玻璃窯爐節能途徑
玻璃的能源主要用于三個方面：玻璃的熔化能，能源的利用率和窯墻的外部散熱及產品、排出物帶出的熱量，而窯墻自身的蓄熱和玻璃自身的蓄熱，由于在生產過程中相對穩定，可調節的程度較小，可以忽略。
　　而較近幾年，玻璃電熔技術在我國取得了飛快的發展，其電熔爐生產線達數百條；而全氧燃燒技術日趨成熟，國內已經有多條生產線采用了該項技術，效果顯著。
1、降低玻璃熔化的能量
1.1降低熔化溫度
　　熔化溫度是指在玻璃粘度為10～100泊時的溫度，一般由玻璃配方中化學組分決定。但由于在生產現場粘度的不可測量，實際的熔化溫度都是有經驗估計而定，而提高溫度有利于玻璃的快速熔化和澄清，因而實際很多的玻璃廠家熔化溫度相對偏高，因而，選擇合適的熔化溫度非常重要，因為高溫階段溫度的升高需要更大的能量輸入。
1.1.1優化原料
　　玻璃制品的導熱系數很低，通過提高玻璃的透熱性來提高熱效率。玻璃熔窯池深方向的溫度梯度就小，深層玻璃液的溫度就高。這樣，不僅可以降低火焰溫度，節約燃料，還能提高玻璃液的均勻性。影響玻璃透熱性的主要因素是玻璃內含鐵總量，尤其是FeO的含量。玻璃中氧化鐵含量，世界先進水平控制在0.1％以下，而我國大多數企業在0.15％～0.18％。同時，含鐵量低，玻璃透明度高，質量好。
改變配合料的入窯形態。我們一直沿用散料（體積密度1.2～1.3g／cm3，氣孔率40％～50％）入窯，導熱系數小（0.273w／m.K），熔化慢，粉料飛散，還會改變玻璃成份，降低玻璃質量。通過粒化和壓實等方法，將散狀粉料進行密實化處理（體積密度達1.9～2.2g／cm3以上、氣孔率8％以下），導熱系數大大增加（0.43～0.49w／m.K），配合料傳熱快，易于熔化，不僅降低能耗，而且還能提高玻璃的產量和質量，延長熔窯壽命。
1.1.2提高氣泡率
　　氣泡率是指玻璃配合料中生成的氣體占配料的重量比。玻璃氣體率的提高有利于玻璃液的澄清和均化，也有利于熱量的傳遞，但過量的氣體率不僅增加了化學反應能，而且還增加了廢氣量，增加了能耗。一般來說10～15％的氣體率比較適中。并根據玻璃料的熔化難易選擇高低值。
1.2縮短熔化澄清時間
　　玻璃的澄清和均化很重要，它是降低玻璃氣泡缺點和條紋缺點的主要過程。玻璃的澄清和均化主要在熔化池完成，而料道對玻璃的較終均化有決定性作用，一般來說，料道越長均化越好，但過長的料道會提高熱量的散失。
1.2.1氣體率的影響
　　氣體率通過氣體的引入，提高玻璃液攪動。
1.2.2鼓泡技術
　　通過窯底鼓入氣體，來改善玻璃液的澄清和均化。氣泡的鼓入，不僅可以改善玻璃液的流動，增加玻璃熱量對流和傳導，促使表面層的玻璃液與深層玻璃液之間的熱交換增強，相應地提高了熔化能力并節約燃料，同時玻璃液的強對流，使得

各部分成分快速均化，減少玻璃液的條紋；此外，玻璃液中的小氣泡由于玻璃液的飽和蒸汽壓和玻璃液壓強的作用很難快速排除，而鼓入的大氣泡能吸收玻璃液中的小氣泡共同快速排出。
　　由于用于鼓泡的氣體量很小，幾乎不提高廢氣量和帶走余熱。
1.2.3攪拌和窯坎的應用
　　攪拌目的是為了減少玻璃液的溫差，清理條紋以及因原料分層所引起的玻璃液組分不一致。事實上僅靠熔池內玻璃均化就必須采取機械攪拌的方法。機械攪拌不僅清理已澄清玻璃液的分層，還增加擴散面，清理因濃度微差所引起的條紋；清理溫差相對流所引起的條紋；清理因玻璃組分揮發所引起的條紋；
1.3增加碎玻璃含量
　　碎玻璃屬于熟料，在
