國標《燒結墻體材料和泡沫玻璃單位產品能源消耗限額》解讀

徐 穎

（上海建科檢驗有限公司，上海 201108）

0 引言

我國目前全年能源消費總量占世界第2位，化石能源短缺，能源供應形勢嚴峻，近年來出現了煤、電、油、氣等全面緊張的狀況，石油對外的依存度已超過50%，增加能源供應的難度和代價越來越大。隨著我國2030年實現“碳達峰”、2060年實現“碳中和”的節能減排低碳政策出臺，對于工業生產領域的節能低碳提出了更高的要求。國家頒布的《節約能源法》指出，對落后及耗能過高的用能產品、設備和生產工藝實行淘汰制度。同時規定生產過程中高耗能產品的生產單位，應當執行單位產品能源消耗限額標準。對于超過單位產品能源消耗限額標準用能的生產單位，由管理節能工作的部門按照國務院規定的權限責令限期完成整改治理[1]。單位產品能源消耗限額標準的實施將規范引導企業節能降耗，促進企業通過生產工藝和流程的優化、生產設備的改造降低生產用能，實現綠色制造。因此，能耗限額標準的制訂對工業領域生產的節能降碳具有重要的規范和指導意義。

1 標準制修訂的背景和意義

1.1 制修訂的背景

燒結墻體材料行業是我國建材工業的重要組成部分，其產值接近建材工業總產值的三分之一[2]；泡沫玻璃絕熱制品已成為工業領域特別是低溫和超低溫工業設備、液化天然氣（LNG）儲罐和管道等不可或缺的保冷材料。上述材料在國內及國際上均有大量的需求，因此有必要根據燒結墻體材料和泡沫玻璃行業生產現狀制定產品能源消耗限額標準，以加快實現產業的節能降耗目標，強制淘汰高能耗的生產線，推進燒結墻體材料和泡沫玻璃行業的技術革新與進步，促進產業的發展與城市發展相適應，促使企業進行產品的升級換代，提高能源利用率，有效節約能源。通過標準的制定，緩解我國能源供應現狀、適應產業政策發展需要，推動行業加快節能減排。

基于上述標準制定的必要性，國家標準化管理委員會分別于2011年和2014年下發了 [2011]66號文及[2014]89號文，分別針對燒結墻體材料和泡沫玻璃制定了相應的單位產品能耗限額標準。燒結墻體材料單位產品能源消耗限額標準于2014年頒布實施，標準號為GB 30526—2014[3]。該標準的實施有效促進了行業的技術革新，加快了行業的節能降耗。

1.2 強制性標準的深化改革

2017年國務院辦公廳印發了關于《深化標準化改革工作方案》的通知，方案中的改革措施包括了6個方面的內容，其中強制性標準的整合精簡也被列入其中。基于上述要求，國家標準化管理委員會于2018年對GB 30526—2014《燒結墻體材料單位產品能源消耗限額》標準[3]和正在制定的《泡沫玻璃單位產品能源消耗限額》標準進行精簡整合。于2019年10月頒布GB 30526—2019《燒結墻體材料和泡沫玻璃單位產品能源消耗限額》標準。

2 新舊標準內容的差異

新版標準的產品包括了燒結墻體材料和泡沫玻璃，其中燒結墻體材料單位產品能源消耗限額內容基本保持不變[4]。新舊標準的主要變化見表1。

表1 新舊標準的主要變化（Tab.1 The difference between new standard and old standard）

3 標準編制原則

3.1 編制原則和能耗等級的取值原則

標準在編制的過程中主要考慮了協調性、規范性和適用性的原則。

目前對于某一單位產品能耗而言，采用能耗等級的方式來表征，而不再采用限定值、準入值和先進值表征。并將現有生產企業的單位產品能耗限定值、新（改、擴）建生產企業的單位產品能耗準入值與能耗等級的關系進行對應。

標準將燒結墻體材料和泡沫玻璃單位產品能耗等級分為1級、2級和3級。其取值原則基于GB/T 12723—2013《單位產品能源消耗限額編制通則》[5]。1級能耗以企業最佳能耗水平及最嚴要求作為取值原則；2級能耗以達到行業“領跑者”的能效水平作為取值原則；3級能耗在節能改造經濟可行性分析的基礎上，以淘汰比例應不低于20%作為取值原則[3]。

3.2 能耗等級的確立

根據上述能耗等級的取值原則，對于燒結墻體材料，標準制定中對能耗指標不做變動，只是將燒結墻體材料單位產品能耗限定值對應為3級能耗限額等級，準入值對應2級能耗限額等級，先進值對應1級能耗限額等級，具體技術指標要求與GB 30526—2014的相同。

對于泡沫玻璃產品，標準編制組通過對泡沫玻璃生產工藝、生產水平、生產過程中能耗的組成及歷年來被調研企業的單位產品能耗情況，制定了每個能耗等級的指標。

4 泡沫玻璃產品單位產品能耗等級

4.1 泡沫玻璃生產工藝和生產水平

泡沫玻璃是由碎玻璃、發泡劑、改性添加劑和發泡促進劑等，經過細粉碎和均勻混合，再經過高溫熔化、發泡、退火而制成的多孔無機非金屬材料。目前國內泡沫玻璃生產工藝流程有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”），經過一系列工藝流程后發泡制作成為泡沫玻璃產品；而另一類根據泡沫玻璃產品的性能專門設計配方（稱為“配方玻璃工藝”），委托第三方玻璃生產企業或自行生產熔窯玻璃，將該熔窯玻璃與發泡劑等其他添加劑混合粉碎，經一系列工藝流程后發泡制作成為泡沫玻璃產品。生產企業根據自身企業情況及工藝特點，均有采用回收廢棄玻璃或熔窯玻璃的情況。

