玻璃纖維池窯節(jié)能方法及分析

1、玻璃纖維池窯節(jié)能方法及分析 玻璃纖維大多采用單元窯生產(chǎn)，這種窯熔化面積較小，約50左右，一般采用金屬換熱器預(yù)熱空氣，高溫?zé)煔馀c玻璃液逆向流動(dòng)，火焰不換向工作穩(wěn)定，使用高熱值燃料，多對(duì)燒嘴對(duì)稱布置在熔窯兩側(cè)。這種窯型的主要優(yōu)點(diǎn)是：熔化的玻璃液質(zhì)量好，容易調(diào)節(jié)溫度曲線，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地少，建造快。它的主要缺點(diǎn)是熱效率低，燃料消耗大?，F(xiàn)在，我國(guó)已把保護(hù)環(huán)境，節(jié)能減排作為一項(xiàng)長(zhǎng)期國(guó)策，并且我國(guó)的能耗指標(biāo)與國(guó)外也有較大的差距。為此，各個(gè)玻纖廠采取各種方法以降低能耗，如采用純氧燃燒、維持高的熔化率、窯體保溫、電助熔技術(shù)、余熱利用、穩(wěn)定窯的熱工制度等方法，取得了一定的成效。下面結(jié)合我公司實(shí)

2、際對(duì)玻纖池窯采用的一些節(jié)能方法進(jìn)行分析，期望對(duì)節(jié)能工作有一些指導(dǎo)或參考意義。 1純氧燃燒技術(shù) 1.1純氧燃燒原理燃燒是可燃物與空氣中的氧氣在一定的溫度下發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而放出熱量，從而達(dá)到加熱物料的目的。采用純氧燃燒就是將空氣中的氧氣單獨(dú)分離出來(lái)，所得的氧氣純度要求90%，這和空氣助燃相比就大大降低了氮?dú)猓諝庵械獨(dú)夂考s為79%）的含量，從而大大降低了廢氣的排放量，也就是大大減少了廢氣帶走的熱量?，F(xiàn)在工業(yè)上制備氧氣的方法一般有兩種，一是低溫冷凍制氧，就是根據(jù)構(gòu)成大氣的各種氣體可在不同溫度下液化和蒸餾的原理從空氣中分離出氧氣，這種方法制備的氧氣為液態(tài)，使用時(shí)需氣化。二是變壓吸附法，這是一種根

3、據(jù)分子篩對(duì)空氣的氮?dú)馀c氧氣選擇性吸附的原理從空氣中分離獲得氧氣的方法，生產(chǎn)的氧氣純度達(dá)93%以上，我公司目前選用此法。 1.2節(jié)能原理 根據(jù)以上的純氧燃燒原理，我們認(rèn)為純氧燃燒產(chǎn)生節(jié)能的原因主要為兩個(gè)，一是由于采用純氧，所以燃燒后廢氣的量大大減少，而廢氣的溫度變化不大，從而廢氣帶走的熱量大大下降，從而達(dá)到節(jié)能的目的；二是由于采用純氧燃燒，燃燒速度加快，氮?dú)夂看蟠蠼档?，從而使?shí)際火焰溫度很高，根據(jù)有些資料表明最高可達(dá)2690，而預(yù)熱空氣助燃的最高溫度為1800，由于火焰溫度的升高，輻射給物料的有效熱量增加，而玻璃池窯內(nèi)的物料得到的熱量的40%左右是由火焰輻射傳遞的，從而降低了能耗。 下面為我公

