玻璃窯爐生產節能優化研究

王 飛

(陜西鐵路工程職業技術學院 建筑工程系，陜西 渭南 714000)

隨著世界能源的匱乏，各類能源售價水漲船高，高耗能產業生產成本也隨之上升。對于玻璃制造業而言，由于自身對能源需求量巨大，其生產成本也變得越來越高。如何在原有基礎上提高玻璃生產效率，降低玻璃制造對能耗的依賴程度，成為各個玻璃企業追求的重中之重。本文從玻璃窯爐燃燒技術和玻璃窯爐結構兩方面進行節能優化方面的論述。

1 燃燒技術的節能優化

由于玻璃窯爐熱效率一般在20%～30%之間，國內玻璃窯爐燃燒效率在與國際水平相比還有較大差距[1]，因此玻璃窯爐的節能優化是玻璃制造中至關重要的一方面。本文從全氧燃燒和富氧燃燒兩個方面進行節能優化方面的論述。

1.1 全氧燃燒技術

全氧燃燒技術主要是通過全氧環境代替助燃空氣，以降低煙氣中NOX的污染程度，減少廢氣帶走的熱量。在噴槍的作用下通過更為精確的控制火焰覆蓋率，并在燃燒過程中進行分階段全氧燃燒，以提高能量轉換熱輻射率，充分利用玻璃窯爐自身傳熱均勻性，提高短波段在玻璃液中的穿透效率。全氧燃燒技術的應用使玻璃窯爐熱效率提高20%，以達到節約能源的目的。但其自身也有缺點，由于全氧燃燒技術會使煙氣中的水蒸氣濃度增加，從而產生較多堿性蒸汽，加速玻璃窯爐中耐火材料的侵蝕，進而影響窯爐使用年限和生產規模[2]。因此，在運用此技術時應注意降低煙氣中水蒸氣濃度。

1.2 富氧燃燒技術

富氧燃燒與全氧燃燒不同，經研究發現當空氣中富氧含量達到28%時，熱量損耗會降低25%，從而會減少燃料的損耗程度。在這種狀態下，通過噴槍把該含量的富氧空氣化作霧化介質，讓富氧空氣能與燃料充分混合燃燒，以提高窯爐的熱效率，起到節能降耗的作用。其與傳統的燃燒技術相比，富氧燃燒縮短了火焰根部黑區，降低了燃料的燃點溫度，改變了助燃氣體與燃料的接觸方式，從而使傳熱面積有效增加[2]。但在這種情況下雖然能夠有效節約能源消耗，但富氧燃燒技術應用卻對玻璃窯爐有著更高的要求，因此還需對玻璃窯爐建設規格制定更高標準。

2 玻璃窯爐結構節能優化

玻璃窯爐自身結構是否合理直接影響玻璃燒制過程對能源的消耗量，本文從投料池、投料池、蓄熱室、熔化部池底、冷卻部和卡脖、窯體密封和保溫五個方面進行節能優化方面論述。

2.1 投料池設計優化

在傳統玻璃窯爐生產中，玻璃窯爐對玻璃料進行初始加溫即從室溫到300℃的過程是非常漫長的，而一旦達到300℃其加熱速度便開始明顯加快。如果在把玻璃料放進窯爐前就將其預熱到300℃，而后再放入窯爐中進行升溫加熱將大大縮短加熱周期并起到一定節能優化的作用。根據該種情況，對投料池中燃料進行預熱是節能優化的重點，可以通過以下幾個方面提高燃料預熱:(1)設置等寬投料池結構配合投料機，實現配料薄層投料，提高配合料的熔化速度；(2)提高玻璃液的表面回流，快速預熱配合料；(3)增加純氧助燃，加速配合料熔化，減少廢氣排放，增產并提高產品品質；(4)回收窯爐煙氣余熱，減少熱量損耗，實現部分熱量回收[3]。

2.2 蓄熱室結構的改進

蓄熱室本身就是節能裝置，具有預熱空氣和氣體燃料、回收煙氣余熱、降低煙氣溫度等作用，但常見蓄熱室結構還有多處可以進行改良，來提高蓄熱室的熱效率。具體改良措施主要是調整格子孔徑、格子磚厚度和類型，改善蓄熱室內氣流分布均勻性，采用二段蓄熱室增加熱交換流程，增加煙氣與格子的接觸時長，使熱交換更為充分，降低排煙溫度，提高二次空氣預熱溫度，以降低能源消耗[3]。如果條件允許可也建立更為高大的單通道蓄熱室以達到更好的節能效果和經濟效益。

2.3 熔化部池底改進

融化池也是提高玻璃窯爐熱效率的重要環節，首先需要優化的是熔化部，其尺度宜采用淺池或臺階結構[4]，來減少玻璃液量和玻璃液回流，降低二次加熱能量消耗。其次，通過池底窯坎和鼓泡裝置兩者之間合理的密切配合，減少玻璃液回流，提高玻璃液溫度和氣泡溢出速度，提高玻璃液質量和融化率。為避免設置窯坎所帶來的影響影響，還需要設置兩排鼓泡，一排在加料口附近，起到助熔作用，二排與窯坎結合使用，間距1m為宜[1]。以改善融化池內玻璃液對流體系，增強各物料間熱交換和物理化學反應，從而達到減少燃料消耗的目的。

2.4 冷卻部和卡脖的設計調整

冷卻部和卡脖在也是玻璃窯爐節能優化不可忽視的一部分，主要措施為，抬高卡脖處池底高度，用較淺的冷卻部減少冷卻部玻璃液容量，來提高冷卻部蓄熱能力并減少玻璃液的回流。最終熔化部玻璃液溫度得以升高，玻璃液中氣泡變少，從而以達到節能的目的[4]。

2.5 窯體密封和保溫的強化

窯爐在燒制過程中如果能夠有效降低熱量散失可以增加窯爐自身燒制熱效率，提高一定熔化率，以達到節約燃料的目的。降低熱量散失可以從窯爐保溫層和窯爐整體密封兩方面進行考究。對于保溫層而言，所設置的保溫材料自身耐熱性不可在窯爐燒制過程中溫度達到保溫材料自身熔點造成不必要的損失[5]。待窯爐膨脹趨勢穩定后對碹和墻體用與原窯爐密封料相同的材料進行保溫磚的堆砌，最后在碹、墻體外圍用稀土保溫涂料再密封一次，最終把窯爐外溫度穩定在在80℃左右效果為最佳。

3 總結

本文從燃料燃燒和窯爐結構兩個方面論述了節能優化方面的措施，通過對燃料燃燒技術的應用提高燃料燃燒效率，對玻璃窯爐結構節能優化進行詳細論述，從投料池、蓄熱室、熔化部池底、冷卻部及卡脖、窯爐保溫密封等方面進行了詳細論述，以達到提高窯爐熱效率，為玻璃企業帶來更多的經濟效益的目的。