日用玻璃窑炉节能进展
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日用玻璃窑炉节能与减排
山东轻工业学院 胡昌盛 教授
1.引言
节能的意义 不但传统意义上的节能，降低生产成本， 而且具有节能减排，保护环境的作用。 因此，发展节能玻璃窑炉是势在必行的 责任。
2. 玻璃工厂能耗分析
熔化75%
电7%
锅炉3%
印刷4% 退火4%
料道7%
3.窑炉节能的途径
1）燃烧控制(combustion control) 设计
3.3废热回收
A）重油 回收废热不但只看蓄 熔比，重要的指标是 看构筑系数。即蓄热 室的高度与蓄热室的 截面积的比值。通过 计算机模拟和实践可 知，蓄热室的有效高 度达到10米，再增加 高度，预热温度不再 增加。目前空气预热 温度为1320℃，煤气为
1280℃。
排出气体的温度
LPG--液化石 油气
• 所以，燃煤马蹄焰窑炉的小炉设计十分重要，即可设计成短焰燃 烧，也可设计成长焰燃烧，体积熔化率不同。
鼓泡位置 鼓泡的位置不是固定不变的。
与流量有关； 与玻璃窑炉深浅有关； 与玻璃的品种有关；
鼓泡可提高13%的产量，但技术参数要 确定好。否则气泡难以解决，有鼓泡的 还要注意澄清剂的选择。
虽然在国际上，一些论文认为鼓泡位置在 要看前的位置为池深的1/2，但是我认为， 还要根据玻璃本身的特性相关。 t1
LNG---液化天然气
•
3.4热平衡
• 从热平衡的结果看：
• 热量来源主要是---燃料、废气回收的热量（多通道蓄热室）。
• 主要支出的热量是：热玻璃带出的热量、废气带出的热量、硅酸 盐反应热、窑体散热，窑顶散失的热量比窑墙散失热量大 。
• 由此分析：玻璃带出的热量是由工艺条件确定的。减少废气热量 的方法主要有：(1）减少废气量（采用富氧燃烧技术）。（2） 采用碎玻璃、长石、珍珠岩等硅酸盐材料，这些材料已经发生了 硅酸盐反应。减少原料的二氧化碳引入量。
影响长宽比的因素
1、窑炉的熔化面积
2、小炉的设计。小炉的下倾角、小炉的长度（预燃室的长度）、舌 碹的结构、底板砖的结构、空气/煤气速度的比值等都影响小炉 的与婚、预燃效果。预燃和预混较好，燃烧火焰的刚性好，火焰 短，熔化率可提高5-10%，长宽比可小，否则，火焰长，长宽比 大。
3、火焰的方向不是平行四边形法则确定。空气、煤气各有自己的预 热温度，对于参考密度来讲（环境温度），发生射流弯曲现象。 它的方向应是射流校正后的方向。
t2
3.7关于长宽比
• 从图上可以看出，中等平方的窑炉最宽。
• 从设计角度来讲，在等周长（围成熔化池AZS）的情况 下，以正方形的面积最大，也就是说，在化同样多钱 的情况下，正方形的产量最大。但是这不是窑炉设计 者刻意追求的。在满足一定条件下可以追求。要考虑 火焰长度，小炉的结构等。长宽的比值，不能从教科 书上得道规则。对于燃煤马蹄焰，重要的是考虑火焰 的长度，通常情况下，火焰的有效长度（指大于1400 度）小于11米。因为钠钙玻璃的熔化温度大于1400度。 保证火焰向玻璃液传热，而不是玻璃液向废气传热， 这样才能设计有大熔化率的窑炉。
预热空气/总的空气量 冷空气降低1%，节能0.5%
3.2高保温技术
a)池底保温 由89年的114度
降到40度，主要 是深澄清技术的 采用，加大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ池 底保温。但在澄 清区，温度也小 于100度
b)大碹保温
现在的大碹保温多 采用350硅砖，20mm的 轻质密封料，114mm的 轻质硅砖。65mm的耐火 保温砖，50mm的轻质保 温砖，再涂以白泡石。 大碹的温度在50度。实 际上，窑体散热包含了 对流辐射换热和气体逸 出热量，气体的逸出热 不但产生热损失，而且 对窑炉的使用寿命也是 有害的。所以现代窑体 设计不但强调保温，更 注意密封。
• 这是因为：对于马蹄焰池窑来说，通过控制火焰分布控制热点位 置是不可能的。
• 因为确定热点位置很难，最好用澄清区与熔化区的比值来确定窑 坎和鼓泡的位置。根据国外研究，澄清区的玻璃液与熔化区的玻 璃液的比值一般在14-20%。用该法能确保体积熔化率在较高的水 平。确定澄清区和熔化区的比例。一般来讲，短焰燃烧取大值， 长焰燃烧取小值。也就是说，看产量的瓶颈在何处。
