我國(guó)玻璃窯爐的節(jié)能

1、我國(guó)玻璃窯爐的節(jié)能王辰亞（中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)玻璃窯爐專業(yè)委員會(huì)）前言：各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和重視，中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)玻璃窯爐專業(yè)委員會(huì)的大力推動(dòng)，使我國(guó)玻璃窯爐節(jié)能技術(shù)得到了廣泛的推廣應(yīng)用，科學(xué)節(jié)能的經(jīng)營(yíng)管理得到了加強(qiáng)，全國(guó)玻璃窯爐節(jié)能已取得了實(shí)效，節(jié)能效果顯著。玻璃窯爐的節(jié)能，實(shí)際是玻璃工業(yè)全方位綜合性系統(tǒng)工程實(shí)施的問題，缺一不可。是玻璃工業(yè)節(jié)能技術(shù)中的一個(gè)大課題，本文將試探性的加以論述，以達(dá)到拋磚引玉的目的。一、我國(guó)玻璃工業(yè)窯爐能耗現(xiàn)況：我國(guó)大約有40005500座各種類型的玻璃窯爐，其中熔化面積80m2以下的中小型爐數(shù)量大約占總量的80左右，使用燃料種類分：燃煤爐約占63，燃油爐約占29，天然氣爐、全電熔

2、爐等約占8。2008年全國(guó)玻璃產(chǎn)量大約為20003000萬噸。年耗用標(biāo)準(zhǔn)煤17002100萬噸。其中平板玻璃產(chǎn)量為53192萬重量箱，所用能耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤1000萬噸年。平均能耗為7800干焦公斤玻璃液，窯爐熱效率2025，比國(guó)際先進(jìn)指標(biāo)30低510。每年排放SO2約16萬噸、煙塵1.2萬噸、NOx14萬噸。玻璃熔窯在玻璃工廠中是消耗燃料最多的熱工設(shè)備，一般，占全廠總能耗的8085左右，目前我國(guó)玻璃工業(yè)所用的主要能源是：煤、油、電和天然氣等燃料。由于燃料價(jià)格幾年來持續(xù)上漲，企業(yè)燃料成本逐年增加，效益銳減，在此形勢(shì)下，玻璃工業(yè)根據(jù)我國(guó)能源蘊(yùn)藏品種結(jié)構(gòu)、分布、數(shù)量和價(jià)格等不得不做使用調(diào)整。使以前規(guī)劃

3、設(shè)計(jì)推行的使用清潔、高熱值能源的思路發(fā)生了一定的變化。即近幾年來企業(yè)欲爭(zhēng)取較大效益。有不少燃油爐改成燃煤爐，以此帶來不小的環(huán)境保護(hù)問題。當(dāng)然這幾年隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，全氧爐、電助熔、全電熔爐有了較大的發(fā)展。（Emisshield能用于哪種燃料？）2008年日用玻璃產(chǎn)量1445.7萬噸，如成品率平均為90，年玻璃出料量應(yīng)為1590萬噸，年耗標(biāo)煤557636萬噸。完成工業(yè)產(chǎn)值865.5億元、出口額2.1億美元，其單耗平均為350400公斤標(biāo)準(zhǔn)煤噸玻璃液，比較好的為每噸玻璃液150250公斤標(biāo)準(zhǔn)煤(啤酒瓶、農(nóng)藥瓶、普通白料制品等)，較差的多達(dá)9001000公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，二者相差34倍之多。又如窯爐

4、熱有效利用率先進(jìn)的為2538，落后的只有1222，之間相差326個(gè)百分點(diǎn)，國(guó)外日用玻璃包裝瓶熔窯單耗為110130kg標(biāo)煤噸玻璃液左右，勞動(dòng)生產(chǎn)率為200370噸年人，熔化率2.53.8噸m2日。窯爐大都為日出料量180250噸。熱效率在48左右。國(guó)內(nèi)外差距較大。我國(guó)改革開放以前，全國(guó)玻璃工業(yè)窯爐的爐型和技術(shù)等都比較落后，能耗很高，改革開放以后引進(jìn)不少國(guó)外玻璃窯爐的先進(jìn)軟硬件，配合派人到國(guó)外學(xué)習(xí)參觀，結(jié)合國(guó)情我們的科技工作者經(jīng)過30多年的引進(jìn)消化吸收，采用眾多新技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)出我國(guó)高效、長(zhǎng)壽命、節(jié)能新型窯爐，使我國(guó)玻璃工業(yè)窯爐節(jié)能技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與國(guó)際最先進(jìn)技術(shù)水平比，還有一定差距，以兩大

5、玻璃行業(yè)窯爐的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行國(guó)內(nèi)外對(duì)比，見表一。表一國(guó)內(nèi)外玻璃窯爐主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目名稱瓶罐玻璃平板玻璃國(guó)內(nèi)國(guó)外國(guó)內(nèi)國(guó)外熔化率（T/m2d）1.63.52.73.71.72.52.73.4爐齡（年）379112.85511窯爐總熱效率（%）18354055233045以上單耗（千卡/公斤玻璃液）17002300980120022003000130015001卡=4 .1858焦耳=0.0041858千焦（KJ） 1大卡=1000卡=4185.8焦耳=4.1858千焦（KJ）2008年全年平板玻璃產(chǎn)量為55493萬重量箱，同比增長(zhǎng)2.35。2008年111月，我國(guó)平板玻璃產(chǎn)量為5139032

