1前言 浮法工藝已經(jīng)發(fā)展成為相當成熟的平板玻璃生產(chǎn)工藝。浮法玻璃窯爐無論從哪個角度講，都是耗能大戶。為進一步節(jié)能降耗，保護環(huán)境，提高經(jīng)濟效益，減少co2等溫室氣體的排放，人們想方設(shè)法地在浮法工藝生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行節(jié)能技術(shù)改造，主要是降低玻璃熔窯能耗，減少環(huán)境污染。 晶華集團浮法玻璃一線窯爐已經(jīng)成功運行六年，窯爐保溫也取得了成功，在國產(chǎn)窯中尚處于節(jié)能窯的前列，但與國外先進水平相比，還有一定差距。 2、現(xiàn)狀分析 在國際、國內(nèi)能源形勢日益緊張的前提下，原材燃料價格節(jié)節(jié)攀升，浮法玻璃的生產(chǎn)成本居高不下。玻璃熔窯是玻璃生產(chǎn)線能源消耗較多的裝備，玻璃制造成本中約一半是燃料成本。國內(nèi)設(shè)計的浮法玻璃熔窯玻璃液單耗已經(jīng)可以達到7500kj/kg的水平，但國外大型的浮法玻璃熔窯可達到5800 kj/kg，與國際先進水平相比，我們尚有一定的差距。 發(fā)達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%，以日熔化量400～500噸級浮法生產(chǎn)線為例，國內(nèi)熔窯玻璃液單耗水平（7～8 mj/kg）比國外先進水平（5.8 mj/kg玻璃液）高出30%。 與國外先進窯爐相比，我國玻璃熔窯差距表現(xiàn)在浮法玻璃熔窯結(jié)構(gòu)和保溫措施不盡合理、使用的耐火材料檔次低、窯爐操作技術(shù)落后、管理維護不夠完善等，從而造成能耗高、熔化質(zhì)量差、窯爐壽命短等后果。 另外，國外設(shè)計的窯爐目前有很多成熟的節(jié)能輔助手段，如：窯底鼓泡技術(shù)、窯爐電助熔技術(shù)、電壩技術(shù)、窯坎技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)、新型窯爐結(jié)構(gòu)、新型緩沖泥漿等，這些新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)正逐步被國產(chǎn)窯爐所使用。近年來，國內(nèi)的浮法玻璃窯爐在設(shè)計方面也有較大改進。迫于燃料成本上升和環(huán)境保護的壓力，企業(yè)本身在節(jié)能降耗方面不斷地進行改進和完善。 根據(jù)浮法窯爐運行的實際情況，借鑒國內(nèi)外同行的先進經(jīng)驗，筆者認為對小爐噴火口及蓄熱室進行結(jié)構(gòu)改進，提高助燃風和霧化介質(zhì)風溫度、加強窯爐的保溫和密封，以及熔化部蜂窩碹和階梯狀池底的使用等簡便易行，可以達到很好的節(jié)能效果。本文就圍繞這幾方面改造分析窯爐的節(jié)能效果，供業(yè)界同仁參考。 3、改造項目及措施 3.1小爐噴火口及蓄熱室改造 國內(nèi)浮法玻璃橫火焰熔窯小爐噴火口有一傳統(tǒng)的設(shè)計方法，即小爐噴火口平碹與小爐斜坡碹呈一定角度（如圖）。助燃風在蓄熱室預熱后，經(jīng)小爐平碹、斜碹在小爐噴火口平碹處進入窯內(nèi)與燃料混合燃燒，實際上，助燃風在噴火口平碹的進口端受到較大的阻力，助燃風會變向、變速，進入窯爐內(nèi)不能很好地與燃料混合，造成燃油燃燒不徹底，窯內(nèi)工況不理想。主要原因是這種小爐結(jié)構(gòu)受當時電熔耐火材料制造技術(shù)的限制，無法制作出理想的形狀。       圖1                                    圖2 （注：圖1為改造前示意圖，圖2為改造后示意圖） 借鑒先進的設(shè)計理念，把浮法窯爐的噴火口平碹改造成與小爐斜碹呈零度角，小爐底板不再是水平形狀，而是設(shè)計成斜坡狀（蓄熱室方向偏高，見圖1，圖2），也就是順應助燃風的自然流向，盡量減小助燃風在流動過程中的阻力與擾動，穩(wěn)定助燃風的流速流向。