玻璃窯爐生產(chǎn)節(jié)能優(yōu)化研究

王 飛

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系，陜西 渭南 714000)

隨著世界能源的匱乏，各類能源售價水漲船高，高耗能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本也隨之上升。對于玻璃制造業(yè)而言，由于自身對能源需求量巨大，其生產(chǎn)成本也變得越來越高。如何在原有基礎(chǔ)上提高玻璃生產(chǎn)效率，降低玻璃制造對能耗的依賴程度，成為各個玻璃企業(yè)追求的重中之重。本文從玻璃窯爐燃燒技術(shù)和玻璃窯爐結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化方面的論述。

1 燃燒技術(shù)的節(jié)能優(yōu)化

由于玻璃窯爐熱效率一般在20%～30%之間，國內(nèi)玻璃窯爐燃燒效率在與國際水平相比還有較大差距[1]，因此玻璃窯爐的節(jié)能優(yōu)化是玻璃制造中至關(guān)重要的一方面。本文從全氧燃燒和富氧燃燒兩個方面進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化方面的論述。

1.1 全氧燃燒技術(shù)

全氧燃燒技術(shù)主要是通過全氧環(huán)境代替助燃空氣，以降低煙氣中NOX的污染程度，減少廢氣帶走的熱量。在噴槍的作用下通過更為精確的控制火焰覆蓋率，并在燃燒過程中進(jìn)行分階段全氧燃燒，以提高能量轉(zhuǎn)換熱輻射率，充分利用玻璃窯爐自身傳熱均勻性，提高短波段在玻璃液中的穿透效率。全氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用使玻璃窯爐熱效率提高20%，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。但其自身也有缺點，由于全氧燃燒技術(shù)會使煙氣中的水蒸氣濃度增加，從而產(chǎn)生較多堿性蒸汽，加速玻璃窯爐中耐火材料的侵蝕，進(jìn)而影響窯爐使用年限和生產(chǎn)規(guī)模[2]。因此，在運用此技術(shù)時應(yīng)注意降低煙氣中水蒸氣濃度。

1.2 富氧燃燒技術(shù)

富氧燃燒與全氧燃燒不同，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)空氣中富氧含量達(dá)到28%時，熱量損耗會降低25%，從而會減少燃料的損耗程度。在這種狀態(tài)下，通過噴槍把該含量的富氧空氣化作霧化介質(zhì)，讓富氧空氣能與燃料充分混合燃燒，以提高窯爐的熱效率，起到節(jié)能降耗的作用。其與傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)相比，富氧燃燒縮短了火焰根部黑區(qū)，降低了燃料的燃點溫度，改變了助燃?xì)怏w與燃料的接觸方式，從而使傳熱面積有效增加[2]。但在這種情況下雖然能夠有效節(jié)約能源消耗，但富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用卻對玻璃窯爐有著更高的要求，因此還需對玻璃窯爐建設(shè)規(guī)格制定更高標(biāo)準(zhǔn)。

2 玻璃窯爐結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化

玻璃窯爐自身結(jié)構(gòu)是否合理直接影響玻璃燒制過程對能源的消耗量，本文從投料池、投料池、蓄熱室、熔化部池底、冷卻部和卡脖、窯體密封和保溫五個方面進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化方面論述。

2.1 投料池設(shè)計優(yōu)化

在傳統(tǒng)玻璃窯爐生產(chǎn)中，玻璃窯爐對玻璃料進(jìn)行初始加溫即從室溫到300℃的過程是非常漫長的，而一旦達(dá)到300℃其加熱速度便開始明顯加快。如果在把玻璃料放進(jìn)窯爐前就將其預(yù)熱到300℃，而后再放入窯爐中進(jìn)行升溫加熱將大大縮短加熱周期并起到一定節(jié)能優(yōu)化的作用。根據(jù)該種情況，對投料池中燃料進(jìn)行預(yù)熱是節(jié)能優(yōu)化的重點，可以通過以下幾個方面提高燃料預(yù)熱:(1)設(shè)置等寬投料池結(jié)構(gòu)配合投料機，實現(xiàn)配料薄層投料，提高配合料的熔化速度；(2)提高玻璃液的表面回流，快速預(yù)熱配合料；(3)增加純氧助燃，加速配合料熔化，減少廢氣排放，增產(chǎn)并提高產(chǎn)品品質(zhì)；(4)回收窯爐煙氣余熱，減少熱量損耗，實現(xiàn)部分熱量回收[3]。

