玻璃纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)改造與效益分析

諶 俊 曾云浩 鄭彩華 張 黎 徐少鋒

（1 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2 清遠(yuǎn)忠信世紀(jì)玻纖有限公司）

0 前言

由于玻璃纖維制品具有高效保溫、吸聲降噪、施工方便、質(zhì)輕價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，使其在建材行業(yè)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1]。我國(guó)雖然是玻璃纖維產(chǎn)業(yè)大國(guó)，產(chǎn)量位居全球第一，但尚未達(dá)到玻纖強(qiáng)國(guó)的水平。究其原因，主要是在生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品附加值等方面，與國(guó)外存在較明顯差距[2]。在本世紀(jì)初，我國(guó)開(kāi)始了超細(xì)電子級(jí)玻璃纖維的自主研發(fā)，“十二五”期間，從以發(fā)展池窯為中心，轉(zhuǎn)移到完善提升池窯技術(shù)、重點(diǎn)發(fā)展玻纖制品加工業(yè)為主的方向上來(lái)。“十三五”期間，要努力提升玻纖產(chǎn)品品質(zhì)與檔次水平，不斷提升浸潤(rùn)劑自主研發(fā)與生產(chǎn)供應(yīng)的能力，預(yù)計(jì)到2020 年，我國(guó)玻璃纖維產(chǎn)量將達(dá)到400 萬(wàn)噸[3]。為了提高玻纖產(chǎn)品的品質(zhì)與檔次、降低成本、節(jié)省能源，打破國(guó)外對(duì)于浸潤(rùn)劑的技術(shù)壟斷、提高窯爐使用壽命，提升我國(guó)玻璃纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和持續(xù)發(fā)展能力，開(kāi)展玻璃纖維生產(chǎn)工藝與設(shè)備技術(shù)改進(jìn)迫在眉睫。

1 窯爐技術(shù)改造

為了降低能耗和盡可能減少對(duì)環(huán)境的影響，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求，同時(shí)提高窯爐使用壽命、降低生產(chǎn)成本，研發(fā)了一種熔化率高、節(jié)能環(huán)保，能降低綜合能耗的玻璃熔制技術(shù)，即采用側(cè)燒技術(shù)和以天然氣為燃料的純氧燃燒技術(shù)，對(duì)玻璃熔制池窯進(jìn)行改造。第一，對(duì)窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)備改造：在窯爐兩側(cè)胸墻設(shè)置多對(duì)燃燒器，使燃燒火焰與玻璃流方向正向相交，燃燒產(chǎn)物方向與玻璃流逆向運(yùn)動(dòng)。延長(zhǎng)池窯內(nèi)的玻璃熔化和澄清時(shí)間；第二，對(duì)燃燒工藝技術(shù)進(jìn)行改造，采用新型噴槍?zhuān)_計(jì)算和設(shè)計(jì)噴槍分布點(diǎn)，把燃料由重油改為天然氣，助燃?xì)怏w由空氣改為純氧。兩項(xiàng)窯爐的技術(shù)改造，使得生產(chǎn)出的玻璃熔液純度高，性能穩(wěn)定，有助于生產(chǎn)超細(xì)高強(qiáng)玻璃纖維。

2 浸潤(rùn)劑供應(yīng)系統(tǒng)改進(jìn)

目前玻璃纖維生產(chǎn)行業(yè)的浸潤(rùn)劑供應(yīng)系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)計(jì)大多是單一的按照：罐體→泵→管道→生產(chǎn)機(jī)臺(tái)，存在的不足主要有兩點(diǎn)：第一，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，不能快速有效地進(jìn)行切換；第二，生產(chǎn)產(chǎn)品變更或其它原因需切換時(shí)，前期準(zhǔn)備工作多、操作強(qiáng)度大、操作不方便。針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)管道輸送切換裝置和浸潤(rùn)劑供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，新型管道輸送切換裝置包括五個(gè)液體輸送單元A、B、C、D、E，液體輸送單元分別包括貯液罐1A、1B、1C、1D、1E，與貯液罐1A、1B、1C、1D、1E 聯(lián)接的輸液泵2A、2B、2C、2D、2E，與輸液泵2A、2B、2C、2D、2E 聯(lián)接的輸出管道3A、3B、3C、3D、3E；貯液罐與輸液泵之間設(shè)有進(jìn)液三通閥4A、4B、4C、4D、4E，進(jìn)液三通閥4A、4B、4C、4D、4E 的另外一接口與設(shè)有的進(jìn)液直通管8 聯(lián)通；輸液泵與輸出管道均設(shè)有出液三通閥5A、5B、5C、5D、5E，出液三通閥5A、5B、5C、5D、5E 的另外一接口與設(shè)有的出液直通管9 聯(lián)通。其中，進(jìn)液三通閥4A、4B、4C、4D、4E，及出液三通閥5A、5B、5C、5D、5E 的閥芯至少包括三個(gè)閥芯位；三個(gè)閥芯位分別為三個(gè)端口a、b、c 中的任意二個(gè)端口相互聯(lián)通的閥芯位。為了能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，進(jìn)液三通閥、出液三通閥均采用電磁閥，輸液泵也采用電動(dòng)泵。當(dāng)液體輸送單元A 中的輸液泵2A 壞了，不能工作時(shí)，液體輸送單元C 為備用單元，此時(shí)貯液罐1A 中的液體經(jīng)過(guò)進(jìn)液三通閥4A 進(jìn)入進(jìn)液直通管8，再經(jīng)過(guò)進(jìn)液三通閥4C 進(jìn)入輸液泵2C，再進(jìn)入出液直通管9，再經(jīng)過(guò)出液三通閥5A，進(jìn)入輸出管道3A，實(shí)現(xiàn)供液管道快速切換[3]。