6、萬重量箱，同比增長(zhǎng)9.0。12月產(chǎn)量為4102.09萬噸同比下降7.72。受國(guó)際金融危機(jī)的影響，平板玻璃全行業(yè)虧損，特別是下半年浮法生產(chǎn)線陸續(xù)放水停產(chǎn)，具有代表性的是11月底福耀玻璃兩條浮法線、南玻三條浮法線放水停產(chǎn)。2009年形勢(shì)依然嚴(yán)峻，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局最新數(shù)據(jù)顯示12月份累計(jì)生產(chǎn)平板玻璃853733萬重量箱，比2008年同期減少654萬重量箱，同比下降7.11。從3月份開始不少大型工程上馬，形勢(shì)有所好轉(zhuǎn)。玻璃企業(yè)的能耗主要在玻璃的熔制過程中消耗，熔制玻璃的目的，是在高溫下將多種固相的配合料經(jīng)熔融轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏木鶆虿Ａб?，?dāng)然在實(shí)際生產(chǎn)中玻璃行業(yè)抓住了窯爐的節(jié)能就是抓住了行業(yè)節(jié)能的主題。玻璃的熔

7、制過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，它包括一系列物理的、化學(xué)的、物理化學(xué)的現(xiàn)象和反應(yīng)。這些現(xiàn)象和反映的結(jié)果，使各種配合料經(jīng)機(jī)械混合后送入爐內(nèi)，爐內(nèi)配合料在加熱過程中經(jīng)過：硅酸鹽形成(約在600900)玻璃的形成(普通玻璃約為12001250)澄清(普通玻璃約為14001500，粘度10帕秒)均化(玻璃液長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，其化學(xué)組成趨向均一)冷卻，澄清均化好的玻璃液在不損壞玻璃的質(zhì)量前題下，需將溫度降至加工工藝要求粘度的溫度區(qū)域(一般降溫200300)進(jìn)行成型加工制造出所需產(chǎn)品。就目前玻璃窯爐生產(chǎn)技術(shù)狀況下分析，平均熔化每公斤玻璃能耗約為15004000千卡(理論值為576624千卡公斤玻璃)，由于爐型

8、的差異、采用技術(shù)手段先進(jìn)程度的不同、熔化玻璃品種不同、工藝技術(shù)、日常管理等因素，熔化玻璃能耗差距較大。玻璃窯爐有熱效能利用率平均只有1838，較低，而7265不能被有效利用。國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的燃油玻璃窯爐經(jīng)熱測(cè)試的結(jié)論：70m2窯爐熱能利用率58.84，全窯熱效率38.18。根據(jù)國(guó)內(nèi)部分企業(yè)窯爐調(diào)查結(jié)果顯示：1)爐型：當(dāng)前我國(guó)輕工、醫(yī)藥、電子玻璃窯爐大都使用燃油、燃煤氣蓄熱室馬蹄焰玻璃窯爐爐型，換熱式玻璃窯爐也有一定市場(chǎng)。平板玻璃窯爐大都為橫火焰爐，也有少量使用馬蹄焰爐型的。由于改革開放后引進(jìn)了不少全電熔窯和電助熔軟硬件技術(shù)，目前我國(guó)全電熔和電助熔窯每年以百多臺(tái)的速度在增長(zhǎng)。全氧爐也有被國(guó)人接受的

9、趨勢(shì)在逐年增加。2)燃料：我國(guó)玻璃窯爐目前所用能源一般可分為液體燃料(重油、原油、柴油等)、固體燃料(原煤等)、氣體燃料(發(fā)生爐煤氣、天燃?xì)?、焦?fàn)t煤氣、液化石油氣、純氧氣等)及電能等。3)近幾年我國(guó)玻璃窯爐發(fā)展趨勢(shì)：改革開放以來我國(guó)玻璃工業(yè)界引進(jìn)大量的國(guó)外先進(jìn)窯爐的軟硬件技術(shù)和裝備，消化吸收了不少新技術(shù)，在結(jié)合我國(guó)國(guó)情的基礎(chǔ)上有了很多創(chuàng)新，大大提升了我國(guó)玻璃工業(yè)的技術(shù)水平。近年來隨著耐火材料的研發(fā)新產(chǎn)品增多，成型技術(shù)、加工能力，產(chǎn)品檔次質(zhì)量提高，為窯爐深熔比池、深澄清池、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)提供了保證，為玻璃窯爐的技術(shù)進(jìn)步創(chuàng)造了條件。玻璃窯爐的創(chuàng)新突飛猛進(jìn)，大型高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽命窯爐大量涌現(xiàn)，節(jié)能效果顯

10、著。高熱值燃料大量被使用。全方位復(fù)合全保溫技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步深化。電助熔窯、全電熔窯、富氧燃燒技術(shù)被采用，全氧爐逐年增多。蓄熱室馬蹄焰窯向大型化發(fā)展，換熱室窯爐正在被蓄熱室窯爐替代。適當(dāng)縮小流液洞的截面尺寸，增加流液洞的負(fù)荷，減少玻璃液的回流。玻璃窯爐設(shè)計(jì)的跨進(jìn)變化：(1)近年來窯爐澄清池、熔化池池深的加深設(shè)計(jì)大量使用。(暫且不討論其理論根據(jù))窯爐由過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)熔化池深度9001200mm，現(xiàn)熔化池加深為16002300mm不等，澄清池加深為16002600。(2)窯爐長(zhǎng)寬比的變化傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)其長(zhǎng)寬比一般為：平板大型窯為2.33，小型馬蹄焰窯為1.41.6。目前長(zhǎng)寬比有縮小的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，如馬蹄焰窯爐

11、長(zhǎng)寬比已有設(shè)計(jì)為11.2的。長(zhǎng)寬比的改變與所用燃料、馬蹄焰窯爐大型化等有關(guān)。(3)蓄熱室采用大蓄熔比單通道蓄熱室或三通道蓄熱室設(shè)計(jì)。目前還出現(xiàn)全分隔式蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般超過50比1，具體一是加高蓄熱室，或采用三通道蓄熱室。二是采用高蓄熱效率的八角筒型或十字型格子磚，增加有效蓄熱面積。盡量提高空氣預(yù)熱溫度至1300以上，這樣可以提高燃料的燃燒速度，節(jié)約燃料以達(dá)到節(jié)能效果。(4)玻璃儀器、玻璃器皿的生產(chǎn)大量采用全電熔窯設(shè)計(jì)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。(5)玻璃窯爐設(shè)計(jì)同時(shí)增加節(jié)能減排措施項(xiàng)目并考慮。(6)玻璃窯爐所用電熔鋯剛玉耐火材料一律要求精加工，并在生產(chǎn)廠要求組裝驗(yàn)收方能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。二、近幾年玻璃窯爐采

