玻璃生產(chǎn)設(shè)備中最主要的耗能部分是玻璃窯爐,其耗能量占玻璃生產(chǎn)總耗能的75%以上。如何降低玻璃窯爐的能耗成為了玻璃生產(chǎn)節(jié)能的關(guān)鍵。以下有8種方法,可以幫助玻璃窯爐很好地節(jié)能。
01 在不提高火焰溫度下提高玻璃液溫度
玻璃液溫度提高后就可加快熔化速度、縮短熔化時間,也就提高了產(chǎn)量降低了單耗。具體方法是:
(1)提高火焰空間對玻璃液的輻射熱量。
①玻璃液是選擇性地吸收輻射能,小于3微米波長的能透過液面向下傳遞。而能噴射出小于3微米波長輻射能的是火焰中的碳粒和窯空間內(nèi)墻表面。所以,提高火焰的黑度和保持窯砌體高的黑度值就可增大火焰空間對玻璃液的輻射熱量。黑度值與砌體表面的粗糙度和溫度有關(guān)。粘土磚和硅磚在高溫下的黑度值為:1000℃下0.61-0.62、1200℃下0.52-0.53、1400℃下0.47-0.49。高溫下電熔耐火磚的黑度值為0.4-0.5。
②消除液面附近“冷氣”膜。要注意小爐底板離液面高度和火焰噴出角度。還可考慮采用吹氧助熔措施,即以195-500米每秒的速度吹入氧后,加快傳熱速度,使液面附近的火焰溫度提高100℃左右。
02 提高窯池內(nèi)玻璃液溫度或溫度均勻性
觀點是籍降低液面溫度來提高火焰對玻璃液的傳熱量。在液面溫度降低的同時也就提高了池深方向玻璃液溫度的均勻性。欲實現(xiàn)上述觀點采取的措施是:
①池底鼓泡。要注意鼓泡介質(zhì)的凈化和鼓泡磚的蝕損。
②加深池深。可加劇垂直方向的對流,是池深上的玻璃液溫度均勻性提高,同時也適應(yīng)熔化率的提高。
③窯體保溫。必須要使用優(yōu)質(zhì)硅磚,與硅磚接觸的隔熱層必須采用硅質(zhì)保溫磚,以免在高溫界面產(chǎn)生接觸反應(yīng),同時要保證磚縫的嚴密性,硅質(zhì)的耐火泥內(nèi)不能含有黏土和添加其他雜物。
④電助熔。借助于電極把電能直接送入用燃料加熱的玻璃池窯中,補充一部分熔化所需的熱量,提升玻璃液的熔化率和質(zhì)量。
淺層澄清,深層取料,控制液流按單通道直流方向流動
這是從提高澄清區(qū)玻璃液溫度,減少回流和選取優(yōu)質(zhì)玻璃液入流液洞這幾項內(nèi)容出發(fā)的。這樣可提高玻璃液的產(chǎn)量、質(zhì)量和減少回流玻璃液的損失。欲實現(xiàn)上述幾項需要采取的措施是:設(shè)矮闊窯坎以減淺澄清池以下沉流液洞,熔化深色料時可不下沉。
03 強化均化
均化是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵過程。目前,均化過程基本上處于“先天不足、后天失調(diào)”的狀況。配合料入窯后難以保持混合后的均勻程度造成了組成的不均勻。玻璃液的熱透過性和窯向四周的散熱造成了溫度上的不均勻。單單依靠自然擴散來進行均化顯然是不能滿足的。為此,必須要采取強制均化的措施。當前行之有效的措施有:池低鼓泡,料道攪拌,工作料或料道底泄料及料道電加熱。采用攪拌措施時要注意攪拌點位置、攪拌器插入深度和攪拌工藝,否則得不到理想的效果。
攪拌器的材質(zhì)是急需解決的問題,表面液流不僅能加強橫向流,提高溫度均勻性,還能拉走液面的臟料和結(jié)皮。攪拌器大小要合適,不要造成太多的熱量損失,泄料可以是連續(xù)的或間斷的。電加熱能明顯改善料道池深方向的溫度均勻性,但料道水平面的溫度分布不一定都好轉(zhuǎn)。電極形狀,電基間玻璃液電阻的確定和電極調(diào)節(jié)、安裝、維護的方法是采用加熱時需注意的問題。在采取強制均化措施的同時,仍要充分發(fā)揮自然擴散的作用。所以,在設(shè)計是要慎重考慮工作部大小和供料道長度。
04 穩(wěn)定供料
