玻璃行業是個耗能大戶,而燃煤氣窯爐的熱效率更低,一般燃料費用占整個成本的三分之一。從熱平衡的角度看,大約三分之一的熱量被煙氣所帶走,雖然在煙氣的排放途中,我們采取了多項措施進行余熱回收,但是絕大多數的熱量還是被排入大氣中。燃料進入大窯以后,在空氣中氧氣的助燃下,發生氧化反應,生成大量的燃燒產物。同時窯內的配合料吸收熱量后分解釋放出揮發性氣體,與燃燒產物共同形成煙氣。在大煙囪的抽力作用下,排出窯外。現在隨著耐火材料的質量的提高,熔化溫度越來越高,煙氣在窯內滯留的瞬間被加熱的溫度更高,那么在排出窯外的過程中帶走熱量就越多。因此,窯內的煙氣越多,窯內溫度越高,被煙氣帶走的熱量就越多,熱損耗大,效率就低。在日益提高熔化率的情況下,合理地選擇燃料種類,科學選擇空氣過系數,加強密封防止冷空氣的滲入和熱氣流的外溢可以減少煙氣量的形成,節能降耗的潛力很大。
    1、提高煤氣的質量可以減少煙氣量的生成從燃煤氣窯爐的煙氣的組成來看,主要是由煤氣帶進的不可燃氣體、煤氣燃燒時生成的氧化物、空氣中除氧外的其它氣體以及配合料熔解時產生的揮發物等。我廠九機窯采用發生爐煤氣為燃料,其成分為:CO29%、CO2415%、H21410%。其熱值Q熱=599kJöm3。煤氣燃燒時的理論空氣量為1125m3,理論煙氣量為2115m3。如果煤氣中的CO、H2等可燃性物質的含量增加,煤氣質量的提高,熱值增加,在熔化量不變的情況下,消耗煤氣量就可減少,相應生成的煙氣量也會減少。例如煤氣的熱值每增加100kJöm3,對于一個日熔化300t玻璃液,日消耗熱值為5998kJöm3的煤氣38400m3的企業而言,每天就要少生成煙氣約114萬m3。如果煙氣離開窯爐的平均溫度為1450℃,那么每年至少可以節約熱值為6000kcalökg的煤1825t。
    2、合理選擇過剩空氣系數
    無論玻璃熔窯采用何種物質作為燃料,都必須在空氣的助燃下才能燃燒,釋放出能量,被配合料吸收,配合料熔化完成各項生成玻璃的過程。科學合理的配備燃燒時所需的空氣量對熔窯的熱效率是十分重要的。如果空氣量不足,燃料會因為缺氧而不能完全燃燒,這樣不但燃料的熱量沒有完全釋放出來,而且未燃燒的這部分燃料還要消耗掉一部分量把它加熱到窯內溫度,然后隨著生成的煙氣排出窯外;如果空氣量過剩,這時燃料雖然能夠完全完全的燃燒,熱量全部的釋放出來,由于引入過量的空氣,這些空氣需要消耗掉一定量的熱量將其加熱到窯內溫度,隨著窯內生成的廢氣一起形成煙氣,排出窯外。種情況都會造成大量的燃料浪費,增加生成成本。
    我廠采用發生爐煤氣作為燃料組成百分比為:CO29%、CO2415%H21410%、CH4118%、C2H2012%、N25012%,其熱值Q熱=5998kJöm3。這種煤氣燃燒時的理論空氣量為1125m3,理論煙氣量為2115m3。如果窯內的空氣過剩系數每增加011,則煙氣中就要增加01125m3的空氣量,若此窯內的火焰氣體平均溫度為1550℃,那么1m3發生爐煤氣就要多消耗283kJ熱量,用來將這些多余的空氣加熱到1550℃,這些熱量占此發生爐煤氣的417%。如果此窯日熔化300t玻璃,日消耗煤氣840000m3,那么僅過剩系數增加011這一項每年就多消耗熱值為6000kJ的原煤1400t。
    在實際生產中,由于各種配合料所要求的氣氛不同,監控手段的不同,真實做到合理配備空氣量是有一定難度的。我們可以從窯內火焰的明亮程度,火焰的長短,煙道溫度和燃料的消耗量等判斷出窯內空氣量的情況。近年來國內外紛紛采用對煙氣進行余氧分析監測新技術,通過電子計算機系統對燃料和助燃風進行比例調節,有效控制了總煙氣量的增加,在節能降耗方面收到顯著效果。

    3、合理分配燃料,制定科學的溫度曲線
    國產窯爐習慣采用突出熱點的“山形”曲線,增加熱點與投料口處的溫差,形成強大的回流來增加配合料在窯內的熔化時間,增強配合料的熔化效果。下表為我廠過去使用的熔化溫度曲線。由于熔化芒硝—純堿配合料,保證4#小爐以后的強氧化氣氛,空氣過剩系數增加至112,甚至達到113,每1m3煤氣就要多生成01375m3的煙氣。由于要維持熱點處的高溫,必然要在此多消耗煤氣,多引入與其相配備的空氣量,這兩方面會造成大量的煙氣生成。這些煙氣都要加熱到相應的熱點溫度后排出窯外。結果是熱點越高,在此處消耗的能量就越多,煤氣耗量也就大,需要的空氣量自然就要加大,產生的煙氣量就會大大增加。這樣在煙氣生成同時要消耗大量的熱量將這些煙氣加熱到熱點相應溫度。與低溫處的1#小爐1420℃相比,熱點1590℃處1m3煙氣在離開窯內時就要多消耗能量(1590-1420)×1.46-262.8kJ。(1590℃時煙氣的平均比熱C=1.46kJö(m3•K)。

    從上面的分析可以知道,窯內熱點溫度過高,高溫帶過寬,不但會加劇窯爐的燒損,而且也會造成能量的浪費。我們廠經過實踐,將原來的“山形”曲線改為現在的“饅頭形”曲線,產品的產質量都沒有什么變化,但是煤氣流量卻明顯的下降了。
    4、加強窯爐管理,防止空氣滲漏
    助燃空氣的行程是從助燃風機、輸風管路、經空氣換向器進入支煙道,上升到蓄熱室,然后在小爐中與煤氣混合燃燒生成煙氣,此段為正壓過程;此煙氣在窯內滯留瞬間處于零壓狀態;然后在煙囪抽力作用下經對面的蓄熱室,煙道、大煙囪排出窯外。如果窯體密封不嚴,當處于正壓的情況下,助燃空氣外流,造成空氣損失,不但增加風機的負荷,重要的是它將帶走大的熱量,降低助燃空氣的預熱溫度,影響燃燒效果。當處零、負壓的時候,將會吸入大量的冷空氣,特別是在換火瞬間。以我廠為例,4s換火期間窯內將降低50℃,由于大量的冷空氣的涌入,增加了煙氣量,降低了整體煙氣量的溫度,影響格子體的蓄熱效果,進一步影響助燃空氣的預熱。
    5、結　論
    玻璃行業是個能耗高、熱效率低的行業。行業中先后進行提高熔化溫度,增加熔化率,窯體保溫,減少窯爐熱損失;采用箱式蓄熱室和余熱全通過加強余熱回收利用等措施,取得一定的成效,窯爐的熱效率有很大的提高。熔窯煙氣帶走的熱量約占燃燒總量的三分之一,通過科學合理的方法減少煙氣的生成,對節能降耗,提高熔窯的熱效率,降低產品成本潛力是很大的。