Industry NewsTRADE
節(jié)能摘要：本文綜述了玻璃窯爐節(jié)能技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，包括電熔拄術(shù)、爭氧燃燒技術(shù)、仝氧助熔技術(shù)、全氧燃燒結(jié)合電輔助加熱、富氧燃燒節(jié)能技術(shù)、親熱利用技術(shù)、減壓澄清技術(shù)和改性石油焦粉的直燃技術(shù)等．井對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞；玻璃窯爐；全氧燃燒；余熱利用；節(jié)能技術(shù)
0引盲
我國玻璃工業(yè)已其肯相當(dāng)規(guī)模。到2008午底陶內(nèi)僅浮法玻璃生產(chǎn)線就肯210多條"】．電子玻璃、瓶罐器皿玻璃種具規(guī)模，玻璃產(chǎn)能持續(xù)增加．rfJ場競爭日趨白熱化。做為玻璃=!=業(yè)主甚燃料的重油、無然氣和煤．價(jià)格持續(xù)走高．在玻璃成本中所，，比例越柬越大。因此，丌發(fā)玻璃窯爐節(jié)能新技術(shù)．對降低生產(chǎn)成本．提高企業(yè)的市場競予力，減少環(huán)境污染，埋1I至能源短缺等都具有巨大意義。玻璃企業(yè)實(shí)施新型窯爐節(jié)能新技術(shù)．任務(wù)迫切，市場巨大。
I全電熔技術(shù)
玻璃有以下電學(xué)特性：低溫時(shí)玻璃是非常好的絕緣體．但是在高溫狀態(tài)。，玻璃就變成了一種電導(dǎo)體。熔融玻璃舍有堿金屬鈉、鉀離子，它且有導(dǎo)電性能，當(dāng)電流通過時(shí)，奢產(chǎn)'t排耳熱技應(yīng)，熱量夠大時(shí)，則可以用來熔化玻璃，這就是的玻璃電熔技術(shù)。
優(yōu)點(diǎn)：
①?zèng)]有廢氣，防止空氣污染。由于沒有火焰窯的燃燒氣體，廠區(qū)外不存在有害煙塵彌散的問題。
各種揮發(fā)物都被配合料覆蓋。
②由于熔化是在玻璃液內(nèi)部進(jìn)行，沿熔化池深度溫差很小；揮發(fā)少(見表1)，玻璃成分穩(wěn)定；垂直熔化減少了玻璃的分層。所有這些保證了玻璃液有良好的均勻性、穩(wěn)定性。
表1采用電熔窯熔化揮發(fā)損耗的減少(％)
揮發(fā)組分燃油、燃?xì)飧G爐電熔窯
氟60---703
鉛100．2
硼10--一15l
③熔窯大修較快、建設(shè)投資少、輔助設(shè)備簡單、占地面積小。熔制生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，控制平穩(wěn)。電熔窯僅包括熔化池、流液洞、上升道和工作池。
④在整個(gè)窯期內(nèi)可始終保持滿負(fù)荷的出料量。在燃料加熱的熔窯中，保持熱量輸入的能力及玻璃的出料量，往往因燃燒系統(tǒng)惡化而受到限制。在電熔窯中，通過提高電壓來提高電功率輸入的方法，即可迅速而簡便地補(bǔ)償由于側(cè)墻造成的額外熱量損失。⑤熱量散失減少，能耗大大降低。利用玻璃液直接作為焦耳熱效應(yīng)的導(dǎo)電體，熱效率可以高達(dá)80％"-'85％，節(jié)約能源。全電熔窯是靠玻璃液自身導(dǎo)電來實(shí)現(xiàn)其熔化的，它是內(nèi)熱式的【2】。
缺點(diǎn)：
①很多地區(qū)電力費(fèi)用仍較昂貴。
②電熔窯所用耐火材料的壽命不如火焰窯中所用的那么長。
2．全氧燃燒技術(shù)
