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行業(yè)動(dòng)態(tài)
淺談玻璃窯爐幾種節(jié)能途徑
發(fā)布時(shí)間：2019-12-03 09:20:27
玻璃工廠中主要的耗能部分是玻璃窯爐(其耗能量占總耗能的75%以上)。因此，狠抓玻璃窯爐的節(jié)能是當(dāng)務(wù)之急。幾年來(lái)，我們?cè)诓ＡЯ戏?、加料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、窯爐結(jié)構(gòu)、窯體保溫、余熱利用、作業(yè)控制等方面采取了很多節(jié)能措施，取得很大的成績(jī)。不少?gòu)S的燃耗指標(biāo)已有明顯下降。有的廠達(dá)到了一等爐或特等爐的水平。但和國(guó)外相比，還有不小的差距.。所以我們還要努力，進(jìn)一步降低能耗。下面提出若干條節(jié)能途徑：
第一、在不提高火焰溫度下提高玻璃液溫度
玻璃液溫度提高后就可加快熔化速度、縮短熔化時(shí)間，也就提高了產(chǎn)量降低了單耗。具體方法是：
(一)提高火焰空間對(duì)玻璃液的輻射熱量。
1.玻璃液是選擇性地吸收輻射能。小于3微米波長(zhǎng)的能透過(guò)液面向下傳。能噴射出小于3微米波長(zhǎng)輻射能的是火焰中的碳粒和窯空間內(nèi)墻表面。所以，提高火焰的黑度(籍缺氧熱介或增碳措施)和保持窯砌體高的黑度值(與砌體表面的粗糙度和溫度有關(guān)。粘土磚和硅磚在高溫下的黑度值為：1000℃下0.61-0.62、1200℃下0.52-0.53、1400℃下0.47-0.49。高溫下電熔耐火磚的黑度值為0.4-0.5)就可增大火焰空間對(duì)玻璃液的輻射熱量。
2.消除液面附近“冷氣”膜。要注意小爐底板離液面高度和火焰噴出角度。還可考慮采用吹氧助熔措施(國(guó)外以195-500米/秒速度吹入氧后，加快了傳熱速度，液面附近的火焰溫度提高了100℃左右)。
(二)提高窯池內(nèi)玻璃液溫度或溫度均勻性。
觀點(diǎn)是籍降低液面溫度來(lái)提高火焰對(duì)玻璃液的傳熱量。在液面溫度降低的同時(shí)也就提高了池深方向玻璃液溫度的均勻性。欲實(shí)現(xiàn)上述觀點(diǎn)采取的措施是：1.池底鼓泡(要注意鼓泡介質(zhì)的凈化和鼓泡磚的蝕損).2.加深池深?？杉觿〈怪狈较虻膶?duì)流，是池深上的玻璃液溫度均勻性提高。同時(shí)也適應(yīng)熔化率的提高。3.窯體保溫。4.電助熔。
第二、淺層澄清，深層取料，控制液流按單通道直流方向流動(dòng)
這是從提高澄清區(qū)玻璃液溫度，減少回流和選取優(yōu)質(zhì)玻璃液入流液洞的觀點(diǎn)出發(fā)的。這樣可提高玻璃液的產(chǎn)量、質(zhì)量和減少回流玻璃液的損失。欲實(shí)現(xiàn)上述觀點(diǎn)采取的措施是:設(shè)矮闊窯坎以減淺澄清池以下沉流液洞(熔化深色料時(shí)可不下沉)。
第三、強(qiáng)化均化
大多數(shù)工廠反映，均化是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵過(guò)程。目前，均化過(guò)程基本上處于“先天不足、后天失調(diào)”的狀況。配合料入窯后難以保持混合后的均勻程度造成了組成的不均勻。玻璃液的熱透過(guò)性和窯向四周的散熱造成了溫度上的不均勻。單單依靠自然擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行均化顯然是不能滿足的。為此，必須要采取強(qiáng)制均化的措施。當(dāng)前行之有效的措施有：池低鼓泡(對(duì)深色料較明顯)，料道攪拌，工作料或料道底泄料(設(shè)漏料孔)及料道電加熱.