節能摘要：本文綜述了玻璃窯爐節能技術的最新發展動态，包括電熔拄術、争氧燃燒技術、仝氧助熔技術、全氧燃燒結合電輔助加熱、富氧燃燒節能技術、親熱利用技術、減壓澄清技術和改性石油焦粉的直燃技術等．井對其應用前景進行了展望。

關鍵詞；玻璃窯爐；全氧燃燒；餘熱利用；節能技術

0引盲

我國玻璃工業已其肯相當規模。到2008午底陶内僅浮法玻璃生産線就肯210多條"】．電子玻璃、瓶罐器皿玻璃種具規模，玻璃産能持續增加．rfJ場競争日趨白熱化。做為玻璃=!=業主甚燃料的重油、無然氣和煤．價格持續走高．在玻璃成本中所，，比例越柬越大。因此，丌發玻璃窯爐節能新技術．對降低生産成本．提高企業的市場競予力，減少環境污染，埋1I至能源短缺等都具有巨大意義。玻璃企業實施新型窯爐節能新技術．任務迫切，市場巨大。

I全電熔技術

玻璃有以下電學特性：低溫時玻璃是非常好的絕緣體．但是在高溫狀态。，玻璃就變成了一種電導體。熔融玻璃舍有堿金屬鈉、鉀離子，它且有導電性能，當電流通過時，奢産't排耳熱技應，熱量夠大時，則可以用來熔化玻璃，這就是的玻璃電熔技術。

優點：

①沒有廢氣，防止空氣污染。由于沒有火焰窯的燃燒氣體，廠區外不存在有害煙塵彌散的問題。

各種揮發物都被配合料覆蓋。

②由于熔化是在玻璃液内部進行，沿熔化池深度溫差很小；揮發少(見表1)，玻璃成分穩定；垂直熔化減少了玻璃的分層。所有這些保證了玻璃液有良好的均勻性、穩定性。

表1采用電熔窯熔化揮發損耗的減少(％)

揮發組分燃油、燃氣窯爐電熔窯

氟60---703

鉛100．2

硼10--一15l

③熔窯大修較快、建設投資少、輔助設備簡單、占地面積小。熔制生産過程便于實現自動化操作，控制平穩。電熔窯僅包括熔化池、流液洞、上升道和工作池。

④在整個窯期内可始終保持滿負荷的出料量。在燃料加熱的熔窯中，保持熱量輸入的能力及玻璃的出料量，往往因燃燒系統惡化而受到限制。在電熔窯中，通過提高電壓來提高電功率輸入的方法，即可迅速而簡便地補償由于側牆造成的額外熱量損失。⑤熱量散失減少，能耗大大降低。利用玻璃液直接作為焦耳熱效應的導電體，熱效率可以高達80％"-'85％，節約能源。全電熔窯是靠玻璃液自身導電來實現其熔化的，它是内熱式的【2】。

缺點：

①很多地區電力費用仍較昂貴。

②電熔窯所用耐火材料的壽命不如火焰窯中所用的那麼長。

2．全氧燃燒技術

全氧燃燒玻璃熔窯結構類似于單元窯，省去了蓄熱室、小爐，增加了設在胸牆上的全氧重油或天然氣噴槍，大大提高了燃燒效率；由于堿蒸汽濃度的增加，要求熔窯上部耐火材料的抗堿性、耐火度有所提高：全氧燃燒熔窯節約了燃料、減少了Nox排放，而且提高了玻璃質量，增加了産量；全氧燃燒熔窯為用廢氣預熱玻璃配合料提供了最佳的應用條件。

全氧浮法玻璃熔窯生産工藝技術路線如下圖所示：

圖1全氧燃燒熔窯生産工藝流程

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全氧燃燒技術的優點i

l、玻璃熔化質量好

全氧燃燒時煙氣中水汽含量高達53％，玻璃液與水汽發生反應，玻璃液中的OH含量增加。玻璃粘度降低，有利于澄清、均化，提高玻璃質量。另一方面，全氧燃燒火焰穩定，無換向，燃燒氣體在窯内停留時間長，窯内壓力穩定且較低，這些都有利于玻璃的熔化、澄清，減少玻璃體内的氣泡、灰泡及條紋。