12、用行之有效的幾項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)：(1)玻璃窯爐的節(jié)能根據(jù)以上的數(shù)據(jù)和分析，我國(guó)玻璃工業(yè)的節(jié)能潛力巨大，玻璃窯爐的熱能用在熔化玻璃上只是少量的，大部分未能被利用。資料顯示：輸入玻璃窯爐的熱能利用和散失，大致可分成三份，即：三分之一熱量用于熔化玻璃、三分之一熱量由爐體散失、三分之一熱量隨著煙氣被排入大氣中。顯然第一個(gè)三分之一為必不可少的，后兩個(gè)三分之一是我們節(jié)能主攻方向。當(dāng)然第一個(gè)三分之一也要做些文章。今后要結(jié)合國(guó)情除消化吸收國(guó)外的軟硬件，側(cè)重于先進(jìn)的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)和行之有效的節(jié)能先進(jìn)技術(shù)，更主要的是要依靠國(guó)內(nèi)的廣大科技工作者和經(jīng)營(yíng)管理者，根據(jù)自己的實(shí)際情況和需求進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新，以科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，以不斷創(chuàng)新

13、的方式和成果使窯爐全方位達(dá)到運(yùn)行最佳化，以追求窯爐最大的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能要在保證玻璃質(zhì)量的前提下，將以現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外玻璃窯爐節(jié)能先進(jìn)成熟的技術(shù)和節(jié)能措施，從窯爐的軟硬件入手全方位進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。做主要提示：窯爐的最新設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)者要采用當(dāng)代最新設(shè)計(jì)成果和節(jié)能技術(shù)。采用當(dāng)代最節(jié)能的配方，設(shè)計(jì)選用最先進(jìn)配料系統(tǒng)。設(shè)計(jì)最新而先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)和設(shè)備。設(shè)計(jì)和選用最先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)施和自控系統(tǒng)。選用相匹配的優(yōu)質(zhì)耐火材料。余熱回收和利用。窯爐配套系統(tǒng)的節(jié)能等。1）玻璃窯爐的設(shè)計(jì)改革和創(chuàng)新達(dá)到節(jié)能：玻璃窯爐的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)性極高的工作，它涉及到熱力學(xué)、燃燒學(xué)、流體力學(xué)、玻璃工藝學(xué)、材料學(xué)、耐火材料學(xué)

14、等多種學(xué)科。按設(shè)計(jì)程序進(jìn)行，設(shè)計(jì)前任務(wù)書、調(diào)查了解國(guó)內(nèi)外相似爐型的先進(jìn)資料等收集相關(guān)資料并在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上選定爐型、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和使用方的要求，經(jīng)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)繪制圖紙完成設(shè)計(jì)，初步設(shè)計(jì)：所用燃料類別確定單耗、確定熔化率和出料量、確定熔制工藝制度、確定熔窯的主要尺寸（熔化池尺寸、工作池尺寸、燃料的燃燒計(jì)算和耗熱量的計(jì)算、火焰空間尺寸、設(shè)計(jì)小爐尺寸、蓄熱室設(shè)計(jì)、煙道尺寸、煙囪設(shè)計(jì)等）、耐火材料的選擇、土建、燃料及動(dòng)力的配套工程供應(yīng)等必須做。窯爐設(shè)計(jì)和采用先進(jìn)結(jié)構(gòu)效益。此外筑爐和烤爐及日常使用也必須注意。一座窯爐設(shè)計(jì)的成功與否關(guān)系到爐投入使用能否按設(shè)計(jì)指標(biāo)節(jié)能、高效、長(zhǎng)壽命運(yùn)行，關(guān)系到企業(yè)今后的經(jīng)濟(jì)

15、效益。由于對(duì)窯爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高要求，窯爐設(shè)計(jì)工作者必需采用最新的眾多新節(jié)能技術(shù)方能滿足要求，故近年來創(chuàng)建了一大批高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽命窯爐，能耗比常規(guī)爐降低2050，效益可觀。關(guān)于企業(yè)窯爐選擇設(shè)計(jì)部門問題：據(jù)我們掌握情況：目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)窯爐比較混亂，大致是1具有國(guó)家資質(zhì)的正規(guī)大型設(shè)計(jì)院，技術(shù)實(shí)力雄厚，收費(fèi)高，對(duì)工程有保證。2具有地方工商部門注冊(cè)的有一定設(shè)計(jì)能力和水平的股份公司和私人公司，有一定的技術(shù)實(shí)力，對(duì)工程有一定保證，費(fèi)用較正規(guī)設(shè)汁院低。3有地方工商部門注冊(cè)的無技術(shù)實(shí)力的個(gè)人(23人不等)公司，只管建爐不負(fù)責(zé)工程無后期服務(wù)收費(fèi)低。4游擊隊(duì)公司或個(gè)人(包括一些筑爐隊(duì))，只為賺錢，對(duì)后事不負(fù)責(zé)任，

