光伏玻璃加工中的节能

陈统章 曾宏强 粟汝强 耿以力

摘要：随着我们现代化社会居民经济文化生活水平的不断提高，人们对环保也开始有了进一步的深入认识，建筑设计技术领域也开始顺应着现代社会发展潮流逐步向环保节能建筑设计技术转变，因此不断衍生和推出了建筑节能应用玻璃。而通过加大建筑节能应用玻璃在大型建筑节能技术设计工程中的推广应用，能够有效率地减少参与建筑节能活动的自然能源消耗。

关键字：环保、节能、玻璃

一、含义及特点

1.1含义

光伏储能电池特种玻璃，亦可以下简称为"光电玻璃"。光伏储能电池特种玻璃到底能干嘛？它到底究竟能怎么进行发电。光伏储能电池特种玻璃主要用途是一种通过从外层膜或薄膜中的压力进入室内用于发电太阳能的光伏电池，能够有效率地利用大量用于太阳能的紫外辐射能源进行光伏发电，并同时作为具有有效提高太阳相关光伏光池电流的辐射吸引和输出力的发电装置以及光伏光池电缆的新型材料特种玻璃。光伏发电玻璃使用的玻璃并不是普通的玻璃，而是TCO导电玻璃。

1.2特点

光伏一体晶硅晶矽玻璃产品主要是由一体晶硅复合玻璃、太阳能电池片、胶片、背面耐热透光晶硅玻璃、特殊材料复合型非金属耐热透光玻璃导线等四大部分材料组成。这种产品特点是一种最新颖的新型特种建筑用高科技耐热透光晶硅玻璃产品。它们具有可同时能够承受大的温度风压及较大的温度物体昼夜方向运动时的温差以及温度差的变化。这种产品不仅具有美观、透光和既安全可控、节能又安全可用于发电且材料使用安全无需任何人工燃料，不同于需要人工产生任何人工废气，无任何人工余热，无任何人工燃烧废渣，无任何人工噪声污染等诸多技术优点。

二、光伏玻璃的制造流程及成本

2.1制造流程

光伏发电玻璃的整体生产流程主要可以分为玻璃原片加工生产和深加工两大生产环节。

原片生产是将原料经过混合、熔化、压延、退火和切割五个步骤后，得到的未经处理的光伏原片半成品，此后再进行深加工。光伏原片产品生产包括配料段、熔化段、成型段、退火段和检测掰边段五个工序，其中熔化、成型、退火是原片产线最核心的环节，任何一环出问题，都会影响产品的质量和制成率。

光伏玻璃组件钢化玻璃的深加工过程主要分为包括增加镀层强度钢化和增加透光强度镀膜两道技艺工序，将增加镀层强度原片光伏玻璃依次进行增加镀膜涂层钢化磨边后再依次进行增加镀层强度钢化，得到增加镀膜涂层强度钢化片，或者再依次进行增加镀层强度钢化+镀膜，得到增加透光强度镀膜片，用于光电玻璃光伏组件钢化镀层封边安装。

光伏隔热玻璃的配套生产管理过程中，窖炉设备是其最核心的配套生产管理设备，也可说是玻璃企业前期投资最大的生产设备，它们具有两大基本特性，分别指的是大型玻璃窖炉的工作温度难实时控制和小型窖炉的临时启动关停操作成本高，产线无法中途临时关停或者调整。

2.2制造成本

光伏玻璃的主要营业成本收入来源一般可以大致上划分为四个部分：直接的人工原材料，燃料间接直合发电动力、直接燃料使用时的人工和天然材料等的制造费用，其中现在所生产的直接原材料和直接使用的人工燃料的直合动力时的人工成本一直以来是主要营业收入成本来源，占比高达80%。

光伏发电玻璃材料原片研发生产所用所得到的纯碱原材料主要包括石纯碱、英砂、长石、白云石、石灰石、芒硝等。其中包含石英和长砂和石等纯碱原料既是光伏物料生产投入中主要的原料组分，也是对光伏材料生产成本波动影响最大的另外两类主要原料。纯碱产品价格比较高，而且价格波动剧烈，其对光伏玻璃原片成本的波动影响比较大。因为目前纯碱原料行业的市场集中度都比较高，大型企业纯碱原料供应商的市场话语权较强，采购商没有很高的市场议价权。

燃料控制动力窑的成本主要来源包括玻璃燃料和备用电力。由于玻璃窑的燃料主要来源是石油天然气和工业重油，用于控制原片燃料生产制作过程工艺中的各种窑炉配置设备;燃料电力则可以贯通整个原片生产工艺过程，在深管道加工工艺环节的使用量尤其大，约用量为前道加工环节的4倍。