中不需要再消耗各種化學反應的熱量，因而能降低能量消耗，大大降低了玻璃熔化能量。但由于碎玻璃的引入，減少了玻璃的氣體率，使得玻璃難以澄清，而碎玻璃的成分控制較難，因而一般玻璃配合料中碎玻璃的比例僅為10～30％。而深圳某玻璃公司采用新型配方和澄清劑，使得碎玻璃的比例達到90～100％，大大降低了熔化能量，減少了產品成本，提升了產品競爭力。
　　在玻璃配合料中，因根據玻璃料種的不同來決定不同的碎玻璃量。由于碎玻璃的成分難于控制，其雜質成分存在兩次沉淀，因而對玻璃的性能有一定影響，特別是一些高要求高質量玻璃。
2、提高能量利用率
2.1燃料的選擇
　　爐用燃料的選擇對籌備爐內火焰的合理、穩定、效率高燃燒起著決定性的作用，所以應根據加熱工藝要求、燃料資源和火焰爐的種類，選擇合適的燃料。火焰爐的較佳燃料是氣體燃料，特別是高熱值的天然氣、戊烷合成氣、混合煤氣等，其次是液體燃料，再其次是燒煤。
無論新建火焰爐，還是改造原有火焰爐，首先根據加熱工藝要求、燃料資源和所建火焰爐的種類，選擇合適的燃料。燃料選擇應該優先選用燃油，因為油、氣和煤的燃耗比是0.61︰0.95︰1.00，可見燃油較燃氣和燃煤節能。當然，油、氣要比煤好用得多，只有當不能用油和氣時才用煤作燃料。
　　選擇燃料也要根據當地的實際情況，因地制訂，充分利用地域優勢。
2.2提高燃燒效率
　　在火焰爐中，提高燃燒效率是至關重要的，決定了產品的質量，而火焰爐的平均熱效率只有20％～30％，爐窯單位能耗及運行熱效率與全部平均水平差距很大，因此，提高火焰爐的燃燒效率和熱效率對于玻璃行業節能、降低成本、增加市場力和提高窯爐壽命的意義是非常重大的。
　　　窯爐在較佳的狀態下，窯爐較佳熱效率下，其離窯煙氣帶走熱損失與不完全燃燒熱損失之和較小，其實質是此條件下提高了燃料的有效熱。增加過剩空氣量將減少化學不完全燃燒熱損失而提高燃燒效率，但此時煙氣帶走熱損失將增加，并使燃燒溫度與火焰輻射率有所降低，將影響玻璃的熔化質量。因此，為尋求較佳的熱效率，必須使煙氣離窯帶走熱損失與不完全燃燒熱損失兩者之和達到較小。其實質是控制適當的空氣過剩系數，使其完全燃燒，或滿足氣氛要求而不過份地增加煙氣帶走的熱損失。
　　此外，采用效率高節能的燃燒器也很重要，通過預混和霧化等結構，使燃料和空氣混合均勻，燃燒充分，提高燃燒效率。
2.3合理的窯爐結構
　　常用的窯爐結構有蓄熱式和換熱式，其適應不同大小和玻璃料種的熔化窯爐，要根據實際情況來進行選擇。
　　玻璃窯爐內襯的蓄熱和散熱，一般占爐子總能耗的20％～45％，選用節能型的耐火材料可減少爐體的蓄熱和散熱損失，提高熱效率。筑爐材料的發展趨向是“兩高一輕”，即高溫、高度、輕質。
3、減少熱量損耗
3.1加強保溫
　　對窯爐進行保溫，減少熱量散失。池窯保溫是增加池窯熱效率、提高熔化率、節約燃料的主要措施之一。加強保溫，不僅能夠大大降低窯體對外界的散熱，以便更好的保持窯內溫度制度的穩定性和控制生產工藝，而且有利于提高玻璃液本身的實際溫度，提高溶化率，提高玻璃質量和降低能耗。加強窯體保溫，一般可提高融化溫度20～30℃。
　　窯體采用保溫措施時，必須考慮窯爐不同部分的不同特點，采用不同的保溫措施及不同的耐火材料和保溫材料，做到“關鍵部位用，次要部位用一般”，不但加強了保溫，也節省了材料費用，降低玻璃成本。
3.2減少廢氣的排除
　　空氣中含有79％的氮氣，在整個燃燒過程，不僅由于顯熱的提高而帶走大量的熱量，同時在高溫下N2會反應生產氮化物，對大氣進行污染。這部分熱量約占整個窯爐散熱的30％。