2.2 蓄熱室結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

蓄熱室本身就是節(jié)能裝置，具有預(yù)熱空氣和氣體燃料、回收煙氣余熱、降低煙氣溫度等作用，但常見蓄熱室結(jié)構(gòu)還有多處可以進(jìn)行改良，來提高蓄熱室的熱效率。具體改良措施主要是調(diào)整格子孔徑、格子磚厚度和類型，改善蓄熱室內(nèi)氣流分布均勻性，采用二段蓄熱室增加熱交換流程，增加煙氣與格子的接觸時長，使熱交換更為充分，降低排煙溫度，提高二次空氣預(yù)熱溫度，以降低能源消耗[3]。如果條件允許可也建立更為高大的單通道蓄熱室以達(dá)到更好的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。

2.3 熔化部池底改進(jìn)

融化池也是提高玻璃窯爐熱效率的重要環(huán)節(jié)，首先需要優(yōu)化的是熔化部，其尺度宜采用淺池或臺階結(jié)構(gòu)[4]，來減少玻璃液量和玻璃液回流，降低二次加熱能量消耗。其次，通過池底窯坎和鼓泡裝置兩者之間合理的密切配合，減少玻璃液回流，提高玻璃液溫度和氣泡溢出速度，提高玻璃液質(zhì)量和融化率。為避免設(shè)置窯坎所帶來的影響影響，還需要設(shè)置兩排鼓泡，一排在加料口附近，起到助熔作用，二排與窯坎結(jié)合使用，間距1m為宜[1]。以改善融化池內(nèi)玻璃液對流體系，增強各物料間熱交換和物理化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到減少燃料消耗的目的。

2.4 冷卻部和卡脖的設(shè)計調(diào)整

冷卻部和卡脖在也是玻璃窯爐節(jié)能優(yōu)化不可忽視的一部分，主要措施為，抬高卡脖處池底高度，用較淺的冷卻部減少冷卻部玻璃液容量，來提高冷卻部蓄熱能力并減少玻璃液的回流。最終熔化部玻璃液溫度得以升高，玻璃液中氣泡變少，從而以達(dá)到節(jié)能的目的[4]。

2.5 窯體密封和保溫的強化

窯爐在燒制過程中如果能夠有效降低熱量散失可以增加窯爐自身燒制熱效率，提高一定熔化率，以達(dá)到節(jié)約燃料的目的。降低熱量散失可以從窯爐保溫層和窯爐整體密封兩方面進(jìn)行考究。對于保溫層而言，所設(shè)置的保溫材料自身耐熱性不可在窯爐燒制過程中溫度達(dá)到保溫材料自身熔點造成不必要的損失[5]。待窯爐膨脹趨勢穩(wěn)定后對碹和墻體用與原窯爐密封料相同的材料進(jìn)行保溫磚的堆砌，最后在碹、墻體外圍用稀土保溫涂料再密封一次，最終把窯爐外溫度穩(wěn)定在在80℃左右效果為最佳。

3 總結(jié)

本文從燃料燃燒和窯爐結(jié)構(gòu)兩個方面論述了節(jié)能優(yōu)化方面的措施，通過對燃料燃燒技術(shù)的應(yīng)用提高燃料燃燒效率，對玻璃窯爐結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)論述，從投料池、蓄熱室、熔化部池底、冷卻部及卡脖、窯爐保溫密封等方面進(jìn)行了詳細(xì)論述，以達(dá)到提高窯爐熱效率，為玻璃企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益的目的。