2）保温(furnace wall insulation)
设计
3) 废热回收（ exhaust heat recovery） 设计
4) 热平衡（heat balancing）
设计
5) 电助熔（electric booster）
设计
6) 鼓泡（bubbling）
设计
7) 富氧燃烧技术(rich oxygen combustion）设计
4、空气的速度大于煤气的速度还是小于煤气的速度，也影响的长宽 比。
一个窑炉小炉煤气速度大于空气 速度2米
• 计算区域为一长方形区域，该区域的上 方为一弧面的碹顶。该窑炉模型，火焰空间 的长为10.5m，宽为9.9m，长宽比为1.1，高 为1.35m，碹升高为1/10，中间隔墙的宽度 为1.6m，喷火口底端距玻璃液面的高度为 0.2m，预燃室长度为2.2m。由于加料口有各 种封闭方法，这里设定加料口是封闭的，A 为进火口，B为出火口。
• 窑体散热：大部分由胸墙和窑顶散热，减少散热的办法就是采用 保温技术和深澄清池技术。深澄清技术增加熔化率。在等产量的 情况下，散热面积减少。达到节能的目的。
3.5窑炉内部的温度分布（鼓泡）
理想
澄清
热点
实际情况
具有鼓泡和电助熔马蹄焰窑炉
基本要求
• 鼓泡线和热点线一致。引入电极的目的是增加底部向上的力。增 加涌泉区的稳定性。
c)池壁设计
现代池壁设计倾向
采用全保温技术一 般采用250mm的 AZS,230mm粘土 耐火砖,50mm的陶 瓷纤维。池壁温度 一般在40-50度。
d)胸墙的保温
d)胸墙的保温国内 与国外有很大的
区别。国内一般
采用硅砖，使用 期限一般在4-6年。 国外强调使用两
个窑期，采用 AZS.现代保温一 般在60度。
8) 料道加热（electric heating of forehearth）设计
9) 碎玻璃（using a great number of cullet） 工艺
10)易熔玻璃配方（low melting temperature batch technique）
工艺
3.1控制合理的空气过剩系数
燃 料 节 约 %
山东轻工业学院 胡昌盛 教授
1.引言
节能的意义 不但传统意义上的节能，降低生产成本， 而且具有节能减排，保护环境的作用。 因此，发展节能玻璃窑炉是势在必行的 责任。
2. 玻璃工厂能耗分析
熔化75%
电7%
锅炉3%
印刷4% 退火4%
料道7%
3.窑炉节能的途径
1）燃烧控制(combustion control) 设计
3.3废热回收
A）重油 回收废热不但只看蓄 熔比，重要的指标是 看构筑系数。即蓄热 室的高度与蓄热室的 截面积的比值。通过 计算机模拟和实践可 知，蓄热室的有效高 度达到10米，再增加 高度，预热温度不再 增加。目前空气预热 温度为1320℃，煤气为
1280℃。
排出气体的温度
LPG--液化石 油气
• 所以，燃煤马蹄焰窑炉的小炉设计十分重要，即可设计成短焰燃 烧，也可设计成长焰燃烧，体积熔化率不同。
鼓泡位置 鼓泡的位置不是固定不变的。
与流量有关； 与玻璃窑炉深浅有关； 与玻璃的品种有关；
鼓泡可提高13%的产量，但技术参数要 确定好。否则气泡难以解决，有鼓泡的 还要注意澄清剂的选择。
虽然在国际上，一些论文认为鼓泡位置在 要看前的位置为池深的1/2，但是我认为， 还要根据玻璃本身的特性相关。 t1
LNG---液化天然气
•
3.4热平衡
• 从热平衡的结果看：
• 热量来源主要是---燃料、废气回收的热量（多通道蓄热室）。
• 主要支出的热量是：热玻璃带出的热量、废气带出的热量、硅酸 盐反应热、窑体散热，窑顶散失的热量比窑墙散失热量大 。
• 由此分析：玻璃带出的热量是由工艺条件确定的。减少废气热量 的方法主要有：(1）减少废气量（采用富氧燃烧技术）。（2） 采用碎玻璃、长石、珍珠岩等硅酸盐材料，这些材料已经发生了 硅酸盐反应。减少原料的二氧化碳引入量。
影响长宽比的因素
1、窑炉的熔化面积
2、小炉的设计。小炉的下倾角、小炉的长度（预燃室的长度）、舌 碹的结构、底板砖的结构、空气/煤气速度的比值等都影响小炉 的与婚、预燃效果。预燃和预混较好，燃烧火焰的刚性好，火焰 短，熔化率可提高5-10%，长宽比可小，否则，火焰长，长宽比 大。
