浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)能耗分析

浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)能耗分析

2006年12月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和監(jiān)督管理的通知》。根據(jù)該報(bào)告的要求，本文撰寫(xiě)了關(guān)于國(guó)外浮動(dòng)玻璃生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的節(jié)能分析具體報(bào)告。我認(rèn)為浮法玻璃生產(chǎn)的節(jié)能是非常有效的。浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)主要耗能設(shè)備為三大熱工設(shè)備(熔窯、錫槽和退火窯),三大熱工設(shè)備的能耗約占生產(chǎn)線(xiàn)總能耗的97%,以下介紹浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)已實(shí)施或?qū)?shí)施的主要節(jié)能措施。1玻璃熔窯的性能玻璃熔窯為浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)最大能耗設(shè)施,玻璃熔窯的能耗約占生產(chǎn)線(xiàn)總能耗的93%。發(fā)達(dá)國(guó)家玻璃熔窯的熱效率一般在35%～40%,我國(guó)玻璃熔窯的熱效率平均只有25%～35%。熔窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和保溫措施不合理,使用的耐火材料質(zhì)量檔次低是存在這種差距的重要原因之一。其次,玻璃生產(chǎn)工藝操作技術(shù)落后、管理不夠完善等也是造成能耗高、熔化質(zhì)量差、熔窯壽命短的原因。近年來(lái)秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院科研攻關(guān)和消化吸收的國(guó)外玻璃熔窯的先進(jìn)節(jié)能技術(shù),采用全保溫節(jié)能型窯爐,玻璃熔窯的熱效率可接近40%。節(jié)能措施包括以下幾個(gè)方面:1.1保溫材料的選用對(duì)熔窯采用保溫技術(shù),全方位提高熔窯的熱效率。(1)全密封、強(qiáng)保溫設(shè)計(jì),窯體外側(cè)采用整體保溫材料結(jié)構(gòu),保溫材料選擇高溫絕熱性能的保溫材料。(2)采用45°投料口,復(fù)合結(jié)構(gòu)L型前臉吊墻,并在投料口設(shè)置全密封裝置,不僅改善投料口的操作環(huán)境,而且可減少大量冷空氣因熔窯換向期間窯壓的波動(dòng)而進(jìn)入窯內(nèi),減少前部熱氣流的外溢。(3)窯體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注重受熱后的膨脹性能與窯體密封性能的關(guān)系,達(dá)到減少熱流外溢和冷風(fēng)的吸入。1.2助燃空氣中氮?dú)獾挠绊懭跞紵夹g(shù)是利用氧氣代替空氣,在玻璃熔窯內(nèi)作為助燃介質(zhì)的新工藝,從而達(dá)到節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染的目的。用空氣作玻璃熔窯助燃介質(zhì)時(shí),有效助燃的僅是空氣中20%左右的氧氣,其余80%左右絕大部分是氮?dú)?氮?dú)獠粌H不能助燃,反而帶走大量的熱量,降低熔窯的熱效率,而且在高溫下N2O會(huì)生成污染環(huán)境的NOx。用純氧代替空氣,不僅可提高熔窯的生產(chǎn)能力、改善玻璃質(zhì)量、提高熱效率、降低燃料消耗、降低成本和減少熔窯投資,更可減少污染物的排放,有利環(huán)保。1.3熔窯生產(chǎn)管理技術(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及控制技術(shù)已經(jīng)廣泛用于國(guó)外浮法玻璃熔窯的生產(chǎn)管理中,生產(chǎn)中通過(guò)該技術(shù)可以更好、更快地掌控熔窯的總體狀況。采用通過(guò)局部測(cè)試掌握全窯的狀況,以此大大提高了熔窯熱工系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而達(dá)到節(jié)能目的。1.4提高熔窯的熱耗采用效率更高、更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括:(1)加大蓄熱室的換熱面積,格子體采用筒形磚,提高預(yù)熱溫度和余熱回收率。(2)加長(zhǎng)1#小爐中心線(xiàn)至前臉墻的距離,提高1#小爐的熱效率。(3)加大小爐口的寬度,擴(kuò)大火焰覆蓋面積,提高熔化率,降低熱耗。(4)采用與熔池全等寬熔化池結(jié)構(gòu)形式,不僅改善熔窯的熔化質(zhì)量,而且可延長(zhǎng)高溫火焰在爐窯內(nèi)的停留時(shí)間,提高熔窯的熱效率。(5)熔窯池底采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)形式,既可保證提供優(yōu)質(zhì)玻璃液,又可限制玻璃液的回流,減少了玻璃液的重復(fù)加熱,節(jié)約了燃料。1.5提高熱性能改進(jìn)熔窯的溫度制度,采用雙高峰熱負(fù)荷操作工藝中大配合料區(qū)熱負(fù)荷,減少泡沫區(qū)熱負(fù)荷,提高熱效率。