玻璃窑炉节能技术发展与应用

玻璃窑炉节能技术发展与应用

发布者： chiefway 发布时间： 2009-12-18 13:53 浏览次数：334

玻璃窑炉节能技术发展与应用

陈福赵恩录张文玲李军明

秦皇岛玻璃工业研究设计院

摘要：本文综述了玻璃窑炉节能途径，全保温技术、余热利用技术、减压澄清、富氧燃烧技术、全氧燃烧技术以及“0”号小炉全氧燃烧助熔技术。并重点介绍了全氧燃烧的机理特点，以及全氧燃烧的优点，并对其应用前景进行了展望。

关键词：玻璃窑炉，全氧燃烧，节能技术

０引言

我国平板玻璃工业已具有相当规模。到2008年9月底国内浮法玻璃生产共有186条，生产能力超过4.5亿重量箱，玻璃产能增加较快，市场竞争逐步白热化。做为玻璃主要燃料的重油，价格持续走高，在玻璃成本中所占比例越来越大。因此，降低玻璃能耗，对降低生产成本，提高企业的市场竞争力，减少环境污染，缓解能源短缺等都具有巨大意义。玻璃企业的节能是一个长期任务，国内外技术人员积极进行研究，如优化窑炉结构设计、余热利用、减压澄清、富氧燃烧、全氧燃烧电助熔等。目前很多企业已开始在生产过程中实施节能措施，新型节能技术产业化市场空间巨大。

１熔窑全保温技术

对玻璃熔窑窑体各部位施行合理的保温，是提高热效率的重要途径。窑体保温，不仅能显著地减少砌体表面向外界的热量损失，改善操作人员的工作条件，而且由于增大了窑体的热容量，有利于窑内温度制度的稳定和提高玻璃液本身的实际温度，使池内玻璃液的温度分布和流动更趋于合理。因此窑体保温已成为增大池窑出料量，提高玻璃质量和降低燃料消耗的主要措施。

窑体保温有如下优点：相同熔化率下，可降低热损耗，节约能源。池底可减少热损耗72％，池壁87％，胸墙79％，蓄热室80％，碹顶49％；能量消耗相同情况下，可提高熔化率。一般15％～20％。玻璃液平均温度提高30℃～40℃，有利于玻璃液的澄清和均化，提高玻璃液质量，使成品率提高；火焰空间热负荷降低，延长了窑顶的使用寿命，并改善了操作条件。

２余热利用技术

从蓄热室或换热室出来的烟气、工作池和供料道排出来的气体、窑体和供料道的外表散热以及低温冷却水等的热量可以回收利用。安装余热锅炉可以回收热量，节约燃料，降低烟气温度。生产的蒸汽可作燃油的雾化剂或用来预热重油，也可作为煤气发生炉的气化剂，还可以转化为电能或制造压缩空气等。

2.1余热锅炉

余热锅炉是利用窑炉烟气的余热以获得蒸汽或热水的装置。它和普通锅炉的区别是：其传热作用全部依靠对流和气体辐射，而不是依靠火焰或燃料层的辐射，因而不仅传热系数较低，而且平均温差也小，所以需要的加热面积也应较大。

500t／d级熔窑烟到总烟气量设计值(标态)约76000～80000Nm3/h。根据建设单位的要求，烟气可设计为部分通过余热锅炉，可半通过，也可以全部通过余热锅炉(烟气温度400℃～500℃)。据此选用余热锅炉的台数。常规设计选用的余热锅炉，蒸汽压力可达到1.27MPa，每台锅炉每小时可产生蒸汽4t～5t。蒸汽作为二次能源，可用于燃料油系统的加热，可作为雾化系介质，可作为厂区内采暖及生活用汽等。

2.2利用熔窑烟气余热预热玻璃配合料

利用烟气余热进行玻璃熔窑配合料预热工艺技术及装备的研究开发，有效利用烟气余热预热玻璃配合

料，从而降低玻璃熔化温度及熔窑的热损失，改善熔窑工作条件，延长熔窑的使用寿命，达到节约能源、降低玻璃成本和保护环境及合理综合利用资源的目的。

选择合适的粘结剂添加到普通浮法玻璃配合料中，借鉴水泥行业的成球粒化技术进行玻璃配合料的粒化，经过粒化处理后，加速了配合料中各组分的反应速度，避免粉料预热造成的烟尘污染问题；新制作的玻璃粒化料强度较差，在运输过程中易破碎，所以首先采用高温热超导技术利用烟气的余热进行预热干燥固化，使其具有足够的强度以便于输送，之后在专用预热设备中将其预热到更高的温度，粒化料经过预热后，可缩短玻璃熔化时间，有效提高熔化速度，降低熔化温度和燃料消耗，从而降低玻璃熔窑的热损失，在降低玻璃能耗及生产成本的同时，减少烟尘排放量。

2.3玻璃熔窑窑外预热预分解节能工艺技术

目前玻璃熔窑的全氧燃烧技术已成为研究试用的热点，采用全氧燃烧技术后，废气的最高温度可达1200℃，因此我们拟开发玻璃熔窑窑外预分解技术，将玻璃配合料中碳酸盐、硫酸盐的分解过程从窑内移到窑外完成，由这些盐类产生的气体在窑外排除，可减少现在窑炉所用小炉对数，缩短熔窑长度，从而达到节约能量、降低玻璃成本和减少烟尘排放量的目的。

在不考虑产能提高、熔窑寿命延长等隐性经济效益的情况下，仅以燃料节约10％，硅质超细粉利用率提高10％计算，一座熔化能力500吨／日的浮法玻璃熔窑，每年可节约重油约3500多吨，砂岩13000多吨，产生1000万元以上的直接经济效益，同时可降低烟气中的烟尘量10％～20％。由此可以预见，该课题成果一旦投入工业应用，必将带来巨大的经济和社会效益，对国民经济的发展具有积极意义。

玻璃熔窑采用窑外预分解技术，在国际上属于领先水平，是我国浮法玻璃工艺技术与装备的进一步研究创新，可提高我国浮法玻璃技术创新能力和核心竞争能力，形成具有中国特色的自主知识产权核心技术，实现从中国制造向中国创造的根本性转变，进而推动我国玻璃工业实现历史性跨越。

３减压澄清

所谓减压是指窑炉中某个空间的压强低于大气压强。原理为降低玻璃液面表层压力能加速玻璃中气泡逸出的速度，最终在澄清段彻底消除气泡。

为了减少玻璃澄清后残存的气泡，得到熔制质量更好的玻璃而采用减压澄清技术，图l为减压澄清区的结构图示。减压区的耐火材料并未完全采用铂，而是采用产生气泡少的耐火材料与部分铂组合而成，从而避免了高温下铂机械强度降低的问题。

由于减压澄清使澄清温度降低，而且澄清质量大大提高，从而产生了良好的节能效益，日本旭硝子公司试验结果证实可减少能耗30％。此外原熔化池温度最高处达1600℃左右，采用减压澄清使得熔化池温度降低了100℃，除节约大量能源外，还延长了耐火材料的使用寿命，减少了CO2、NOx的排放量。澄清区体积也变小，其大小相当于每日出料量体积的二十分之一。

图1减压澄清区结构示意图