綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)

綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)王承慧【摘要】對(duì)綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)中所涉及的工藝技術(shù)、工廠建筑要求及其發(fā)展進(jìn)行歸納和論述.在綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)中既有常規(guī)技術(shù)的合理運(yùn)用和優(yōu)化，也有新工藝、新材料、新技術(shù)的運(yùn)用.建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、能耗較低、環(huán)境優(yōu)美的綠色玻璃纖維工廠是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型玻纖企業(yè)的必然選擇，也提升了人們對(duì)綠色玻纖產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步了解和認(rèn)識(shí)，推動(dòng)玻纖產(chǎn)業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展.【期刊名稱】《玻璃纖維》【年(卷)，期】2015(000)002【總頁數(shù)】5頁(P35-39)【關(guān)鍵詞】綠色玻纖工廠;工廠設(shè)計(jì);綠色玻纖工廠建筑【作者】王承慧【作者單位】中材科技股份有限公司，南京210012【正文語種】中文【中圖分類】TQ171.770前言隨著全球環(huán)保事業(yè)的全面興起和迅速發(fā)展，選擇綠色戰(zhàn)略，實(shí)施綠色技術(shù)，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，推進(jìn)綠色技術(shù)創(chuàng)新，是企業(yè)生存和發(fā)展的必然途徑。玻璃纖維產(chǎn)業(yè)作為無機(jī)新材料產(chǎn)業(yè)的一種，其發(fā)展一直與技術(shù)創(chuàng)新、綠色技術(shù)相伴。南京玻纖院是創(chuàng)立玻璃纖維產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)源地，承擔(dān)了國內(nèi)大部分大中型玻纖骨干企業(yè)的工廠設(shè)計(jì)、技術(shù)服務(wù)和建廠工作。在玻纖工廠的設(shè)計(jì)過程中堅(jiān)持資源利用最佳、能源消耗最少、環(huán)境污染最小的綠色工廠設(shè)計(jì)理念，重視資源、能源的節(jié)約和有效利用，以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染的防治措施，積極實(shí)踐綠色環(huán)保、低碳減排工藝、工程新技術(shù)，從實(shí)施綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)著手，打造綠色玻纖產(chǎn)業(yè)。1綠色玻纖工廠概念“綠色玻纖工廠”的核心是“綠色玻纖工藝技術(shù)”和“綠色玻纖工廠建筑”[1-3]?！熬G色玻纖工藝技術(shù)”要求產(chǎn)品生產(chǎn)制造時(shí)，其工藝配方、工藝流程、工藝設(shè)備、工藝操作等，應(yīng)使能耗、水耗、材耗和對(duì)環(huán)境的影響均符合清潔生產(chǎn)要求和資源有效利用、節(jié)能環(huán)保、低碳減排等綠色技術(shù)評(píng)價(jià)要求。“綠色玻纖工藝技術(shù)”是綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它貫穿于工廠設(shè)計(jì)的全過程，主要包括:環(huán)保配合料配方、節(jié)能型環(huán)保窯爐、先進(jìn)熔制工藝、高效率大漏板成型工藝、全過程節(jié)能減排及綜合利用技術(shù)等?！熬G色玻纖工廠建筑”是“綠色工業(yè)建筑”的一種具體表現(xiàn)形式，是“在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為生產(chǎn)、科研和人員提供適用、健康安全和高效的使用空間，與自然和諧共生的工業(yè)建筑?！薄熬G色玻纖工廠建筑”總圖布置重視節(jié)約用地、與周圍環(huán)境的和諧，建筑設(shè)計(jì)重視建筑節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電新技術(shù)和建筑新材料、施工新方法的選用，以及自然資源的利用等。2綠色玻纖工藝技術(shù)2.1配合料環(huán)保配方配合料環(huán)保配方主要是指配合料采用低硼低氟、無硼無氟的玻璃配方，采用該配方生產(chǎn)玻璃纖維，從源頭上減少甚至消除產(chǎn)品生產(chǎn)過程中有害物質(zhì)——含氟和含硼廢氣排放。目前許多池窯生產(chǎn)線已使用ECR、Advantex配方，一些有實(shí)力的玻纖生產(chǎn)企業(yè)研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無硼無氟玻璃成分。