浮法玻璃熔窑节能保温

浮法玻璃熔窑节能保温

刘志杰  李强  杨兵

安阳市安彩高科股份有限公司  河南省安阳市  455000

摘要：浮法玻璃生产线的熔窑是一个非常复杂的结构体，每个区域的温度和环境都不一样，因此每个区域采用的耐火材料的材质和性能各不相同。同时对于不同区域的温度控制也不一样，这就给保温工作带来了很多的约束，同时由于窑炉内充满了各种气体和原料粉料，因此熔窑的耐火材料和保温材料所处的环境较恶劣，需要根据具体的情况选用合适的材料才能在保证熔窑安全的情况下达到很好的保温效果。中国建材国际工程集团有限公司对于玻璃熔窑的保温作了非常多的研究和实践，也取得了很好的效果。

关键词：玻璃熔窑；熔窑设计；节能保温

引言

影响熔窑散热的因素有窑体的外表面温度和环境温度，窑体外表面温度的降低，就意味着散热损失的降低，而窑体外表面温度和熔窑结构及保温材料密切相关。相对于传统保温技术，熔窑全保温技术可使熔窑外表面温度降至８０℃以下，散热损失减少８０％以上，节能效果明显。玻璃熔窑亦可进行二次保温，可大幅度降低表面温度。保温后窑体外表面温度和保温材料本身有很大关系，保温材料的导热系数越低，保温效果越好。

1窑炉操作与运行

窑炉的操作与运行主要包括如下内容：①熔化温度制度优化；②助燃空气过剩系数优化，燃料质量控制，火焰控制；③配合料COD值和玻璃熔体REDOX计算与控制；④配合料料方优化和含水率优化；提高碎玻璃比例；⑤生产过程中玻璃缺陷控制；⑥DCS系统控制算法及换火程序优化；⑦操作孔和观察孔的随时封闭；⑧日常巡检、火缝密封与热修、蓄热室疏通等。放的将近1/3，但是如果大幅改变料方，弃用白云石和石灰石而改用MgO和CaO，可以减少配合料排出CO的将近一半，目前要做到这一点有很大困难；即使能够实现，如果采用煅烧的方法，也无非是将部分CO的排放从玻璃工厂转移到上游原料厂家，所谓的减排没有实质上的意义，这样对玻璃液澄清问题也是不利的。但是采用类似如下所述含碳酸盐成分很少的CALUMITE原料可以从一定程度上减少CO的排放。生料和碎玻璃的预热预熔在大规模平板玻璃生产中还难以实现，但原料和配方的优化对于降低能耗还是有一定的潜力。相关研究结果表明，在配合料中加入13%的钢铁行业产生的高炉矿渣制成的CALUMITE，能减少4%的能耗（瓶罐玻璃）。CALUMITE已经在国外玻璃行业包括浮法玻璃生产中得到了普遍应用，在普通透明浮法玻璃配合料中加入5%的CALUMITE，可节约3%的燃料，整体可减少4%的CO排放量（用于高含铁量玻璃熔窑应该有更好的效果）；碹顶温度可降低30℃，从而减少10%的NO排放；还能减少玻璃中结石和气泡数量。

2浮法玻璃熔窑节能保温

2.1梯度复合保温节能技术的节能原理

传统复合硅酸盐保温涂料存在的问题为开裂，主要为保温涂料因干燥收缩产生的表面龟裂，以及涂料整体收缩引起的与墙面起拱剥离。保温涂层的龟裂纹会导致热量积聚，而产生热桥效应，使得保温层的烧损加剧。而保温涂层的整体起拱剥离，会在墙面与保温层之间形成空腔，空腔中的流动空气会加剧热量散失，降低保温效果。同时，复合硅酸盐保温涂料的耐温也较低。针对传统保温技术的弊端，中研院开发了二代新型复合梯度保温节能技术，是以陶瓷纤维及纤维制品为主材、以不同耐火等级的材料梯度降温为手段、以纤维喷涂一体化施工工艺为特征的新型玻璃熔窑保温技术，具有高温性能稳定、收缩率低、粘结牢固、衰减率低、保温效果优异、节能效率显著等特点。梯度复合保温节能技术具有以下特征：１）梯度降温技术：根据窑体由内向外温度依次降低的散热特点，通过热工模拟与计算，将保温层划分为不同的温度段（如高、中、低）。每个温度段，选用在该温度段下导热系数小、线收缩率低、长期耐温性能好的保温材料做保温层，依次进行阶梯降温。２）纤维喷涂技术：与复合硅酸盐保温涂料容易收缩、龟裂不同，纤维喷涂工艺是将陶瓷纤维短切、打散，与高温结合剂混合，采用特制喷涂设备，在保温制品外侧一次性喷涂成型。由于纤维是无序搭接，且短切纤维本身具有弹性，所以在温度升高发生变形时，纤维之间可以发生有限位移，不会发生涂层龟裂，确保保温层不开裂、不脱落。

