玻璃行業(yè)是一個(gè)高能耗行業(yè)，玻璃熔窯是玻璃生產(chǎn)線能耗最多的設(shè)備，在玻璃成本中燃料成本約占35%～50%.我國自行設(shè)計(jì)的大部分浮法玻璃熔窯玻璃液單耗可以達(dá)到6500kJ/kg～7500kJ/kg玻璃液，國外大的浮法玻璃企業(yè)只有5800kJ/kg玻璃液，我們與國際先進(jìn)水平有一定差距。
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%.熔窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和保溫措施不合理，使用的耐火材料質(zhì)量檔次低是存在這種差距的重要原因之一。其次，國內(nèi)浮法玻璃工藝操作技術(shù)落后、管理不夠完善等也是造成能耗高、熔化質(zhì)量差、窯爐壽命短的原因。
到目前我國已擁有浮法玻璃生產(chǎn)線140余條，玻璃產(chǎn)能增加較快，市場競爭逐步白熱化。做為玻璃主要燃料的重油，價(jià)格持續(xù)走高，在玻璃成本中所占比例越來越大。因此，降低玻璃能耗，對降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力，減少環(huán)境污染，緩解能源短缺等都具有巨大意義。玻璃企業(yè)的節(jié)能是一個(gè)長期任務(wù)，國內(nèi)外技術(shù)人員積極進(jìn)行研究，如優(yōu)化窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、富氧燃燒、全氧燃燒電助熔、重油乳化技術(shù)等。目前很多企業(yè)已開始在生產(chǎn)過程中實(shí)施節(jié)能措施，并對玻璃生產(chǎn)過程控制等方面的節(jié)能措施進(jìn)行探索。
配合料水分、溫度與油耗眾所周知，水分在配合料中的狀態(tài)與配合料的溫度密切相關(guān)。配合料溫度大于35℃時(shí)，絕大多數(shù)水分以游離態(tài)附著在難熔的砂粒表面，從而可以粘附較多的純堿加強(qiáng)助熔效果。當(dāng)配合料溫度小于35℃時(shí)，配合料中的水分會(huì)與純堿形成Na2CO3·10H2O或Na2CO3·7H2O，與芒硝形成Na2SO4·10H2O結(jié)晶水化合物，使砂粒表面失去水分顯得干燥，使助熔作用減弱。
北方地區(qū)在冬季由于氣溫較低，配合料溫度一般低于35℃，有些地區(qū)甚至僅有20℃左右。為了保持配合料外觀濕潤，通常采取增加配合料水分的辦法，雖然起到一定作用，但也會(huì)帶來較多弊端，如料倉壁結(jié)塊現(xiàn)象加重、油耗增加等。有人通過計(jì)算，得出進(jìn)入窯內(nèi)的水需要消耗的油量為0.085kg油/kg水。因此，提高配合料溫度，合理控制含水量是減少重油消耗的手段之一。為了保證配合料的溫度始終大于35℃，可以采取在混合機(jī)中加入熱水或通入蒸汽的方式，同時(shí)要做好皮帶廊的保溫并增設(shè)采暖設(shè)施。
碎玻璃的比例碎玻璃是玻璃生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，也是一種不可缺少的玻璃原料。碎玻璃與配合料按一定比例均勻混合加入熔窯，能起到較好的助熔作用。據(jù)介紹，熔化1kg碎玻璃并升溫到1500℃約需1460kJ熱量，而熔化同等數(shù)量的鈉鈣硅玻璃則需2300kJ～2510kJ熱量。所以，在合理范圍內(nèi)盡量多用碎玻璃對降低油耗會(huì)起到一定效果。通過實(shí)踐，認(rèn)為400噸/天～600噸/天熔窯碎玻璃比例變化為2%，油耗可增加或減少0.1噸/天～0.5噸/天。
合理的熔化溫度制度合理的熔化溫度制度不僅可以提高熔化質(zhì)量，減少玻璃缺陷，同時(shí)也可以達(dá)到節(jié)能降耗、提高窯齡的目的。
現(xiàn)在浮法玻璃熔窯的溫度曲線一般有三種，即“山”形、“橋”形和“雙高”曲線。采用不同的溫度曲線時(shí)溫度分布和燃料分配見表1.“山”形曲線是過去國內(nèi)平板玻璃廠主要采用的溫度曲線，其特點(diǎn)是熱點(diǎn)突出，熱點(diǎn)與1#小爐及末對小爐間的溫差大，缺點(diǎn)是難以充分利用熔窯的潛力。“橋”形曲線與“山”形相近，其特點(diǎn)是熱點(diǎn)前后小爐間溫度與最高溫度相差不大，熔化高溫帶較長，有利于提高玻璃配合料的熔化速度和玻璃液的澄清。以上兩種溫度曲線對節(jié)能和熔窯壽命不利。