采用攪拌措施時(shí)要注意攪拌點(diǎn)位置\攪拌器插入深度和攪拌工藝,否則得不到理想的效果.國(guó)產(chǎn)攪拌器的材質(zhì)是急需解決的問(wèn)題.表面液流不僅能加強(qiáng)橫向流\提高溫度均勻性,還能拉走液面的臟料和結(jié)皮.耳遲大小要合適,不要造成太多的熱量損失,泄料可以是連續(xù)的或間斷的。電加熱能明顯改善料道池深方向的溫度均勻性，但料到水平面的溫度分布不一定都好轉(zhuǎn)。電極形狀，電基間玻璃液電阻的確定和電極調(diào)節(jié)、安裝、維護(hù)的方法是采用加熱時(shí)需注意的問(wèn)題。在采取強(qiáng)制均化措施的同時(shí)，仍要充分發(fā)揮自然擴(kuò)散的作用。所以，在設(shè)計(jì)是要慎重考慮工作部大小和供料道長(zhǎng)度。
第四、穩(wěn)定供料
料滴形狀、大小和溫度的穩(wěn)定是保證成型質(zhì)量和產(chǎn)量的前提。供料道與工作部之間的分隔程度以及料道的斷面、尺寸、保溫情況、加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)是影響穩(wěn)定供料的主要因素。供料道與工作部件間全分隔能使料道保持獨(dú)立作業(yè)制度，不受干擾。有些廠不用全分隔，籍熔化部熱量來(lái)加熱料道的做法是值得商榷的。料道底部橫斷面呈馬鞍形能減少橫向溫差。適當(dāng)加深料盆可增大靜壓頭，使料滴溫度較穩(wěn)定。料道長(zhǎng)度和寬度要根據(jù)流料量、產(chǎn)量大小來(lái)確定。料道偏長(zhǎng)些對(duì)調(diào)節(jié)溫度有利，能在較大范圍內(nèi)適應(yīng)流料量的變化。料道的散熱量很大，尤其是料盆處。所以要加強(qiáng)保溫。加熱和冷卻系統(tǒng)要能靈便、可靠的調(diào)節(jié)玻璃液的溫度，并保持溫度的均勻性。冷卻系統(tǒng)起粗調(diào)作用，加熱系統(tǒng)起細(xì)調(diào)作用。大多數(shù)人認(rèn)為，多噴咀煤氣加熱和電加熱相結(jié)合的系統(tǒng)是較理想的。
第五、減少無(wú)用熱量
（一）減少無(wú)法利用的熱量，如窯體表面散熱量、孔口輻射熱量、孔口和磚縫逸出氣體帶走的熱量等。采取的措施有：1。窯體保溫。我國(guó)采用窯體保溫?cái)?shù)年來(lái)效國(guó)顯著。但只是初級(jí)階段，還可以進(jìn)一步提高保溫效果。方向是搞多層組合型保溫層，采用復(fù)合式（如夾層型、填充型）隔熱材料，發(fā)展散狀混凝土型隔熱材料，研制與各種耐火材料配套的密封料等等。2?？卓谂c磚縫的密封。要注意的是加料口、測(cè)溫孔、看火孔等處。有條件的應(yīng)選用全封閉型的加料機(jī)（如螺旋式、裹入式），改用剛玉嵌入管來(lái)測(cè)溫，采用工業(yè)電視來(lái)觀察火焰和化料情況。3。窯爐的大型化。窯規(guī)模越大，單位產(chǎn)量的散熱量越低。
?。ǘp少重復(fù)加熱的熱量。主要是要減少回流玻璃液重復(fù)加熱消耗的熱量（通常，此熱量要占玻璃熔化耗熱量的十分之一左右）。采取的措施有：設(shè)窯坎，流液洞下沉，適當(dāng)減小流液洞高度和適當(dāng)降低進(jìn)流液洞的玻璃液溫度。
第六、利用可用熱量
?。ㄒ唬┤剂弦浞秩紵?，把熱量全部放出來(lái)。為此，燒油時(shí)要選擇霧化效果好的油噴咀（如國(guó)產(chǎn)GNB型內(nèi)混式噴咀和引進(jìn)的日本、美國(guó)、西德的機(jī)械——介質(zhì)霧化復(fù)合噴咀），采用強(qiáng)化霧化的措施以及設(shè)計(jì)與噴咀相配合的小爐結(jié)構(gòu)和胸墻高度。燒煤氣時(shí)要確定合適的空、煤氣動(dòng)量比，并使空氣包圍煤氣。
