1前言 浮法工藝已經發展成為相當成熟的平板玻璃生產工藝。浮法玻璃窯爐無論從哪個角度講，都是耗能大戶。為進一步節能降耗，保護環境，提高經濟效益，減少co2等溫室氣體的排放，人們想方設法地在浮法工藝生產的各個環節進行節能技術改造，主要是降低玻璃熔窯能耗，減少環境污染。 晶華集團浮法玻璃一線窯爐已經成功運行六年，窯爐保溫也取得了成功，在國產窯中尚處于節能窯的前列，但與國外先進水平相比，還有一定差距。 2、現狀分析 在國際、國內能源形勢日益緊張的前提下，原材燃料價格節節攀升，浮法玻璃的生產成本居高不下。玻璃熔窯是玻璃生產線能源消耗較多的裝備，玻璃制造成本中約一半是燃料成本。國內設計的浮法玻璃熔窯玻璃液單耗已經可以達到7500kj/kg的水平，但國外大型的浮法玻璃熔窯可達到5800 kj/kg，與國際先進水平相比，我們尚有一定的差距。 發達國家玻璃熔窯的熱效率一般在30～40%，我國玻璃熔窯的熱效率平均只有25～35%，以日熔化量400～500噸級浮法生產線為例，國內熔窯玻璃液單耗水平（7～8 mj/kg）比國外先進水平（5.8 mj/kg玻璃液）高出30%。 與國外先進窯爐相比，我國玻璃熔窯差距表現在浮法玻璃熔窯結構和保溫措施不盡合理、使用的耐火材料檔次低、窯爐操作技術落后、管理維護不夠完善等，從而造成能耗高、熔化質量差、窯爐壽命短等后果。 另外，國外設計的窯爐目前有很多成熟的節能輔助手段，如：窯底鼓泡技術、窯爐電助熔技術、電壩技術、窯坎技術、富氧燃燒技術、新型窯爐結構、新型緩沖泥漿等，這些新材料、新結構、新技術正逐步被國產窯爐所使用。近年來，國內的浮法玻璃窯爐在設計方面也有較大改進。迫于燃料成本上升和環境保護的壓力，企業本身在節能降耗方面不斷地進行改進和完善。 根據浮法窯爐運行的實際情況，借鑒國內外同行的先進經驗，筆者認為對小爐噴火口及蓄熱室進行結構改進，提高助燃風和霧化介質風溫度、加強窯爐的保溫和密封，以及熔化部蜂窩碹和階梯狀池底的使用等簡便易行，可以達到很好的節能效果。本文就圍繞這幾方面改造分析窯爐的節能效果，供業界同仁參考。 3、改造項目及措施 3.1小爐噴火口及蓄熱室改造 國內浮法玻璃橫火焰熔窯小爐噴火口有一傳統的設計方法，即小爐噴火口平碹與小爐斜坡碹呈一定角度（如圖）。助燃風在蓄熱室預熱后，經小爐平碹、斜碹在小爐噴火口平碹處進入窯內與燃料混合燃燒，實際上，助燃風在噴火口平碹的進口端受到較大的阻力，助燃風會變向、變速，進入窯爐內不能很好地與燃料混合，造成燃油燃燒不徹底，窯內工況不理想。主要原因是這種小爐結構受當時電熔耐火材料制造技術的限制，無法制作出理想的形狀。 圖1 圖2 （注：圖1為改造前示意圖，圖2為改造后示意圖） 借鑒先進的設計理念，把浮法窯爐的噴火口平碹改造成與小爐斜碹呈零度角，小爐底板不再是水平形狀，而是設計成斜坡狀（蓄熱室方向偏高，見圖1，圖2），也就是順應助燃風的自然流向，盡量減小助燃風在流動過程中的阻力與擾動，穩定助燃風的流速流向。合理的助燃風空氣流動，能優化助燃風和燃料混合度，提高燃料的燃燒率，可以有效地降低空氣的過剩系數；另外，小爐底板呈一定斜度設計，加大了小爐底部的操作空間，更加有利于操作人 員對油槍及管路閥門的維修維護和保養，有利于“幫磚”操作。從燃燒效果來看，小爐噴火口采用這種結構會更好。 