还会引起严重的安全事故。可见，玻璃行业日益依赖于工业气体。本文就国内浮法玻璃生产企业的气体供应状况提出一些看法，以供参考。

一．对氢气生产工艺现状的思考

在锡槽中加入氢气，将氢气作为一种还原气体，加入到锡槽中，以减少锡槽中的氧气，从而防止锡溶液的氧化。90年代以前，国内的浮法玻璃制氢技术全部采用了水解法，但有些采用了常压和加压。90年代末，我国浮法玻璃行业迎来了高速发展时期，尤其是民营企业的参与，使得其规模迅速扩大。为减少生产成本，一些公司纷纷尝试采用氨化制氢技术替代水电解制氢。由于该装置的设备投资较少，只有电解法的三分之一左右，而且其制造过程也比较简单，制造氢气的费用仅为水电解的1/2左右，因此，人们忽略了如下方面的问题：

（一）氨分解制氢对环境造成了很大的危害。我们都知道，氨被分解后会产生氮和氢的混合气体，而在这个过程中，氨的分解会产生一种氮，这种氮是一种新的生物，它的化学活性很强，很容易产生氮的氧化物，从而威胁到生态系统。所以，欧美等发达国家对氨分解制氢过程进行了严格的限制。

（二）由于我国大部分的合成氨生产采用的是原煤，所以液氨中的杂质以焦油和硫化物为主。尤其是中、小型合成氨生产线，由于液氨的品质起伏较大，且存在着较高的杂质。尤其是硫化锡进入锡槽后，会产生硫化锡和硫化亚锡，从而污染锡液，从而对玻璃表面的品质产生不利的影响。

（三）氨分解制氢在浮法玻璃生产中得到了广泛应用，具有“中国特色”的特点，但也造成了资源的重复利用。我们知道化学工业利用氮和氢两种气体，通过提高生产成本（如高温、高压、催化剂等），生产出氨气。如果我们的浮法玻璃行业，将氨气分解成氢和氮，那就太浪费了。但是，这些人实际上是在利用政府的政策漏洞。因为液氨是农业生产的一种原料，所以，它的生产成本并不高，如果不是这样，它的价格会更高，而它的生产成本也会更高^[1]。

二．对输气管网和供气压力的思考

（一）输气管网存在的问题

在浮法玻璃的制造过程中，需要将N₂+H₂的保护气体均匀地送入到锡槽中，以保证整个锡槽处于全密封、微正压、动态工作的状态，并保证其内部处于完全的无氧状态。否则，加入保护性气体的氧组分不仅会直接导致锡槽内锡液的氧化损耗，还会对玻璃表面的粘锡、玻璃热钢化产生彩虹等问题产生影响。因此，对于保护气体的纯度（剩余氧气含量）的要求来说，再严格也不会太过。就国内目前的气体分离技术而言，可以确保空气中的剩余氧含量小于（≤-6 -6 3×10甚至≤1×10）乃至更低是完全可以做到的，但从我国的浮法玻璃丝上来看，这是一个很大的问题。我们认为，为了保证高纯度的气体传输，应选用内壁上的非金属管材。而我国现有的浮法玻璃生产线上，采用的是普通的碳钢无缝钢管。由于碳素钢管的内壁表面光洁度较低，容易受到污染，再加上管道中的管道、附件、法兰等存在的夹渣、气孔等缺陷，都会导致外部氧气的渗入^[2]。

三．对空分设备配置问题的思考

（一）浮法线空分设备的配置现状

国内大部分的浮法玻璃工业都有自己的小型低温空气分离装置，用于给锡槽输送保护气体。与变压吸附制气、膜分离制气工艺相比，该工艺复杂，专业性强。其工作原理是利用低温下的空气液化，并根据不同组分的不同，进行多次局部汽化和局部冷凝的精馏。由于该工艺在静态设备中占有很大比重，因此该工艺具有较好的综合效益。同时，装置的装机容量增加，单位能源消耗也相应降低。所以，大型机组的供气具有良好的经济效益和社会效益。然而，在每个浮法线上，我们一般都会设置几组小型的空分装置，一般都是常采用开2备1或开3备1的配置方式。而在国外，很多大城市都已经在数十年前完成了大规模的低温空气分离装置的集中供应，一些发达国家为了减少能源消耗，提高能源的可靠性和整体效益，已经开始在多个国家开展大规模的国际联运。因此，在十多年前，曾发表过一篇文章，认为国内浮法玻璃行业的空分设备配置不够合理，并对其进行了改进。现在，国内已经建成200多条浮法玻璃生产线，单是浮法玻璃工业中就有几百台小型空分装置，这是令人难以置信的。近几年，由于人们的思想观念和节能意识的增强，一些新建的浮法线已开始采用一对一的方式进行低温空气分离。这只是一个很小的进步，而更合理的方法是使用多对一的低温分离装置，这样就会产生事半功倍的效果

^[3]。

结语：

总而言之，要改变目前我国浮法玻璃工业的落后、被动的状况，应加速行业的整合并购步伐，大力推动和发展一批具有国际竞争力的大型企业集团，提升其在世界范围内的竞争优势，同时也有助于扭转目前国内工业高耗能、小规模、散乱供气的状况，实现大机组集中供气，为玻璃熔窑全面实现全氧燃烧奠定基础，并使我国浮法玻璃行业早日由玻璃大国迈入绿色产业的玻璃强国。

参考文献：

[1]莫伟.工业气体在我国浮法玻璃工业的应用现状分析[J].中国化工贸易，2015(36)：180-180.

[2] 沈斌.工业气体在我国浮法玻璃工业的应用现状分析[C].2010全国玻璃技术交流研讨会论文集. 2010：52-56.