1熔化爐
玻璃熔窯是浮法玻璃生產線能耗最大的設施,玻璃熔窯的能耗約占生產線總能耗的93%。發達國家玻璃窯爐的熱效率壹般在35%-40%,而我國玻璃窯爐的平均熱效率只有25%-35%。爐子的結構設計和保溫措施不合理,使用的耐火材料質量不高,是造成這種差距的重要原因之壹。其次,玻璃生產工藝操作技術落後、管理不完善也是能耗高、熔制質量差、爐齡短的原因。
近年來,秦皇島玻璃工業研究設計院進行了科研攻關,消化吸收了國外玻璃窯爐的先進節能技術。采用全保溫節能窯爐,玻璃窯爐熱效率可接近40%。節能措施包括以下幾個方面:
1.1爐熱平衡技術
爐內采用保溫技術,全方位提高爐子熱效率。
(1)全密封、強保溫設計,窯體外部采用整體保溫材料結構,保溫材料選用具有高溫保溫性能。
(2)進料口采用45o進料口、L型復合結構前吊墻和全密封裝置,不僅改善了進料口的操作環境,而且減少了換爐時由於窯壓波動而導致的大量冷空氣湧入爐內,減少了前端熱風的溢出。
(3)窯體結構設計註意受熱後膨脹性能與窯體密封性能的關系,以減少熱流的溢出和冷空氣的吸入。
1.2氧燃料燃燒技術
全氧燃燒技術是壹種在玻璃熔窯中用氧氣代替空氣作為助燃介質,以達到節能和減少環境汙染目的的新技術。
玻璃熔窯使用空氣作為助燃介質時,空氣中只有20%左右的氧氣用於有效助燃,其余80%多為氮氣。氮氣不僅不能支持燃燒,反而帶走了大量的熱量,降低了熔化爐的熱效率。此外,N2O在高溫下會產生汙染環境的氮氧化合物。用純氧代替空氣,不僅可以提高熔窯的生產能力,提高玻璃質量,提高熱效率,降低燃料消耗,降低成本,減少熔窯的投資。
1.3爐參數實時數據采集與控制技術
計算機數據采集和控制技術在國外浮法玻璃熔窯的生產管理中已經得到了廣泛的應用,在生產中通過該技術可以更好、更快地控制熔窯的整體情況。通過局部測試,可以掌握整個窯爐的狀態,大大提高了窯爐熱工系統的穩定性,從而達到節能的目的。
1.4采用高效節能的爐膛設計技術。
采用更高效合理的結構設計。包括:
(1)增加蓄熱室換熱面積,用圓柱磚做格子,提高預熱溫度和余熱回收率。
(2)加長l#小爐中心線到前墻的距離,提高l#小爐的熱效率。
(3)加大小爐口寬度,擴大火焰覆蓋面積,提高熔化率,降低熱耗。
(4)采用與熔池等寬熔池結構,不僅提高了爐子的熔化質量,而且延長了高溫火焰在爐子中的停留時間,提高了爐子的熱效率。
(5)熔窯底部采用階梯式結構,既能保證提供高質量的玻璃液,又能限制玻璃液回流,減少玻璃液的重復加熱,節約燃料。
1.5采用先進的窯爐技術。
改進爐膛溫度系統,采用雙峰熱負荷運行工藝,降低泡沫區熱負荷,提高熱效率。通過控制熱空氣與燃料的比率,並測量廢氣中氧氣和可燃物的含量,可以調節風與燃料的比率。
2錫槽
2.1采用高效節能的錫槽設計技術。
錫槽是浮法玻璃生產中的關鍵熱工設備,其設計是否合理將直接影響生產線的質量和能耗。錫槽的設計充分吸收了以往的設計和生產經驗,采用了國內外浮法玻璃生產線錫槽的先進設備和行之有效的先進技術,本著節能、省投資、優質、高效的原則,設計出符合節能降耗要求的錫槽。
錫槽采用近年來發展起來的、國內外廠商普遍采用的先進成熟的技術和措施,如先進合理的錫槽結構和材料匹配、有效的密封結構和措施、排氣凈化裝置、錫液凈化技術、直線電機、板寬流量自動控制系統、電視觀察裝置、計算機集散控制技術、標準化生產管理技術等。
2.2結構和材料
錫槽底部設計不同的槽深和厚度,錫液深槽和靠近錫槽收縮段的擋板用於控制冷錫液回流,降低能耗。
錫槽底部選用特殊保溫結構和錫槽底磚。
胸墻采用復合保溫結構和材料。
頂蓋采用大塊復合磚平頂掛頂蓋的結構,盡量減少接縫;錫槽前後擋墻采用先進成熟的裝配式結構,解決了其他結構擋磚脫落的問題。
錫槽出口處的密封對錫槽溫度和玻璃質量有很大影響。過渡輥道的外殼是錫槽出口處的密封裝置,與錫槽鋼外殼密封連接。過渡輥道的上部裝有幾個可調節、可更換的軟簾密封裝置,下部采用專用的擦錫裝置,既能滿足密封要求,又能打磨輥道表面。
2.3溫度控制
錫槽采用電加熱控制錫槽內玻璃帶的溫度,通過合理的電加熱分配,可以滿足生產不同厚度玻璃的溫度控制需要;錫液對流控制器用於垂直控制錫液溫度,水平調節溫度,使能耗最小化。
