浮法玻璃熔窑的节能技术及其发展

浮法玻璃熔窑的节能技术及其发展

刘明刚

东莞南玻太阳能玻璃有限公司广东东莞523132

摘要：随着社会经济科技革命的快速发展，浮法玻璃熔窑节能技术直接关系我国玻璃工业的进步，要实现浮法玻璃熔窑节能技术的稳定运行，就要更新对于节能技术的认知水平，结合当前玻璃工业发展的现状来采取科学化的节能技术手段。本文将对浮法玻璃熔窑的节能技术及其发展进行探究，以供参考。

关键词：浮法玻璃；玻璃熔窑；节能技术

熔窑是玻璃厂主要耗能设备，其能耗占全厂的80%左右。玻璃熔窑的热量约有30%消耗在窑体散热上，主要热损失方式为表层散热；因此，浮法玻璃熔窑的保温一直被视作玻璃生产过程中一条行之有效的节能降耗措施。据统计，窑体保温后，可减少散热25～30%，节约燃料7～15%。另外，窑池保温还可提高玻璃液温度、缩短熔化时间、增加澄清因子、降低火焰温度，同时，它也增加了回流以及微小气泡（半径小0.1mm）随出料流流出池窑的可能性。

1浮法玻璃熔窑的节能技术

1.1全保温技术

虽然说中小型的玻璃熔窑全保温技术已经实现，但是浮法玻璃熔窑是一个大窑，大窑全保温技术是否可以实现，我国仍然处于初期阶段。能否实现大窑全保温的突破，就必须对科学依据开展仔细的论证分析。大型窑炉全保温技术是否得以成功实施，核心所在是以下五个关键环节能否得以顺利实施：（1）对耐火材料的选择必须要合理；（2）窑炉的施工质量要严要求、高标准；（3）务必一定要保证烤炉的质量；（4）温度的分布曲线必须科学及合理的工艺操作；（5）提高窑炉的管理，对其精心维护。

1.2富氧燃烧技术

得益于富氧自身就是浮法玻璃工厂在生产过程中的副产物而已，因此可以将富氧加以充分利用，一方面，它既可以使生产成本得以减少，另一方面又可使熔化量得以提高。当前现存的富氧燃烧的形式主体上有两种：

第一种是在燃油喷枪的下方安装富氧喷嘴，把富氧以高速射流的方式喷入窑内，火焰在射流的效用下被拉近液面。鉴于火焰下方的助燃介质里的氧浓度高于火焰上方，进而火焰燃烧迅速，促使下方温度明显升高，如此以来火焰可以对配合料及液面的辐射传热相对加大，进而碹顶温度则相对有所下降，促使窑体表面散热及烟气出口温度相对应的降低，最终窑炉的热效率得到了相应的提高。

第二种是利用富氧喷枪把富氧空气当做雾化介质直接跟燃料混合充分后燃烧，鉴于此新型喷枪产生火焰具有热穿透能力强、本身热效率高的特征，进而可以实现节能降耗的目标。

1.3电助熔技术

通过在浮法玻璃熔窑内合理地安装电极，直接在玻璃液中产生焦耳效应，这样电能提供的热量直接被玻璃液有效利用，相应窑内空间温度得到显著地降低，电助熔的热效率最高为95%左右。电加热的功率主要分布在热点处，适当布于配合料区，通过在熔体中集中释放热量，以加强热点的热障作用，提高玻璃液的加权平均温度，从而提高窑炉热点与投料区之间的温度梯度。提高温度梯度能增加配合料下面玻璃液往后流动的平均速度。该回流液流强烈抑制表面成形流，即减少新熔玻璃液往成形方向流动的速度。据有关文献报导，用电辅助加热玻璃液（达总热量的10%）可使窑炉熔化量提高20%左右，相应地能耗得到显著下降。

1.4余热利用技术

将玻璃熔窑蓄热室排出的具有一定温度的废气用于预加热玻璃配合料，在大幅提升浮法玻璃熔窑的热利用效率的同时，可以减少废气中氮氧化物与碳氧化物的排放，降低了气体对耐火材料的侵蚀，有利于玻璃产量的增加和玻璃熔窑使用寿命的延长。此外，将废气的热量和窑体表面的散热利用起来，在玻璃企业建设余热发电站，可以满足约60%的用电量，大大提高了企业的能源利用效率。