　　廢氣主要由配合料的揮發，氣體率和燃料的生成氣體和空氣中氮氣。前兩個因素由配合料品種決定，難以調整，燃料應盡量選用低生成氣體高熱量的熱源，而對于空氣中的氮氣，一般只有采用富氧空氣來減少，其成本較高。
3.3廢氣回收利用
　　火焰爐出爐煙氣溫度較高，排煙損失對爐窯熱效率影響非常大，煙氣余熱隨爐溫變化，約占總供給熱的30％～70％不等，充分回收余熱，節約燃料，是爐子節能的重要途徑。一般都回收來預熱助燃空氣，助燃空氣溫度每提高100℃，可節約燃料5％，因此非常大限度地回收煙氣余熱是火焰爐節能發展的主要方向。
　　在空氣助燃的燃燒過程中，近80％的不助燃氮氣吸收了大量的熱量，從廢氣中排掉，不僅帶走了大量的熱量，同時生成氮氧化物，污染了環境，在環保和節能已經成為時代主題的趨勢下，對玻璃行業的發展是非常不利的。
4、新技術的發展應用
4.1電熔技術的發展
　　電熔技術在國外發展較早，在國內較初在80年代開始引進，但近幾年在國內得到了迅速發展。電的使用在提高能源利用率有非常好的效果，由于電加熱是利用玻璃自身的電阻產生的熱量，因而不存在傳熱過程的熱損失，而且熱量直接在玻璃內部產生，因而窯爐的爐墻溫度相對較低，因而散熱也相對降低。
　　同時玻璃電熔技術不產生廢氣和廢水，是真實的節能環保技術，也是國家科技部的科技成果要點推廣項目。
　　目前國內的電熔技術發展很快，幾乎可以運用于日產0.5～40噸規模的所有玻璃種類。其根據產品的不同可以采用全電熔、電助熔及料道電加熱。
4.2全氧燃燒技術的發展
　　全氧燃燒，又叫純氧燃燒，是指在燃料的燃燒過程中，利用氧氣來代替空氣進行助燃的燃燒。由于沒有空氣中的N2，因而在燃燒后形成的廢氣大大減少，廢氣也大大減少。因而近兩年全氧燃燒獲得快速發展。
　　全氧燃燒熱點有：節能降耗，降低氮化物排放，提高窯爐熔化率等。其節能效率約10％。
近幾年，隨著氣體制備工藝的完善，全氧燃燒的成本正在逐漸下降，為了降低由于燃燒生成大量的水蒸氣對耐火材料的影響，這幾年在窯爐結構等方面做了改進。目前在國內常州等地有多家浮法玻璃生產線。
4.3混熔技術的推廣
　　混熔技術，是指兩種或以上能源共同熔化，且能量比例相近的技術。一般指氣電混熔或油電混熔爐。該技術的應用，結合了火焰爐和電熔爐的優缺點，能廣泛地應用于各種窯爐。
4.4減壓澄清技術
　　為了提高澄清效率，非常大可能地清理灰泡缺點，目前較新有采用減壓澄清技術，通過降低空間的氣體壓強，利用其與灰泡內部氣體的壓力差，使得氣泡迅速上升直到排除，從而提高澄清的速率和效率，并能降低澄清溫度100～250℃。資料表明，通過減壓澄清技術，玻璃中0.05～0.5mm的氣泡個數從500～5000個／公斤玻璃降低到0.2個／公斤。
4.5新型加熱源的開拓
　　利用新型加熱源，如感應等離子加熱產生強熱氣流熔化粉碎很細的配合料，在反應空間內，配合料迅速轉化為液滴，并匯流成薄層，逐步流入工作池內，借助機械攪拌，來完成從熔化、澄清、均化、冷卻成型的整個效率高率熔化過程。從而有可能使玻璃熔窯的產量提高很多。
5、結論
　　玻璃窯爐的節能途徑還有其它很多途徑，玻璃廠家應根據自身要求，進行有效整治，在提高窯爐熱利用率的同時，降低廢氣和廢水的污染，真實實現可持續發展的道路。
　　玻璃電熔化及全氧燃燒等技術的推廣應用，可以很好實現節能、環保減排的目的，在生產中幾乎沒有廢氣的產生，從而使企業能形成良性發展。