2.2玻璃配合料的优化

将玻璃配合料通过粒化技术处理，使得玻璃配合料各组分间的接触面积增加，可有效地提高玻璃熔化效率和熔化质量。研究开发新型的助熔剂，能加强玻璃配合料的熔化效率，起到节约能耗的作用。在不影响玻璃产品使用性能的前提下，开发能在较低温度下熔化的玻璃，可减少熔化玻璃所需燃料的使用量；同时，熔化温度较低时，降低了飞料对熔窑耐火材料的侵蚀，熔窑耐火材料的热负荷也相应的得到降低，有利于延长浮法玻璃熔窑的使用寿命。在玻璃配合料中加入合适比例的碎玻璃，有助于玻璃配合料的熔化与玻璃液澄清，降低燃料消耗，并能提高玻璃产品的产能，还有利于废弃资源的再利用。碎玻璃的添加量不足时，熔化时所需的燃料量增加；碎玻璃的添加量过多时，不利于玻璃液的澄清与均化，还会造成玻璃结构均匀性的破坏。

2.3窑炉材料选择方面

选取保温材料一般会遵循以下几点原则：１）选用的材料需要具有良好的保温性能，即导热系数需要满足模型计算要求。２）选用的材料一定要具有一定的耐火度，特别是在复合保温下，各保温层应能满足界面温度的要求，否则会极大影响保温性能，甚至完全失效。３）具有高温稳定性，能够保证在使用温度条件下不粉化、不脱落。４）具有较好的化学稳定性，使用过程中不得被侵蚀或腐蚀本体结构，且可固定贴合耐火材料。５）具有一定抗冲击强度和较轻的自重。６）材料配置方案应具有经济性。一般浮法玻璃熔窑的窑顶大碹顶、窑体池底以及熔窑的池壁是散热较多的部位。通常这些部位的散热量总计占整个熔窑窑体散热的８０％～９０％，熔窑窑体外表面传热方式主要为对流换热与辐射传热。传热量的多少及快慢取决于熔窑窑体表面温度和外部环境温度。熔窑窑体表面温度与外界环境的温差越小，散热损失就越低。因此，根据这一原理，为了通过减少熔窑与外部环境的热交换来实现保温节能的目的，那就可以采取措施降低熔窑窑体表面的温度。通过对熔窑窑体进行有效地保温，让保温后的窑体表面温度尽可能地降低，这个温度的降低与选用的保温材料物性有很大关系，尤其是保温材料的导热系数，两者呈正相关的关系。除了保温材料外，熔窑本体的耐火材料也要考虑外表在增加保温层后的变化，因此通常窑池的耐火材料还需要兼顾高温及耐侵蚀性，关键部位选用优质的ＡＺＳ砖，使用最广泛的是含ＺｒＯ２３３％～４１％的电熔锆刚玉砖，该材料耐侵蚀性好。池底采用２层铺面砖，上层采用北京西普／淄博旭硝子电熔ＡＺＳ砖，下层采用国产电熔ＡＺＳ砖，厚度均为７５ｍｍ。熔窑池底保温总厚度为２３０ｍｍ，垛砖间活动保温上层陶瓷纤维毯厚度为１００ｍｍ。

结语

窑炉节能减排需从系统工程的高度综合施策，通过政策推动、技术创新、经验积累、积少成多、不断进步，平板玻璃窑炉节能减排才能不断达到新的高水平。

参考文献

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［２］　叶　菁，彭　凡，李洪斌．下转换频移红外辐射强化涂料及其制备方法［Ｐ］．湖北：ＣＮ１０１７１２８１６Ａ，２０１０－０５－２６．

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