1.5池底鼓泡技术

通过在熔窑的热泉处设置一排鼓泡-管，向玻璃液中鼓泡以增强热障作用。由于热障作用的加强，玻璃液的对流加剧，熔池底层玻璃液温度明显提高，一方面起到稳定液流、促进配合料的熔化作用，另一方面还可适当降低窑内温度，提高熔化量，也相应地降低了能耗。如有条件还可在配合料区池底增设一至二排鼓泡管。该部位增设鼓泡可起到如下作用：有助子把成垄的配合料分离成小料堆，其在熔化带较全面的分布，加速石英颗粒的快速熔化。池底鼓泡技术除可提高产量5～12%外，还能改善玻璃液质量。热点处的鼓泡间距一般为400～500mm，与侧池壁的间距为500～600mm，而配合料区域池底鼓泡间距均略比上述间距大50～100mm。

据了解国外某浮法玻璃熔窑设置了电助熔技术和池底鼓泡技术，当不采用电助熔和池底鼓泡技术时熔化量为500t/d，采用后熔化量为600t/d。

2节能新技术

2.1超级绝热材料保温节能技术

超级绝热材料如气凝胶保温材料、微纳米孔隔热材料等，具有密度小、热导率极低、耐高温等特点，是一种新型高效隔热保温材料，厚度只需传统材料的10%～20%，可用于玻璃熔窑的保温。国内某玻璃公司，在玻璃熔窑的日熔化量与玻璃配合料的熔化工艺技术等不变的前提下，采用气凝胶超级隔热材料对玻璃熔窑的熔化部碹顶、澄清部胸墙、蓄热室碹顶与胸墙、横通路碹顶与胸墙等区域进行了二次保温。应用该超级隔热材料后，玻璃熔窑产生了1.68%的节能效率，日节约天然气2300m3/d。某大型浮法玻璃池窑利用钛纳硅微纳米孔隔热材料，在碹顶和蓄热室墙体进行了二次保温，保温区域散热量降低60%以上，池窑总耗能量降低5%～10%。

2.2高效保温涂料保温节能技术

高效保温涂料，具有非常低的热导率，约为0.03W/（m•K），是传统保温材料的1/5。根据使用接触面的温度，选用不同工作温度的高效保温涂料，来进行梯度式的涂覆保温，可使炉体表面温度比传统保温技术降低50～100℃，可以将传统工业炉窑保温层的厚度从450mm降低至100mm以内。

2.3玻璃熔窑用红外高辐射涂料节能技术

红外高辐射涂料已在化工、冶金和陶瓷等行业得到了较好的应用，但在玻璃行业的应用极少。玻璃熔窑用红外高辐射涂料，是通过喷涂在熔窑的大碹及胸墙等硅质耐火材料表面，来强化窑内辐射传热，以提高配合料和玻璃液的热吸收率。

近年来，美国和日本已成功的将这项节能技术应用于玻璃熔窑，代表产品为Emisshield和Encoat。其中，Emisshield由ANH耐火材料公司于2014年开始在我国市场进行推广，节能效果在8%左右，取得了良好的经济效益和社会效益。

中国建材国际工程有限公司旗下的深圳市凯盛科技工程有限公司，于2013年立项并研发了具有自主知识产权的“玻璃熔窑用红外高辐射节能涂料”。其研发的产品已在某浮法玻璃熔窑二线使用，与未喷涂的完全相同的一线比较，产生的节能效果高于7%，且产品优等品率提高了8个百分点。

3浮法玻璃熔窑节能技术展望

浮法玻璃熔窑节能技术的发展，直接关系到我国浮法玻璃工业的进步。通过研发新型的节能工艺与技术，将更多的高效节能技术在玻璃工业进行推广与应用，是今后浮法玻璃工业发展过程中节能问题的关键所在。

综上，通过对浮法玻璃熔窑节能技术及其发展的分析，希望我国玻璃厂家在不断改进玻璃质量的同时充分挖掘潜力，降低生产成本，在激烈的国际市场竞争中获得一席之地。

参考文献：

[1]张彪，王迎辉，陈卓，叶军.浮法玻璃熔窑的节能技术及其发展[J].建材世界，2017（5）.

[2]谢东恒，贺建雄，潘国治，张振华，黄小叶，王海林.浮法玻璃熔窑的保温节能[J].材料科学与工程学报，2018（2）.