?。ǘ┨岣邠Q熱效率，盡可能提高空氣預(yù)熱溫度，為此，要增大格子磚受熱表面積，采用較高的格子體，采用新穎格子磚及其排列方式（如十字形和筒形磚、排列成編籃式或煙囪式）。還要研究格子磚材質(zhì)和格子體內(nèi)氣流分布的均勻性（氣流分布均勻性與格子磚利用率直接有關(guān)。影響分布均勻性的因素有格子體的構(gòu)筑系數(shù)，格子體上部和下部通道體積與格子體體積的比值等）。
?。ㄈ煔庥酂崂?。從蓄熱室排出的煙氣所攜帶的熱量在允許條件下應(yīng)盡量回收。不少?gòu)S在煙道系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置廢熱鍋爐。個(gè)別廠還安裝了熱管來(lái)回收熱量。此外，應(yīng)該研究怎樣利用煙氣余熱來(lái)加熱甚至燒結(jié)配合料。
第七、改變料方和配合料球化
（一）在料方中摻入少量助熔組份，如鋰云母之類能降低玻璃熔化溫度，加速玻璃熔化。出料量明顯增加。
?。ǘ┡浜狭锨蚧Ｅ浜狭隙ㄐ翁幚硎谴蠹谊P(guān)心的課題。我們主張用干法球化處理。配合料在不加粘結(jié)劑下壓成小球粒。它能消除窯內(nèi)外的粉塵，加速固相反應(yīng)，增加配合料與玻璃液的接觸面積。這樣就可縮短熔化時(shí)間和延長(zhǎng)爐齡，單位耗熱量亦隨之降低。
第八、采用優(yōu)質(zhì)耐火材料并合理配套
目前公認(rèn)，必須采用各種優(yōu)質(zhì)耐用的耐火材料（如電容耐火材料，鋯質(zhì)、鉻質(zhì)、剛玉質(zhì)、尖晶石質(zhì)和堿性耐火材料，高密度、高強(qiáng)度耐火材料等）并給予合理配套，使窯爐整體的使用期限同步增長(zhǎng)。眾所周知，砌爐材料的質(zhì)量對(duì)窯產(chǎn)量、玻璃質(zhì)量、燃料消耗量和爐齡的影響至關(guān)重要。與國(guó)外相比，我國(guó)玻璃窯爐使用耐火材料的品種、規(guī)格和質(zhì)量尚存在相當(dāng)?shù)牟罹?。改變這種狀況已刻不容緩。我們還應(yīng)擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)耐火材料的使用部位。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，在耐火材料上多花些費(fèi)用是值得的。玻璃窯爐節(jié)能涉及面廣，需要多方配合，共同努力，才能見(jiàn)效。
玻璃液溫度提高后就可加快熔化速度、縮短熔化時(shí)間，也就提高了產(chǎn)量降低了單耗。具體方法是：
(一)提高火焰空間對(duì)玻璃液的輻射熱量。
1.玻璃液是選擇性地吸收輻射能。小于3微米波長(zhǎng)的能透過(guò)液面向下傳。能噴射出小于3微米波長(zhǎng)輻射能的是火焰中的碳粒和窯空間內(nèi)墻表面。所以，提高火焰的黑度(籍缺氧熱介或增碳措施)和保持窯砌體高的黑度值(與砌體表面的粗糙度和溫度有關(guān)。粘土磚和硅磚在高溫下的黑度值為：1000℃下0.61-0.62、1200℃下0.52-0.53、1400℃下0.47-0.49。高溫下電熔耐火磚的黑度值為0.4-0.5)就可增大火焰空間對(duì)玻璃液的輻射熱量。
2.消除液面附近“冷氣”膜。要注意小爐底板離液面高度和火焰噴出角度。還可考慮采用吹氧助熔措施(國(guó)外以195-500米/秒速度吹入氧后，加快了傳熱速度，液面附近的火焰溫度提高了100℃左右)。
(二)提高窯池內(nèi)玻璃液溫度或溫度均勻性。
觀點(diǎn)是籍降低液面溫度來(lái)提高火焰對(duì)玻璃液的傳熱量。在液面溫度降低的同時(shí)也就提高了池深方向玻璃液溫度的均勻性。欲實(shí)現(xiàn)上述觀點(diǎn)采取的措施是：1.池底鼓泡(要注意鼓泡介質(zhì)的凈化和鼓泡磚的蝕損).2.加深池深?？杉觿〈怪狈较虻膶?duì)流，是池深上的玻璃液溫度均勻性提高。同時(shí)也適應(yīng)熔化率的提高。3.窯體保溫。4.電助熔。