“雙高”曲線即“雙高熱負(fù)荷”溫度制度，其特點(diǎn)是在配合料較多的1#、2#小爐投入較多的燃料，加強(qiáng)配合料的熔化；減少泡沫區(qū)的3#、4#小爐燃料量，降低此處熱負(fù)荷；增大5#小爐燃料量，以利于玻璃液的高溫澄清和均化；6#起到調(diào)節(jié)成型溫度需要。由于“雙高”曲線合理分配了燃料，因而能夠降低燃料消耗。但在采用“雙高”曲線時(shí)一定要把握好油量的集中和分散的程度，過于集中會(huì)造成熔窯燒損加劇。
國內(nèi)某廠600噸/天熔窯兩種溫度曲線實(shí)際消耗對比驗(yàn)證了以上觀點(diǎn)，“橋”形曲線時(shí)消耗為74.6kg/min，“雙高”曲線時(shí)消耗為71.4kg/min.熔窯密封熔窯的密封是否完好對油耗的影響較大。熔窯各部位的脹縫一般在烤窯完畢后需要進(jìn)行密封處理，如果密封不好，一方面會(huì)通過這些縫隙散發(fā)出大量熱能，另一方面也會(huì)從池壁與胸墻間、煙道、蓄熱室等縫隙中吸入大量外界冷空氣，造成燃料的浪費(fèi)。國內(nèi)某廠400噸/天浮法玻璃生產(chǎn)線由于池壁與胸墻間縫隙過大出現(xiàn)冒火現(xiàn)象，同時(shí)大量池壁冷卻風(fēng)通過縫隙不斷進(jìn)入窯內(nèi)，重油消耗達(dá)83噸/天左右，通過密封池壁間隙，重油消耗降低到約76噸/天，由此可見熔窯密封對節(jié)能的重要性。
熔窯的密封包括窯體脹縫的密封、蓄熱室的密封、煙道的密封、操作孔的密封等，特別是投料口、胸墻與池壁之間、蓄熱室及煙道、各種觀察孔的密封十分重要。
熔窯燃燒中風(fēng)量的控制燃料經(jīng)壓縮空氣霧化后與一定量的助燃空氣混合才能完全燃燒。如果助燃空氣量較小，由于氧氣不足會(huì)使燃料燃燒不完全，熱量隨煙氣排出。如果助燃空氣量太多，就會(huì)使廢氣量增加，隨廢氣帶走的熱量也會(huì)增多，同樣會(huì)影響熱效率。因此，確定合理的風(fēng)油比例，保持一定的空氣過剩系數(shù)，對節(jié)能降耗有較大作用。在生產(chǎn)中，操作工一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對風(fēng)油比例進(jìn)行調(diào)整，以使燃燒狀況達(dá)到相對理想狀態(tài)。如果采取有效的檢測和控制手段，可以對空氣過剩系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在1%～4%范圍內(nèi)，空氣過剩系數(shù)每減少1%可節(jié)約燃料2%.為了保證管路暢通，每次換火后需對吹掃閥及槍前油管進(jìn)行吹掃，但吹掃的時(shí)間長短對油耗也會(huì)造成影響。吹掃時(shí)間短會(huì)使管路中的余油吹掃不干凈，吹掃時(shí)間過長則使進(jìn)入窯內(nèi)的冷空氣增加，消耗部分熱量。每次換火后，為了保護(hù)不燃燒一側(cè)的油槍不被燒壞，在一個(gè)換火周期內(nèi)需始終通入一定量的風(fēng)進(jìn)行冷卻，必然會(huì)消耗熱量。國內(nèi)某廠600噸/天生產(chǎn)線重油消耗約為101噸/天，通過減少吹掃時(shí)間和調(diào)整護(hù)槍風(fēng)量，每天可節(jié)油約兩噸。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，對能源的依賴性越來越大，但能源利用率低的問題更加突出。今年的政府工作報(bào)告中第一次將能耗指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)增長等并列，做為中國宏觀調(diào)控目標(biāo)之一。從玻璃工業(yè)自身來說，市場競爭壓力越來越大，促使各生產(chǎn)企業(yè)要千方百計(jì)降低消耗。
《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2006》公布按目前的重油貯存量和開采量可生產(chǎn)40年。一方面世界能源日趨緊張，一方面建材工業(yè)能源消耗居高不下，能源利用率提高較慢。對于玻璃工業(yè)來說，隨著產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，市場競爭日益加劇，如何減少消耗，降低成本，進(jìn)一步提高企業(yè)的市場競爭力是一項(xiàng)長期艱巨的任務(wù)。