全氧燃燒玻璃熔窯結(jié)構(gòu)類似于單元窯，省去了蓄熱室、小爐，增加了設(shè)在胸墻上的全氧重油或天然氣噴槍，大大提高了燃燒效率；由于堿蒸汽濃度的增加，要求熔窯上部耐火材料的抗堿性、耐火度有所提高：全氧燃燒熔窯節(jié)約了燃料、減少了Nox排放，而且提高了玻璃質(zhì)量，增加了產(chǎn)量；全氧燃燒熔窯為用廢氣預(yù)熱玻璃配合料提供了最佳的應(yīng)用條件。
全氧浮法玻璃熔窯生產(chǎn)工藝技術(shù)路線如下圖所示：
圖1全氧燃燒熔窯生產(chǎn)工藝流程
85
全氧燃燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)i
l、玻璃熔化質(zhì)量好
全氧燃燒時(shí)煙氣中水汽含量高達(dá)53％，玻璃液與水汽發(fā)生反應(yīng)，玻璃液中的OH含量增加。玻璃粘度降低，有利于澄清、均化，提高玻璃質(zhì)量。另一方面，全氧燃燒火焰穩(wěn)定，無換向，燃燒氣體在窯內(nèi)停留時(shí)間長，窯內(nèi)壓力穩(wěn)定且較低，這些都有利于玻璃的熔化、澄清，減少玻璃體內(nèi)的氣泡、灰泡及條紋。
2、節(jié)能降耗
全氧燃燒使燃燒所需空氣量減少，廢氣帶走的熱量下降。通常的空氣燃燒只有占空氣總量l／5的氧氣參與燃燒，其余約占4／5的氮?dú)夥堑恢?，反而要帶走燃燒產(chǎn)生的大量熱量，從煙氣中排出。
在使用全氧燃燒的情況下，燃燒所需氧氣為原空氣總量的1／5，煙氣量減少，引入的氮?dú)饬繙p少90％以上，燃料燃燒完全充分，利用率高，所以節(jié)能明顯。
研究和實(shí)踐表明，熔制普通鈉鈣硅平板玻璃熔窯可節(jié)能約30％。
3、減少NOx排放
全氧燃燒技術(shù)除了給熔窯節(jié)能帶來明顯效果外，還可降低環(huán)境污染。使用全氧進(jìn)行燃燒，氮?dú)饬繙p少到原來的10％，而氧氣總量基本維持原有的水平，由于NOx的生成與氮?dú)夂脱鯕獾姆謮?、燃燒反?yīng)的溫度有關(guān)，熔窯廢氣中NOx排放量從2200mg／Nm3降低到500mg／Nm3以下，粉塵排放減少約80％，
S02排放量減少30％，污染大為減少。
4、改善了燃燒，提高了熔窯熔化能力，可使熔窯產(chǎn)量得以提高。
全氧燃燒可以提高燃燒區(qū)的火焰溫度。研究表明，火焰溫度隨著燃燒空氣中氧氣比例增加而顯著提高。全氧燃燒可明顯提高火焰溫度，提高火焰對配合料和玻璃液的加熱效果。
玻璃熔窯采用全氧燃燒時(shí)，燃料燃燒完全，火焰溫度高，產(chǎn)物主要為C02和H20，比空氣助燃黑度大，輻射能力強(qiáng)，火焰輻射玻璃液溫度可提高100"(2左右，配合料熔融速度加快，可提高熔化率10％以上。
5、熔窯建設(shè)費(fèi)用低
全氧燃燒窯結(jié)構(gòu)近似于單元窯，無金屬換熱器及小爐、蓄熱室。窯體呈一個(gè)熔化部單體結(jié)構(gòu)，占地小，建窯投資費(fèi)用低。
6、熔窯使用壽命長
全氧燃燒能加快燃燒速度，提高燃燒強(qiáng)度、使火焰變短，獲得較好的熟傳導(dǎo)，促使窯內(nèi)溫度分布均勻，采用全氧噴槍燃燒可使火焰分為兩個(gè)區(qū)域，在火焰下部由于全氧的噴入克服了缺氧現(xiàn)象，使火焰下部溫度提高，而火焰上部的溫度有所降低，使熔窯碹頂溫度下降約20---'50"C，減輕了對大碹的燒損，延長熔窯使用壽命。同時(shí)全氧燃燒窯體火焰空間選用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑，故窯齡可提高到10年以上。