采用無硼無氟配方生產(chǎn)的玻纖產(chǎn)品，可以提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度、彈性模量，改善產(chǎn)品的耐腐性能和耐溫性，降低配合料的生產(chǎn)成本。由于少含或不含氟和硼，還可以減少環(huán)保建設(shè)的投資、降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本［4］。2.2節(jié)能型環(huán)保窯爐通過計(jì)算機(jī)模擬和物理模擬試驗(yàn)獲得優(yōu)化的窯爐結(jié)構(gòu)參數(shù)、熱工制度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、能評(píng)計(jì)算，進(jìn)行燃燒器、電極、鼓泡器等熱工設(shè)備（裝置）的分布設(shè)計(jì)，以及過程檢測(cè)、控制設(shè)計(jì)等，確保窯爐能耗、窯齡、熔化率等主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)技術(shù)水平［5］。玻璃窯爐的熱量有很大一部分從窯體表面散失掉，約占窯爐輸入總熱能的30%左右。所以采用優(yōu)質(zhì)保溫材料對(duì)窯體進(jìn)行全保溫，從而提高熱效率，節(jié)約能源。窯體實(shí)行全保溫后，窯內(nèi)火焰溫度可提高20~30°C，可節(jié)約能耗10%~20%，并且能降低環(huán)境溫度，改善工人操作環(huán)境。采用先進(jìn)池窯法生產(chǎn)，與坩堝法生產(chǎn)相比，可以省去將玻璃粉料制球工序，直接將玻璃粉料熔化拉絲，大大降低了生產(chǎn)能耗，池窯法的噸紗綜合能耗僅為坩堝法的1/3，且池窯法生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品成品率高、質(zhì)量穩(wěn)定，作為生產(chǎn)原料提供給下道工序進(jìn)行制品生產(chǎn)時(shí)，加工性能好、效率高、產(chǎn)品價(jià)值高等。2.3先進(jìn)熔制工藝采用純氧燃燒工藝、電助熔技術(shù)、鼓泡技術(shù)已成為目前先進(jìn)池窯的主流做法。純氧燃燒工藝大大提高了燃料的燃燒效率，窯爐部分可節(jié)省燃料30%、通路采用純氧燃燒可節(jié)省50%的燃料，窯爐系統(tǒng)大幅減少廢氣排放量70%~80%;電助熔技術(shù)有助于提高玻璃的熔化熱效率和窯爐的熔化能力，改善玻璃液質(zhì)量，并減少煙氣的總排放量，電熔可以給窯爐提供20%~50%的能量;在窯爐熔化部澄清區(qū)設(shè)置空氣鼓泡器，強(qiáng)制玻璃液的對(duì)流，加快玻璃液澄清、均化速度，有效提高玻璃熔化率。采用純氧燃燒工藝、電助熔技術(shù)、鼓泡技術(shù)，窯爐的熔化率可以達(dá)到2.0~2.5t/(d?m2),比10年前的窯爐提高了近1倍。2.4高效率大漏板多排多孔大漏板，是提高現(xiàn)代大規(guī)模玻纖池窯生產(chǎn)效率的有效手段。彌散技術(shù)的運(yùn)用提高了大漏板的高溫強(qiáng)度和抗高溫蠕變性能，延長(zhǎng)了漏板的使用壽命，提高了拉絲作業(yè)的穩(wěn)定性;多分拉技術(shù)的運(yùn)用，有效提升了單臺(tái)爐位的拉絲效率和產(chǎn)能。目前池窯漏板孔數(shù)一般在1200-4000孔，最大已做到6000孔。2.5差異化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足生產(chǎn)工藝要求，更加節(jié)能、環(huán)保纖維成形區(qū)空調(diào)系統(tǒng)一般為全新風(fēng)直流系統(tǒng)，滿足不同季節(jié)纖維成形要求的溫、濕度和氣流調(diào)節(jié)，在保證拉絲成品率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。目前對(duì)使用淀粉型浸潤(rùn)劑的玻纖產(chǎn)品，利用膜滲透技術(shù)對(duì)纖維成形區(qū)的排風(fēng)進(jìn)行凈化后回用已在實(shí)際生產(chǎn)過程中取得成功，并取得良好的節(jié)能效果。捻線生產(chǎn)采用車間熱風(fēng)大循環(huán)和捻線機(jī)設(shè)備熱風(fēng)小循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)。捻線車間熱風(fēng)采用室內(nèi)回風(fēng)與室外新風(fēng)混合空氣調(diào)節(jié)。捻線機(jī)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，是將熱風(fēng)由捻線機(jī)上部送入，使原絲在退解加捻線過程中得到干燥。熱風(fēng)從捻線機(jī)下部排除，一部分回風(fēng)與捻線車間內(nèi)的補(bǔ)風(fēng)混合至熱風(fēng)機(jī)組，另一部分由熱風(fēng)機(jī)組上的排風(fēng)口排至室外。捻線車間回風(fēng)利用率達(dá)90%，既可滿足玻纖捻線生產(chǎn)溫濕度的調(diào)節(jié)穩(wěn)定、清潔生產(chǎn)的要求，又通過收集部分回風(fēng)能量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。