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%.熔窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和保溫措施不合理，使用的耐火材料質(zhì)量檔次低是存在這種差距的重要原因之一。其次，國內(nèi)浮法玻璃工藝操作技術(shù)落后、管理不夠完善等也是造成能耗高、熔化質(zhì)量差、窯爐壽命短的原因。
到目前我國已擁有浮法玻璃生產(chǎn)線140余條，玻璃產(chǎn)能增加較快，市場競爭逐步白熱化。做為玻璃主要燃料的重油，價(jià)格持續(xù)走高，在玻璃成本中所占比例越來越大。因此，降低玻璃能耗，對降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力，減少環(huán)境污染，緩解能源短缺等都具有巨大意義。玻璃企業(yè)的節(jié)能是一個(gè)長期任務(wù)，國內(nèi)外技術(shù)人員積極進(jìn)行研究，如優(yōu)化窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、富氧燃燒、全氧燃燒電助熔、重油乳化技術(shù)等。目前很多企業(yè)已開始在生產(chǎn)過程中實(shí)施節(jié)能措施，并對玻璃生產(chǎn)過程控制等方面的節(jié)能措施進(jìn)行探索。
配合料水分、溫度與油耗眾所周知，水分在配合料中的狀態(tài)與配合料的溫度密切相關(guān)。配合料溫度大于35℃時(shí)，絕大多數(shù)水分以游離態(tài)附著在難熔的砂粒表面，從而可以粘附較多的純堿加強(qiáng)助熔效果。當(dāng)配合料溫度小于35℃時(shí)，配合料中的水分會(huì)與純堿形成Na2CO3·10H2O或Na2CO3·7H2O，與芒硝形成Na2SO4·10H2O結(jié)晶水化合物，使砂粒表面失去水分顯得干燥，使助熔作用減弱。
北方地區(qū)在冬季由于氣溫較低，配合料溫度一般低于35℃，有些地區(qū)甚至僅有20℃左右。為了保持配合料外觀濕潤，通常采取增加配合料水分的辦法，雖然起到一定作用，但也會(huì)帶來較多弊端，如料倉壁結(jié)塊現(xiàn)象加重、油耗增加等。有人通過計(jì)算，得出進(jìn)入窯內(nèi)的水需要消耗的油量為0.085kg油/kg水。因此，提高配合料溫度，合理控制含水量是減少重油消耗的手段之一。為了保證配合料的溫度始終大于35℃，可以采取在混合機(jī)中加入熱水或通入蒸汽的方式，同時(shí)要做好皮帶廊的保溫并增設(shè)采暖設(shè)施。
碎玻璃的比例碎玻璃是玻璃生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，也是一種不可缺少的玻璃原料。碎玻璃與配合料按一定比例均勻混合加入熔窯，能起到較好的助熔作用。據(jù)介紹，熔化1kg碎玻璃并升溫到1500℃約需1460kJ熱量，而熔化同等數(shù)量的鈉鈣硅玻璃則需2300kJ～2510kJ熱量。所以，在合理范圍內(nèi)盡量多用碎玻璃對降低油耗會(huì)起到一定效果。通過實(shí)踐，認(rèn)為400噸/天～600噸/天熔窯碎玻璃比例變化為2%，油耗可增加或減少0.1噸/天～0.5噸/天。
合理的熔化溫度制度合理的熔化溫度制度不僅可以提高熔化質(zhì)量，減少玻璃缺陷，同時(shí)也可以達(dá)到節(jié)能降耗、提高窯齡的目的。
現(xiàn)在浮法玻璃熔窯的溫度曲線一般有三種，即“山”形、“橋”形和“雙高”曲線。采用不同的溫度曲線時(shí)溫度分布和燃料分配見表1.“山”形曲線是過去國內(nèi)平板玻璃廠主要采用的溫度曲線，其特點(diǎn)是熱點(diǎn)突出，熱點(diǎn)與1#小爐及末對小爐間的溫差大，缺點(diǎn)是難以充分利用熔窯的潛力。“橋”形曲線與“山”形相近，其特點(diǎn)是熱點(diǎn)前后小爐間溫度與最高溫度相差不大，熔化高溫帶較長，有利于提高玻璃配合料的熔化速度和玻璃液的澄清。以上兩種溫度曲線對節(jié)能和熔窯壽命不利。