第二、淺層澄清，深層取料，控制液流按單通道直流方向流動(dòng)
這是從提高澄清區(qū)玻璃液溫度，減少回流和選取優(yōu)質(zhì)玻璃液入流液洞的觀點(diǎn)出發(fā)的。這樣可提高玻璃液的產(chǎn)量、質(zhì)量和減少回流玻璃液的損失。欲實(shí)現(xiàn)上述觀點(diǎn)采取的措施是:設(shè)矮闊窯坎以減淺澄清池以下沉流液洞(熔化深色料時(shí)可不下沉)。
第三、強(qiáng)化均化
大多數(shù)工廠反映，均化是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵過(guò)程。目前，均化過(guò)程基本上處于“先天不足、后天失調(diào)”的狀況。配合料入窯后難以保持混合后的均勻程度造成了組成的不均勻。玻璃液的熱透過(guò)性和窯向四周的散熱造成了溫度上的不均勻。單單依靠自然擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行均化顯然是不能滿足的。為此，必須要采取強(qiáng)制均化的措施。當(dāng)前行之有效的措施有：池低鼓泡(對(duì)深色料較明顯)，料道攪拌，工作料或料道底泄料(設(shè)漏料孔)及料道電加熱.采用攪拌措施時(shí)要注意攪拌點(diǎn)位置\攪拌器插入深度和攪拌工藝,否則得不到理想的效果.國(guó)產(chǎn)攪拌器的材質(zhì)是急需解決的問(wèn)題.表面液流不僅能加強(qiáng)橫向流\提高溫度均勻性,還能拉走液面的臟料和結(jié)皮.耳遲大小要合適,不要造成太多的熱量損失,泄料可以是連續(xù)的或間斷的。電加熱能明顯改善料道池深方向的溫度均勻性，但料到水平面的溫度分布不一定都好轉(zhuǎn)。電極形狀，電基間玻璃液電阻的確定和電極調(diào)節(jié)、安裝、維護(hù)的方法是采用加熱時(shí)需注意的問(wèn)題。在采取強(qiáng)制均化措施的同時(shí)，仍要充分發(fā)揮自然擴(kuò)散的作用。所以，在設(shè)計(jì)是要慎重考慮工作部大小和供料道長(zhǎng)度。
料滴形狀、大小和溫度的穩(wěn)定是保證成型質(zhì)量和產(chǎn)量的前提。供料道與工作部之間的分隔程度以及料道的斷面、尺寸、保溫情況、加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)是影響穩(wěn)定供料的主要因素。供料道與工作部件間全分隔能使料道保持獨(dú)立作業(yè)制度，不受干擾。有些廠不用全分隔，籍熔化部熱量來(lái)加熱料道的做法是值得商榷的。料道底部橫斷面呈馬鞍形能減少橫向溫差。適當(dāng)加深料盆可增大靜壓頭，使料滴溫度較穩(wěn)定。料道長(zhǎng)度和寬度要根據(jù)流料量、產(chǎn)量大小來(lái)確定。料道偏長(zhǎng)些對(duì)調(diào)節(jié)溫度有利，能在較大范圍內(nèi)適應(yīng)流料量的變化。料道的散熱量很大，尤其是料盆處。所以要加強(qiáng)保溫。加熱和冷卻系統(tǒng)要能靈便、可靠的調(diào)節(jié)玻璃液的溫度，并保持溫度的均勻性。冷卻系統(tǒng)起粗調(diào)作用，加熱系統(tǒng)起細(xì)調(diào)作用。大多數(shù)人認(rèn)為，多噴咀煤氣加熱和電加熱相結(jié)合的系統(tǒng)是較理想的。
第五、減少無(wú)用熱量