16、無技術(shù)可言，出事率特高，出事后根本找不到人負(fù)責(zé)，企業(yè)損失大。為此中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)玻璃窯爐專業(yè)委員會(huì)在此建議各單位要特別慎重此事，以免上當(dāng)造成重大損失。選定爐型：當(dāng)前國(guó)內(nèi)外比較成熟通用的有：火焰爐或全氧燃燒爐、全電熔爐或電氣混合爐等?；鹧鏍t是主用爐型，其中馬蹄焰爐和橫火焰爐是用的最普遍的爐型。換熱式也有不少企業(yè)在使用，縱觀我國(guó)玻璃窯爐使用情況：建材大都使用大型橫火焰爐、其它行業(yè)馬蹄焰爐型用的多。此種爐型已經(jīng)比較成熟，節(jié)能效果較好。換熱式爐也有他的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，但熱利用率較低，能耗較高，建議如條件許可，可改用馬蹄焰爐以達(dá)到節(jié)能的目的。雙碹頂換熱室池窯是一種老式池窯，能耗比馬蹄焰蓄熱室池窯高許多，內(nèi)碹容易

17、損壞和坍塌，池爐壽命較短，國(guó)外已不用。在電光源行業(yè)的玻璃工廠中，大約還有30臺(tái)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，熔化面積在1230m2左右，以20m2左右居多。在日用玻璃行業(yè)中，也有些雙碹頂換熱室池窯存在，大的在40m2左右，仍使用這種類型的池爐的原因是，其火焰不需換向，燃燒穩(wěn)定，控制相對(duì)簡(jiǎn)單，一次性投資少。但其換熱的空氣預(yù)熱溫度低，進(jìn)煙道的廢氣溫度高，熔化溫度低，熔化率低，能耗高，熱效率低。大于20m2的雙碹頂換熱室池窯，應(yīng)當(dāng)淘汰，用馬蹄焰蓄熱室池窯代替。小于20m2的雙碹頂換熱室池窯，應(yīng)當(dāng)淘汰，用全電熔窯代替。電助熔玻璃熔爐可廣泛采用，在用火焰直接加熱的池窯中，采取局部的高效率直接通電方式加熱，可提高深層玻璃液的

18、溫度和增加出料量。國(guó)外的電助熔窯，熔化率有的已達(dá)3.5tm2d以上，我國(guó)的電助熔窯熔化率和國(guó)外的差距很大，主要是思維觀念的差別，有些人認(rèn)為電助熔只是提高玻璃質(zhì)量的。熟不知電助熔窯主要是提高產(chǎn)量的，當(dāng)然也是提高玻璃液質(zhì)量的，但以提高玻璃產(chǎn)量為主。因此發(fā)展電助熔窯應(yīng)引起廣泛重視，是節(jié)能發(fā)展方向。電極的安裝，有從池壁水平插入和從池底下部插入。目前，大多數(shù)都是底部插入。產(chǎn)量小，玻璃質(zhì)量要求較高的而附加值高的產(chǎn)品應(yīng)多采用電助熔爐或全電爐更能體現(xiàn)出優(yōu)越性來，是發(fā)展方向。大力采用全電熔爐全電熔爐特別適合于小批量附加值高的玻璃產(chǎn)品的熔制。如硼硅硬料玻璃熔化選用全電熔爐為最佳。特別是高硼硅玻璃建議采用全電熔池爐

19、。熔化硼硅硬料的玻璃熔爐的特點(diǎn)是，高硼硅料難熔化，所需溫度高（熔化溫度達(dá)到1600時(shí)）其熔化率在0.40.7左右，還須加火、電混熔。玻璃液粘度大，窯爐壽命較短，耐火材料的質(zhì)量需求高。產(chǎn)品合格率低，能耗高。全電熔窯可以采用冷頂，熔化率可從火焰窯的0.40.7左右提高到1.52.0左右，使能耗降低，現(xiàn)比較先進(jìn)的全電熔爐熔化每公斤玻璃液只需1.31.5kwh，折合標(biāo)煤為160190kg。產(chǎn)品質(zhì)量提高，色澤透明，成本降低。2)選用成熟先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)提示：(1)采用增加熔化池、澄清池深度及大容量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)窯爐。加大熔化池深和澄清池深(多深要根據(jù)實(shí)際情況決定)，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮熔化料種、出料量、熔化率、窯爐壽命

20、、燃料種類、溫度制度(含池底溫度)、出料量、造價(jià)等因素適當(dāng)增加澄清區(qū)的深度，有助于降低流液洞進(jìn)口端的玻璃液溫度并有利于澄清，深度是有限度的，如粘度較大的高硼硅酸鹽玻璃就不能太深，要結(jié)合國(guó)內(nèi)深池成功經(jīng)驗(yàn)，要有科學(xué)的理論數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用窯坎、池底傾斜式結(jié)構(gòu)、傾斜式（或延伸式）流液洞、傾斜式池壁磚等技術(shù)。熔化池池壁可采用傾斜式設(shè)計(jì)，有利于延緩三相界面上對(duì)耐火材料的侵蝕延長(zhǎng)使用期，也有助于冷卻風(fēng)發(fā)揮最佳冷卻作用。池底也可設(shè)計(jì)成傾斜式，有助于防止池底出現(xiàn)死料。(2)蓄熱室采用大蓄熔比的單通道蓄熱室或三通道蓄熱室設(shè)計(jì)即設(shè)計(jì)時(shí)考慮加大蓄熱室格子磚的體積，加大蓄熔比，可采用八角形格子磚、十字型格子磚，

21、增大蓄熱室面積，加大有效熱回收利用。如受廠房高度等限制則可采用三通道蓄熱室結(jié)構(gòu)，就能較好回收熱能，（格子體體積熔化池面積一般為34m2m2）以使助燃空氣獲得較高預(yù)熱溫度（1300）此外采用煙氣余熱利用裝置等均可達(dá)到節(jié)能。大型窯爐可考慮余熱發(fā)電進(jìn)行熱回收利用。蓄熔比一般超過50比1，具體一是加高蓄熱室，或采用三通道蓄熱室。二是采用高蓄熱效率的八角筒型或十字型格子磚，增加有效蓄熱面積。盡量提高空氣預(yù)熱溫度至1300以上，這樣可以提高燃料的燃燒速度，節(jié)約燃料以達(dá)到節(jié)能效果。(3)合理設(shè)計(jì)小爐和火焰空間小爐的設(shè)計(jì)最關(guān)鍵，它是池爐供熱系統(tǒng)的核心，為提高熔化率和玻璃質(zhì)量；設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)所用燃料種類（發(fā)生爐煤氣