3、火焰的方向不是平行四边形法则确定。空气、煤气各有自己的预 热温度，对于参考密度来讲（环境温度），发生射流弯曲现象。 它的方向应是射流校正后的方向。
t2
3.7关于长宽比
• 从图上可以看出，中等平方的窑炉最宽。
• 从设计角度来讲，在等周长（围成熔化池AZS）的情况 下，以正方形的面积最大，也就是说，在化同样多钱 的情况下，正方形的产量最大。但是这不是窑炉设计 者刻意追求的。在满足一定条件下可以追求。要考虑 火焰长度，小炉的结构等。长宽的比值，不能从教科 书上得道规则。对于燃煤马蹄焰，重要的是考虑火焰 的长度，通常情况下，火焰的有效长度（指大于1400 度）小于11米。因为钠钙玻璃的熔化温度大于1400度。 保证火焰向玻璃液传热，而不是玻璃液向废气传热， 这样才能设计有大熔化率的窑炉。
预热空气/总的空气量 冷空气降低1%，节能0.5%
3.2高保温技术
a)池底保温 由89年的114度
降到40度，主要 是深澄清技术的 采用，加大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ池 底保温。但在澄 清区，温度也小 于100度
b)大碹保温
现在的大碹保温多 采用350硅砖，20mm的 轻质密封料，114mm的 轻质硅砖。65mm的耐火 保温砖，50mm的轻质保 温砖，再涂以白泡石。 大碹的温度在50度。实 际上，窑体散热包含了 对流辐射换热和气体逸 出热量，气体的逸出热 不但产生热损失，而且 对窑炉的使用寿命也是 有害的。所以现代窑体 设计不但强调保温，更 注意密封。
• 这是因为：对于马蹄焰池窑来说，通过控制火焰分布控制热点位 置是不可能的。
• 因为确定热点位置很难，最好用澄清区与熔化区的比值来确定窑 坎和鼓泡的位置。根据国外研究，澄清区的玻璃液与熔化区的玻 璃液的比值一般在14-20%。用该法能确保体积熔化率在较高的水 平。确定澄清区和熔化区的比例。一般来讲，短焰燃烧取大值， 长焰燃烧取小值。也就是说，看产量的瓶颈在何处。
2）保温(furnace wall insulation)
设计
3) 废热回收（ exhaust heat recovery） 设计
4) 热平衡（heat balancing）
设计
5) 电助熔（electric booster）
设计
6) 鼓泡（bubbling）
设计
7) 富氧燃烧技术(rich oxygen combustion）设计
4、空气的速度大于煤气的速度还是小于煤气的速度，也影响的长宽 比。
一个窑炉小炉煤气速度大于空气 速度2米
• 计算区域为一长方形区域，该区域的上 方为一弧面的碹顶。该窑炉模型，火焰空间 的长为10.5m，宽为9.9m，长宽比为1.1，高 为1.35m，碹升高为1/10，中间隔墙的宽度 为1.6m，喷火口底端距玻璃液面的高度为 0.2m，预燃室长度为2.2m。由于加料口有各 种封闭方法，这里设定加料口是封闭的，A 为进火口，B为出火口。
• 窑体散热：大部分由胸墙和窑顶散热，减少散热的办法就是采用 保温技术和深澄清池技术。深澄清技术增加熔化率。在等产量的 情况下，散热面积减少。达到节能的目的。
3.5窑炉内部的温度分布（鼓泡）
理想
澄清
热点
实际情况
具有鼓泡和电助熔马蹄焰窑炉
基本要求
• 鼓泡线和热点线一致。引入电极的目的是增加底部向上的力。增 加涌泉区的稳定性。
c)池壁设计
现代池壁设计倾向
采用全保温技术一 般采用250mm的 AZS,230mm粘土 耐火砖,50mm的陶 瓷纤维。池壁温度 一般在40-50度。
d)胸墙的保温
d)胸墙的保温国内 与国外有很大的
区别。国内一般
采用硅砖，使用 期限一般在4-6年。 国外强调使用两
个窑期，采用 AZS.现代保温一 般在60度。
8) 料道加热（electric heating of forehearth）设计
9) 碎玻璃（using a great number of cullet） 工艺
10)易熔玻璃配方（low melting temperature batch technique）
工艺
3.1控制合理的空气过剩系数
燃 料 节 约 %