小爐噴火口結構改造后，小爐斜碹尾部升高，小爐底板呈斜坡狀設計，增加了小爐底板的高度（小爐后部與蓄熱室接觸處），蓄熱室格子體的高度可相應增加，格子體體積相應增大，助燃風預熱效果加強，蓄熱室的熱效率進一步提高。 3.2提高助燃風及霧化介質風溫度 3.2.1助燃風管道及采風口改造 我們在實際生產中非常重視窯爐工況穩定。晶華浮法二線助燃風采風原設計基本是室外風，空氣進入蓄熱室經過熱交換后，夏季和冬季室外溫差較大，助燃風溫度也有較大的差別。在冬季我們臨時在窯底利用帆布組成風管道，采風口設在熔化部熔化區底部，此處空間溫度比冬季室外風高出30℃左右，到達窯內的助燃風空氣提高了20℃左右，火焰燃燒狀況良好，節能效果比較好。（附表1） 表1：助燃空氣的溫度對玻璃液熔化的單位熱耗量影響 3.2.2提高霧化介質風的溫度 霧化介質風溫度不足，有一種弊端：高壓的霧化介質風在噴出的瞬間出現絕熱膨脹會吸收大量的熱量，造成熱量損耗，溫度低的霧化風不足以克服這個吸熱過程，影響燃料霧化，造成燃料浪費和窯內工況不理想。 目前傳統的設計是霧化介質風管道在蓄熱室頂部和墻面周圍繞行，起到加熱介質風的目的，這樣的設計雖然加熱了介質風（溫度在150℃左右），但溫度不是很高，燃油霧化和節能效果不明顯。將霧化介質風管道鋪設砌筑在小爐底板磚中間，（在小爐底板下架設介質風旁通管道，以備急需）介質風穿過小爐底板后到達槍前將燃油霧化，用這種方法加熱后的介質風溫度很高（600℃左右），不但能降低窯內的熱損耗和小爐底板的溫度，而且也能提高燃油的霧化效果。日耗油量降低0.5噸左右，該技術風險性小，施工簡單，效果明顯。 4、窯體的保溫和密封 4.1窯體的保溫 根據玻璃熔窯熱平衡測試，熔窯的散熱量占總熱耗的25～30%，根據實際生產經驗和數據，對窯體進行保溫和密封，在窯爐運行條件下，能節約15~20%的燃料消耗，因而在同樣的燃料消耗條件下，能提高窯爐的產量，或在保持原來產量條件下降低燃料消耗量。合理的窯體保溫還有助于減少耐火材料砌體的侵蝕，提高玻璃質量，降低外部環境溫度，改善操作人員的勞動條件。 采用窯爐保溫技術，增加窯體的熱阻，減少熱損失提高熱效率，如我公司600t/d浮法二線熔化部大碹保溫以后，日耗油量明顯降低（從保溫前的112t/d降到保溫后的108t/d左右），節油3~4%，而且窯內工況穩定，易于控制。從實際情況看，大碹對玻璃液的輻射熱明顯增加，大大提高了熔化量，有效地降低了能耗。 從實際情況考慮，窯爐保溫在選材上必須匹配，了解各種保溫材料的較高使用溫度及其物理化學性質，另外建立健全熱工測試手段隨時進行檢測，優化操作技術水平也很重要，尤其是在調整油流量分配和油氣風的配比上要科學合理，使之符合窯爐的溫度制度和氣氛制度，滿足窯爐的熱工要求，從全盤的角度考慮都必須到位，才能達到窯體保溫后預期的提高產量和質量、節能降耗的目的。 4.2窯體的密封 未采取密封措施的窯爐孔、縫隙比較多，如投料池處、蓄熱室兩側看火孔、澄清區耳池孔、卡脖深水管及水平攪拌器處、冷卻部泄壓孔以及燃燒器周圍等，經過開孔、縫隙從熔窯外部吸入的空氣將被加熱到窯內的溫度，另外開孔和縫隙也可導致放射熱損失，兩部分損失的熱量都能用公式量化計算出來。以燃料為重油計算，一個65×114㎜的開孔，在熔窯壓力低于外部壓力1mmh2o的情況下，計算出的熱損耗約相當于94升重油/日。如果窯爐的所有孔、縫隙都未采取密封，累積起來熱損耗就相當大了。所以熔窯的密封也很重要。 