通過(guò)控制助熱風(fēng)與燃料量的比值,同時(shí)測(cè)定廢氣中氧與可燃物的含量來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)與燃料的比例。2錫槽2.1高效節(jié)能錫槽錫槽是浮法玻璃生產(chǎn)的關(guān)鍵熱工設(shè)備,其設(shè)計(jì)合理與否將直接影響生產(chǎn)線(xiàn)的質(zhì)量和能耗。錫槽在設(shè)計(jì)上充分吸收以往設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),采用國(guó)內(nèi)外浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)錫槽的先進(jìn)裝備和行之有效的先進(jìn)技術(shù),本著節(jié)能降耗、節(jié)約投資、優(yōu)質(zhì)高效的原則,設(shè)計(jì)滿(mǎn)足節(jié)能降耗要求的錫槽。錫槽采用近年來(lái)研制與開(kāi)發(fā)及國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)家普遍采用的先進(jìn)成熟的技術(shù)和措施:如先進(jìn)合理的錫槽結(jié)構(gòu)和材料匹配,有效的密封結(jié)構(gòu)和措施,排氣凈化裝置,錫液凈化技術(shù),直線(xiàn)馬達(dá),板寬流量自控系統(tǒng),電視觀(guān)察裝置及計(jì)算機(jī)集散控制技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化生產(chǎn)管理技術(shù)等。2.2錫槽槽底磚和擋墻錫槽槽底設(shè)計(jì)成不同池深和不同厚度,在錫槽收縮段附近使用錫液深池和擋坎,以控制冷錫液回流,降低能源消耗。錫槽槽底選用專(zhuān)用保溫結(jié)構(gòu)與錫槽槽底磚。胸墻采用復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)與材料。頂蓋采用大塊組合磚平頂?shù)鯍祉斏w結(jié)構(gòu),盡量減少接縫;錫槽前后擋墻采用先進(jìn)成熟的拼裝結(jié)構(gòu),以解決其他結(jié)構(gòu)存在的擋墻磚掉落問(wèn)題。錫槽出口處的密封對(duì)錫槽溫度和玻璃質(zhì)量影響很大,過(guò)渡輥臺(tái)殼體是錫槽出口的密封裝置,與錫槽鋼殼密封聯(lián)接。過(guò)渡輥臺(tái)上部設(shè)有若干道可調(diào)節(jié)可更換的軟擋簾密封裝置,下部使用專(zhuān)用擦錫裝置,既可滿(mǎn)足密封要求,又可對(duì)輥道表面進(jìn)行拋光處理。2.3加熱分布的確定錫槽采用電加熱分區(qū)控制錫槽內(nèi)玻璃帶溫度,通過(guò)合理的電加熱分布,滿(mǎn)足生產(chǎn)不同厚度玻璃的溫控需要;使用錫液對(duì)流控制器對(duì)錫液進(jìn)行縱向分區(qū)溫度控制和橫向溫度調(diào)節(jié),從而最大限度降低能耗。3消耗油3.1熱壓工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)線(xiàn)退火窯節(jié)能主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)有:加強(qiáng)退火窯保溫區(qū)殼體保溫,合理布置窯內(nèi)的加熱和冷卻裝置,以便有效地控制和調(diào)節(jié)玻璃板橫向溫度分布。科學(xué)制定玻璃帶的退火曲線(xiàn),降低退火窯的運(yùn)行費(fèi)用。A區(qū)冷卻系統(tǒng)采用順流工藝,降低A區(qū)末端玻璃板的冷卻速度,使之與B區(qū)前端玻璃板的冷卻速度接近,改善退火曲線(xiàn)的形狀及玻璃板的退火質(zhì)量。B區(qū)板上冷卻系統(tǒng)采用熱風(fēng)循環(huán),間接輻射冷卻工藝。同時(shí)將熱風(fēng)直接冷卻區(qū)設(shè)置成兩個(gè)不同溫度梯度的熱風(fēng)循環(huán)區(qū),由于減少了玻璃板與風(fēng)溫之間的溫差,可以獲得平滑的玻璃溫降曲線(xiàn),降低玻璃的破損率。為適應(yīng)不同厚度、不同板寬玻璃的退火,退火窯的加熱裝置采用位置可以調(diào)節(jié)的活動(dòng)電加熱裝置,改善退火的質(zhì)量。由于采用了先進(jìn)的退火技術(shù)和合理的退火溫度制度,節(jié)約了能源,保證了玻璃板的退火質(zhì)量。3.2交流交流系統(tǒng)優(yōu)化通過(guò)在不同工藝區(qū)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的具體方法,最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。浮法玻璃經(jīng)退火后,進(jìn)行切割時(shí)要求溫度≤70℃。這一溫度決定于退火溫度制度及控制水平。實(shí)際生產(chǎn)中,由于風(fēng)機(jī)功率在設(shè)計(jì)選型時(shí)考慮較大的余量,以及季節(jié)和晝夜環(huán)境溫度導(dǎo)致風(fēng)溫的變化,有時(shí)只需要很少的用風(fēng)量就可以滿(mǎn)足工藝要求。而目前玻璃生產(chǎn)廠(chǎng)家退火窯風(fēng)機(jī)所使用的都是定額輸出功率的電機(jī),需要減少風(fēng)量時(shí),一般采用調(diào)節(jié)閥門(mén)和擋板開(kāi)度來(lái)控制風(fēng)量大小。