玻璃制造過程中能量、物質流和CO2排放的綜合評價
前言：玻璃制造是一個能耗大、對産品品質要求高的過程。由于玻璃制品的廣泛應用，其最終産品種類繁多。過去許多模型已被開發出來，以優化特定的工藝步驟，如玻璃熔化或成型。
由于玻璃工業産品的物質組成因類型、化學、機械和光學特性而廣泛變化，是以需要內建包括物質組成在内的詳細計算程式來模拟實際過程。玻璃工業的CO2排放不僅受到高強度能量輸入的影響，還受到原始輸入材料中碳酸鹽分解的影響，這種分解發生在玻璃熔爐中。為了總體上減少CO2排放和能量輸入，熔料在配料中所占的比例非常重要。
每個主要工藝都包含了主要單元，可以對生産過程進行詳細的表示。玻璃制品的生産包括許多不直接參與制造過程，但仍然非常重要的單元（例如：冷卻單元、壓縮空氣供應）。這些單元被稱為子單元，與主單元的差別在于不會産生直接的産品流。對于每個主單元，提供了所有可能的子單元，并可以動态選擇。
制備玻璃批料的裝置包括用于将原材料和玻璃碎料混合成批料的倉儲、輸送、升降機、稱重和混合機。與整個生産過程相比，這些裝置消耗的能量很少，是以它們被合并為一個主單元——批料制備。它的主過程還包括另一個主單元——批料預熱。
該主要過程代表了生産過程中能量消耗最大的部分。原料中含有的碳酸鹽在釋放 CO2 的過程中被分解，并在四個步驟（熔化、沙粒溶解、細化和調理）中熔化為玻璃。為了確定足夠的細化和均質化，熔融玻璃必須加熱到約1600℃的溫度。
全球98%以上的玻璃生産都在連續玻璃爐中進行。爐子的能量供應由天然氣或電力提供。在再生交叉或端燃玻璃爐中，通過再生器從熱排氣中提取能量并傳回燃燒空氣。在大多數情況下，這些爐子還具有電動升溫功能，即浸入熔體中的電極提供額外的能量輸入。除了再生爐外，還使用回收式爐、氧燃料爐和純電力爐。
所有這些爐子都可以用下圖的主要單元爐子進行模組化。子單元燃燒空氣供應可用于選擇空氣、富氧空氣或純氧作為氧化劑。在排氣系統中，可以考慮排氣淨化的過程資料和從排氣中提取熱量的情況。所示的子單元瓦斯供應、再生器和排氣系統是針對過程中出現的每一種天然氣消耗提供的。這些子單元可以根據需要進行選擇或取消選擇。
主過程“玻璃熔化”提供了三個用于冷卻的子單元。爐體冷卻通過空氣流冷卻爐壁以延長使用壽命。水冷卻用于冷卻電極支架或裝料機。測量裝置（如溫度計）通常使用壓縮空氣冷卻。
工作端的功能是将熔融玻璃配置設定到各個生産線并調節熔體。如果在成型過程中沒有使用預加熱器（例如浮法玻璃），則必須将熔融玻璃冷卻到所需的加工溫度。為了實作溫度均勻分布，可以通過天然氣或電加熱工作端。
通過壓吹成型或吹吹成型的方式将玻塊變成玻璃容器。在這兩個過程中，通過壓力或壓縮空氣，在毛坯模具中形成一種中間成型品。在壓吹成型過程中，這是由一個金屬柱塞完成的，在吹吹成型過程中，是由壓縮空氣完成的。将這個中間成型品轉移到成品模具中，使用壓縮空氣将其吹成成品容器。玻塊的溫度從約1300˚C降至400˚C - 600˚C。通過冷卻空氣來散發熱量。
在制造玻璃容器、平闆玻璃和玻璃纖維的生産過程中，通常采用爐前、工作端和浮法等主要工藝。制造玻璃容器時，熔融玻璃通過爐前輸送到成型機進行成型。在制造玻璃容器的過程中，主要采用單獨成型機(IS機)進行生産。制造平闆玻璃時，玻璃被倒入一個錫槽中并形成一個連續的玻璃帶。
生産平闆玻璃的主要單元類似于制造玻璃容器的主要單元，但是使用浮法作為主要工藝。制造過程需要使用氣體和空氣進行加熱和冷卻，同時需要防止熔融錫的氧化，保證平闆玻璃具有合适的表面光潔度。制造的玻璃容器需要噴塗一層氧化錫以防止損壞，模具需要定期潤滑。
玻璃纖維的生産可以分為連續纖維和非連續纖維。在玻璃熔融物的供應方式上也有所不同，可以直接從原材料供應或間接通過之前生産的玻璃球再次熔融供應。
連續玻璃纖維是通過連續纖維拉伸工藝生産的。在這個過程中，經過熔融玻璃的前爐端，通過鉑制闆上的許多小噴嘴（噴頭）将熔融玻璃分成單個細絲，在水噴嘴、高氣流或水冷金屬闆的強烈冷卻下迅速冷卻，然後通過旋轉機構拉出。拉絲速度會影響細絲的直徑。
結論：非連續纖維可以通過幾種方法生産。在離心纖維拉伸中，熔融玻璃被倒入一個外壁上有許多小孔的空心圓柱中。通過旋轉運動，産生離心力并形成許多纖維。在圓柱附近，裝有向下的吹風機或燃燒器以延長産生的纖維。如果要生産更細的纖維，可以使用火焰減弱過程。與連續玻璃纖維的生産類似，纖維經過噴頭拉出後，通過水準安裝的燃燒器形成非連續玻璃纖維。