整經(jīng)、織造車間空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用室內(nèi)回風(fēng)與室外新風(fēng)混合空氣調(diào)節(jié)，合適的回風(fēng)比，既滿足生產(chǎn)所需的溫濕度，又減少能量損失。2.6自動(dòng)化物流系統(tǒng)在大型玻纖池窯生產(chǎn)線上，引入自動(dòng)化物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)輸、分檢、包裝、堆放自動(dòng)化，減少了產(chǎn)品二次損壞的幾率，提高了產(chǎn)品運(yùn)輸效率，對(duì)保證產(chǎn)品合格率大有成效。玻纖工廠的自動(dòng)化物流系統(tǒng)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段:第一階段采用懸掛輸送鏈運(yùn)輸原絲餅，存在二次搬運(yùn);第二階段為采用懸掛鏈運(yùn)輸原絲小車和烘干及立體庫實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制;第三階段為目前最新的設(shè)計(jì)方法，采用AGV智能小車，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能搬運(yùn)車根據(jù)條形碼將原絲小車從拉絲車間搬運(yùn)至烘干爐或調(diào)理間前的自動(dòng)輸送系統(tǒng)的入口處，這種技術(shù)可提高系統(tǒng)的可靠性、最大限度的增加車間的工藝空間、降低維修強(qiáng)度和維修成本。2.7全過程節(jié)能減排及綜合利用技術(shù)，全面貫徹節(jié)約能源、資源的設(shè)計(jì)理念微粉配合料自動(dòng)化全密閉氣力輸送和稱量，有效減少原料配制生產(chǎn)揚(yáng)塵，更加符合勞動(dòng)衛(wèi)生、清潔生產(chǎn)要求。余熱回收利用技術(shù):窯爐、通路煙氣含有大量熱焓，將煙氣收集引至余熱鍋爐制成蒸汽，與廠區(qū)內(nèi)熱力管網(wǎng)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)余熱的有效利用。也可以將窯爐和通路中排放的煙氣通過金屬換熱器換熱，加熱空氣送到制品車間對(duì)原絲進(jìn)行烘干，大大節(jié)約了能耗。余熱裝置能連續(xù)運(yùn)行，不影響窯爐正常操作［6-7］。中水回用技術(shù):針對(duì)玻纖廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，采取〃物化預(yù)處理+生化處理+深度處理”分步處理工藝處理玻纖廢水，實(shí)現(xiàn)中水回用。優(yōu)化設(shè)備選型和設(shè)計(jì):如標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中盡量選用節(jié)能型產(chǎn)品，非標(biāo)設(shè)備中盡量減輕設(shè)備自重減少電機(jī)的拖動(dòng)負(fù)荷;加強(qiáng)室內(nèi)夕卜熱力管網(wǎng)和空調(diào)管道的保溫，并選用優(yōu)質(zhì)礦棉或玻璃棉進(jìn)行保溫，這些措施從各個(gè)方面進(jìn)一步達(dá)到了節(jié)能效果。3綠色玻纖工廠建筑設(shè)計(jì)3.1總圖布置玻纖工廠總圖布置堅(jiān)持以節(jié)約用地為大前提，在滿足生產(chǎn)工藝的前提下，主生產(chǎn)線盡量采取聯(lián)合廠房形式，平面布置緊湊，公用工程設(shè)施盡量靠近負(fù)荷中心，人流、物流線路短捷通暢，減少運(yùn)行能耗。大型玻纖工廠建設(shè)項(xiàng)目，多采用一次規(guī)劃分期實(shí)施，廠房分期建設(shè)，設(shè)備分期采購，產(chǎn)品種類分步擴(kuò)展，總圖設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮項(xiàng)目分期實(shí)施各階段的銜接關(guān)系，以確保項(xiàng)目分期實(shí)施技術(shù)經(jīng)濟(jì)的先進(jìn)性、資源能源利用的有效性，適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。總圖豎向設(shè)計(jì)結(jié)合廠址周圍條件及環(huán)境要求，結(jié)合自然地形，設(shè)計(jì)廠區(qū)道路和與場(chǎng)外道路的聯(lián)系、管網(wǎng)布置、雨水收集、污水排放等，體現(xiàn)工程量少、見效快、環(huán)境好的整體效果。廠區(qū)的綠化設(shè)計(jì)〃點(diǎn)、線、片”相結(jié)合，種植對(duì)環(huán)境和氣候適應(yīng)能力強(qiáng)、容易維護(hù)的綠化樹種，兼顧美化環(huán)境和減塵、減噪、保持水土等環(huán)保功能，實(shí)現(xiàn)植物和環(huán)境的自然和諧［8-9］。