2、節能降耗

全氧燃燒使燃燒所需空氣量減少，廢氣帶走的熱量下降。通常的空氣燃燒隻有占空氣總量l／5的氧氣參與燃燒，其餘約占4／5的氮氣非但不助燃，反而要帶走燃燒産生的大量熱量，從煙氣中排出。

在使用全氧燃燒的情況下，燃燒所需氧氣為原空氣總量的1／5，煙氣量減少，引入的氮氣量減少90％以上，燃料燃燒完全充分，利用率高，所以節能明顯。

研究和實踐表明，熔制普通鈉鈣矽平闆玻璃熔窯可節能約30％。

3、減少NOx排放

全氧燃燒技術除了給熔窯節能帶來明顯效果外，還可降低環境污染。使用全氧進行燃燒，氮氣量減少到原來的10％，而氧氣總量基本維持原有的水平，由于NOx的生成與氮氣和氧氣的分壓、燃燒反應的溫度有關，熔窯廢氣中NOx排放量從2200mg／Nm3降低到500mg／Nm3以下，粉塵排放減少約80％，

S02排放量減少30％，污染大為減少。

4、改善了燃燒，提高了熔窯熔化能力，可使熔窯産量得以提高。

全氧燃燒可以提高燃燒區的火焰溫度。研究表明，火焰溫度随着燃燒空氣中氧氣比例增加而顯著提高。全氧燃燒可明顯提高火焰溫度，提高火焰對配合料和玻璃液的加熱效果。

玻璃熔窯采用全氧燃燒時，燃料燃燒完全，火焰溫度高，産物主要為C02和H20，比空氣助燃黑度大，輻射能力強，火焰輻射玻璃液溫度可提高100"(2左右，配合料熔融速度加快，可提高熔化率10％以上。

5、熔窯建設費用低

全氧燃燒窯結構近似于單元窯，無金屬換熱器及小爐、蓄熱室。窯體呈一個熔化部單體結構，占地小，建窯投資費用低。

6、熔窯使用壽命長

全氧燃燒能加快燃燒速度，提高燃燒強度、使火焰變短，獲得較好的熟傳導，促使窯内溫度分布均勻，采用全氧噴槍燃燒可使火焰分為兩個區域，在火焰下部由于全氧的噴入克服了缺氧現象，使火焰下部溫度提高，而火焰上部的溫度有所降低，使熔窯碹頂溫度下降約20---'50"C，減輕了對大碹的燒損，延長熔窯使用壽命。同時全氧燃燒窯體火焰空間選用優質耐火材料砌築，故窯齡可提高到10年以上。

目前，秦皇島玻璃工業研究設計院等國内科研設計機構正在承擔"十一五"國家科技支撐計劃"玻璃熔窯全氧燃燒技術研究"，通過消化吸收我國顯像管和玻璃纖維全氧燃燒生産線，掌握了全氧窯爐結構、全氧噴槍、氧氣制備等一系列關鍵技術，示範工程正在實施中。

3．玻璃窯爐純氧噴槍助熔技術

玻璃窯爐純氧噴槍助熔技術應用于馬蹄焰窯窯、單元窯／換熱式窯、橫火焰蓄熱室窯，可以達到：

①提高生産率，提升出料量5％--．15％：②延長窯爐壽命，減少配合料的飛料和克服格子體的限制：⑨改善質量，減少氣泡等缺陷：④提高熱效率，可節省燃料2*／0"--8％；⑤減少5*／,"-20％的污染排放。浮法玻璃熔窯"0''号小爐全氧燃燒助熔技術是一項提高産量、滿足産品質量要求的經濟、可靠且容易實施的方法。即在不改變已有窯爐結構的情況下，在熔窯的關鍵部位增設全氧噴槍進行助熔【6】。此項技術可使出料量增加10％左右，使熱點溫度降低，可以減少玻璃配合料的飛料，降低單位燃料消耗，減少氣泡數。''0"号小爐全氧燃燒助熔技術對我國玻璃行業原有玻璃生産線的技術改造和提升極具意義，并有廣泛的應用前景。玻璃纖維池窯、玻殼、玻錐電子窯及在浮法窯增設"0号小爐"的全氧助燃已相繼建成投運。

