玻璃窯爐節(jié)能新措施

    我國玻璃工業(yè)產(chǎn)能已連續(xù)多年高居世界重要地位。我國玻璃工業(yè)熔窯節(jié)能潛力是很大的。大力提倡玻璃熔窯節(jié)能，是我國玻璃窯爐科學(xué)工作者和企業(yè)的共同責(zé)任，玻璃窯爐節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)和推廣，將帶領(lǐng)玻璃工業(yè)完成“工業(yè)企業(yè)普遍節(jié)能20%”的節(jié)能減排目標(biāo)，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家玻璃熔窯的熱效率一般在30％～40%，我國玻璃熔窯的熱效率平均只有25％～35％。燃料在玻璃制造成本中，已超過1／3的比重，能源價(jià)格的不斷攀升，已經(jīng)在嚴(yán)重影響著行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，利用發(fā)生爐煤氣代替目前的主要燃料重油有很大的市場應(yīng)用前景。

　　發(fā)生爐煤氣及其應(yīng)用發(fā)生爐煤氣的產(chǎn)生方法是將煤在發(fā)生爐中燃燒后，將爐底的空氣加以限制，使煤不能完全燃燒，因而產(chǎn)生大量的一氧化碳，這就是發(fā)生爐煤氣。這種燃燒法使?fàn)t中排出的氣體主要是CO、CO2和N2.在一般的煤氣發(fā)生爐中，煤是由上而下、氣化劑則是由下而上地進(jìn)行逆流運(yùn)動(dòng)，它們之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和熱量交換。這樣在煤氣發(fā)生爐中形成了幾個(gè)區(qū)域，一般我們稱為“層”。按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程進(jìn)行的程序，可以將發(fā)生爐內(nèi)部分為6層，即灰渣層、氧化層（又稱火層）、還原層、干餾層、干燥層、空層。

　　根據(jù)煤在氣化過程中氣化劑不同，可以得到成分和性質(zhì)不同的發(fā)生爐煤氣。煤氣化常用的氣化劑或空氣或水蒸氣或者兩者合用，得到的發(fā)生爐煤氣相應(yīng)稱為空氣煤氣、水煤氣、混合煤氣。

　　在蓄熱室馬蹄焰中的應(yīng)用馬蹄焰窯的優(yōu)點(diǎn)一是熱利用率高。馬蹄形火焰在窯內(nèi)呈“U”形，長度可達(dá)熔化池長度的1.3~1.5倍，行程較長，因而燃料燃燒充分，同時(shí)窯體表面積小，熱散失量較少，這可提高熱利用率，降低燃料消耗。目前先進(jìn)的大型馬蹄焰窯比相同熔化面積的橫焰窯熱耗量低15％~20％。二是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，建一座馬蹄焰窯的費(fèi)用比建同等規(guī)模的橫焰窯低25％~30％。馬蹄焰窯的缺點(diǎn)是：（1）沿窯長方向難以建立必要的熱工制度，火焰覆蓋面積小，在爐寬度上溫度分布不均勻。（2）一對小爐限制了爐寬，也就限制了爐的規(guī)模。（3）燃料燃燒噴出的火焰有時(shí)對配合料料堆有推料作用，不利于配合料的熔化澄清。

　　由于以上特點(diǎn)，馬蹄焰窯已被廣泛用于制造對玻璃質(zhì)量無特別要求的各種空心制品如瓶罐、器皿、化學(xué)儀器、玻管等。

　　在橫火焰平板玻璃池窯中的應(yīng)用在浮法玻璃的生產(chǎn)過程中，熔化是至關(guān)重要的工序之一，而要想有好的熔化效果，其前提條件是要有高熱值的燃料。經(jīng)過幾年來的發(fā)展，平板玻璃生產(chǎn)使用的燃料已由單一的發(fā)生爐煤氣，發(fā)展到現(xiàn)在根據(jù)能源條件因地制宜地進(jìn)行選擇。除發(fā)生爐煤氣之外，有重油、天然氣、焦?fàn)t煤氣、燃料油和全電力等多種途徑。目前，玻璃企業(yè)已一體掌握了各種燃料的使用技術(shù)。

　　在各種燃料中，氣體燃料的燃燒過程較容易控制，也較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外，氣體燃料可進(jìn)行高溫預(yù)熱，因而可以用低熱值燃料來獲得較高的燃燒溫度，以利于節(jié)約燃料、降低能耗。任何一種氣體燃料都是由一些單一的氣體混合而成的。其中可燃性的氣體成分有CO、H2、CH4和其他氣態(tài)碳?xì)浠衔镆约癏2S；不可燃的氣體成分有CO2、N2和O2，此外，在氣體燃燒中還含有水蒸氣、焦油蒸氣及粉塵等固體顆粒。

　　目前的能量來源主要是重油和天然氣，而在我國能源的構(gòu)成中，煤的蘊(yùn)藏量較豐富，所以如何利用煤氣或?qū)⒚恨D(zhuǎn)化為高熱值燃料如焦?fàn)t煤氣等，具有十分重要的意義。以煤氣為燃料的玻璃熔窯歷史悠久，在我國早期的平板玻璃熔窯中，大部分是以煤或發(fā)生爐煤氣為燃料。發(fā)生爐煤氣就是將固體燃料在煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行氣化而得到的人造氣體燃料，其熱值較低。隨著煤氣發(fā)生爐的不斷改進(jìn)，燃煤氣熔窯的低成本優(yōu)勢日益體現(xiàn)出來。目前，平板玻璃市場競爭日趨激烈，市場比較低迷，而重油價(jià)格見漲，各生產(chǎn)廠家在提高玻璃質(zhì)量的同時(shí)，也都在想方設(shè)法降低玻璃的生產(chǎn)成本。