“雙高”曲線即“雙高熱負(fù)荷”溫度制度，其特點(diǎn)是在配合料較多的1#、2#小爐投入較多的燃料，加強(qiáng)配合料的熔化；減少泡沫區(qū)的3#、4#小爐燃料量，降低此處熱負(fù)荷；增大5#小爐燃料量，以利于玻璃液的高溫澄清和均化；6#起到調(diào)節(jié)成型溫度需要。由于“雙高”曲線合理分配了燃料，因而能夠降低燃料消耗。但在采用“雙高”曲線時(shí)一定要把握好油量的集中和分散的程度，過于集中會(huì)造成熔窯燒損加劇。
國內(nèi)某廠600噸/天熔窯兩種溫度曲線實(shí)際消耗對比驗(yàn)證了以上觀點(diǎn)，“橋”形曲線時(shí)消耗為74.6kg/min，“雙高”曲線時(shí)消耗為71.4kg/min.熔窯密封熔窯的密封是否完好對油耗的影響較大。熔窯各部位的脹縫一般在烤窯完畢后需要進(jìn)行密封處理，如果密封不好，一方面會(huì)通過這些縫隙散發(fā)出大量熱能，另一方面也會(huì)從池壁與胸墻間、煙道、蓄熱室等縫隙中吸入大量外界冷空氣，造成燃料的浪費(fèi)。國內(nèi)某廠400噸/天浮法玻璃生產(chǎn)線由于池壁與胸墻間縫隙過大出現(xiàn)冒火現(xiàn)象，同時(shí)大量池壁冷卻風(fēng)通過縫隙不斷進(jìn)入窯內(nèi)，重油消耗達(dá)83噸/天左右，通過密封池壁間隙，重油消耗降低到約76噸/天，由此可見熔窯密封對節(jié)能的重要性。
熔窯的密封包括窯體脹縫的密封、蓄熱室的密封、煙道的密封、操作孔的密封等，特別是投料口、胸墻與池壁之間、蓄熱室及煙道、各種觀察孔的密封十分重要。
熔窯燃燒中風(fēng)量的控制燃料經(jīng)壓縮空氣霧化后與一定量的助燃空氣混合才能完全燃燒。如果助燃空氣量較小，由于氧氣不足會(huì)使燃料燃燒不完全，熱量隨煙氣排出。如果助燃空氣量太多，就會(huì)使廢氣量增加，隨廢氣帶走的熱量也會(huì)增多，同樣會(huì)影響熱效率。因此，確定合理的風(fēng)油比例，保持一定的空氣過剩系數(shù)，對節(jié)能降耗有較大作用。在生產(chǎn)中，操作工一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對風(fēng)油比例進(jìn)行調(diào)整，以使燃燒狀況達(dá)到相對理想狀態(tài)。如果采取有效的檢測和控制手段，可以對空氣過剩系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在1%～4%范圍內(nèi)，空氣過剩系數(shù)每減少1%可節(jié)約燃料2%.為了保證管路暢通，每次換火后需對吹掃閥及槍前油管進(jìn)行吹掃，但吹掃的時(shí)間長短對油耗也會(huì)造成影響。吹掃時(shí)間短會(huì)使管路中的余油吹掃不干凈，吹掃時(shí)間過長則使進(jìn)入窯內(nèi)的冷空氣增加，消耗部分熱量。每次換火后，為了保護(hù)不燃燒一側(cè)的油槍不被燒壞，在一個(gè)換火周期內(nèi)需始終通入一定量的風(fēng)進(jìn)行冷卻，必然會(huì)消耗熱量。國內(nèi)某廠600噸/天生產(chǎn)線重油消耗約為101噸/天，通過減少吹掃時(shí)間和調(diào)整護(hù)槍風(fēng)量，每天可節(jié)油約兩噸。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，對能源的依賴性越來越大，但能源利用率低的問題更加突出。今年的政府工作報(bào)告中第一次將能耗指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)增長等并列，做為中國宏觀調(diào)控目標(biāo)之一。從玻璃工業(yè)自身來說，市場競爭壓力越來越大，促使各生產(chǎn)企業(yè)要千方百計(jì)降低消耗。
《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2006》公布按目前的重油貯存量和開采量可生產(chǎn)40年。一方面世界能源日趨緊張，一方面建材工業(yè)能源消耗居高不下，能源利用率提高較慢。對于玻璃工業(yè)來說，隨著產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，市場競爭日益加劇，如何減少消耗，降低成本，進(jìn)一步提高企業(yè)的市場競爭力是一項(xiàng)長期艱巨的任務(wù)。
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