3退火窯
3.1退火窯的結構設計與密封
生產線退火窯節能的主要設計特點是:加強退火窯保溫區殼體的保溫,合理布置窯內加熱和冷卻裝置,從而有效控制和調節玻璃板的橫向溫度分布。
科學制定玻璃帶退火曲線降低退火窯運行成本。A區冷卻系統采用下遊工藝,降低了A區末端玻璃板的冷卻速度,使其接近B區前端玻璃板的冷卻速度,改善了退火曲線的形狀,提高了玻璃板的退火質量。B區的冷卻系統采用熱風循環和間接輻射冷卻。同時,熱風直接冷卻區設置為兩個不同溫度梯度的熱風循環區。因為玻璃板和空氣溫度之間的溫差減小,所以可以獲得平滑的玻璃溫度下降曲線,並且可以降低玻璃破損率。為適應不同厚度和寬度玻璃的退火,退火窯加熱裝置采用位置可調的移動式電加熱裝置,提高退火質量。由於采用了先進的退火技術和合理的退火溫度制度,節約了能源,保證了玻璃板的退火質量。
3.2退火窯風冷系統采用變頻調速技術。
通過變頻調速技術在不同工藝區域的應用,最終達到節能降耗的目的。
退火後,切割時要求浮法玻璃的溫度≤70℃。這個溫度取決於退火溫度系統和控制水平。在實際生產中,由於風機功率的設計和選擇有較大的裕度,以及季節和晝夜環境溫度引起的風溫變化,有時只需少量的風量就能滿足工藝要求。目前玻璃生產企業退火窯的風機都采用輸出功率固定的電機。當需要減少風量時,壹般通過調節閥門和擋板的開度來控制風量。在調節的過程中,由於風扇的風量無法調節,經常出現當控制面板上的風閥關小時,面板下的冷卻風量增大。關小壹組風閥,增加另壹組風閥風量的不合理現象,會造成同壹退火區相鄰風閥之間的相互幹擾,影響退火溫度系統。風機額定功率時,耗電量不降反升,但風機運行阻力增大,加劇了閥體等冷卻系統的損壞。
由於節能的迫切需要和產品質量不斷提高的要求,以及操作簡便、免維護、控制精度高、功能性強的特點,風門、擋板、閥門的控制方案逐漸被變頻器驅動的方法所取代,可以達到明顯的節電降耗的目的。目前應用最廣泛的變頻調速器是電壓源型變頻調速器,它由整流器、濾波系統和逆變器組成。工作時,三組交流電經電橋整流成直流電,對脈動直流電壓進行平滑濾波,然後在微處理器的控制下由逆變器逆變成三組電壓和頻率可調的交流電源,輸出給需要調速的電機。根據電工原理,電機轉速與電源頻率成正比,通過變頻器可以隨意改變電源輸出頻率,隨意調節電機轉速,從而實現穩定的無級調速。
退火冷卻系統合理使用變頻技術,通過調節風機轉速來調節退火冷卻的風量。避免了冷卻空氣過多對退火溫度系統的影響,退火溫度曲線趨於理想。產品的殘余應力消除更加徹底,大大提高了浮法玻璃的退火質量,減少了玻璃的退火缺陷和切割損失。變頻節能從流體力學可知,p(功率)=Q(流量)×H(壓力)。流量q與轉速n的壹次方成正比,壓力h與轉速n的平方成正比,功率p與轉速n的三次方成正比,如果風機效率壹定,當需要調節風量減小時,轉速n可以成正比減小,軸輸出功率p以三次關系減小。也就是說,風扇電機的功耗與轉速之間的關系近似為三次比。例如,壹臺風力發電機的電機功率為22KW,當轉速降至原轉速的4/5時,其耗電量為11.264 KW,節電48.8%;當轉速降至原轉速的l/2時,其功耗為2.75KW,節電87.5%。此外,由於冷卻系統中風壓的降低,風機的運行阻力也會降低,從而延長設備和閥門的使用壽命,節省設備的維護費用。
4其他節能技術
(1)三個熱力設備的自動控制
目前,在浮法玻璃生產線上應用智能自動化技術生產高質量玻璃,降低生產能耗,對於降低玻璃生產成本、提高企業經濟效益、節約能源具有非常重要的作用和極其長遠的意義。
玻璃生產線的關鍵技術包括:玻璃窯爐系統技術、錫槽系統技術、退火爐系統技術。三大熱工設備應用計算機自動控制節能技術,可以提高玻璃質量,降低成本。
錫槽和退火窯采用智能電加熱系統和模糊溫度控制,可節電15% ~ 30%。
(2)配合比
進入玻璃熔窯的混合料比例對燃料消耗影響很大,如水分修正使窯爐配料易於熔化,降低燃料消耗;空燃比優化可降低油耗5% ~ 10%。
(3)玻璃熔窯余熱利用
浮法玻璃生產線中玻璃窯爐煙氣余熱產生的蒸汽可用於生產和加熱,也可用於發電和制冷,從而減少了購買能源的數量,達到了節能的目的。