　　熔窯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過數(shù)字和物理模仿，模擬玻璃熔窯實(shí)際工作狀態(tài)，通過分析熔窯結(jié)構(gòu)對工作狀態(tài)的影響，可以設(shè)計(jì)出更加合理的熔窯結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)熔窯的節(jié)能。

　　在結(jié)構(gòu)上可以考慮以下幾個(gè)方面：

　　（1）加大蓄熔比，一般超過50比1，具體做法一是加高蓄熱室，或采用三三通道蓄熱室。二是采用高蓄熱效率的八角筒型或十字型格子磚，增加有效蓄熱面積。盡量提高空氣預(yù)熱溫度至l300℃以上，這樣可以提高燃料的燃燒速度，節(jié)約燃料以達(dá)到節(jié)能效果。

　�。�2）燃燒器在窯爐前端橫向排列，小爐設(shè)汁合理，噴火口采用扁平式，燃燒完全，火焰覆蓋面積大。

　�。�3）加料口采用預(yù)熔池結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用密封式投料技術(shù)。

　�。�4）采用深澄清池傾斜流液洞結(jié)構(gòu)和小工作部結(jié)構(gòu)，減少玻璃液回流和工作部散熱。

　�。�5）窯爐進(jìn)行全保溫，蓄熱室墻、小爐、大碹、池壁、池底、胸墻采用全保溫，蓄熱室墻、小爐、胸墻、大碹應(yīng)增加保溫涂料，以減少窯體散熱。

　　（6）在熔化部池底設(shè)置窯坎，通過窯坎穩(wěn)定窯池中投料回流和成型回流，避免因熔化溫度的波動(dòng)而造成玻璃液的質(zhì)量不均。同時(shí)提高玻璃的澄清效果和均化質(zhì)量，減少熔化池底層往回流動(dòng)的玻璃液量，降低能耗。

　�。�7）在熔窯熱點(diǎn)部位設(shè)置鼓泡裝置，加速玻璃液的澄清和均化。

　　（8）流液洞與分隔墻將窯爐分隔成熔化池與工作池兩部分，這種形式允許在工作池用一定的加熱方式單獨(dú)調(diào)解溫度，穩(wěn)定玻璃液的成形溫度。

　　提高材料質(zhì)量，延長熔窯使用壽命選用優(yōu)異、匹配良好的熔窯各部位耐火材料，是熔窯節(jié)能工作的基礎(chǔ)和保證。

　�。�1）空氣蓄熱室上部格子磚采用電熔再結(jié)合鎂磚較適應(yīng)，小爐、胸墻、大碹須用96－A優(yōu)異硅磚，大碹硅質(zhì)火泥要選擇得當(dāng)，應(yīng)具有一定的黏結(jié)性和抗火焰侵蝕能力。

　　（2）池壁采用無縮孔或傾斜澆鑄AZS電熔磚，投料口拐角、流液洞、電較磚等關(guān)鍵部位采用無縮孔AZS電熔磚。熔化部、冷卻部均須用電熔磚鋪底。

　�。�3）硅磚和電熔磚之間要有燒結(jié)鋯剛玉磚過渡，以避免發(fā)生接觸反應(yīng)，另外黏土火泥和硅質(zhì)火泥不能混用。

　　目前，我國耐火材料行業(yè)已取得了長足進(jìn)展，設(shè)計(jì)使用合理，采用國產(chǎn)耐火材料完全可以達(dá)到5年以上的熔窯使用壽命。

　　熔窯余熱利用在玻璃熔窯的各項(xiàng)熱損失中，由蓄熱室排出煙氣的余熱量占有很大比例。如何提高熔窯排煙余熱的回收利用，一直是國內(nèi)外熱門的研究課題。現(xiàn)階段，人們對排煙余熱回收的途徑主要有余熱發(fā)電、余熱制冷、余熱鍋爐和余熱預(yù)熱玻璃配合料等幾種途經(jīng)。

　　采用電輔助加熱技術(shù)可以解決顏色料或部分難熔料的熔化問題，同時(shí)在需要時(shí)達(dá)到提高玻璃質(zhì)量和產(chǎn)量的目的，而且可以延長熔窯使用壽命，節(jié)約能源。

　　采用富氧燃燒或純氧助燃節(jié)能新技術(shù)富氧燃燒的基本原理是：在燃燒時(shí)將助燃空氣中含氧量增加，一般在23%～32％的O濃度下進(jìn)行燃燒，這樣可使燃燒速度加快和燃燒完全。富氧燃燒減少了N2及其他不參加燃燒反應(yīng)的氣體比例，減少了由廢氣帶走的熱量。同時(shí)，由于助燃?xì)怏w中N2含量降低，水蒸汽和CO2的含量和分壓加大，火焰黑度增加，富氧燃燒使燃料在火焰區(qū)域的燃燒完全度提高，火焰溫度提高，增加了火焰向配合料或玻璃液的傳熱能力。面靠近大碚火焰上部非富氧區(qū)溫度降低，大碹向外散失熱量減少，在減少熱損失的同時(shí)提高了熔窯熔化率，從而實(shí)現(xiàn)富氧燃燒熔窯的節(jié)能。另外，燃燒產(chǎn)物中的NOx含量降低，減少了廢氣污染，改善了環(huán)境。一般來說玻璃熔窯采用局部增氧-梯度燃燒富氧燃燒節(jié)能專利技術(shù)，預(yù)計(jì)可以取得6％以上的節(jié)能效果。