22、、燃油、天然氣等），來計(jì)算設(shè)計(jì)小爐或采用何種燃燒器，要保證所需的火焰長(zhǎng)度、寬度、速度、熱點(diǎn)位置、輻射能力、方向性、不發(fā)飄、覆蓋面積，燃料燃燒完全和可調(diào)控等要求，應(yīng)有科學(xué)合理的火焰空間，確?；鹧姘炎疃嗟臒崃總鹘o熔化玻璃液所用，并保證火焰不沖刷、燒損碹項(xiàng)、胸墻和噴火口等為最佳。這就必須計(jì)算好并設(shè)計(jì)好火焰空間高度、二次空氣流向和控制、小爐混合室長(zhǎng)度和傾角等。熔池碹頂可選用蜂窩狀耐火材料，以強(qiáng)化熱反射到液面，保證充分利用熱量達(dá)到節(jié)能，同時(shí)保護(hù)碹頂不被燒壞，可延長(zhǎng)碹頂壽命。(4)設(shè)置窯坎日用玻璃窯爐熔化區(qū)和澄清區(qū)間可設(shè)置窯坎，他對(duì)窯池內(nèi)的玻璃液的流動(dòng)和傳熱都有較大影響，可改變玻璃液的溫度場(chǎng)，他可減少回流

23、，如減少澄清均化后玻璃液的回流，可提高熔化能力和玻璃液的質(zhì)量，還可節(jié)省燃料約5。窯坎的發(fā)展趨勢(shì)是由薄變厚，由矮變高，其有效高度應(yīng)設(shè)計(jì)在0.40.8m。而1m為窯坎的極限高度。數(shù)學(xué)模擬結(jié)果表明，合適的窯坎高度范圍可按近似式（h1h2）h02h（式中h1為池深；h0窯次高；h為流液洞高）確定。確定時(shí)還要顧及窯熔化率和玻璃成形溫度的需要。當(dāng)窯坎0408m高時(shí)為窯坎的有效高度，當(dāng)窯坎為0709m高時(shí)能合理組織液流和增強(qiáng)料層下的回流。1m為窯坎的極限高度。窯坎和鼓泡或電助熔配合使用，有可能增強(qiáng)窯坎的作用，但窯坎受到的蝕損將加重。(5)設(shè)置鼓泡玻璃窯爐國(guó)內(nèi)外均采用玻璃池爐鼓泡，就是用特殊的噴嘴由池底向上鼓

24、入具有一定壓力的氣體，使人為形成的氣泡上浮來攪拌玻璃液。同時(shí)提高窯爐的熔化能力，還可達(dá)到節(jié)能的目的。目前國(guó)內(nèi)鼓泡技術(shù)已經(jīng)比較成熟，熱、冷態(tài)下均可安裝?？烧?qǐng)開發(fā)商承接完成。鼓泡的基本作用是：有效地控制、強(qiáng)化和改善熔化池內(nèi)的玻璃液對(duì)流體系，增強(qiáng)爐內(nèi)玻璃液的對(duì)流體系，增強(qiáng)爐內(nèi)各物料間的熱交換及物理化學(xué)反應(yīng)，因此提高了玻璃液熔制過程中的熔化、澄清、均化的效率，故可提高玻璃的質(zhì)量和成品率，產(chǎn)量可增加512。由于窯內(nèi)熱利用率的提高可使燃料消耗降低510，經(jīng)濟(jì)上有明顯優(yōu)勢(shì)。鼓泡的型式最好采用脈沖式鼓泡，鼓泡點(diǎn)分布通常為一排，也有兩排的。如設(shè)兩排，一排設(shè)在加料口附近，后一排鼓泡點(diǎn)通常與窯坎配合。泡頻根據(jù)需要進(jìn)

25、行調(diào)控。插入池底的鼓泡管可使用特種合金管、白金鼓泡管、水冷卻耐熱鋼管，其孔徑為13mm，每個(gè)鼓泡占用氣量為60250Lh。玻璃窯爐鼓泡增設(shè)與否，視玻璃類別、顏色、窯爐設(shè)計(jì)等諸多因素決定。常規(guī)池爐內(nèi)溫差自然對(duì)流情況圖加鼓泡、窯坎后窯內(nèi)強(qiáng)化對(duì)流情況圖(6)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)流液洞目前玻璃窯爐流液洞的設(shè)計(jì)日趨科學(xué)合理，如增加流液洞的長(zhǎng)度尺寸，采用延伸式、傾斜式流液洞，可最大限度的減少玻璃液的回流，達(dá)到節(jié)能，同時(shí)對(duì)流液洞的維修和檢查十分有利。(7)采用自動(dòng)監(jiān)控裝置采用現(xiàn)代自動(dòng)化溫度、窯壓、液面等控制系統(tǒng)，強(qiáng)化窯爐監(jiān)控手段，做到科學(xué)合理用能和生產(chǎn)，并可延長(zhǎng)窯爐使用期，做到科學(xué)文明生產(chǎn)。過剩系數(shù)是窯爐燃燒特性

