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节能降耗-玻璃行业可持续发展的永恒主题
来源:中国建筑材料工业协会     日期:2005/8/16 16:16:01
 

    节能降耗是玻璃行业可持续发展的永恒主题,以资源的高效利用和循环利用为核心,以低消耗、低排放、高效率为基本特征的经济增长方式;最大限度利用进入系统的物质和能量,提高资源利用率,最大限度地减少污染物排放,提升经济运行质量和效益。“减量化、再利用、再循环”是循环经济最重要的实际操作原则。平板玻璃生产属于不可再生自然资源和能源消耗大的产业,目前整个玻璃行业能耗指标还很高,在技术创新过程中遵循循环经济理论,是我们玻璃行业实现可持续发展的必然选择。

 

    过去的一年是国内外能源市场剧烈波动的一年,重油价格持续攀升、原煤供应紧张,全国(尤其南方经济发达地区)电力严重短缺,作为能源消耗大户的平板玻璃生产首当其冲,能耗指标的高低成为企业参与市场竞争乃至生存的重要条件。

 

    各研究、设计单位、生产企业目前都重视节能降耗,但普遍存在忽视热能回收的现象。事实上浮法玻璃生产线除玻璃熔窑熔化部因为“化学反需要加热外从熔窑澄清部开始卡脖冷却部锡槽退火窑出口是一个从1400度降到70度的物理散热过程,还需要采用了水冷、风冷等强制散热手段,该部分散失的热量是非常惊人的,也是有可能适当回收的,皇岛玻璃工业研究设计院在余热回收、综合利用课题理论研究工作1997年开始,目前已经取得了很大进展。

 

    面对国内外浮法玻璃领域新的形势和特点,皇岛玻璃工业研究设计院结合工作际情况,充分发挥科研设计相结合的优势,以解决企业长期稳定生产优质浮法玻璃、增加新品种、提高窑龄、节能环保等为主要目的,展开重点技术创新和研究攻关,提高和完善现有浮法玻璃生产线的整体装备和技术水平。近期和未来玻璃行业将开展以下的工作:

 

    1、与浮法玻璃企业采取各种方式紧密合作,利用秦皇岛玻璃工业研究设计院研究及检测手段齐全的优势,切实为企业解决生产出现的各种问题。

 

    2、系统研究开发玻璃的强制熔化技术和设备。

 

    A、全氧燃烧技术与设备:用空气作玻璃熔窑助燃介质时,有效助燃的仅是空气中20%左右的氧气,其余80%绝大部分是氮气,氮气不仅不能助燃,反而带走大量的热量,降低熔窑的热效率,而且在高温下N20会生成污染环境的NOx。用纯氧代替空不仅可提高熔窑的生产能力改善玻璃质量提高热效率

降低燃料消耗降低成本和减少熔窑投资更可减少污染物的排

放,有利环保。

 

    B、熔窑设计理论的发展和完善:包括熔窑内部状态的模拟研究及成果运用秦皇岛玻璃工业研究设计院是最早进行浮法熔窑模拟试验的科研单位试验中使用有机玻璃制作熔窑窑池的比例模型并在其中注入有机溶剂来模拟熔窑内部液流。通过对大量试验数据地分归纳和总结将其结论科学地运用到对熔窑熔化部冷却部结构设计中,对熔制质量的提高发挥了作用。

 

    C、熔窑各结构尺寸相互关系与熔化效率的配合研究及成果运超大规模熔窑的结构尺寸比通常规模的浮法玻璃熔窑要求更高通过相似原理对通常规模的熔窑放大是无法满足超大规模熔窑的设计要求的通过研究发现了熔窑各结构尺寸的相互关系以及与玻璃产量质量的依存关系为今后各种类型浮法熔窑的设计提供了有利的指导。

 

    D、熔窑内部热量分布、气氛控制与配合料熔制关系的研究及成果运用:熔窑内部的温度场和配合料之间的相互作用,使配合料发生复杂的化学反应,这实际是一个化学混合的过程。摸清温度与配合料各阶段的动态关系是玻璃行业长期努力的目标,单纯的温度-化学分析过于复杂很难在短期内有新的突破。皇岛玻璃工业研究设计院在这方面从实际需求出发,重点研究温度场-配合料状态-工艺设备状态相互作用的关系,取得了很有价值的成果该成果成功的运用于700t/d900t/d超大规模的熔窑池底结构、卡脖分隔设备的设计,取得了满意的效果。