4、司一期窯爐采用純氧燃燒技術(shù)前后的數(shù)據(jù)對(duì)比。 從以上數(shù)據(jù)可以看出，使用純氧燃燒技術(shù)后，窯爐的單位熱耗下降了38%，因?yàn)橥肺词褂眉冄?，通路熱耗變化不大，煙氣量大大減少，減少了8780Nm/h。 1.3需要注意的問(wèn)題 使用純氧燃燒技術(shù)后應(yīng)適當(dāng)降低澄清劑（主要為芒硝）的用量。使用純氧燃燒后，由于煙氣中的水蒸氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，因此溶解于玻璃液的水分會(huì)大量增加，水分也起到一定的澄清作用，因此要適當(dāng)降低配合料中澄清劑（主要為硫酸鹽）的用量，這樣既可減少SO2的排放，也不會(huì)降低玻璃液的質(zhì)量。使用純氧燃燒技術(shù)后應(yīng)考慮廢煙氣的處理和利用。使用純氧后的煙氣量減少，因此余熱鍋爐進(jìn)口煙氣溫度下降較多，采用余熱鍋爐利用

5、余熱已意義不大，但根據(jù)我們的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)廢氣中煙塵和所含的揮發(fā)物含量并未大幅減少，因此要經(jīng)過(guò)一定的處理才可以直接排放大氣中。 使用純氧燃燒技術(shù)后更要精確地控制窯壓的穩(wěn)定，以避免窯內(nèi)氣氛和溫度的紊亂。純氧燃燒的火焰形狀是可見(jiàn)的，它主要受燃?xì)?、氧氣、噴槍安裝位置和窯壓的影響，一般情況下，前3項(xiàng)是穩(wěn)定的，因此窯壓的波動(dòng)，會(huì)造成火焰形狀的變化，從而使窯內(nèi)的溫度、氣氛發(fā)生改變，使玻璃液的質(zhì)量受到影響，所以應(yīng)力求控制窯壓的穩(wěn)定。 2池窯熔化率 保持玻纖池窯較高的熔化率也是節(jié)能的一個(gè)重要方法。從以上數(shù)據(jù)可以看出，窯爐和通路的熱耗都隨著熔化率的降低而明顯地升高，尤其是在熔化率在1000kg/md時(shí)，窯爐和通路熱耗

6、有了明顯的增加。 下面分析一下窯爐及通路熱耗與熔化率的關(guān)系。 窯爐內(nèi)燃料燃燒所放出的熱量主要用于3個(gè)方面的支出：(1)將配合料熔化為玻璃液所吸收的熱量。(2)燃燒后廢氣所帶走的熱量。(3)窯體向外的散熱。一般來(lái)說(shuō)，在配合料配方和窯爐熱工制度穩(wěn)定的情況下，窯爐的前兩項(xiàng)熱量支出隨著熔化率變大而變大，而第3項(xiàng)的熱量支出和熔化率的關(guān)系不大，基本上是相對(duì)穩(wěn)定的。因此說(shuō)，隨著熔化率的增加，也就是單位時(shí)間內(nèi)熔化的玻璃液量增加，那么窯體向外的散熱分配到單位玻璃液的熱耗反而較降低，我們認(rèn)為這就是隨著窯爐熔化率的升高，玻璃液?jiǎn)挝粺岷姆炊档偷脑颉?池窯通路的燃?xì)馊紵懦龅臒崃恐饕糜?個(gè)方面的支出：(1)維持一

7、定的空間溫度，使玻璃液平穩(wěn)降低到拉絲作業(yè)溫度的熱量支出。(2)通路向外的散熱。(3)燃燒后廢氣帶走的熱量。其中后兩項(xiàng)為主要支出的熱量。隨著池窯熔化率的增加，流向通路的玻璃液量會(huì)增加，因?yàn)檫@時(shí)玻璃液的溫度較高，那么玻璃液本身帶過(guò)來(lái)的熱量也增加，根據(jù)熱平衡的觀點(diǎn)，燃?xì)馊紵峁┑臒崃肯鄳?yīng)地減少，反之亦然。 因此說(shuō)，通路玻璃液的單位熱耗也隨著熔化率的降低而升高。 上面的數(shù)據(jù)也充分證明了這個(gè)道理。3易熔玻璃配方 采用易熔的玻璃配方也是降低玻纖池窯能耗的重要手段。 不同的玻璃配方所需的熔化溫度是不同的，玻璃的形成熱是不同的，并且有些配方之間還相差很大，尤其是無(wú)氟配方和有氟配方之間的能耗相差很大，因?yàn)椴Ａ?/p>