（一）減少無(wú)法利用的熱量，如窯體表面散熱量、孔口輻射熱量、孔口和磚縫逸出氣體帶走的熱量等。采取的措施有：1。窯體保溫。我國(guó)采用窯體保溫?cái)?shù)年來(lái)效國(guó)顯著。但只是初級(jí)階段，還可以進(jìn)一步提高保溫效果。方向是搞多層組合型保溫層，采用復(fù)合式（如夾層型、填充型）隔熱材料，發(fā)展散狀混凝土型隔熱材料，研制與各種耐火材料配套的密封料等等。2?？卓谂c磚縫的密封。要注意的是加料口、測(cè)溫孔、看火孔等處。有條件的應(yīng)選用全封閉型的加料機(jī)（如螺旋式、裹入式），改用剛玉嵌入管來(lái)測(cè)溫，采用工業(yè)電視來(lái)觀察火焰和化料情況。3。窯爐的大型化。窯規(guī)模越大，單位產(chǎn)量的散熱量越低。
?。ǘp少重復(fù)加熱的熱量。主要是要減少回流玻璃液重復(fù)加熱消耗的熱量（通常，此熱量要占玻璃熔化耗熱量的十分之一左右）。采取的措施有：設(shè)窯坎，流液洞下沉，適當(dāng)減小流液洞高度和適當(dāng)降低進(jìn)流液洞的玻璃液溫度。
第六、利用可用熱量
?。ㄒ唬┤剂弦浞秩紵?，把熱量全部放出來(lái)。為此，燒油時(shí)要選擇霧化效果好的油噴咀（如國(guó)產(chǎn)GNB型內(nèi)混式噴咀和引進(jìn)的日本、美國(guó)、西德的機(jī)械——介質(zhì)霧化復(fù)合噴咀），采用強(qiáng)化霧化的措施以及設(shè)計(jì)與噴咀相配合的小爐結(jié)構(gòu)和胸墻高度。燒煤氣時(shí)要確定合適的空、煤氣動(dòng)量比，并使空氣包圍煤氣。
?。ǘ┨岣邠Q熱效率，盡可能提高空氣預(yù)熱溫度，為此，要增大格子磚受熱表面積，采用較高的格子體，采用新穎格子磚及其排列方式（如十字形和筒形磚、排列成編籃式或煙囪式）。還要研究格子磚材質(zhì)和格子體內(nèi)氣流分布的均勻性（氣流分布均勻性與格子磚利用率直接有關(guān)。影響分布均勻性的因素有格子體的構(gòu)筑系數(shù)，格子體上部和下部通道體積與格子體體積的比值等）。
?。ㄈ煔庥酂崂?。從蓄熱室排出的煙氣所攜帶的熱量在允許條件下應(yīng)盡量回收。不少?gòu)S在煙道系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置廢熱鍋爐。個(gè)別廠還安裝了熱管來(lái)回收熱量。此外，應(yīng)該研究怎樣利用煙氣余熱來(lái)加熱甚至燒結(jié)配合料。
第七、改變料方和配合料球化
（一）在料方中摻入少量助熔組份，如鋰云母之類能降低玻璃熔化溫度，加速玻璃熔化。出料量明顯增加。
?。ǘ┡浜狭锨蚧Ｅ浜狭隙ㄐ翁幚硎谴蠹谊P(guān)心的課題。我們主張用干法球化處理。配合料在不加粘結(jié)劑下壓成小球粒。它能消除窯內(nèi)外的粉塵，加速固相反應(yīng)，增加配合料與玻璃液的接觸面積。這樣就可縮短熔化時(shí)間和延長(zhǎng)爐齡，單位耗熱量亦隨之降低。
第八、采用優(yōu)質(zhì)耐火材料并合理配套
目前公認(rèn)，必須采用各種優(yōu)質(zhì)耐用的耐火材料（如電容耐火材料，鋯質(zhì)、鉻質(zhì)、剛玉質(zhì)、尖晶石質(zhì)和堿性耐火材料，高密度、高強(qiáng)度耐火材料等）并給予合理配套，使窯爐整體的使用期限同步增長(zhǎng)。眾所周知，砌爐材料的質(zhì)量對(duì)窯產(chǎn)量、玻璃質(zhì)量、燃料消耗量和爐齡的影響至關(guān)重要。與國(guó)外相比，我國(guó)玻璃窯爐使用耐火材料的品種、規(guī)格和質(zhì)量尚存在相當(dāng)?shù)牟罹?。改變這種狀況已刻不容緩。我們還應(yīng)擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)耐火材料的使用部位。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，在耐火材料上多花些費(fèi)用是值得的。玻璃窯爐節(jié)能涉及面廣，需要多方配合，共同努力，才能見(jiàn)效。