目前，秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院等國內(nèi)科研設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)正在承擔(dān)"十一五"國家科技支撐計(jì)劃"玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)研究"，通過消化吸收我國顯像管和玻璃纖維全氧燃燒生產(chǎn)線，掌握了全氧窯爐結(jié)構(gòu)、全氧噴槍、氧氣制備等一系列關(guān)鍵技術(shù)，示范工程正在實(shí)施中。
3．玻璃窯爐純氧噴槍助熔技術(shù)
玻璃窯爐純氧噴槍助熔技術(shù)應(yīng)用于馬蹄焰窯窯、單元窯／換熱式窯、橫火焰蓄熱室窯，可以達(dá)到：
①提高生產(chǎn)率，提升出料量5％--．15％：②延長窯爐壽命，減少配合料的飛料和克服格子體的限制：⑨改善質(zhì)量，減少氣泡等缺陷：④提高熱效率，可節(jié)省燃料2*／0"--8％；⑤減少5*／,"-20％的污染排放。浮法玻璃熔窯"0''號(hào)小爐全氧燃燒助熔技術(shù)是一項(xiàng)提高產(chǎn)量、滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的經(jīng)濟(jì)、可靠且容易實(shí)施的方法。即在不改變已有窯爐結(jié)構(gòu)的情況下，在熔窯的關(guān)鍵部位增設(shè)全氧噴槍進(jìn)行助熔【6】。此項(xiàng)技術(shù)可使出料量增加10％左右，使熱點(diǎn)溫度降低，可以減少玻璃配合料的飛料，降低單位燃料消耗，減少氣泡數(shù)。''0"號(hào)小爐全氧燃燒助熔技術(shù)對我國玻璃行業(yè)原有玻璃生產(chǎn)線的技術(shù)改造和提升極具意義，并有廣泛的應(yīng)用前景。玻璃纖維池窯、玻殼、玻錐電子窯及在浮法窯增設(shè)"0號(hào)小爐"的全氧助燃已相繼建成投運(yùn)。
4．全氧燃燒結(jié)合電輔助加熱
全氧燃燒結(jié)合電輔助加熱是熔制高品質(zhì)玻璃的良好手段，采用電輔助加熱，用較少的投入，得到性能提高的玻璃制品。
高品質(zhì)玻璃(高硼硅玻璃，高鋁硅酸鹽玻璃，低膨脹微晶玻璃，液晶顯示器基板玻璃等)生產(chǎn)中存在兩方面的技術(shù)難題：一是玻璃熔化溫度較高，二是澄清均化比較困難。采用全氧燃燒結(jié)合電助熔技術(shù)時(shí)，玻璃粘度降低，同時(shí)，全氧燃燒火焰穩(wěn)定，無換向，燃燒氣體在窯內(nèi)停留時(shí)間長，窯內(nèi)壓力穩(wěn)定且較低，這些都有利于玻璃的熔化、澄清，減少玻璃體內(nèi)的氣泡、灰泡及條紋，全氧燃燒可使噸玻璃中的氣泡數(shù)少于1個(gè)。可以保證熔制出均勻、無氣泡、質(zhì)量良好的玻璃液，并生產(chǎn)出高平整度的玻璃。
5富氧燃燒技術(shù)
富氧燃燒技術(shù)是以氧含量高于21％的富氧空氣或純氧代替空氣作為助燃?xì)怏w的一種高效強(qiáng)化燃燒技術(shù)。其特點(diǎn)在于不論是助燃空氣還是燃燒廢氣體積都有所減少。燃燒反應(yīng)速度加快，火焰溫度提高，這有效提高了熔窯的熱效率，熔化率增大，玻璃液單位熱耗降低。煙氣生成量降低，進(jìn)而使煙氣凈化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)更加可靠，粉塵污染大大降低。研究表明：富氧燃燒技術(shù)不僅能夠節(jié)約大量能源，減少環(huán)境污染，而且能提高玻璃的產(chǎn)量、質(zhì)量，延長熔窯壽命。該技術(shù)的成熟和推廣應(yīng)用將為玻璃生產(chǎn)行業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和一定的社會(huì)效益【7，8J。