晶華浮法一線是在窯爐運行中期對投料池采取密封措施的，投料池密封做好后，熔化部1#碹頂溫度有所上升（我公司采取降溫節油措施），減少了配合料的粉塵飛揚，減輕了由此而造成的侵蝕，另一方面配合料的預熔效果得到加強，料堆、料壟走勢不錯，對熱點的穩定打下了良好的基礎，實踐證明投料池密封不但做到了節油降耗，而且改善了投料池附近的操作環境。（附表2） 表2 4.3泄壓孔的合理應用 布置在冷卻部兩側的泄壓孔（晶華公司浮法二線450×460mm），配有可滑動的密封門，起到調節冷卻部溫度和壓力的作用，但同時此處散熱量也比較大，如果進入冷卻部的優質玻璃液溫度在整個冷卻部縱向流動過程中，能夠自然降溫或者說僅憑稀釋風的調節降溫，就能滿足玻璃成型所需的溫度，那么，冷卻部兩側的泄壓孔可以完全封閉或盡量關到較小，這樣此處的熱量損耗會大大減少。以此為前提，如果我們在保證玻璃液澄清均化的基礎上，能適當降低澄清區溫度，降低熔化區的熱負荷，也就是適當減少了燃料的使用量，那么節能降耗也將成為現實。 5.熔化部采用蜂窩碹 大碹是窯爐熔化部的頂蓋，是窯爐的關鍵部位之一，在窯爐的正常生產中，主要靠大碹內表面輻射熱量來熔化配合料，對材質的要求比較嚴格，要經受1600℃高溫火焰的燒蝕，耐侵蝕性要好，而且侵蝕后不污染玻璃液。 傳統的大碹設計為內表面較平滑的優質硅磚，表面積固定，在施工砌筑時泥縫稍微處理不好，烤窯過程中就會造成下表面的磚縫微張(硅質砌筑泥漿質量差也能造成)，這樣在正常生產時，堿蒸汽會從磚縫中鉆入大碹砌體，冷凝后腐蝕能力會更強，這就造成窯爐后期的“鼠洞”現象，有時要拆除窯頂保溫層，熱量會有很大地損耗。 采用蜂窩碹，其優點主要表現在以下幾個方面： 一、大碹的內表面輻射效率提高，配合料的熔化效果加強，熔化質量相應提高，燃油消耗相應降低。 玻璃熔化主要是通過輻射傳熱。蜂窩碹的內表面呈凹凸狀，表面積遠遠大于原設計大碹內表面積，其凸出部分溫度較高，輻射能力增強，凹進部分熱容量增加，而且有較強的熱反射能力，配合料及玻璃液得到的輻射熱大大增加。 二、有效減輕了堿蒸汽及火焰的侵蝕 由于蜂窩碹磚的特殊結構，蜂窩式優質硅磚的熱彈性很好，在700℃以上時有明顯的“彈簧效應”,在烤窯膨脹時磚與磚之間的下口泥縫會脹得很嚴，有效避免了堿蒸汽鉆入砌體進行侵蝕。另外，煙氣、堿蒸汽在蜂窩狀碹內表面受到很大的阻力，其流動速度減慢，有效地減輕了對大碹的沖刷和侵蝕。 三、蜂窩碹減輕了整個大碹的重量 使用的蜂窩狀優質硅磚，將碹磚的下表面設計成孔洞狀，其厚度不變，減輕了大碹的重量，但不影響大碹的強度，節省了投資。 6.采用階梯狀池底 配合料在熔化過程中，溫度至少需要1200℃，耗用熱量達到總能耗的70%(見表3)。浮法玻璃窯爐池深自加料口至卡脖依次變淺，加大熔化區池深，增加玻璃的體積，在窯爐熔化面積不變的情況下增加“熔化體積”，可以減少1、2號小爐的熱負荷，減輕粉料飛揚，能夠更充分地提高能源利用率。許多先進窯爐已采用了這一設計理念，取得了明顯的節能效果。 7.總結 在能源日益緊張的時期，平板玻璃行業作為燃料消耗的大戶，企業在迅速發展的階段在某些方面受到很大約束和限制，束縛著企業前進的腳步。為解決企業發展的后顧之憂，要求我們在科學合理利用和節約能源上下功夫，引進并應用科學的綜合管理方法和一系列技術創新改造來達到節能降耗，是作為玻璃工業技術人員追求的永恒課題。

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