4．全氧燃燒結合電輔助加熱

全氧燃燒結合電輔助加熱是熔制高品質玻璃的良好手段，采用電輔助加熱，用較少的投入，得到性能提高的玻璃制品。

高品質玻璃(高硼矽玻璃，高鋁矽酸鹽玻璃，低膨脹微晶玻璃，液晶顯示器基闆玻璃等)生産中存在兩方面的技術難題：一是玻璃熔化溫度較高，二是澄清均化比較困難。采用全氧燃燒結合電助熔技術時，玻璃粘度降低，同時，全氧燃燒火焰穩定，無換向，燃燒氣體在窯内停留時間長，窯内壓力穩定且較低，這些都有利于玻璃的熔化、澄清，減少玻璃體内的氣泡、灰泡及條紋，全氧燃燒可使噸玻璃中的氣泡數少于1個。可以保證熔制出均勻、無氣泡、質量良好的玻璃液，并生産出高平整度的玻璃。

5富氧燃燒技術

富氧燃燒技術是以氧含量高于21％的富氧空氣或純氧代替空氣作為助燃氣體的一種高效強化燃燒技術。其特點在于不論是助燃空氣還是燃燒廢氣體積都有所減少。燃燒反應速度加快，火焰溫度提高，這有效提高了熔窯的熱效率，熔化率增大，玻璃液單位熱耗降低。煙氣生成量降低，進而使煙氣淨化系統運轉更加可靠，粉塵污染大大降低。研究表明：富氧燃燒技術不僅能夠節約大量能源，減少環境污染，而且能提高玻璃的産量、質量，延長熔窯壽命。該技術的成熟和推廣應用将為玻璃生産行業帶來可觀的經濟效益和一定的社會效益【7，8J。

富氧燃燒節能的基本原理是，富氧燃燒降低了煙氣生産量，水蒸汽和二氧化碳的含量和分壓增大，火焰黑度增加，燃燒速度加快，火焰溫度提高，提高了火焰向配合料或玻璃液的輻射傳熱和對流傳熱，結果使熔化率提高。富氧燃燒在提高火焰傳熱效率同時，也對其燃燒設備提出了不同的要求。目前，國内外在富氧制備和富氧燃燒方式等技術開發領域作了大量的研發工作。普遍認識到，降低富氧氣體的制備成本對推廣富氧燃燒技術至關重要。秦皇島玻璃工業研究設計院成功地将浮法玻璃生産線氣保車間産生的富氧氣體應用于橫焰浮法玻璃熔窯及馬蹄焰玻璃窯爐，達到了節約燃料、提高質量和增加産量的目的。

6．餘熱利用技術

從蓄熱室、換熱室或全氧熔窯煙道出來的煙氣攜帶的熱量需要回收利用。

6．1餘熱鍋爐

餘熱鍋爐是利用窯爐煙氣的餘熱以獲得蒸汽或熱水的裝置。安裝餘熱鍋爐可以回收熱量，節約燃料，降低煙氣溫度。生産的蒸汽可作燃油的霧化劑或用來預熱重油，也可作為煤氣發生爐的氣化劑，還可以轉化為電能或制造壓縮空氣等。它和普通鍋爐的區别是：其傳熱作用全部依靠對流和氣體輻射，而不是依靠火焰或燃料層的輻射，因而不僅傳熱系數較低，而且平均溫差也小，所以需要的加熱面積也較大。