26、的一個(gè)重要指標(biāo)，可采用測(cè)氧裝置，嚴(yán)格控制空氣過剩系數(shù)。根據(jù)裝置測(cè)出的含氧數(shù)據(jù)，嚴(yán)格控制空氣過剩系數(shù)。過大浪費(fèi)燃料，過小使燃料燃燒不完全。目前由于二次空氣預(yù)熱溫度比較高，空氣過剩系數(shù)可以適當(dāng)小些，甚至可以11左右，從而節(jié)約了能源。(8)選用優(yōu)質(zhì)耐火材料科學(xué)匹配選用優(yōu)質(zhì)耐火材料。確保玻璃熔化質(zhì)量、窯爐壽命、高效節(jié)能。耐火材料一定要選用優(yōu)質(zhì)、可靠，特別是AZS系列材料、硅磚系列材料等的選用，則將出現(xiàn)嚴(yán)重問題，甚至造成設(shè)備報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)損失巨大，此問題教訓(xùn)深刻。耐火材料的質(zhì)量直接關(guān)系到熔化玻璃的質(zhì)量、窯爐的壽命和企業(yè)的效益！(9)采用復(fù)合高效強(qiáng)化全保溫技術(shù)上面論述窯體散熱幾乎是投入窯爐總熱量的13，多年來

27、保溫技術(shù)有了很大發(fā)展，從理論、結(jié)構(gòu)、施工操作形成了一套完善系統(tǒng)，特別是耐火材料、保溫材料和窯爐高效保溫設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，不管是大窯還是小窯，窯爐保溫密封效果越來越好，目前穩(wěn)化保溫技術(shù)越來越成熟，強(qiáng)化保溫蓄積的熱量大約是未進(jìn)行保溫的二倍半。如碹頂經(jīng)強(qiáng)化保溫后表面溫度可控制在80以下，散熱損失減少90以上，保溫窯爐從保溫中可節(jié)能達(dá)2040或更高，起到節(jié)能的效果是目前節(jié)能特別注意點(diǎn)。玻璃窯爐全保溫指的是窯爐整體，碹頂、胸墻、蓄熱室、小爐、池底甚至煙道等全部密封保溫。以目前玻璃窯爐看大、中、小爐都可以做全保溫，節(jié)能效果都好。有些窯爐保溫不很成功主要是保溫技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所用材料、保溫方法不當(dāng)，故取得效果

28、就不同。只要我們科學(xué)保溫，設(shè)計(jì)科學(xué)，選材、施工合理就可以取得預(yù)想效果。窯爐保溫與不保溫窯體表面溫度對(duì)比窯頂（）池墻（）小爐墻（）蓄熱室墻上部（）保溫前260255230310200240120150保溫后8598708068804060對(duì)保溫層結(jié)構(gòu)的選定：池窯保溫層是多層、多種材料的組合體，應(yīng)該作為一個(gè)整體來看待。這個(gè)保溫整本既要滿足保溫要求，又要承受下列使用條件：1、較高的窯體表面溫度。保溫后，保溫層和窯體接角處的溫度可達(dá)1000，甚至1000以上2、和窯體材料的高溫反應(yīng)。如果保溫材料和窯體材料化學(xué)性質(zhì)不一致，在高溫下會(huì)有材料間的接觸反應(yīng)。如粘土質(zhì)和硅質(zhì)材料、粘土質(zhì)和鎂質(zhì)材料等。3、火焰燒損

29、。在孔、洞、脹縫處，如密封不好，會(huì)有火焰竄出燒壞保溫層，尤其在窯壓大時(shí)。4、料粉腐蝕，加料時(shí)粉塵飛揚(yáng)。純堿、硼砂、芒硝等較輕的料粉沉降在保溫磚氣孔內(nèi)或磚縫內(nèi)，引起強(qiáng)烈腐蝕。5、機(jī)械沖壓，保溫層有時(shí)會(huì)受到窯體鋼結(jié)構(gòu)緊固的壓力和某些附屬設(shè)備的沖撞。為滿足上述使用條件，保溫整體必須是：保溫性能好、能耐一定溫度、有好的體積穩(wěn)定性（不發(fā)生蠕變和析晶）、有好的化學(xué)穩(wěn)定性、有一定耐壓強(qiáng)度、盡可能輕、價(jià)格適中和施工簡(jiǎn)便。為更好達(dá)到這些要求，對(duì)保溫層結(jié)構(gòu)一定要精心設(shè)計(jì)，并作方案比較。目前。國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)單位已把保溫層設(shè)計(jì)列為玻璃窯爐設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。一般，保溫整體由下列各單位層組合而成。高溫保溫層：既保溫耐1

30、200以上的高溫。如輕質(zhì)耐火磚、空心微珠磚、氧化鋁空心球制品、莫來石纖維、高鋁纖維等。中溫保溫層：既保溫又能承受一定溫度（6001000，個(gè)別達(dá)1200）。如硅藻土磚、膨脹珍珠巖制品、微孔硅酸鈣板、礦渣棉、硅酸鋁纖維等。密封層：能密封磚縫又耐高溫，耐腐蝕。如AZS質(zhì)密封搗打料、鋯英石質(zhì)密封搗打料、硅質(zhì)密封料等。密封保溫層：能密封窯體利保溫，但耐溫在800以下。如保溫涂料等。防護(hù)保溫層：有一定保溫性能又有一定強(qiáng)度，能對(duì)保溫層起保護(hù)作用。如紅磚、硅鈣板、石棉板等。防護(hù)反射層：既保護(hù)保溫層、又能對(duì)熱線起反射作用，減少向外輻射損失。如鋁皮等。耐蝕層：能抗玻璃液的侵蝕。如電熔鋯剛玉鋪面磚。耐火承載層：有

31、相當(dāng)強(qiáng)度，能承受窯池荷重，又能耐高溫。如澆注大磚。玻璃池窯各部位由于情況各異、要求不同，所以各自的保溫層結(jié)構(gòu)也不同。舉例如下：窯頂：密封層、高溫保溫層、中溫保溫層、防護(hù)反射層。胸墻：密封層、高溫保溫層、防護(hù)保溫層或防護(hù)反射層。池壁：密封層、高溫保溫層、防護(hù)保溫層。池底：耐蝕層、密封層、耐火承載層、高溫保溫層、防護(hù)保溫層。小爐：高溫保溫層、防護(hù)保溫層或防護(hù)反射層。蓄熱室：高溫保溫層、防護(hù)保溫層、密封保溫層。由上列各例看出，保溫層結(jié)構(gòu)內(nèi)除保溫層外，一般都考慮密封層和防護(hù)層。它們可以延長(zhǎng)保溫層的壽命，又可增加些保溫效果。同一部位，可以有不同的組合。例如輕保溫的和重保溫的就不同；熔化玻璃成分中含重金屬