 

    E、熔窑热平衡:秦皇岛玻璃工业研究设计院在热平衡方面的究是立足于对实际生产线的热工测定数据的分析通过总结归纳对熔窑保温技术进行发展全方位的提高熔窑的热效率并为熔窑的运行状况评判提供指导。

 

    F、采用新型燃料输入的熔窑设计技术:随着市场竞争的需求,用户对熔窑燃料的选择要求越来越多样化。近几年来,皇岛玻璃工业研究设计院不仅研究重油、天然气、发生炉煤气等传统燃料的熔窑设计技术,而且研究了城市煤气、焦炉煤气、煤焦油、全电熔等燃料的燃烧特点,并将成果运用于熔窑结构设计中。最近为国内某企业设计的500t/d燃焦炉煤气浮法玻璃生产线预计将在2005年投产。

 

    G、燃料特性对熔窑耐火材料影响:皇岛玻璃工业研究设计院窑炉专业的技术人员通过分析部分企业生产中遇到的问题,研究了燃料特性对熔窑耐火材料的影响,并取得了很有价值的成果。该部分成果的运用,为科学的配置熔窑耐火材料、减少了昂贵的引进耐火材料的数量、延长窑龄、降低熔窑投资规模发挥了积极作用。

 

    H、熔窑参数的实时数据采集、DCS组态与生产需求的研究:计算机数据采集技术已经广泛用于浮法熔窑的生产管理中生产中需要通过该技术更好、更快地掌控熔窑的总体状况。近几年来,有盲目设置测点去大量采集数据结果出现数据陷阱造成系统投入增加系统可靠性下降组态及控制软件设计复杂化的弊病皇岛玻璃工业研究设计院研究了熔窑运行、生产维护中最有价值的测试需求,结合人机工程的特点与DCS系统组态整合,通过局部测试掌握全窑的状况。在超大规模熔窑的设计中,有效的数据采集点,其数量甚至少于300t/d浮法熔窑的数量,大大提高了系统可靠性。

 

    I、熔窑热态结构力学的研究及成果运用:我国熔窑热态结构力学研究目前尚处于不成熟阶段国外资料也没有系统的研究成果公皇岛玻璃工业研究设计院根据超大规模熔窑设计的需求结合传统结构力学的理论进行了相关内容的研究,获得了一些成果,并成功运用在700t/d、900t/d熔窑的设计实践中。

 

    J、发光火焰光学特性与有效辐射的关系的研究:秦皇岛玻璃工业研究设计院在一些新型的高效熔制技术的研究设计中发现发光火焰的光学特性对熔窑运行模式的影响而我国玻璃行业传统设计对这方面的研究长期不重视,目前,秦皇岛玻璃工业研究设计院的研究成果应用到富氧燃烧、O号喷枪技术的熔窑设计中。

 

    K、数字化模拟的开发与运用玻璃熔窑计算机模拟(数字模拟)技术是随着计算机发展计算技术水平提高和对玻璃熔窑深入研发展起来的一种最先进的研究技术在玻璃熔窑作业过程研究中日益显示出其重要作用和巨大的潜力通过计算机数学模拟设计人员在设计阶段对池炉在不同工况下内部液流场温度火焰分布进行数字分析为确定全窑的最佳设计方案奠定了扎实的基础这种设计方法具有国际先进性也是符合未来的技术发展方希望在不远将来能够实现通过数字模拟数字化设计达到优化结构降低技术风险提高综合效益的目的同时在生产中能够指导工艺控制

 

    L、超长窑龄熔窑的设计技术降低投资延长窑龄提高玻璃质量是我国浮法玻璃熔窑技术发展的长期发展要求也是科研设计生产单位需要不懈努力的课题目前我国科研设计单位对窑龄12年以上的设计还基本上没有尝试过,对16年以上熔窑设计技术还处于空白与国外有一定差距需要跟踪国外先进技术的发展实现超常窑龄设计技术的突破。

 

    M、高效节能技术:节能技术的发展包括三个方面:一方面,采用效率更高、更合理的结构设计。包括:箱式蓄热室、高换热效率的八角筒型或电熔十字形格子砖、新型粉体保温结构;另一方面,开发和使用性能稳定的蓄热室耐火材料和保温材料,在这一方面,我国浮法行业中许多企业往往认识不足,而这正是国外先进浮法生产企业常注重的第三方面吸收其他行业出现的新的技术手段加大余热回收或转换的效率。