500t／d級熔窯總煙氣量設計值(标态)約76000--一80000Nm3／h。根據建設單位的要求，煙氣可設計為部分通過餘熱鍋爐，或全部通過餘熱鍋爐(煙氣溫度400．-．-．500。C)。據此選擇餘熱鍋爐的台數。常規設計選用的餘熱鍋爐，蒸汽壓力可達到1．27MPa，每台鍋爐每小時可産生蒸汽4～5t。蒸汽作為二次能源，可用于燃料油系統的加熱，可作為霧化系介質，可作為廠區内采暖及生活用汽等。

6．2利用熔窯煙氣餘熱預熱玻璃配合料

利用煙氣餘熱進行玻璃熔窯配合料預熱工藝技術及裝備的研究開發，有效利用煙氣餘熱預熱玻璃配合料，從而降低玻璃熔化溫度及熔窯的熱損失，改善熔窯工作條件，延長熔窯的使用壽命，達到節約能源、降低玻璃成本和保護環境及合理綜合利用資源的目的【列。選擇合适的粘結劑添加到普通浮法玻璃配合料中，借鑒水泥行業的成球粒化技術進行玻璃配合料的粒化，經過粒化處理後，加速了配合料中各組分的反應速度，避免粉料預熱造成的煙塵污染問題；

新制作的玻璃粒化料強度較差，在運輸過程中，易破碎，所以首先采用高溫熱超導技術利用煙氣的餘熱進行預熱幹燥固化，使其具有足夠的強度以便于輸送，之後在專用預熱設備中将其預熱到更高的溫度，粒化料經過預熱後，可縮短玻璃熔化時間，有效提高熔化速度，降低熔化溫度和燃料消耗，從而降低玻璃熔窯的熱損失，在降低玻璃能耗及生産成本的同時，減少煙塵排放量【101。6．3玻璃熔窯窯外預熱預分解節能工藝技術目前玻璃熔窯的全氧燃燒技術已成為研究試用的熱點，采用全氧燃燒技術後，廢氣的最高溫度可達1200℃，采用玻璃熔窯窯外預分解技術，将玻璃配合料中碳酸鹽、硫酸鹽的分解過程從窯内移到窯外完成，由這些鹽類産生的氣體在窯外排除，可減少現在窯爐熔化面積，從而達到節約能量、降低玻璃成本和減少煙塵排放量的目的I¨J。

在不考慮産能提高、熔窯壽命延長等隐性經濟效益的情況下，僅以燃料節約10％，矽質超細粉利用率提高10％計算，一座熔化能力500Ⅱ屯／日的浮法玻璃熔窯，每年可節約重油約3500多噸，砂岩13000多噸，産生1000萬元以上的直接經濟效益，同時可降低煙氣中的煙塵量10％～20％。由此可以預見，該技術一旦投入工業應用，必将帶來巨大的經濟和社會效益，對國民經濟的發展具有積極意義。

玻璃熔窯采用窯外預分解技術，在國際上屬于領先水平，是我國玻璃工藝技術與裝備的進一步研究創新，可提高我國玻璃技術創新能力和核心競争能力。

6．4玻璃熔窯純低溫餘熱發電

玻璃熔窯排出的廢氣量很大，溫度卻較低，一般為400"-'550"C。近些年玻璃工業的大力發展，餘熱利用也相繼得到了發展，國内很多玻璃廠的餘熱鍋爐産生的蒸汽很難做到産銷平衡。不采暖的春夏秋三季，除生産或少量生活用氣外，另無他用。在這種情況下，玻璃熔窯廢氣隻能部分通過餘熱鍋爐、而多餘的廢氣隻好旁通入煙囪，餘熱沒有得到充分利用。鑒于以上問題和現狀，建議在新建的項目中用中壓抽氣冷凝發電系統代替傳統的低壓蒸汽系統。現以日熔化量300t／d的浮法玻璃廠為例進行分析，其工況流程簡圖如圖2所示。