富氧燃燒節(jié)能的基本原理是，富氧燃燒降低了煙氣生產(chǎn)量，水蒸汽和二氧化碳的含量和分壓增大，火焰黑度增加，燃燒速度加快，火焰溫度提高，提高了火焰向配合料或玻璃液的輻射傳熱和對流傳熱，結(jié)果使熔化率提高。富氧燃燒在提高火焰?zhèn)鳠嵝释瑫r(shí)，也對其燃燒設(shè)備提出了不同的要求。目前，國內(nèi)外在富氧制備和富氧燃燒方式等技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域作了大量的研發(fā)工作。普遍認(rèn)識(shí)到，降低富氧氣體的制備成本對推廣富氧燃燒技術(shù)至關(guān)重要。秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院成功地將浮法玻璃生產(chǎn)線氣保車間產(chǎn)生的富氧氣體應(yīng)用于橫焰浮法玻璃熔窯及馬蹄焰玻璃窯爐，達(dá)到了節(jié)約燃料、提高質(zhì)量和增加產(chǎn)量的目的。
6．余熱利用技術(shù)
從蓄熱室、換熱室或全氧熔窯煙道出來的煙氣攜帶的熱量需要回收利用。
6．1余熱鍋爐
余熱鍋爐是利用窯爐煙氣的余熱以獲得蒸汽或熱水的裝置。安裝余熱鍋爐可以回收熱量，節(jié)約燃料，降低煙氣溫度。生產(chǎn)的蒸汽可作燃油的霧化劑或用來預(yù)熱重油，也可作為煤氣發(fā)生爐的氣化劑，還可以轉(zhuǎn)化為電能或制造壓縮空氣等。它和普通鍋爐的區(qū)別是：其傳熱作用全部依靠對流和氣體輻射，而不是依靠火焰或燃料層的輻射，因而不僅傳熱系數(shù)較低，而且平均溫差也小，所以需要的加熱面積也較大。
500t／d級(jí)熔窯總煙氣量設(shè)計(jì)值(標(biāo)態(tài))約76000--一80000Nm3／h。根據(jù)建設(shè)單位的要求，煙氣可設(shè)計(jì)為部分通過余熱鍋爐，或全部通過余熱鍋爐(煙氣溫度400．-．-．500。C)。據(jù)此選擇余熱鍋爐的臺(tái)數(shù)。常規(guī)設(shè)計(jì)選用的余熱鍋爐，蒸汽壓力可達(dá)到1．27MPa，每臺(tái)鍋爐每小時(shí)可產(chǎn)生蒸汽4～5t。蒸汽作為二次能源，可用于燃料油系統(tǒng)的加熱，可作為霧化系介質(zhì)，可作為廠區(qū)內(nèi)采暖及生活用汽等。
6．2利用熔窯煙氣余熱預(yù)熱玻璃配合料
利用煙氣余熱進(jìn)行玻璃熔窯配合料預(yù)熱工藝技術(shù)及裝備的研究開發(fā)，有效利用煙氣余熱預(yù)熱玻璃配合料，從而降低玻璃熔化溫度及熔窯的熱損失，改善熔窯工作條件，延長熔窯的使用壽命，達(dá)到節(jié)約能源、降低玻璃成本和保護(hù)環(huán)境及合理綜合利用資源的目的【列。選擇合適的粘結(jié)劑添加到普通浮法玻璃配合料中，借鑒水泥行業(yè)的成球?；夹g(shù)進(jìn)行玻璃配合料的粒化，經(jīng)過?；幚砗?，加速了配合料中各組分的反應(yīng)速度，避免粉料預(yù)熱造成的煙塵污染問題；
