玻璃窯節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化措施分析

 

　　1 富氧燃燒及全氧燃燒技術(shù) 

 

　　全氧燃燒和富氧燃燒技術(shù)的基本原理， 就是增加助燃空氣中氧氣的含量，使燃料充分燃燒。二技術(shù)均可降低玻璃熔窯內(nèi)氮?dú)夂?，從而減少氮?dú)饧捌浞磻?yīng)物造成的熱量損失、環(huán)境污染和設(shè)備侵蝕，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

 

　　1.1 富氧燃燒技術(shù) 

　　富氧燃燒就是人為地增加助燃空氣中氧氣的含量，以提高燃燒速度，減少煙氣量。該項(xiàng)技術(shù)適于以重油為燃料的熔窯中，因?yàn)橹赜偷娜紵紫纫c助燃空氣混合，而油霧與空氣的混合速度又比較慢影響了燃燒速度。增加助燃空氣中氧氣的含量，可以提高重油的燃燒速度，從而提高了燃燒溫度。富氧燃燒技術(shù)特別適合應(yīng)用于浮法熔窯上，浮法窯中用空氣分離法制備氮?dú)猓ㄥa槽保護(hù)氣體的主要成分）的副產(chǎn)品一富氧氣體可用作富氧燃燒的富氧氣體源。在應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)時(shí)，主要有兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是富氧濃度的選擇，理論上富氧的氧濃度越高，越利于燃料充分燃燒，節(jié)能效果以及燃燒溫度越高，但實(shí)際上節(jié)能率與富氧體純度的關(guān)系是非線性的，當(dāng)純度超過30％以后，節(jié)能率提高并不明顯， 同時(shí)富氧濃度太高會(huì)增加富氧的成本，所以實(shí)際中從制備富氧氣體的成本和單耗考慮富氧濃度一般控制在30％左右即可：二是噴槍和富氧氣體噴嘴的配置，一般來說，富氧吹入窯內(nèi)有三種方法： 

　?。╨）作為燃油霧化劑； 

　?。?）富氧噴嘴與燃油嘴成一定角度吹入； 

　　（3）在燃油燒嘴下方平行吹入富氧。 

　　從玻璃熔窯中對(duì)燃料燃燒狀態(tài)的要求來看： 火焰上部為缺氧區(qū)，中部為普通燃燒區(qū)，下部盡量形成高溫區(qū)以加強(qiáng)對(duì)配合料的熔化，要形成此理想燃燒狀態(tài)，在燒油噴嘴下方平行吹入富氧氣體比較合適。 

 

　　1.2 全氧燃燒技術(shù) 

　　以高純氧氣作燃油霧化介質(zhì)或與燃?xì)庠趪姌寖?nèi)混合，經(jīng)充分霧化或混合的燃料一氧氣由噴槍噴入玻璃熔窯， 形成燃燒火焰，亦稱“燃料一氧氣”燃燒。全氧燃燒熔窯與傳統(tǒng)助燃空氣火焰熔窯相比不需要高人的蓄熱室裝置，因此熔窯投資費(fèi)用大大降低。其次，用氧氣助燃消除了氮?dú)鈳ё呷肆繜釙灥膯栴}，從而使熱效率人人提高，同時(shí)在生產(chǎn)中不會(huì)產(chǎn)生氮氧化合物（NOx），在節(jié)能的同時(shí)達(dá)到環(huán)保、減排的目的。采用全氧技術(shù)后，助燃?xì)怏w大幅減少。鈉鈣玻璃窯氣體中的NaOH濃度提高至原來的2倍；硼硅酸鹽玻璃窯中的HBO2提高至原來的3倍； 顯像管鉛玻璃窯氣中的PbO增加至原來的2.5倍；顯像管無鉛玻璃窯氣中的KOH濃度也增至原來的2倍；但同時(shí)，對(duì)SiO2有害的水蒸氣濃度也增高了3倍。這樣，就使窯上部很多含SiO2的耐火材料受到了嚴(yán)重侵蝕。例如，硅磚的壽命由10年銳減到大約2年，制約了全氧燃燒技術(shù)的發(fā)展。 

 

　　2 新型熔制 

 

　　國(guó)內(nèi)外研究的一系列新型窯爐技術(shù)還有減壓澄清和浸入燃燒。減壓澄清是將玻璃液吸入一真空室。脫氣澄清后，再經(jīng)均化和冷卻制成玻璃。浸入燃燒是在窯底放置燒咀， 將燃?xì)夂脱鯕夤娜氩Ａе校谝合嘀腥紵?。這樣， 可以利用燃燒產(chǎn)生的強(qiáng)烈攪動(dòng)， 增加窯氣和玻璃的傳熱， 加快物理化學(xué)變化，可取得減少能耗，增加產(chǎn)量和改善質(zhì)量的效果。 

 

　　2.1 深澄清池技術(shù) 