戶

U

圖2玻璃熔窯餘熱發電工況簡圖

l-餘熱鍋爐；2一蒸汽過熱爐；3-抽氣冷凝汽輪機；4一發電機；5一凝汽器；6一凝結水泵；7一除氧器；嗍爐給水泵：9冷卻水泵；10冷卻塔；l蔔引風機廢氣總量92141m3／h(标準狀态)，總煙道溫度500'(2，鍋爐進口處廢氣溫度500．18"C，離開鍋爐廢

氣{盆度310"(2．親熱鍋爐産牛的蕉汽約1069h，jK力為35MPa．飽和蕉，【在一個過熱爐燃燒審中過熱至435"(2，然後進入抽氣抟艟j'L輪機帶動茇電機(功率IS00KW／h)．【-1時．從^輪機抽出5Vh壓力為0,7MPa的飽和蒸汽供本廠生産或生活使用．

本方豢除滿足工廠生産用汽外，還可提供1430kw的電盤．為工廠應急備用電源提供了nr靠保證。使用中壓抽氣沖凝牲電^案，其鍋爐工作壓力為35MPa，水的泡和溫度為242'(2。管壁溫度太于煙氣西點溫度．在這種壓力下，骨肇小會冉大量粘肴煙垢．減輕了T人刷糖下怍盈．也延長了水管錨爐運

行周期．

7挂壓澄清技術

減瓜足指窯爐中某個空問的壓強低十大氣壓強。踬理為．降低玻璃灌面裘接Ⅲ力能加速玻璃中氣泡遵出的速度，最終在澄清段徹底消除氣泡．為了減少玻璃避礴後殘存的氣泡，褂剖熔制質量更好的玻璃而采用減壓澄清技術．圈3為減壓澄滑區的結構圖示．醯壓區的酎火材車!【井束完全采用鉑，而是采用産生氣泡少的耐火村抖與部分鉑組合而成．從而避免了高溫下鉑機械強度睥低的問熙．

圈3醯壓澄清區結構示意圖

山于減壓滑清使澄清溫度|寄低．IⅢ且澄清質量太丈提高．從而産牛丁良好的節能效益，日奉旭硝于公司試驗結果證塵可減少能耗30·／。．此外原熔化池溫度最高處選1600℃左右，采用減壓澄清使得培化池溫度蹄低丁100℃．蹤節約^置能源外，還延長r耐火材料的使J{I壽白．減少TCO：、NOx的捧欣量。澄清區體積也變小，其大小相當r每日出摹l量體祝的一f分之一l】"．

8田态改性石油胤粉的直燃拄術

以石油珩爍過程中産生的副産品一石油煦粉為主登燃料，采用超徽扮碎技術和粉體在線讨晨與氣力輸送技術，輔以少量；器加荊．不需調和成油狀，嗬以細耪流體學狀态，與空^【混合．連續均勻穩定的噴射到妒内進行直燃．可使燃燒熱效率顯著提高。

石油媳粉熱值較高．市j南供戊絕定．價格相對較低．目前玻璃廠改用石油焦粉做燃科，可大大降低燃料成本．

9結柬語

施精我【馳±濟的不斷按速發展，對nE灏的鍛賴性越柬越^．但能源利j}I牢低的問勝更加究{|}。^而坩毋能源門趨緊張．另^而建材I。業能源消耗居高不下，能源l惘半批5高較幔．對于玻璃工業來說．筋若聲能小斷I'^+市場竟tH艋血，劇．如何準少消耗．啡低成=串=．進步撾高企業的布場競争力足一碩長lllj墁臣的任務．近年來，玻璃窯爐：醜過采用全電熔、電助熔、富氧燃燒挂術、侖瓤燃燒技犬以醜純氨助燃挂術已經IH褂了訊好的節能雠耗散粜，鼬j{亍玻璃瑞窯節能拄術研究的涕入發展．期'÷苻更多的企業禦訂口{之士參與熔窯節能新技術的開發，起為玻璃行業的技術進步而努力，

作經驗豐富，但随着規模的擴大，新的技術問題依然困擾着生産的順利進行。

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