新制作的玻璃?；蠌?qiáng)度較差，在運(yùn)輸過程中，易破碎，所以首先采用高溫?zé)岢瑢?dǎo)技術(shù)利用煙氣的余熱進(jìn)行預(yù)熱干燥固化，使其具有足夠的強(qiáng)度以便于輸送，之后在專用預(yù)熱設(shè)備中將其預(yù)熱到更高的溫度，?；辖?jīng)過預(yù)熱后，可縮短玻璃熔化時(shí)間，有效提高熔化速度，降低熔化溫度和燃料消耗，從而降低玻璃熔窯的熱損失，在降低玻璃能耗及生產(chǎn)成本的同時(shí)，減少煙塵排放量【101。6．3玻璃熔窯窯外預(yù)熱預(yù)分解節(jié)能工藝技術(shù)目前玻璃熔窯的全氧燃燒技術(shù)已成為研究試用的熱點(diǎn)，采用全氧燃燒技術(shù)后，廢氣的最高溫度可達(dá)1200℃，采用玻璃熔窯窯外預(yù)分解技術(shù)，將玻璃配合料中碳酸鹽、硫酸鹽的分解過程從窯內(nèi)移到窯外完成，由這些鹽類產(chǎn)生的氣體在窯外排除，可減少現(xiàn)在窯爐熔化面積，從而達(dá)到節(jié)約能量、降低玻璃成本和減少煙塵排放量的目的I¨J。
在不考慮產(chǎn)能提高、熔窯壽命延長等隱性經(jīng)濟(jì)效益的情況下，僅以燃料節(jié)約10％，硅質(zhì)超細(xì)粉利用率提高10％計(jì)算，一座熔化能力500Ⅱ屯／日的浮法玻璃熔窯，每年可節(jié)約重油約3500多噸，砂巖13000多噸，產(chǎn)生1000萬元以上的直接經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可降低煙氣中的煙塵量10％～20％。由此可以預(yù)見，該技術(shù)一旦投入工業(yè)應(yīng)用，必將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有積極意義。
玻璃熔窯采用窯外預(yù)分解技術(shù)，在國際上屬于領(lǐng)先水平，是我國玻璃工藝技術(shù)與裝備的進(jìn)一步研究創(chuàng)新，可提高我國玻璃技術(shù)創(chuàng)新能力和核心競爭能力。
6．4玻璃熔窯純低溫余熱發(fā)電
玻璃熔窯排出的廢氣量很大，溫度卻較低，一般為400"-'550"C。近些年玻璃工業(yè)的大力發(fā)展，余熱利用也相繼得到了發(fā)展，國內(nèi)很多玻璃廠的余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽很難做到產(chǎn)銷平衡。不采暖的春夏秋三季，除生產(chǎn)或少量生活用氣外，另無他用。在這種情況下，玻璃熔窯廢氣只能部分通過余熱鍋爐、而多余的廢氣只好旁通入煙囪，余熱沒有得到充分利用。鑒于以上問題和現(xiàn)狀，建議在新建的項(xiàng)目中用中壓抽氣冷凝發(fā)電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低壓蒸汽系統(tǒng)。現(xiàn)以日熔化量300t／d的浮法玻璃廠為例進(jìn)行分析，其工況流程簡圖如圖2所示。
戶
U
圖2玻璃熔窯余熱發(fā)電工況簡圖
l-余熱鍋爐；2一蒸汽過熱爐；3-抽氣冷凝汽輪機(jī)；4一發(fā)電機(jī)；5一凝汽器；6一凝結(jié)水泵；7一除氧器；嗍爐給水泵：9冷卻水泵；10冷卻塔；l卜引風(fēng)機(jī)廢氣總量92141m3／h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，總煙道溫度500'(2，鍋爐進(jìn)口處廢氣溫度500．18"C，離開鍋爐廢
氣{盆度310"(2．親熱鍋爐產(chǎn)牛的蕉汽約1069h，jK力為35MPa．飽和蕉，【在一個(gè)過熱爐燃燒審中過熱至435"(2，然后進(jìn)入抽氣摶艟j'L輪機(jī)帶動(dòng)茇電機(jī)(功率IS00KW／h)．【-1時(shí)．從^輪機(jī)抽出5Vh壓力為0,7MPa的飽和蒸汽供本廠生產(chǎn)或生活使用．