 

    3、系统研究开发优质浮法玻璃成型技术和超薄玻璃成型技术。研究浮法玻璃下表面渗锡及锡液净化、锡液温度场对玻璃成型质量的影响、锡槽内保护气体的合理分配及有组织流动、锡液液流控制、及拉薄与堆厚等成型技术与装备。研究浮法玻璃成型自动监控技术(测厚、测宽等)与装备。

 

    薄浮法玻璃成型与锡液控制问题紧密相关,在众多不同的调节锡液流的方法中,有一个共同的趋势——抑制锡槽中的锡液并减小锡槽每个截面沿锡液宽度方向和液层厚度方向的温度梯度

 

    4、系统研究浮法玻璃退火温度与应力的关系,建立应力与退火温度的自适应控制系统,开发具有上述功能的在线应力检测设备,提高浮法玻璃退火质量。

 

    5、系统研究以浮法玻璃工艺生产高硼硅玻璃、微晶玻璃等具有特种用途的平板玻璃,研究开发与之相适应的锡槽结构与加热方式和温度制度。

 

    6研究开发在线浮法玻璃镀膜技术与设备开拓新的玻璃品种

 

    7、研究开发玻璃生产线余热预热配合料技术与装备,研究开发低氮氧化物燃烧技术和喷枪。开发新型烟气脱硫技术,使浮法生产企业做到环保和清洁生产。

 

    8、改进浮法玻璃冷端分片、切裁、掰板系统,提高玻璃的堆垛包装及运输技术与装备水平。

 

    建材行业在我国国民经济中占有着非常重要的地位,但是同其他行业相比,存在着技术水平低、科研经费投入少、技术力量弱的特点,为加快玻璃行业的技术进步,我们应该开拓视野,主动吸取其他行业与我们有共性的先进技术,为我所用,遵循“最低的成本,创造最大的效益”。

 

    如冶金、水泥行业拥有多年成熟可靠的余热利用发电技术,国家投入了大量科技攻关经费,玻璃熔窑同样具有大量的550-600℃废气要排放且余热资源稳定经过技术转化创新根据玻璃熔窑的工艺要求,废气的特点,在技术上将玻璃熔窑余热转化成电能是完全可能的,不需要再重复投入从基础研究开始:利用玻璃生产过程中的余热可以进行发电,并将电力回用于玻璃生产,在正常情况下,可满足30%-50%的自用电。这样在回收玻璃生产线过程中产生的大量余热的同时,玻璃厂减少大量的电能,减少玻璃厂对环境的热污染以及粉尘污染,将给企业带来巨大的经济效益。

 

江苏华尔润集团公司的玻璃熔窑余热低温发电项目在2004年率先进入了工程实施阶段,目前,冶金行业的窑炉蓄热室蓄热材料普遍采用锆质蜂窝球形换热体,球形蜂窝换热体具有蓄热面积大(是格子体砖的5-10倍),换热效率高,节能效果好,可以定期更换的特点;而二十世纪80年代以前冶金行业的平炉蓄热室蓄热材料同玻璃熔窑一样采用格子体换热如果该项技术应用到玻璃熔窑玻璃熔窑热效率将会大幅度提高,换向时间将从20分钟缩短到10分钟,熔窑内玻璃液温度波动大大降低玻璃质量可以明显提高寿命大幅度延长蓄热室高度将从9米降低到3米以内,厂房高度随之降低;浮法玻璃生产线的建设投资随该材质的改变而大幅度降低同时可以消除生产线二层方案的困扰。目前,秦皇岛玻璃工业研究设计院在蜂窝球形换热材质规格蓄热室新式结构的研发工作已经取得阶段性成果、下一步将寻找合作伙伴,进入工业性实验阶段。

 

    我国航空、航天行业拥有先进的耐高温涂料或补料技术,该涂料具有耐高温耐腐蚀高反射率的特点正是玻璃熔窑目前需要技术攻关解决的课题若能应用到熔窑设计中将产生积极的效果和效益。

 

   我们深信在不远的将来中国洛阳浮法玻璃工艺技术将提高到一个新的水平。


 
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