合理的助燃風空氣流動，能優(yōu)化助燃風和燃料混合度，提高燃料的燃燒率，可以有效地降低空氣的過剩系數(shù)；另外，小爐底板呈一定斜度設(shè)計，加大了小爐底部的操作空間，更加有利于操作人 員對油槍及管路閥門的維修維護和保養(yǎng)，有利于“幫磚”操作。從燃燒效果來看，小爐噴火口采用這種結(jié)構(gòu)會更好。  小爐噴火口結(jié)構(gòu)改造后，小爐斜碹尾部升高，小爐底板呈斜坡狀設(shè)計，增加了小爐底板的高度（小爐后部與蓄熱室接觸處），蓄熱室格子體的高度可相應增加，格子體體積相應增大，助燃風預熱效果加強，蓄熱室的熱效率進一步提高。 3.2提高助燃風及霧化介質(zhì)風溫度 3.2.1助燃風管道及采風口改造 我們在實際生產(chǎn)中非常重視窯爐工況穩(wěn)定。晶華浮法二線助燃風采風原設(shè)計基本是室外風，空氣進入蓄熱室經(jīng)過熱交換后，夏季和冬季室外溫差較大，助燃風溫度也有較大的差別。在冬季我們臨時在窯底利用帆布組成風管道，采風口設(shè)在熔化部熔化區(qū)底部，此處空間溫度比冬季室外風高出30℃左右，到達窯內(nèi)的助燃風空氣提高了20℃左右，火焰燃燒狀況良好，節(jié)能效果比較好。（附表1） 表1：助燃空氣的溫度對玻璃液熔化的單位熱耗量影響 3.2.2提高霧化介質(zhì)風的溫度 霧化介質(zhì)風溫度不足，有一種弊端：高壓的霧化介質(zhì)風在噴出的瞬間出現(xiàn)絕熱膨脹會吸收大量的熱量，造成熱量損耗，溫度低的霧化風不足以克服這個吸熱過程，影響燃料霧化，造成燃料浪費和窯內(nèi)工況不理想。 目前傳統(tǒng)的設(shè)計是霧化介質(zhì)風管道在蓄熱室頂部和墻面周圍繞行，起到加熱介質(zhì)風的目的，這樣的設(shè)計雖然加熱了介質(zhì)風（溫度在150℃左右），但溫度不是很高，燃油霧化和節(jié)能效果不明顯。將霧化介質(zhì)風管道鋪設(shè)砌筑在小爐底板磚中間，（在小爐底板下架設(shè)介質(zhì)風旁通管道，以備急需）介質(zhì)風穿過小爐底板后到達槍前將燃油霧化，用這種方法加熱后的介質(zhì)風溫度很高（600℃左右），不但能降低窯內(nèi)的熱損耗和小爐底板的溫度，而且也能提高燃油的霧化效果。日耗油量降低0.5噸左右，該技術(shù)風險性小，施工簡單，效果明顯。 4、窯體的保溫和密封 4.1窯體的保溫 根據(jù)玻璃熔窯熱平衡測試，熔窯的散熱量占總熱耗的25～30%，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，對窯體進行保溫和密封，在窯爐運行條件下，能節(jié)約15~20%的燃料消耗，因而在同樣的燃料消耗條件下，能提高窯爐的產(chǎn)量，或在保持原來產(chǎn)量條件下降低燃料消耗量。合理的窯體保溫還有助于減少耐火材料砌體的侵蝕，提高玻璃質(zhì)量，降低外部環(huán)境溫度，改善操作人員的勞動條件。 采用窯爐保溫技術(shù)，增加窯體的熱阻，減少熱損失提高熱效率，如我公司600t/d浮法二線熔化部大碹保溫以后，日耗油量明顯降低（從保溫前的112t/d降到保溫后的108t/d左右），節(jié)油3~4%，而且窯內(nèi)工況穩(wěn)定，易于控制。從實際情況看，大碹對玻璃液的輻射熱明顯增加，大大提高了熔化量，有效地降低了能耗。 從實際情況考慮，窯爐保溫在選材上必須匹配，了解各種保溫材料的較高使用溫度及其物理化學性質(zhì)，另外建立健全熱工測試手段隨時進行檢測，優(yōu)化操作技術(shù)水平也很重要，尤其是在調(diào)整油流量分配和油氣風的配比上要科學合理，使之符合窯爐的溫度制度和氣氛制度，滿足窯爐的熱工要求，從全盤的角度考慮都必須到位，才能達到窯體保溫后預期的提高產(chǎn)量和質(zhì)量、節(jié)能降耗的目的。 4.2窯體的密封 未采取密封措施的窯爐孔、縫隙比較多，如投料池處、蓄熱室兩側(cè)看火孔、澄清區(qū)耳池孔、卡脖深水管及水平攪拌器處、冷卻部泄壓孔以及燃燒器周圍等，經(jīng)過開孔、縫隙從熔窯外部吸入的空氣將被加熱到窯內(nèi)的溫度，另外開孔和縫隙也可導致放射熱損失，兩部分損失的熱量都能用公式量化計算出來。以燃料為重油計算，一個65×114㎜的開孔，在熔窯壓力低于外部壓力1mmh2o的情況下，計算出的熱損耗約相當于94升重油/日。