供料的形狀、大小和溫度的穩(wěn)定是保證成型質(zhì)量和產(chǎn)量的前提。供料道與工作部之間的分隔程度以及料道的斷面、尺寸、保溫情況、加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)是影響穩(wěn)定供料的主要因素。供料道與工作部件間全分隔能使料道保持獨立作業(yè)制度,不受干擾。
料道底部橫斷面呈馬鞍形能減少橫向溫差。適當加深料盆可增大靜壓頭,使料滴溫度較穩(wěn)定。料道長度和寬度要根據(jù)流料量、產(chǎn)量大小來確定。料道偏長些對調(diào)節(jié)溫度有利,能在較大范圍內(nèi)適應(yīng)流料量的變化。料道的散熱量很大,尤其是料盆處。所以要加強保溫。加熱和冷卻系統(tǒng)要能靈便、可靠的調(diào)節(jié)玻璃液的溫度,并保持溫度的均勻性。冷卻系統(tǒng)起粗調(diào)作用,加熱系統(tǒng)起細調(diào)作用。多噴咀煤氣加熱和電加熱相結(jié)合的系統(tǒng)是較理想的。
05 減少無用熱量
減少無用熱量包括兩方面:
(1)減少無法利用的熱量,如窯體表面散熱量、孔口輻射熱量、孔口和磚縫逸出氣體帶走的熱量等。采取的措施有:
①窯體保溫。為不斷提升保溫效果。窯體保溫的改進方向是搞多層組合型保溫層,采用復(fù)合式隔熱材料,發(fā)展散狀混凝土型隔熱材料,研制與各種耐火材料配套的密封料等等。
②孔口與磚縫的密封。要注意的是加料口、測溫孔、看火孔等處。有條件的應(yīng)選用全封閉型的加料機,改用剛玉嵌入管來測溫,采用工業(yè)電視來觀察火焰和化料情況。
③窯爐的大型化。窯規(guī)模越大,單位產(chǎn)量的散熱量越低。
(2)減少重復(fù)加熱的熱量。主要是要減少回流玻璃液重復(fù)加熱消耗的熱量,通常此熱量要占玻璃熔化耗熱量的十分之一左右。采取的措施有設(shè)窯坎,流液洞下沉,適當減小流液洞高度和適當降低進流液洞的玻璃液溫度。
06 利用可用熱量
1)燃料要充分燃燒,把熱量全部放出來。為此,燒油時要選擇霧化效果好的油噴咀,采用強化霧化的措施以及設(shè)計與噴咀相配合的小爐結(jié)構(gòu)和胸墻高度。燒煤氣時要確定合適的空、煤氣動量比,并使空氣包圍煤氣。
(2)提高換熱效率,盡可能提高空氣預(yù)熱溫度,為此,要增大格子磚受熱表面積,采用較高的格子體,采用新穎格子磚及其排列方式,如十字形和筒形磚、排列成編籃式或煙囪式。還要研究格子磚材質(zhì)和格子體內(nèi)氣流分布的均勻性。
(3)煙氣余熱利用。從蓄熱室排出的煙氣所攜帶的熱量在允許條件下應(yīng)盡量回收。可以在煙道系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置廢熱鍋爐,安裝熱管來回收熱量。此外,應(yīng)該研究怎樣利用煙氣余熱來加熱甚至燒結(jié)配合料。
07 改變料方和配合料球化
(1)在料方中摻入少量助熔配料,如鋰云母粉之類能降低玻璃熔化溫度,加速玻璃熔化,出料量明顯增加。
(2)配合料球化。配合料定形處理建議用干法球化處理,配合料在不加粘結(jié)劑下壓成小球粒。它能消除窯內(nèi)外的粉塵,加速固相反應(yīng),增加配合料與玻璃液的接觸面積。這樣就可縮短熔化時間和延長爐齡,單位耗熱量亦隨之降低。
08 采用優(yōu)質(zhì)耐火材料并合理配套
必須采用各種優(yōu)質(zhì)耐用的耐火材料,如電容耐火材料,或者鋯質(zhì)、鉻質(zhì)、剛玉質(zhì)、尖晶石質(zhì)和堿性耐火材料,高密度、高強度耐火材料等并給予合理配套,使窯爐整體的使用期限同步增長。砌爐材料的質(zhì)量對窯產(chǎn)量、玻璃質(zhì)量、燃料消耗量和爐齡的影響至關(guān)重要。還應(yīng)擴大優(yōu)質(zhì)耐火材料的使用部位。從長遠觀點來看,在耐火材料上多花些費用是值得的。
玻璃窯爐節(jié)能涉及面廣,需要多方配合,共同努力,才能見效。