32、的與不含重金屬的就不同；逸出氣體內(nèi)含多量堿、硼等腐蝕性組份的與含少量腐蝕性組份的就不同?？傊?，在選定保溫層結(jié)構(gòu)時(shí)除應(yīng)滿足規(guī)定的基本要求外，還要顧及各種特殊情況。堅(jiān)信科學(xué)保溫工程的概念：實(shí)施保溫技術(shù)，并不只是簡(jiǎn)單地貼一層保溫磚，而應(yīng)該以完成一項(xiàng)工程來對(duì)待。它有工程的前期設(shè)計(jì)，中期運(yùn)作和后期評(píng)估。具體來說，它包括保溫材料選擇、保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、保溫層施工、表面熱損失測(cè)定、保溫效果分析等內(nèi)容。這些內(nèi)容聯(lián)系到材料生產(chǎn)、傳熱計(jì)算、施工、性能檢測(cè)、效果評(píng)估等環(huán)節(jié)，構(gòu)成了完整的工程體系。涉及到材料學(xué)科、工程熱物理學(xué)科、計(jì)量測(cè)試學(xué)科、能源學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科等，因此，它是一個(gè)交叉的邊緣學(xué)科。保溫工程自上世紀(jì)七十年代形

33、成后，受到能源危機(jī)的推動(dòng)，各國(guó)普遍重視節(jié)能工作，故發(fā)展迅速。1984年7月，法國(guó)西普公司讓塞貢工程師在上海說池窯保溫層設(shè)計(jì)是該公司一項(xiàng)獨(dú)立業(yè)務(wù)。前蘇聯(lián)在1980年出版玻璃熔窯保溫手冊(cè)作為保溫工程指南，1984年提出用電腦來確定最佳的保溫方案。美國(guó)康寧公司把保溫和熔制工藝聯(lián)系起來研究保溫后池窯結(jié)構(gòu)的改變。日本專門出版了隔熱工程的書籍。我國(guó)也努力致力于保溫節(jié)能工作。在工業(yè)系統(tǒng)有專門的設(shè)計(jì)施工單位，在科研系統(tǒng)把保溫課題作為重點(diǎn)科研項(xiàng)目，在高教系統(tǒng)開設(shè)專門的保溫工程課程。池窯保溫后窯內(nèi)溫度情況、液流情況、化料情況、耐材蝕損情況等都有變化。例如某熔化鈉鈣玻璃的四對(duì)小爐橫焰池窯、池壁和池底保溫后，在熱點(diǎn)處

34、和熔化部末端的玻璃液溫度均有提高（見下表）。因而，窯的操作制度、結(jié)構(gòu)尺寸等需作相應(yīng)改變。否則，會(huì)影響產(chǎn)量和玻璃質(zhì)量。這是值得重視的。窯池保溫后玻璃液溫度的變化玻璃液深度m熱點(diǎn)處熔化部末端保溫前保溫后保溫前保溫后液面處01500151014101415液面處0.41410143512801320液面處0.81330137012301270液面處1.31190128511801240(10)余熱利用在玻璃熔窯的各項(xiàng)熱損失中，由蓄熱室排出煙氣的余熱量占有很大比例。如何提高熔窯排煙余熱的回收利用，一直是國(guó)內(nèi)外熱門的研究課題?，F(xiàn)階段，人們對(duì)排煙余熱回收的途徑主要有余熱發(fā)電、余熱制冷、余熱鍋爐和余熱預(yù)熱玻

35、璃配合料等幾種途經(jīng)。我國(guó)玻璃工業(yè)目前利用煙氣的余熱，主要是利用余熱來產(chǎn)生蒸汽，用于日常的生產(chǎn)和生活，其中生產(chǎn)主要用于重油的加熱，但使用的蒸汽量并不大，而對(duì)使用天然氣為燃料的玻璃生產(chǎn)線，其生產(chǎn)中幾乎可以不用蒸汽，因此煙氣的余熱并不能被充分的利用。以500td浮法玻璃生產(chǎn)線為例：煙氣余熱4.9107kJh，通常情況下余熱鍋爐的熱交換利用率4550，相當(dāng)于可產(chǎn)蒸汽89th（0.6MP），而一條500td浮法線，重油加熱的用量?jī)H需蒸汽th（0.6MP），余量很大，因此在我國(guó)除北方寒冷地區(qū)的玻璃線有在取暖季節(jié)煙氣全通過余熱鍋爐外，其余煙氣都是不同程度的直接排放，煙氣中的熱能未能被有效的利用。大型玻璃窯爐

36、煙氣余熱發(fā)電：利用玻璃熔窯廢氣余熱發(fā)電是一項(xiàng)資源綜合利用項(xiàng)目，不僅節(jié)能，而且環(huán)保，玻璃熔窯廢氣余熱發(fā)電。在對(duì)廢氣余熱進(jìn)行綜合利用的同時(shí)，可以大大提高全廠的能源利用率，降低了單位玻璃生產(chǎn)成本的電耗和能耗，減少大氣污染物的排放，減少溫室效應(yīng)。這對(duì)于玻璃生產(chǎn)企業(yè)來說，在獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)，還大大地提高了整個(gè)玻璃廠的社會(huì)效益和環(huán)保效益。這是玻璃企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要途徑。(11)全氧、富氧燃燒先進(jìn)節(jié)能技術(shù)全氧燃燒技術(shù)是玻璃窯爐的第二次革命，是因燃燒介質(zhì)的改變而使窯爐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變革。全氧燃燒技術(shù)既然在發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛使用，是因有它的優(yōu)越性而被行業(yè)肯定的結(jié)果。我國(guó)目前處于剛起步的階段，現(xiàn)己在電子玻璃行業(yè)