如果窯爐的所有孔、縫隙都未采取密封，累積起來熱損耗就相當大了。所以熔窯的密封也很重要。 晶華浮法一線是在窯爐運行中期對投料池采取密封措施的，投料池密封做好后，熔化部1#碹頂溫度有所上升（我公司采取降溫節(jié)油措施），減少了配合料的粉塵飛揚，減輕了由此而造成的侵蝕，另一方面配合料的預熔效果得到加強，料堆、料壟走勢不錯，對熱點的穩(wěn)定打下了良好的基礎(chǔ)，實踐證明投料池密封不但做到了節(jié)油降耗，而且改善了投料池附近的操作環(huán)境。（附表2） 表2 4.3泄壓孔的合理應用 布置在冷卻部兩側(cè)的泄壓孔（晶華公司浮法二線450×460mm），配有可滑動的密封門，起到調(diào)節(jié)冷卻部溫度和壓力的作用，但同時此處散熱量也比較大，如果進入冷卻部的優(yōu)質(zhì)玻璃液溫度在整個冷卻部縱向流動過程中，能夠自然降溫或者說僅憑稀釋風的調(diào)節(jié)降溫，就能滿足玻璃成型所需的溫度，那么，冷卻部兩側(cè)的泄壓孔可以完全封閉或盡量關(guān)到較小，這樣此處的熱量損耗會大大減少。以此為前提，如果我們在保證玻璃液澄清均化的基礎(chǔ)上，能適當降低澄清區(qū)溫度，降低熔化區(qū)的熱負荷，也就是適當減少了燃料的使用量，那么節(jié)能降耗也將成為現(xiàn)實。 5.熔化部采用蜂窩碹 大碹是窯爐熔化部的頂蓋，是窯爐的關(guān)鍵部位之一，在窯爐的正常生產(chǎn)中，主要靠大碹內(nèi)表面輻射熱量來熔化配合料，對材質(zhì)的要求比較嚴格，要經(jīng)受1600℃高溫火焰的燒蝕，耐侵蝕性要好，而且侵蝕后不污染玻璃液。 傳統(tǒng)的大碹設(shè)計為內(nèi)表面較平滑的優(yōu)質(zhì)硅磚，表面積固定，在施工砌筑時泥縫稍微處理不好，烤窯過程中就會造成下表面的磚縫微張(硅質(zhì)砌筑泥漿質(zhì)量差也能造成)，這樣在正常生產(chǎn)時，堿蒸汽會從磚縫中鉆入大碹砌體，冷凝后腐蝕能力會更強，這就造成窯爐后期的“鼠洞”現(xiàn)象，有時要拆除窯頂保溫層，熱量會有很大地損耗。 采用蜂窩碹，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 一、大碹的內(nèi)表面輻射效率提高，配合料的熔化效果加強，熔化質(zhì)量相應提高，燃油消耗相應降低。 玻璃熔化主要是通過輻射傳熱。蜂窩碹的內(nèi)表面呈凹凸狀，表面積遠遠大于原設(shè)計大碹內(nèi)表面積，其凸出部分溫度較高，輻射能力增強，凹進部分熱容量增加，而且有較強的熱反射能力，配合料及玻璃液得到的輻射熱大大增加。 二、有效減輕了堿蒸汽及火焰的侵蝕 由于蜂窩碹磚的特殊結(jié)構(gòu)，蜂窩式優(yōu)質(zhì)硅磚的熱彈性很好，在700℃以上時有明顯的“彈簧效應”,在烤窯膨脹時磚與磚之間的下口泥縫會脹得很嚴，有效避免了堿蒸汽鉆入砌體進行侵蝕。另外，煙氣、堿蒸汽在蜂窩狀碹內(nèi)表面受到很大的阻力，其流動速度減慢，有效地減輕了對大碹的沖刷和侵蝕。 三、蜂窩碹減輕了整個大碹的重量 使用的蜂窩狀優(yōu)質(zhì)硅磚，將碹磚的下表面設(shè)計成孔洞狀，其厚度不變，減輕了大碹的重量，但不影響大碹的強度，節(jié)省了投資。 6.采用階梯狀池底 配合料在熔化過程中，溫度至少需要1200℃，耗用熱量達到總能耗的70%(見表3)。浮法玻璃窯爐池深自加料口至卡脖依次變淺，加大熔化區(qū)池深，增加玻璃的體積，在窯爐熔化面積不變的情況下增加“熔化體積”，可以減少1、2號小爐的熱負荷，減輕粉料飛揚，能夠更充分地提高能源利用率。許多先進窯爐已采用了這一設(shè)計理念，取得了明顯的節(jié)能效果。 7.總結(jié) 在能源日益緊張的時期，平板玻璃行業(yè)作為燃料消耗的大戶，企業(yè)在迅速發(fā)展的階段在某些方面受到很大約束和限制，束縛著企業(yè)前進的腳步。為解決企業(yè)發(fā)展的后顧之憂，要求我們在科學合理利用和節(jié)約能源上下功夫，引進并應用科學的綜合管理方法和一系列技術(shù)創(chuàng)新改造來達到節(jié)能降耗，是作為玻璃工業(yè)技術(shù)人員追求的永恒課題。