節(jié)能創(chuàng)新型玻璃窯爐加料機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：玻璃窯爐加料機(jī)是塞維斯公司玻璃絕緣子生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備，隨著國(guó)家節(jié)能減排的要求越來(lái)越嚴(yán)格以及石化類能源的供應(yīng)日趨緊張，在保證企業(yè)生產(chǎn)正常的同時(shí)開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品、節(jié)能設(shè)備顯得尤為重要與迫切。為此，對(duì)玻璃加料口與窯頭料倉(cāng)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)改造研究，創(chuàng)新使用德國(guó)SORG公司的EMS封閉式螺旋加料機(jī)代替老的擺動(dòng)式加料機(jī)，可降低能耗，減少污染物排放，提升產(chǎn)品合格率，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：玻璃窯爐加料機(jī);能耗;玻璃液位;控制方式

0 引言

玻璃窯爐是玻璃工業(yè)主要的熱工設(shè)備，保證熔化狀態(tài)下的玻璃液位穩(wěn)定，對(duì)于提高玻璃熔化質(zhì)量、穩(wěn)定窯內(nèi)熱工工況、提高玻璃制品合格率以及延長(zhǎng)窯爐使用壽命等具有重要的意義。加料方式對(duì)玻璃液熔制質(zhì)量有很大的影響，保持加料量與出料量的動(dòng)態(tài)平衡，是保證玻璃液面線穩(wěn)定的主要措施。馬蹄焰池窯使用的加料機(jī)有往復(fù)式、電振動(dòng)式、裹入式和螺線式等，不論使用何種加料機(jī)，最重要的是控制料層厚度。過(guò)厚的料層推入熔池后，其所帶入的冷空氣流會(huì)影響熔制溫度，料層表面會(huì)吸收大量的輻射熱，并起隔離作用，使輻射溫度無(wú)法傳遞到下面的料層，造成未熔融石英顆粒因熔化時(shí)間不足而流入工作池，導(dǎo)致出現(xiàn)未熔融石英顆粒的結(jié)石?？拷Ａб好娌糠值牧蠈訒?huì)吸收大量的熱量，造成熔池溫度急劇降低。故較厚的料層會(huì)對(duì)熔池的溫度控制、玻璃液的對(duì)流等產(chǎn)生一系列影響，因此控制合適的加料層厚度是一個(gè)迫切需要解決的工藝難點(diǎn)。

影響加料的另一個(gè)重要因素是加料速度，加料速度直接與玻璃的熔化率、出料量及料層厚薄有關(guān)。要求加料速度在維持均衡的前提下，堅(jiān)持慢速、薄層、少加、勤加的原則。

窯爐作為玻璃窯爐企業(yè)的能耗主體，消耗掉玻璃生產(chǎn)需要的絕大多數(shù)能源，同時(shí)它又是玻璃廠能源散失的主要源頭，在熱能散失過(guò)程中，加料口散失是一個(gè)非常重要的散熱途徑。有資料顯示，采用傳統(tǒng)形式的加料機(jī)和加料口，通過(guò)加料口散失的能量可能占到窯爐熱能散失量的9%，因此如何提升窯爐熱能利用率一直是行業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)。

我們針對(duì)馬蹄焰池窯配套使用的加料機(jī)在應(yīng)用中存在的工藝問題，加強(qiáng)了工藝創(chuàng)新與研發(fā)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了控制給料方式，實(shí)現(xiàn)加料速度的均衡，改變加料口設(shè)計(jì)，使玻璃的熔化率，窯內(nèi)溫度、氣氛及窯壓的分布穩(wěn)定性，窯爐能量的利用率等性能得到了提升。本文在認(rèn)真分析加料系統(tǒng)特點(diǎn)和能耗產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了引進(jìn)一種新型加料機(jī)的設(shè)想。

1 節(jié)能創(chuàng)新型加料機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1.1? ? 實(shí)施目的

創(chuàng)新使用新型EMS封閉式螺旋加料機(jī)，對(duì)玻璃加料口與窯頭料倉(cāng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)改造研究;運(yùn)用技術(shù)改革創(chuàng)新，提高窯爐內(nèi)能量的使用率，降低能源成本;加大研發(fā)科技投入，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量性能得到優(yōu)化。

1.2? ? 引用及設(shè)計(jì)

創(chuàng)新使用德國(guó)SORG公司的EMS封閉式螺旋加料機(jī)代替老的擺動(dòng)式加料機(jī)，對(duì)玻璃加料口進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，由原來(lái)的敞開式改為封閉式，并加長(zhǎng)了預(yù)熔池的長(zhǎng)度。

螺旋輸送機(jī)控制原理：當(dāng)物料進(jìn)入固定機(jī)槽內(nèi)時(shí)，由于物料的重力及其與機(jī)槽間的摩擦力作用，堆積在機(jī)槽下部的物料不斷隨螺旋體旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)著的螺旋葉片的推動(dòng)下向前移動(dòng)。加料系統(tǒng)控制原理如圖1所示。