8、方中引入一定量的含氟化合物（一般主要為螢石）能加速玻璃的形成，降低熔化溫度，降低玻璃液的黏度和表面張力，促進(jìn)玻璃液的澄清和均化，也降低了拉絲作業(yè)溫度，降低了玻璃液的單位熱耗。下面是我公司在二期窯爐試驗(yàn)有氟和無(wú)氟配方的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比。 從以上數(shù)據(jù)可以看出，除去產(chǎn)量對(duì)熱耗的影響，無(wú)氟配方的熔化溫度和單位熱耗都較高，適合拉絲作業(yè)的玻璃液溫度也相應(yīng)的提高，這也說(shuō)明了不同配方對(duì)玻璃熱耗的影響。因此說(shuō)，我們?cè)跐M足質(zhì)量條件和環(huán)保條件的情況下，應(yīng)盡可能選擇低能耗的玻璃配方。 4電助熔技術(shù) 電助熔技術(shù)也是降低能耗和提高玻璃液質(zhì)量的有效方法。 4.1電助熔原理 火焰熔化玻璃液時(shí)，燃料燃燒所放出的熱量只有一小部分用于

9、玻璃的熔制，大部分的熱量主要從窯墻散失或由煙氣帶走，因此窯爐的熱效率較低，對(duì)于玻纖池窯這種單元窯型，有數(shù)據(jù)表明它的熱效率僅為10%左右。E玻璃液中含有堿金屬離子，它們是相對(duì)自由的，在電壓存在的情況下，會(huì)發(fā)生離子遷移，產(chǎn)生電流，這就是E玻璃導(dǎo)電的原因。而采用電助熔技術(shù)后，由于電極是插在玻璃液里，通電后兩電極間的玻璃液在交流電的作用下會(huì)產(chǎn)生電流焦耳熱，從而達(dá)到熔化和調(diào)溫的目的。由于電極被玻璃液所覆蓋，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，向周圍介質(zhì)散失的熱量可以降低到最低限度，而且也沒(méi)有廢氣帶出的熱損失，故熱效率大大提高，有實(shí)驗(yàn)表明電助熔的熱效率在60%78%之間，是火焰輻射的68倍，從而達(dá)到節(jié)能的目的。 4.2需要

10、注意的問(wèn)題 4.2.1電極材料的選擇 電助熔對(duì)電極材料的要求較高，要求能承受1700的高溫，要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在800時(shí)不會(huì)被空氣氧化，具有與金屬相當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率，耐急冷急熱性好，不污染玻璃液，價(jià)格適中。完全滿足上述條件的電極材料很不容易找到，因此說(shuō)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)情況和經(jīng)濟(jì)條件，選擇不同的電極材料。目前常用的電極材料主要為石墨、金屬鉬、二氧化錫等。而現(xiàn)在熔制玻璃纖維所用的電極材料主要為鉬電極，因?yàn)殂f的熔點(diǎn)高，導(dǎo)電性好，熱膨脹系數(shù)低，加工容易，不污染玻璃液，是比較理想的電極材料。但鉬電極在高溫空氣中易氧化，在玻璃液中的鉬電極被玻璃液所覆蓋，不宜被空氣氧化，而在空氣中暴露的電極要采取一些保護(hù)措施以防

11、止氧化。 4.2.2電極的安裝位置及控制方式 電極的安裝位置取決于窯爐的尺寸、電助熔所提供的能量分布、耐火材料質(zhì)量與安裝維修條件，電極的尺寸主要取決于電極所提供的功率大小。目前在玻纖池窯比較常用的電極布置方式為：在熔化區(qū)布置3排左右的電極，在熱點(diǎn)區(qū)布置12排電極，功率分布一般為相等或熱點(diǎn)區(qū)高一些。電極的控制方式有兩種，恒功率控制和恒電流控制，熔化E玻璃一般都采用前者。由于電助熔的熱效率較高，因此現(xiàn)在新上的E玻纖池窯有由“電助熔”向“電主熔”的發(fā)展趨勢(shì)。 5熱工制度 穩(wěn)定的窯爐熱工制度也是窯爐節(jié)能的重要因素。一般來(lái)說(shuō)，窯爐的熱工制度取決于窯型及結(jié)構(gòu)和熔化率，還有玻璃配方及相應(yīng)的熔制溫度和成形溫度