　　深澄清池技術(shù)就是在窯坎后將澄清池的深度加人以利于玻璃液的澄清。此技術(shù)可有效地降低玻璃液的回流，大大減小了由于加熱回流玻璃液而造成的能量損耗，從而降低了能耗。深澄清池技術(shù)中澄清池的深度一般比熔化池的深度加大100～300mm，有的甚至加人到熔化池深度的50％左右，但澄清池的深度也不宜過深，否則生產(chǎn)有色料時(shí)會(huì)出現(xiàn)因供料溫度過低而消耗能量的問題。深澄清池必須與窯坎配合使用，窯坎的高度一般為熔化池深度的1/2 ，窯坎的形狀以斜坡式為佳，這樣即可延長(zhǎng)窯坎的使用壽命又可加速澄清。另外，采用深澄清池后，由于流經(jīng)流液洞的玻璃液溫度較低，可提高流液洞的使用壽命。熔制有色玻璃時(shí)為了防止因玻璃液溫度降低而造成流液洞的堵塞，在流液洞處應(yīng)設(shè)置防堵電極，必要時(shí)用以疏通流液洞。 

 

　　2.2 減壓澄清技術(shù) 

　　減壓澄清技術(shù)就是在熔窯的冷卻部設(shè)置減壓脫泡裝置，降低冷卻部上部氣體空間的壓力，通過氣壓差，強(qiáng)制脫去玻璃中的氣泡。減壓澄清可使澄清溫度降低，而且澄清質(zhì)量大大提高，從而產(chǎn)生了良好的節(jié)能效益。日本的旭硝子公司試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)可使澄清溫度由1600℃ 降低到1450℃，可節(jié)省30％的能耗。由于澄清溫度的降低，從而延長(zhǎng)了熔窯的壽命，又可減小冷卻部，節(jié)約了基建投資，同時(shí)提高了玻璃的質(zhì)量和產(chǎn)量。

 

　　3 優(yōu)化玻璃熔窖設(shè)計(jì) 

 

　　玻璃熔窯設(shè)計(jì)的重大技術(shù)進(jìn)步是玻璃熔窯數(shù)模仿真技術(shù)的興起。數(shù)模仿真技術(shù)可以優(yōu)化玻璃熔窯設(shè)計(jì)，它利用了玻璃熔窯實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并建立專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以方便地在電腦上模擬熔窯設(shè)計(jì)改進(jìn)后的效果，加快了設(shè)計(jì)改進(jìn)與實(shí)際驗(yàn)證的進(jìn)程，從而大大節(jié)約了時(shí)間、成本，消除了不確定的風(fēng)險(xiǎn)。玻璃熔窯基本設(shè)計(jì)參數(shù)包括熔窯長(zhǎng)寬比，熔池深度，窯坎高度等。玻璃液滯留時(shí)間或到達(dá)流液洞時(shí)的溫度，對(duì)玻璃熔窯能耗有重要影響。在玻璃熔窯熱點(diǎn)部位應(yīng)用鼓泡和窯坎前助熔電極，可以形成垂直方向的液流，從而加強(qiáng)玻璃液的對(duì)流。必須根據(jù)生產(chǎn)玻璃的種類、窯型特點(diǎn)，合理運(yùn)用鼓泡和助熔電極。 

　　鼓泡可以使玻璃液從熱點(diǎn)區(qū)域向投料口的回流加強(qiáng)，在玻璃液面升騰的氣泡可以阻止配合料向出料端漂移，還可以驅(qū)離玻璃液面可能的泡沫層，有利于熱輻射向玻璃液的傳導(dǎo)。而鼓泡運(yùn)行成本很低，其主要成本即是壓縮空氣的成本。而且，鼓泡不會(huì)向玻璃液輸入熱量。唯一問題就是必須正確使用，否則將導(dǎo)致池底耐火材料侵蝕加劇。 

　　與鼓泡相比，窯坎前助熔電極產(chǎn)生的垂直方向液流的流速較低。助熔電極輸入熱量，增加了向投料口回流玻璃液的溫度，也即增加了料毯下玻璃液的溫度，有助于配合料的熔化。由于助熔電極的玻璃液流速度低，進(jìn)入流液洞玻璃液的溫度也較低，從而有利于玻璃能耗的降低。 

 

　　4 優(yōu)化玻璃窯余熱發(fā)電鍋爐設(shè)計(jì) 

 

　　玻璃窯余熱發(fā)電即利用玻璃生產(chǎn)線尾部排出的大量中低溫低品質(zhì)廢氣，通過余熱鍋爐產(chǎn)生一定壓力的過熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程。玻璃窯余熱利用可實(shí)現(xiàn)玻璃生產(chǎn)過程中的用電自給，另外還可以為玻璃生產(chǎn)提供蒸汽和熱水。該技術(shù)的推廣應(yīng)用可減少玻璃生產(chǎn)過程的能源消耗和環(huán)境污染，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。