玻璃纖維生產工藝技術改造與效益分析

諶 俊 曾云浩 鄭彩華 張 黎 徐少鋒

（1 清遠職業技術學院；2 清遠忠信世紀玻纖有限公司）

0 前言

由于玻璃纖維制品具有高效保溫、吸聲降噪、施工方便、質輕價廉等優點，使其在建材行業正得到越來越廣泛的應用[1]。我國雖然是玻璃纖維產業大國，產量位居全球第一，但尚未達到玻纖強國的水平。究其原因，主要是在生產技術、產品附加值等方面，與國外存在較明顯差距[2]。在本世紀初，我國開始了超細電子級玻璃纖維的自主研發，“十二五”期間，從以發展池窯為中心，轉移到完善提升池窯技術、重點發展玻纖制品加工業為主的方向上來?！笆濉逼陂g，要努力提升玻纖產品品質與檔次水平，不斷提升浸潤劑自主研發與生產供應的能力，預計到2020 年，我國玻璃纖維產量將達到400 萬噸[3]。為了提高玻纖產品的品質與檔次、降低成本、節省能源，打破國外對于浸潤劑的技術壟斷、提高窯爐使用壽命，提升我國玻璃纖維產業技術水平和持續發展能力，開展玻璃纖維生產工藝與設備技術改進迫在眉睫。

1 窯爐技術改造

為了降低能耗和盡可能減少對環境的影響，達到節能環保的要求，同時提高窯爐使用壽命、降低生產成本，研發了一種熔化率高、節能環保，能降低綜合能耗的玻璃熔制技術，即采用側燒技術和以天然氣為燃料的純氧燃燒技術，對玻璃熔制池窯進行改造。第一，對窯爐結構設備改造：在窯爐兩側胸墻設置多對燃燒器，使燃燒火焰與玻璃流方向正向相交，燃燒產物方向與玻璃流逆向運動。延長池窯內的玻璃熔化和澄清時間；第二，對燃燒工藝技術進行改造，采用新型噴槍，精確計算和設計噴槍分布點，把燃料由重油改為天然氣，助燃氣體由空氣改為純氧。兩項窯爐的技術改造，使得生產出的玻璃熔液純度高，性能穩定，有助于生產超細高強玻璃纖維。

2 浸潤劑供應系統改進

目前玻璃纖維生產行業的浸潤劑供應系統現有設計大多是單一的按照：罐體→泵→管道→生產機臺，存在的不足主要有兩點：第一，當設備出現故障，不能快速有效地進行切換；第二，生產產品變更或其它原因需切換時，前期準備工作多、操作強度大、操作不方便。針對上述問題，對管道輸送切換裝置和浸潤劑供應系統進行技術改造，新型管道輸送切換裝置包括五個液體輸送單元A、B、C、D、E，液體輸送單元分別包括貯液罐1A、1B、1C、1D、1E，與貯液罐1A、1B、1C、1D、1E 聯接的輸液泵2A、2B、2C、2D、2E，與輸液泵2A、2B、2C、2D、2E 聯接的輸出管道3A、3B、3C、3D、3E；貯液罐與輸液泵之間設有進液三通閥4A、4B、4C、4D、4E，進液三通閥4A、4B、4C、4D、4E 的另外一接口與設有的進液直通管8 聯通；輸液泵與輸出管道均設有出液三通閥5A、5B、5C、5D、5E，出液三通閥5A、5B、5C、5D、5E 的另外一接口與設有的出液直通管9 聯通。其中，進液三通閥4A、4B、4C、4D、4E，及出液三通閥5A、5B、5C、5D、5E 的閥芯至少包括三個閥芯位；三個閥芯位分別為三個端口a、b、c 中的任意二個端口相互聯通的閥芯位。為了能實現自動控制，進液三通閥、出液三通閥均采用電磁閥，輸液泵也采用電動泵。當液體輸送單元A 中的輸液泵2A 壞了，不能工作時，液體輸送單元C 為備用單元，此時貯液罐1A 中的液體經過進液三通閥4A 進入進液直通管8，再經過進液三通閥4C 進入輸液泵2C，再進入出液直通管9，再經過出液三通閥5A，進入輸出管道3A，實現供液管道快速切換[3]。

圖1 管道輸送切換裝置及玻璃纖維浸潤劑供應系統技改示意圖

3 其它技術改造

3.1 捻線機改進

在機架上端設置繞絲筒，機架下端左右兩邊分別安裝紗錠，繞絲筒與紗錠之間的設置張力桿；紗錠的上端套有綱領座，綱領座內套有適配器，適配器上設有綱領，左右兩個紗錠上的紗線經過綱領，張力桿集合于繞絲筒[4]。當需要加捻不同種類的電子紗時，僅需更換不同的綱領即可，提高了多功能捻線機的通用性；張力桿可以降低電子紗退解時張力的波動性，提高加捻的均勻性以及減少電子紗的毛羽。

3.2 絲筒改進

對玻璃纖維原絲成型絲筒中的絲餅部的頂部和底部尺寸進行改進。絲餅部頂部寬度增加到120mm，有利于號數的均勻性，絲餅底部寬度縮小到180mm，有利于底層紗的保護，底層紗的提升質量，可以減少絲餅底部的殘絲；筒邊寬度寬，防止員工操作損傷紗。

3.3 涂油器與漏板改進

開發出了新型的涂油器、排線器和卷繞方式，保證了超細原絲的成型，減少了浸潤劑的遷移，并有很好的退解需求。同時對漏板進行技改，技改后溫差小，滿筒率高，號數不合格率控制在0.1%以下。

4 改造后效益分析

清遠忠信世紀玻纖有限公司通過一系列技術改造，對改造前后的燃輔料成本、能耗、產量和質量進行對比分析。

4.1 燃輔料成本分析

改造之前燃料燃燒以重油為主，天然氣為輔，浸潤劑供給系統管道切換裝置操作強度大，每噸玻璃纖維需要2299.6 元的燃輔料成本，改造后燃料全部使用天然氣并配合富氧燃燒技術，每噸玻璃纖維的燃輔成本整體成本下降到1651.2 元，下降幅度達到28.2%，具體數據表1 所示。

表1 改造前后每噸玻璃纖維各燃輔料成本對比（元/噸）

4.2 節能降耗分析

統計改造前后兩個月的各種燃料的能耗數據，轉化成標準煤，具體見表2 和表3 所示。改造前兩個月總能耗為3190.36 噸標準煤，改造后下降到2514.17，降幅達到21.2%。

表2 改造前兩個月能耗匯總

表3 改造后兩個月能耗匯總

表4 改造前后31天產質量情況匯總

4.3 產量和質量分析

改造前合格品產量為2290405 千克，優級品率75.05%，合格品率99.53%，改造后產量提高到3011955千克，增幅31.5%，優級品率提升到86.87%，增幅15.7%，合格品率上升到99.74%，見表4。

5 結論

⑴采用側燒技術和以天然氣為燃料的純氧燃燒技術，對窯爐進行改造，能耗降幅達到21.2%。

⑵浸潤劑供應系統的管道切換裝置技術進行改進，以及其他工藝技術改造，使得燃輔料成本下降到1651.2 元/噸，降幅達到21.2%。

⑶改造后玻璃纖維產量提高到3011955 千克，增幅31.5%，優級品率提升到86.87%，增幅15.7%，合格品率上升到99.74%。