圖1 管道輸送切換裝置及玻璃纖維浸潤(rùn)劑供應(yīng)系統(tǒng)技改示意圖

3 其它技術(shù)改造

3.1 捻線機(jī)改進(jìn)

在機(jī)架上端設(shè)置繞絲筒，機(jī)架下端左右兩邊分別安裝紗錠，繞絲筒與紗錠之間的設(shè)置張力桿；紗錠的上端套有綱領(lǐng)座，綱領(lǐng)座內(nèi)套有適配器，適配器上設(shè)有綱領(lǐng)，左右兩個(gè)紗錠上的紗線經(jīng)過(guò)綱領(lǐng)，張力桿集合于繞絲筒[4]。當(dāng)需要加捻不同種類(lèi)的電子紗時(shí)，僅需更換不同的綱領(lǐng)即可，提高了多功能捻線機(jī)的通用性；張力桿可以降低電子紗退解時(shí)張力的波動(dòng)性，提高加捻的均勻性以及減少電子紗的毛羽。

3.2 絲筒改進(jìn)

對(duì)玻璃纖維原絲成型絲筒中的絲餅部的頂部和底部尺寸進(jìn)行改進(jìn)。絲餅部頂部寬度增加到120mm，有利于號(hào)數(shù)的均勻性，絲餅底部寬度縮小到180mm，有利于底層紗的保護(hù)，底層紗的提升質(zhì)量，可以減少絲餅底部的殘絲；筒邊寬度寬，防止員工操作損傷紗。

3.3 涂油器與漏板改進(jìn)

開(kāi)發(fā)出了新型的涂油器、排線器和卷繞方式，保證了超細(xì)原絲的成型，減少了浸潤(rùn)劑的遷移，并有很好的退解需求。同時(shí)對(duì)漏板進(jìn)行技改，技改后溫差小，滿筒率高，號(hào)數(shù)不合格率控制在0.1%以下。

4 改造后效益分析

清遠(yuǎn)忠信世紀(jì)玻纖有限公司通過(guò)一系列技術(shù)改造，對(duì)改造前后的燃輔料成本、能耗、產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析。

4.1 燃輔料成本分析

改造之前燃料燃燒以重油為主，天然氣為輔，浸潤(rùn)劑供給系統(tǒng)管道切換裝置操作強(qiáng)度大，每噸玻璃纖維需要2299.6 元的燃輔料成本，改造后燃料全部使用天然氣并配合富氧燃燒技術(shù)，每噸玻璃纖維的燃輔成本整體成本下降到1651.2 元，下降幅度達(dá)到28.2%，具體數(shù)據(jù)表1 所示。

表1 改造前后每噸玻璃纖維各燃輔料成本對(duì)比（元/噸）

4.2 節(jié)能降耗分析

統(tǒng)計(jì)改造前后兩個(gè)月的各種燃料的能耗數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)煤，具體見(jiàn)表2 和表3 所示。改造前兩個(gè)月總能耗為3190.36 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，改造后下降到2514.17，降幅達(dá)到21.2%。

表2 改造前兩個(gè)月能耗匯總

表3 改造后兩個(gè)月能耗匯總

表4 改造前后31天產(chǎn)質(zhì)量情況匯總

4.3 產(chǎn)量和質(zhì)量分析

改造前合格品產(chǎn)量為2290405 千克，優(yōu)級(jí)品率75.05%，合格品率99.53%，改造后產(chǎn)量提高到3011955千克，增幅31.5%，優(yōu)級(jí)品率提升到86.87%，增幅15.7%，合格品率上升到99.74%，見(jiàn)表4。

5 結(jié)論

⑴采用側(cè)燒技術(shù)和以天然氣為燃料的純氧燃燒技術(shù)，對(duì)窯爐進(jìn)行改造，能耗降幅達(dá)到21.2%。

⑵浸潤(rùn)劑供應(yīng)系統(tǒng)的管道切換裝置技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以及其他工藝技術(shù)改造，使得燃輔料成本下降到1651.2 元/噸，降幅達(dá)到21.2%。

⑶改造后玻璃纖維產(chǎn)量提高到3011955 千克，增幅31.5%，優(yōu)級(jí)品率提升到86.87%，增幅15.7%，合格品率上升到99.74%。