本方豢除滿足工廠生產(chǎn)用汽外，還可提供1430kw的電盤．為工廠應(yīng)急備用電源提供了nr靠保證。使用中壓抽氣沖凝牲電^案，其鍋爐工作壓力為35MPa，水的泡和溫度為242'(2。管壁溫度太于煙氣西點(diǎn)溫度．在這種壓力下，骨肇小會(huì)冉大量粘肴煙垢．減輕了T人刷糖下怍盈．也延長了水管錨爐運(yùn)
行周期．
7掛壓澄清技術(shù)
減瓜足指窯爐中某個(gè)空問的壓強(qiáng)低十大氣壓強(qiáng)。躓理為．降低玻璃灌面裘接Ⅲ力能加速玻璃中氣泡遵出的速度，最終在澄清段徹底消除氣泡．為了減少玻璃避礴后殘存的氣泡，褂剖熔制質(zhì)量更好的玻璃而采用減壓澄清技術(shù)．圈3為減壓澄滑區(qū)的結(jié)構(gòu)圖示．醯壓區(qū)的酎火材車!【井束完全采用鉑，而是采用產(chǎn)生氣泡少的耐火村抖與部分鉑組合而成．從而避免了高溫下鉑機(jī)械強(qiáng)度睥低的問熙．
圈3醯壓澄清區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖
山于減壓滑清使澄清溫度|寄低．IⅢ且澄清質(zhì)量太丈提高．從而產(chǎn)牛丁良好的節(jié)能效益，日奉旭硝于公司試驗(yàn)結(jié)果證塵可減少能耗30·／。．此外原熔化池溫度最高處選1600℃左右，采用減壓澄清使得培化池溫度蹄低丁100℃．蹤節(jié)約^置能源外，還延長r耐火材料的使J{I壽白．減少TCO：、NOx的捧欣量。澄清區(qū)體積也變小，其大小相當(dāng)r每日出摹l量體祝的一f分之一l】"．
8田態(tài)改性石油胤粉的直燃拄術(shù)
以石油珩爍過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品一石油煦粉為主登燃料，采用超徽扮碎技術(shù)和粉體在線討晨與氣力輸送技術(shù)，輔以少量；器加荊．不需調(diào)和成油狀，嗬以細(xì)耪流體學(xué)狀態(tài)，與空^【混合．連續(xù)均勻穩(wěn)定的噴射到妒內(nèi)進(jìn)行直燃．可使燃燒熱效率顯著提高。
石油媳粉熱值較高．市j南供戊絕定．價(jià)格相對較低．目前玻璃廠改用石油焦粉做燃科，可大大降低燃料成本．
9結(jié)柬語
施精我【馳±濟(jì)的不斷按速發(fā)展，對nE灝的鍛賴性越柬越^．但能源利j}I牢低的問勝更加究{|}。^而坩毋能源門趨緊張．另^而建材I。業(yè)能源消耗居高不下，能源l惘半批5高較幔．對于玻璃工業(yè)來說．筋若聲能小斷I'^+市場竟tH艋血，劇．如何準(zhǔn)少消耗．啡低成=串=．進(jìn)步撾高企業(yè)的布場競爭力足一碩長lllj墁臣的任務(wù)．近年來，玻璃窯爐：丑過采用全電熔、電助熔、富氧燃燒掛術(shù)、侖瓤燃燒技犬以丑純氨助燃掛術(shù)已經(jīng)IH褂了訊好的節(jié)能讎耗散糶，鼬j{亍玻璃瑞窯節(jié)能拄術(shù)研究的涕入發(fā)展．期'÷苻更多的企業(yè)御訂口{之士參與熔窯節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)，起為玻璃行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步而努力，
作經(jīng)驗(yàn)豐富，但隨著規(guī)模的擴(kuò)大，新的技術(shù)問題依然困擾著生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
文章來自：http://www.ytebara.com.cn/index.php?catid=652/
Current Location：