在調(diào)節(jié)過(guò)程中,由于風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小無(wú)法調(diào)節(jié),常常出現(xiàn)關(guān)小控制板上的風(fēng)閥時(shí),板下的冷卻風(fēng)量加大。關(guān)小這一組風(fēng)閥,另一組的風(fēng)量加大的不合理現(xiàn)象,就造成同一退火區(qū)內(nèi)相鄰風(fēng)閥之間相互干擾,影響了退火溫度制度。風(fēng)機(jī)功率時(shí)定額輸出,電耗沒(méi)有減少,風(fēng)機(jī)的運(yùn)行阻力增加,反而加劇了閥體等冷卻系統(tǒng)的損壞。出于節(jié)能的迫切需要和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求,加之采用變頻調(diào)速器易操作、免維護(hù)、控制精度高,并可以實(shí)現(xiàn)高功能化等特點(diǎn),因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)的方法開(kāi)始逐步取代風(fēng)門(mén)、擋板、閥門(mén)的控制方案,這就可以達(dá)到明顯的節(jié)約電能,降低消耗的目的。目前在變頻調(diào)速中使用最多的變頻調(diào)速器時(shí)電壓型變頻調(diào)速器,由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。在其工作時(shí)首先將三組交流電經(jīng)橋式整流為直流電,脈動(dòng)的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理器的調(diào)控下,用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三組交流電源,輸出到需要調(diào)速的電動(dòng)機(jī)上。由電工原理可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比,通過(guò)變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的無(wú)級(jí)調(diào)速。在退火冷卻系統(tǒng)中合理的利用變頻技術(shù),通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)退火冷卻用風(fēng)量的大小。避免了過(guò)量的冷卻風(fēng)對(duì)退火的溫度制度的影響,退火的溫度曲線(xiàn)更趨向理想。產(chǎn)品的殘余應(yīng)力消除更加徹底,極大地提高了浮法玻璃的退火質(zhì)量,減少玻璃的退火缺陷和切損。變頻節(jié)能由流體力學(xué)可知,P(功率)=Q(流量)×H(壓力)。流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比,壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比,功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比,如果風(fēng)機(jī)的效率一定,當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí),轉(zhuǎn)速N可成比例的下降,而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如:一臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為22kW,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí),其耗電量為11.264kW,省電48.8%;當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí),其耗電量為2.75kW,省電87.5%。另外,由于冷卻系統(tǒng)中風(fēng)壓的降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行阻力將減小,這樣就延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的使用壽命,節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。4其他節(jié)能技術(shù)(1)玻璃生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)目前在浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用智能自動(dòng)化技術(shù)來(lái)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玻璃,減少生產(chǎn)中的能源消耗,對(duì)于降低玻璃生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約能源都具有十分重要的作用和極其長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。玻璃生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括:玻璃熔窯系統(tǒng)技術(shù)、錫槽系統(tǒng)技術(shù)、退火窯系統(tǒng)技術(shù)。三大熱工設(shè)備的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制節(jié)能技術(shù)采用可以提高玻璃質(zhì)量,