而劉德平教授研發的“桑葉苦瓜糖果壓片”優選天然桑葉、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，經過科學配伍后加工而成。該產品通過滋補腎陰、滋養五臟，恢復失調的臟腑功能，使機體內五臟平衡、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揮作用，直接激活胰島受體細胞，從而激活和修復受損的胰島細胞，恢復胰島功能，使胰島素分泌增多，使各種糖、蛋白質、水、電解質紊亂得到全面改善，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，將血糖穩定在正常范圍，并發癥自然消除。

目前這2種生產工藝均被國內生產企業采用，通過調研總結了這2種工藝生產的產品的特點和目前產品的應用情況，見表2。

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

從2012年至2018年，泡沫玻璃行業的產能和產業結構也在逐步進行調整。隨著工業絕熱領域以及建筑絕熱領域對產品性能要求的不斷提升，以及市場競爭的日益激烈，一批生產工藝落后、技術裝備差、產品質量穩定性差的企業正在逐步被市場淘汰。泡沫玻璃生產企業對自身的生產工藝、生產設備都在進行提升和改造以增加自身的行業競爭力，一方面不少企業計劃采用配方玻璃的生產工藝調整產品結構。另一方面由于市場的需求和競爭的提升，不少企業開始注重提升產品質量和降低能源消耗。目前現有泡沫玻璃生產企業都已經采用先進的窯爐設計并多采用二步法進行發泡，并根據工業用的泡沫玻璃的工藝需要，延長發泡及退火時間，使其生產的泡沫玻璃制品釋放熱應力較充分，提升產品品質。

4.2 泡沫玻璃生產過程中的能耗構成

泡沫玻璃生產工藝中的能耗主要是原材料制備（廢棄玻璃工藝）、球磨、發泡、退火、切割、包裝及粉塵處理等的耗能。除原材料制備及發泡工序根據不同窯爐所使用的能耗種類存在差異外，其它生產工序各生產企業均使用電能。圖1為泡沫玻璃生產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原料的企業，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。由于廢棄玻璃經過清洗后會存在一定的雜質，無法制備出泡孔要求較高的泡沫玻璃，生產企業為了成本考慮，會相應減少粉碎時間，降低對最終破碎后的原料細度要求，能耗也能夠相應減少。

對于采用熔制玻璃作為生產原料的企業，其原料需要根據一定配方制成熔窯玻璃，再進行球磨粉碎。對目前國內采用此種工藝的企業調研發現，此工序企業采用分包及自行生產這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，具體依據玻璃窯的種類不同確認。而制得的熔制玻璃同樣需要經過球磨粉碎，其消耗的能源為動力電能。

4.2.2 發泡階段

發泡階段是將粉狀原材料置于模盒中，加入發泡劑，在窯爐中熔化發泡，后經冷卻、脫模而成毛坯。生產企業根據不同工藝設計及當地情況會選擇不同類型的發泡熔爐，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，結構設計先進合理的生產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退火爐加熱，消除應力而獲得穩定成型產品，退火爐能源消耗為燃氣、燃油、動力電能等。

通過調節升溫曲線及退火時間可以控制泡沫玻璃內部泡孔結構，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的泡孔及較小的熱應力集中現象，其品質相對較高，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的制定

標準編制組通過實地調研和發放問卷給生產企業等方式，收集了全國11家大中小型泡沫玻璃生產企業2013年至2018年泡沫玻璃的生產情況，使統計的泡沫玻璃產量總和占到全國泡沫玻璃生產總量的75%以上。通過數據統計，分析了泡沫玻璃生產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泡及退火。由于采用配方玻璃工藝對原材料的細度要求較高，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，其他各個工藝環節的能源消耗相較廢棄玻璃工藝中各個環節的能源消耗，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。

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

對于Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型泡沫玻璃，由于其絕熱性能及力學性能的特殊性，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。對比不同生產工藝的II型泡沫玻璃產品綜合能耗，采用廢棄玻璃的生產工藝能耗相對較低，且此類泡沫玻璃并非低溫絕熱系統不可替代的材料，而在建筑領域對其性能要求也沒有低溫絕熱工程領域嚴格。為了鼓勵泡沫玻璃生產企業節能減排，降低能源消耗，并促進企業使用回收材料進行生產，對泡沫玻璃單位產品能耗限額等級按產品的型號分別要求。同時由于當生產企業采用外購熔窯玻璃原生產時，無法追蹤調研其原料的能耗，因此對外購熔窯玻璃原料及自制熔窯玻璃原料生產的產品分別進行單位產品綜合能耗的規定[4]，具體能耗等級指標見表3。

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

泡沫玻璃生產企業對于其生產產品的單位產品能耗限額應依據自身的生產情況確定，當生產II型泡沫玻璃時不應選用Ⅰ型、Ⅲ型及Ⅳ型泡沫玻璃的單位產品能耗限額指標，反之亦然。

采用廢棄玻璃原料生產的泡沫玻璃單位產品能耗相對較小，如生產企業采用廢棄玻璃原料生產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規定。

5 結語

GB 30526—2019標準已于2020年5月1日開始實施，對相關生產企業的用能提出了明確要求。燒結墻體材料和泡沫玻璃生產企業應嚴格遵照本標準的限額要求進行生產作業，避免資源的浪費，減少生產過程中的能源消耗成本，降低產品生產的總體成本。

GB 30526—2019標準的實施有利于行業發展，鼓勵生產企業淘汰落后產能、調整生產工藝、改造生產設備、提升產品品質、降低生產能耗，減小溫室氣體的排放，改善環境。