12、、窯爐所屬設(shè)備及其控制水平等。在這些條件都已定型的情況下，窯爐的熱工制度也基本定了。窯爐的熱工制度穩(wěn)定主要是要控制以下幾方面的穩(wěn)定：(1)窯爐內(nèi)溫度制度的穩(wěn)定，溫度制度也是影響玻璃熔制質(zhì)量的主要因素，一般用溫度曲線來(lái)表示，沿窯爐的縱向，依據(jù)熔制要求建立穩(wěn)定的溫度制度，以有利于熔化操作，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的玻璃液。(2)窯壓和玻璃液位穩(wěn)定，窯壓應(yīng)以微正壓控制，這樣就能保證燃燒空間熱氣流分布均勻，又不至于冒火和吸入冷空氣。控制玻璃液位波動(dòng)一定要小，它的波動(dòng)會(huì)造成溫度波動(dòng)，成形不穩(wěn)。投料量和窯壓的波動(dòng)都會(huì)造成液位的波動(dòng)。(3)窯爐氣氛的穩(wěn)定，要依據(jù)熔制玻璃的要求，控制合適的氣氛，以保證玻璃液得到良好的均化與

13、澄清。(4)泡界線（或料線）穩(wěn)定，當(dāng)爐內(nèi)溫度制度、成形作業(yè)和投料情況等有變化時(shí)，都會(huì)在泡界線（或料線）上有所反映，這樣就便于我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決?？偠灾?，在窯爐的實(shí)際運(yùn)行中就是如何通過(guò)各種手段與措施來(lái)保證其穩(wěn)定，從而最大限度的提高熱能的利用率。 6窯體保溫 窯體保溫是減少窯爐無(wú)效熱量散失提高窯爐熱效的有效辦法。 由于玻纖池窯采用了大量的電熔耐火材料，如電熔莫來(lái)石磚、電熔鋯剛玉磚等。這類材料的導(dǎo)熱率高，窯體的散熱損失高，所以采用窯體保溫很有必要。窯體保溫可以大大減少窯體向外界的散熱，改善操作人員的工作環(huán)境，增大窯體的熱容量，更好地保持窯內(nèi)溫度制度的穩(wěn)定，也有利于提高玻璃液本身的溫度，使窯

14、內(nèi)玻璃液溫度分布和流動(dòng)更加合理，會(huì)顯著降低窯爐熱耗，有實(shí)驗(yàn)表明窯體保溫可節(jié)約燃料15%左右。雖然窯體保溫有諸多優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)窯體保溫不可盲目進(jìn)行，因?yàn)樗透G爐結(jié)構(gòu)和耐火材料的質(zhì)量密切相關(guān)，并且窯爐的不同部位要采用不同的保溫步驟及方法，同時(shí)還要有相應(yīng)的工藝制度和管理制度，切不可以犧牲窯爐壽命為代價(jià)。因此采用窯體保溫要慎重、合理、有序的進(jìn)行，以最終達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)、延長(zhǎng)窯爐壽命、節(jié)能降耗的目的。 7余熱利用 玻纖池窯的余熱主要指的是廢煙氣所帶走的熱量，對(duì)于空氣助燃的窯爐來(lái)說(shuō)，一般是利用金屬換熱器和余熱鍋爐進(jìn)行兩級(jí)換熱以充分利用余熱。而對(duì)于純氧燃燒的窯爐來(lái)說(shuō)，由于廢氣量大大減少，因此采用將原助燃風(fēng)和廢氣管道合并進(jìn)余熱鍋爐的方法進(jìn)行換熱以提高熱