人工成本一般定义是指在光伏窑炉光出光入玻璃炉的窑炉工程生产和其他工程施工的整个生产过程及其中的所需要消耗的光伏窑炉工程人工和其他机械作业劳动力的生产成本。光伏窑炉工程人工成本的实际水平差别高低往往在一定很大的的程度上直接关系反映了阳伏光出光入玻璃窑的生产或窑炉工程施工技术装备生产制造率的水平和窑炉人工机械劳动生产率的实际水平差别高低。

制造费用是也是光伏发电玻璃原料制造生产过程当中的加工费用。将玻璃原料经过混合、熔化、压延、退火和原料切割五个加工步骤后，得到未经过热处理的光伏玻璃原片作为半成品，再对其进行原料深加工。这当中对冷窖炉的工作温度和光伏玻璃的加工成品率都很难得到控制。

三、光伏玻璃加工中的节能

光伏玻璃作为传统玻璃行业的引申发展，仍是具有玻璃行业的高耗能的特点，且因其超白玻璃属性，其窑炉能耗水平一般高于普通的浮法玻璃窑。现就近阶段发展的节能降耗技术做一个较为全面的梳理。

1.窑炉体量的扩大，即设计日熔量从早期的马蹄焰一窑一线150t/day（小窑炉改造），到横火焰的一窑两线（250t/day、320t/day大部分早期光伏厂）、到一窑三线（450t/day，如金晶窑炉）、到一窑四线（600t/day、750t/day、850t/day、1000t/day，目前市场主流窑炉日熔量）、再到新型的一窑八线（1200t/day，中國建材主力新型窑炉布局）。通过对整理窑炉尺寸的放大及优化，窑炉单体能耗可从早期的1950Kcal/kg.玻璃液降低到1300Kcal/kg.玻璃液。大窑炉的代表主要有信义玻璃、福莱特玻璃等。

2.窄卡脖的设计，从有资料的文献研究表明，一般认为窑炉卡脖的位置尺寸设计是玻璃液重要回流的主要影响因子。从早期的尺寸4m宽一般缩小到现有的2m左右，抑制了成型段的回流，从而降低了能耗，但此点可能会产生成型段低温玻璃被窑炉澄清部玻璃加热，进而引发二次泡析出的风险，故而窄卡脖设计时，一般是不建议后端成型部做低温操作处理。特别注意故障换机，必须提高后端温度以降低二次泡之风险。一般认为窄卡脖的设计可节约2-5%的能耗。

3.全氧窑的设计，在这里排除富氧的理念，一般普通空气窑炉若采用富氧增燃技术，必须严格考量蓄热室的耐受度，防止蓄热室倒塌风险。本文之全氧窑设计指以纯氧气助燃、未有蓄热室的窑炉设计，由中国建材主推的节能减排的新型窑炉，具有低能耗，低氮氧化物排放等优点，一般能耗水平低于1400Kcal/kg.玻璃液。全氧窑缺点：a.一次投资较大，一般窑炉碹顶、部分胸墙均由空气窑的硅砖改成AZS砖;b.制氧成本仍较高;c.因火焰燃烧产生了大量水汽，一则对耐火砖产生侵蚀，二则对玻璃澄清不利，故而一般需要消泡剂搭配使用。

4.空气窑硅砖喷涂红外高辐射节能涂料，中建材节能所主推技术，目前已应用于多家玻璃窑炉，主要成分是纳米二氧化硅，利用纳米结构的相关设计，其主要原理：从热工技术条件来看，当炉内温度大于1000℃时，炉内超过 80%的热量是以辐射传热来实现的。而传统的玻璃熔窑硅质大碹的红外辐射率约在0.4左右;也就是说，大碹吸收的热量只有40%以辐射传热的方式传递给配合料。在大碹内表面喷涂该类涂料，可以将硅质大碹的辐射系数从0.4提高至0.9（1600℃时），极大的提高了窑炉的热效率，可以起到明显的节能效果，预期节能效果在 2%～7%。

5.全窑复合梯度保温技术，一般认为，玻璃窑炉有绝大部分的热量通过窑体自发向外散热，导致热损较大。现在新型的梯度保温技术则是在原有的膨胀珍珠岩保温的基础上，通过各温度区间匹配适宜的保温材料来进一步增加保温性能，即采用复合遮蔽技术及防热桥施工工艺。喷涂陶瓷纤维+陶瓷硅钙板+外层保温材料。

四、结语

光伏玻璃钢化加工过程在国内已经非常成熟，所以在设备突破上达到节能的效果已经不太现实。所以，在加工过程中查找细节，在技术层面上需求突破，通过可操控的技术方法达到降低能源消耗，降低生产成本，为企业在行业竞争中创造有利条件。

参考文献：

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