37、中開始引進(jìn)使用，現(xiàn)正在消化吸收、創(chuàng)新。全氧燃燒技術(shù)是：節(jié)能、高效、環(huán)保的先進(jìn)技術(shù)，符合我國(guó)節(jié)能、環(huán)保的要求。展望未來，全氧燃燒技術(shù)在玻璃窯爐上的應(yīng)用前景光明。A、全氧燃燒技術(shù)在玻璃窯爐上的應(yīng)用：玻璃窯爐上采用全氧燃燒技術(shù)在環(huán)保、節(jié)能、靈活掌握爐內(nèi)溫度、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、延長(zhǎng)爐齡、減少占地面積和設(shè)備投資等諸方面與傳統(tǒng)方式（空氣燃料燃燒系統(tǒng)）燃燒技術(shù)的窯爐比較有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。全氧燃燒技術(shù)熔制玻璃使熔化更加穩(wěn)定、節(jié)能、高效率，近乎達(dá)到理想的熔制效果。故玻璃行業(yè)的全氧燃燒技術(shù)被譽(yù)為玻璃熔化技術(shù)的第二次革命，而玻璃熔化技術(shù)的第一次革命是蓄熱室式玻璃熔爐的創(chuàng)建。因此全氧燃燒技術(shù)被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)最有效的玻

38、璃熔制工藝方式，因此今后的快速發(fā)展就將成為必然。所謂玻璃窯爐的全氧燃燒熔制技術(shù)就是完全以含92以上的氧氣代替空氣，在爐內(nèi)形成氧氣燃料燃燒、釋放熱能熔制玻璃的整個(gè)燃燒系統(tǒng)技術(shù)。眾所周知，玻璃生產(chǎn)過程中需要的熱量是通過爐內(nèi)燃料燃燒獲得。燃料的燃燒過程就是燃料中的可燃元素和氧氣在高溫下進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，并釋放出大量的熱量的化學(xué)反應(yīng)過程。通常燃燒所需的氧氣由空氣中獲?。諝庵醒鹾?1、氮含量79）。而占空氣中約79的氮?dú)鈱?duì)燃燒過程毫無益處，相反在燃燒過程中吸收大量的熱能被排入大氣中，造成熱損失和大氣污染。目前歐、美等國(guó)使用全氧燃燒技術(shù)已經(jīng)很普遍，據(jù)資料介紹得知當(dāng)前已有超過200座大大小小的全氧燃燒

39、爐在運(yùn)行，效果理想。這是環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益等多方面因素造就了全氧燃燒技術(shù)的發(fā)展。目前已經(jīng)引起我國(guó)行業(yè)工作者的高度關(guān)注，因?yàn)樗蛡鹘y(tǒng)燃燒方式相比太具有誘惑力了。看來玻璃窯爐上采用全氧燃燒技術(shù)已是大勢(shì)所趨，為期不遠(yuǎn)了。玻璃窯爐應(yīng)用全氧燃燒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：(1)由于全氧燃燒火焰溫度高，加速了玻璃熔化過程，故可以大幅度的提高生產(chǎn)能力達(dá)25以上。由于溫度制度改變、可控可明顯的提高玻璃熔化的質(zhì)量。(2)由于助燃為純氧而無空氣中的氮?dú)猓c空氣助燃相比廢氣排放量（氮化物）減少8090，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還節(jié)省了加熱氮?dú)馑璧拇罅繜崮芗s25以上。(3)由于廢氣總排放量的減少，大大減少了廢氣排放過程中夾帶粉塵的損失

40、，經(jīng)驗(yàn)表明可以降低粉塵排放量約70。從而降低了損失成本還可保證了玻璃成份的準(zhǔn)確。有利于環(huán)保。(4)采用全氧燃燒技術(shù)后，不再需要龐大的蓄熱室、小爐、換向系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，大大減少了窯爐的一次性投資可達(dá)13，同時(shí)由于窯爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，實(shí)際上就是一個(gè)熔化部的單體構(gòu)成，占地面積大為減少，有利于改善窯爐的操作環(huán)境和維修。(5)窯爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大減去了蓄熱室、小爐等處的散熱損失，十分有利于節(jié)約能源。(6)由于全氧燃燒技術(shù)的優(yōu)越性和窯內(nèi)溫度制度科學(xué)合理的可控和穩(wěn)定性，減輕了對(duì)碹頂、池壁等處耐火材料的侵蝕，有利于延長(zhǎng)窯爐的壽命。(7)全氧燃燒技術(shù)完全符合我國(guó)節(jié)能降耗、環(huán)保型企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的

41、全氧關(guān)于氧源：玻璃窯爐的全氧燃燒技術(shù)所需的氧氣是工業(yè)氣體氧，是用工業(yè)技術(shù)方法從空氣中分離獲得。目前制取氧的方法主要是：(1)低溫氧氣分離法（1CO）。這種方法己有100多年的歷史，故工藝成熟，產(chǎn)品純度高可達(dá)98以上，同時(shí)可生產(chǎn)N2，此法還可生產(chǎn)液態(tài)氧。該系統(tǒng)比較復(fù)雜，維修量大。此法適用用氧量較大的企業(yè)，如果用氧量較少則成本比較高。(2)變壓吸附法（VPSA）。此法始于20世紀(jì)70年代初，此法是分子篩分離O2和N2的多用雙床式，輪換操作。具有裝置簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量少、安裝便利、工藝流程簡(jiǎn)單（相當(dāng)于深冷空分的一個(gè)凈化系統(tǒng)）、操作方便、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。制氧純度9095，適用于中等用量的企業(yè)。