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节能新材料在玻璃窑炉的重要意义(上篇)

时间:2020-11-30 10:44:23 点击:

玻璃窑炉的节能,实际是玻璃工业全方位综合性系统工程实施的问题,缺一不可。是玻璃工业节能技术中的一个大课题。
我国玻璃工业窑炉能耗现况:
  我国大约有4000~5500座各种类型的玻璃窑炉,其中熔化面积80m2以下的中小型炉数量大约占总量的80%左右,使用燃料种类分:燃煤炉约占63%,燃油炉约占29%,天然气炉、全电熔炉等约占8%。
  2008年全国玻璃产量大约为2000~3000万吨。年耗用标准煤1700~2100万吨。
  其中平板玻璃产量为53192万重量箱,所用能耗折合标准煤1000万吨/年。平均能耗为7800干焦/公斤玻璃液,窑炉热效率20~25%,比国际先进指标30%≦低5%~1 0%。每年排放SO2约16万吨、烟尘1.2万吨、NOx14万吨。
  玻璃熔窑在玻璃工厂中是消耗燃料最多的热工设备,一般,占全厂总能耗的80~85%左右,目前我国玻璃工业所用的主要能源是:煤、油、电和天然气等燃料。由于燃料价格几年来持续上涨,企业燃料成本逐年增加,效益锐减,在此形势下,玻璃工业根据我国能源蕴藏品种结构、分布、数量和价格等不得不做使用调整。使以前规划设计推行的使用清洁、高热值能源的思路发生了一定的变化。即近几年来企业欲争取较大效益。有不少燃油炉改成燃煤炉,以此带来不小的环境保护问题。当然这几年随着我国电力工业的发展,全氧炉、电助熔、全电熔炉有了较大的发展。
  2008年日用玻璃产量1445.7万吨,如成品率平均为90%,年玻璃出料量应为1590万吨,年耗标煤557~636万吨。完成工业产值865.5亿元、出口额2.1亿美元,其单耗平均为350~400公斤标准煤/吨玻璃液,比较好的为每吨玻璃液150~250公斤标准煤(啤酒瓶、农药瓶、普通白料制品等),较差的多达900~1000公斤标准煤,二者相差3~4倍之多。又如窑炉热有效利用率先进的为25~38%,落后的只有12~22%,之间相差3~26个百分点,国外日用玻璃包装瓶熔窑单耗为110~130 kg标煤/吨玻璃液左右,劳动生产率为200~370吨/年人,熔化率2.5~3.8吨/m2·日。窑炉大都为日出料量180~250吨。热效率在48%左右。国内外差距较大。
  我国改革开放以前,全国玻璃工业窑炉的炉型和技术等都比较落后,能耗很高,改革开放以后引进不少国外玻璃窑炉的先进软硬件,配合派人到国外学习参观,结合国情我们的科技工作者经过30多年的引进消化吸收,采用众多新技术创新设计出我国高效、长寿命、节能新型窑炉,使我国玻璃工业窑炉节能技术有了长足的进步,但与国际最先进技术水平比,还有一定差距,以两大玻璃行业窑炉的主要技术指标进行国内外对比,见表一。
表一 国内外玻璃窑炉主要技术指标对比

项目名称 瓶罐玻璃 平板玻璃
国内 国外 国内 国外
熔化率(T/m2d) 1.6~3.5 2.7~3.7 1.7~2.5 2.7~3.4
炉龄(年) 3~7 9~11 2.8~5 5~11
窑炉总热效率(%) 18~35 40~55 23~30 45以上
单耗(千卡/公斤玻璃液) 1700~2300 980~1200 2200~3000 1300~1500
 
 1卡=4 .1858焦耳=0.0041858千焦(KJ)
1大卡=1000卡=4185.8焦耳=4.1858千焦(KJ)  
2008年全年平板玻璃产量为55493万重量箱,同比增长2.35%。
  2008年1~11月,我国平板玻璃产量为51390.32万重量箱,同比增长9.0%。12月产量为4102.09万吨同比下降7.72%。受国际金融危机的影响,平板玻璃全行业亏损,特别是下半年浮法生产线陆续放水停产,具有代表性的是11月底福耀玻璃两条浮法线、南玻三条浮法线放水停产。2009年形势依然严峻,据国家统计局最新数据显示1~2月份累计生产平板玻璃853733万重量箱,比2008年同期减少654万重量箱,同比下降7.11%。从3月份开始不少大型工程上马,形势有所好转。
  玻璃企业的能耗主要在玻璃的熔制过程中消耗,熔制玻璃的目的,是在高温下将多种固相的配合料经熔融转变为单一的均匀玻璃液,当然在实际生产中玻璃行业抓住了窑炉的节能就是抓住了行业节能的主题。
  玻璃的熔制过程是一个非常复杂的过程,它包括一系列物理的、化学的、物理化学的现象和反应。这些现象和反映的结果,使各种配合料经机械混合后送入炉内,炉内配合料在加热过程中经过:硅酸盐形成(约在600~900℃)→玻璃的形成(普通玻璃约为1200~1250℃)→澄清(普通玻璃约为1400~1500℃,粘度η≈10帕·秒)→均化(玻璃液长时间处于高温下,其化学组成趋向均一)→冷却,澄清均化好的玻璃液在不损坏玻璃的质量前题下,需将温度降至加工工艺要求粘度的温度区域(一般降温200~300℃)进行成型加工制造出所需产品。
  就目前玻璃窑炉生产技术状况下分析,平均熔化每公斤玻璃能耗约为1500~4000千卡(理论值为576~624千卡/公斤玻璃),由于炉型的差异、采用技术手段先进程度的不同、熔化玻璃品种不同、工艺技术、日常管理等因素,熔化玻璃能耗差距较大。玻璃窑炉有热效能利用率平均只有18~38%,较低,而72~65%不能被有效利用。
  国内比较先进的燃油玻璃窑炉经热测试的结论:70m2窑炉热能利用率58.84%,全窑热效率38.18%。