螺旋輸送機(jī)主要部件包括驅(qū)動(dòng)裝置、末端軸承座、螺旋軸、螺旋葉片、末端加料口、中間加料口、中間軸承座、首端軸承座、中間卸料口、首端卸料口、機(jī)槽等。加料口和卸料口的數(shù)量在使用中可根據(jù)實(shí)際情況選取。其中，驅(qū)動(dòng)裝置是螺旋輸送機(jī)的動(dòng)力部分，分為單驅(qū)動(dòng)和雙驅(qū)動(dòng)兩種方式;軸承包括首、末端軸承和中間軸承，首、末端軸承設(shè)置在機(jī)槽外，方便安裝和維修，同時(shí)可避免粉塵進(jìn)入軸承中;機(jī)槽是螺旋輸送機(jī)的重要組成部分，用于支承螺旋軸、中間軸承和輸送物料。由于加料機(jī)的前端接觸高溫部分（溫度達(dá)上千攝氏度），接入工廠現(xiàn)有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，對(duì)前端所有設(shè)備進(jìn)行水冷卻，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

螺旋輸送機(jī)的使用特點(diǎn)是便于多點(diǎn)裝料與卸料，兩臺(tái)螺旋輸送機(jī)可以單獨(dú)或同時(shí)給料;現(xiàn)場(chǎng)控制柜設(shè)有手/自動(dòng)切換裝置，加料速度由變頻器調(diào)節(jié)，可以組態(tài)變頻器的調(diào)節(jié)參數(shù)，以滿足具體工況所需要的條件，快速調(diào)節(jié)玻璃液位以實(shí)現(xiàn)玻璃液位穩(wěn)定;推桿速度和推進(jìn)距離在允許范圍內(nèi)可以隨意調(diào)整;輸送過(guò)程中還可同時(shí)完成攪拌、混合等功能;對(duì)超載敏感，易堵塞，能耗大;在輸送粗粒物料時(shí)有破碎現(xiàn)象，更適用于輸送細(xì)粒料。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易維修，工作可靠;橫斷面系數(shù)小，布置緊湊靈活;密閉運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境污染小;改善勞動(dòng)條件，但是機(jī)件磨損嚴(yán)重。

封閉式加料口創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將原先敞口式加料口改為密封式加料口，改善了加料口火焰密封性，提高了窯爐熱效率，提升了公司能耗使用效率，對(duì)于促進(jìn)節(jié)能減排具有重要意義。同時(shí)，封閉式加料口在加料過(guò)程中，大大減少了揮發(fā)到工作環(huán)境中的原料粉塵量，極大地改善了員工的工作環(huán)境，另外，該加料機(jī)采用了密封性良好的加料口設(shè)計(jì)，增加了原料的預(yù)熔溫度，顯著地減少了原料通過(guò)煙氣排到大氣中顆粒物的排放量。

控制方式改進(jìn)：在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置控制箱可以隨時(shí)切換至現(xiàn)場(chǎng)控制方式，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有兩臺(tái)變頻器調(diào)節(jié)加料速度，以確保玻璃液位的穩(wěn)定性。

2 改善效果

玻璃窯爐使用封閉式加料口，減少了能量的散失;螺旋給料機(jī)加料，增加了料帶的均勻性;減少了粉塵污染，改善了工作環(huán)境，降低了產(chǎn)品爆炸率;加料分布更均勻，玻璃液面波動(dòng)更小，提高了產(chǎn)品質(zhì)量;減少了熱量散失，增加了玻璃混合料的預(yù)熔溫度，節(jié)省了能源。

新型加料機(jī)的先進(jìn)性在于：配合料在預(yù)熔池內(nèi)初熔，進(jìn)入熔化池后不會(huì)因粉塵飛揚(yáng)造成上部結(jié)構(gòu)的耐火材料、蓄熱室格子磚和小爐損壞;采用更薄層的加料，使料堆的受熱面積更大，減少了融化時(shí)間;減小了玻璃液面的波動(dòng)范圍，之前玻璃液面的波動(dòng)范圍是0.5 mm，現(xiàn)在液面的波動(dòng)范圍是0.25 mm，國(guó)內(nèi)玻璃液面的波動(dòng)水平是0.5 mm，玻璃液面波動(dòng)測(cè)試如圖2所示;單位玻璃能耗由原來(lái)的1 340 kcal/kg降低到1 270 kcal/kg，國(guó)內(nèi)的單位玻璃能耗水平為1 400 kcal/kg;產(chǎn)品合格率提升1%;產(chǎn)品爆炸率降低1%以上。

3 結(jié)語(yǔ)

玻璃窯爐加料機(jī)的改進(jìn)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

經(jīng)濟(jì)效益方面：新型加料機(jī)投入使用后，玻璃窯爐能源損耗（天然氣+玻璃窯爐加熱電極的電能消耗）減少了4%，每年約節(jié)省100萬(wàn)元;爆炸率降低約1%，產(chǎn)品合格率提升1%，對(duì)于公司單位產(chǎn)品成本及資金占用成本均有明顯改善，同時(shí)產(chǎn)品性能有較大提升。社會(huì)效益方面：促進(jìn)公司提高資源利用率，提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)自動(dòng)化管控水平，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，減少污染物排放，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

收稿日期：2020-05-27

作者簡(jiǎn)介：張殿樹（1972—），男，河南商丘人，工程師，主要從事儀表自動(dòng)控制方面工作。