3.2建筑節(jié)能設(shè)計(jì)玻纖工廠主廠房多為大跨度聯(lián)合廠房，聯(lián)合廠房采取框架結(jié)構(gòu)和輕型門式剛架結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合的形式，下部結(jié)構(gòu)按照混凝土框架設(shè)計(jì)，滿足生產(chǎn)工藝要求的樓蓋剛度標(biāo)準(zhǔn)；上部輕鋼結(jié)構(gòu)僅承擔(dān)屋面的荷載，荷載輕、屋面剛度要求較小，但能夠提供較大的跨度空間，便于工藝合理布置，并有效節(jié)省工程造價(jià)。鋼結(jié)構(gòu)廠房荷載輕、地基基礎(chǔ)便于處理、抗震性能好、施工周期短，同樣規(guī)模的廠房比鋼筋砼建筑減少1/3CO2排放量，符合綠色建筑的發(fā)展方向。聯(lián)合廠房較大的屋面空間，可鋪設(shè)太陽能光電板，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并網(wǎng)，該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，為玻纖工廠資源利用提供了一條有效的途徑，一個(gè)6萬t的玻纖工廠可以設(shè)置一個(gè)2~3MW的太陽能電站。墻體、屋面采用高性能保溫節(jié)能材料，如高性能巖棉板，在建筑上每使用1t巖棉制品進(jìn)行保溫，1年至少可節(jié)省相當(dāng)于1t石油（折1.4286t標(biāo)煤）的能量，節(jié)能達(dá)50%以上。墻體圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，可利用巖棉板材與其他加固材料復(fù)合，統(tǒng)籌考慮外墻保溫性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一體化施工，有效降低工程造價(jià)。池窯拉絲車間是高溫高濕車間，車間屋頂設(shè)有氣窗，利用〃煙囪效應(yīng)”強(qiáng)化自然通風(fēng)，有助于改善車間內(nèi)小氣候和減少CO2的濃度。捻線和織布車間要求恒溫恒濕空調(diào)環(huán)境，屋面加強(qiáng)保溫隔熱，杜絕冷橋，防止結(jié)露現(xiàn)象;夕卜窗采用鋁型材單框斷熱橋中空Low-E玻璃，保溫透光效果好，提高車間保溫、隔熱和氣密性能，降低空調(diào)能耗，節(jié)能增效。建筑照明設(shè)計(jì)在滿足工藝生產(chǎn)的前提下，選擇綠色節(jié)能、使用壽命長(zhǎng)的LED照明燈具，可降低照明能耗30%以上，室外路燈采用太陽能照明燈具也已被廣泛運(yùn)用。各建筑物空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)工藝、辦公管理要求，采用差異化設(shè)計(jì)，兼顧空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和使用效率;建筑朝向布置盡可能避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，充分利用冬季日照和夏季自然通風(fēng)等技術(shù)和策略，達(dá)到節(jié)能目的。節(jié)水與水資源利用，根據(jù)對(duì)用水水質(zhì)的不同要求設(shè)計(jì)供水管線，對(duì)污水處理、中水回用，對(duì)雨水收集與使用，對(duì)空調(diào)冷凝水的回用，選擇節(jié)水器具等，做到節(jié)水和水的循環(huán)利用。4結(jié)束語綠色玻纖工廠設(shè)計(jì)，離不開先進(jìn)的玻纖生產(chǎn)工藝技術(shù)、生產(chǎn)裝備;離不開不斷提升的建設(shè)工程設(shè)計(jì)技術(shù)，以及越來越多的綠色環(huán)保的新材料、新技術(shù)、新裝備;離不開玻纖從業(yè)人員的綠色環(huán)保意識(shí)，更離不開國家政策的引導(dǎo)，以及全社會(huì)對(duì)保護(hù)地球綠色生態(tài)環(huán)境的重視和推進(jìn)。走在玻纖產(chǎn)業(yè)前端的科研設(shè)計(jì)從業(yè)者，正積極推動(dòng)綠色玻纖生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用和技術(shù)升級(jí)換代，降低玻纖生產(chǎn)對(duì)資源能源的消耗和對(duì)環(huán)境的影響，努力打造綠色玻纖，實(shí)現(xiàn)綠色玻纖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]中國建筑科學(xué)研究院機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司.GB/T50878-2013綠色工業(yè)建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2014.[2]陳金方.玻璃電熔窯爐技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[3]張耀明.玻璃纖維與礦物棉全書[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.[4]趙珊茸.結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)[M].北京:高等教育出版社，20