浮法玻璃生产线能耗分析

浮法玻璃生产线能耗分析

2006年12月，国家发改委发布了《关于加强固定资产投资项目节能评估和监督管理的通知》。根据该报告的要求，本文撰写了关于国外浮动玻璃生产建设项目的节能分析具体报告。我认为浮法玻璃生产的节能是非常有效的。浮法玻璃生产线主要耗能设备为三大热工设备(熔窑、锡槽和退火窑),三大热工设备的能耗约占生产线总能耗的97%,以下介绍浮法玻璃生产线已实施或将实施的主要节能措施。1玻璃熔窑的性能玻璃熔窑为浮法玻璃生产线最大能耗设施,玻璃熔窑的能耗约占生产线总能耗的93%。发达国家玻璃熔窑的热效率一般在35%～40%,我国玻璃熔窑的热效率平均只有25%～35%。熔窑结构设计和保温措施不合理,使用的耐火材料质量档次低是存在这种差距的重要原因之一。其次,玻璃生产工艺操作技术落后、管理不够完善等也是造成能耗高、熔化质量差、熔窑寿命短的原因。近年来秦皇岛玻璃工业研究设计院科研攻关和消化吸收的国外玻璃熔窑的先进节能技术,采用全保温节能型窑炉,玻璃熔窑的热效率可接近40%。节能措施包括以下几个方面:1.1保温材料的选用对熔窑采用保温技术,全方位提高熔窑的热效率。(1)全密封、强保温设计,窑体外侧采用整体保温材料结构,保温材料选择高温绝热性能的保温材料。(2)采用45°投料口,复合结构L型前脸吊墙,并在投料口设置全密封装置,不仅改善投料口的操作环境,而且可减少大量冷空气因熔窑换向期间窑压的波动而进入窑内,减少前部热气流的外溢。(3)窑体结构设计注重受热后的膨胀性能与窑体密封性能的关系,达到减少热流外溢和冷风的吸入。1.2助燃空气中氮气的影响全氧燃烧技术是利用氧气代替空气,在玻璃熔窑内作为助燃介质的新工艺,从而达到节能降耗、减少环境污染的目的。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%左右绝大部分是氮气,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N2O会生成污染环境的NOx。用纯氧代替空气,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。1.3熔窑生产管理技术计算机数据采集及控制技术已经广泛用于国外浮法玻璃熔窑的生产管理中,生产中通过该技术可以更好、更快地掌控熔窑的总体状况。采用通过局部测试掌握全窑的状况,以此大大提高了熔窑热工系统的稳定性,从而达到节能目的。1.4提高熔窑的热耗采用效率更高、更合理的结构设计。包括:(1)加大蓄热室的换热面积,格子体采用筒形砖,提高预热温度和余热回收率。(2)加长1#小炉中心线至前脸墙的距离,提高1#小炉的热效率。(3)加大小炉口的宽度,扩大火焰覆盖面积,提高熔化率,降低热耗。(4)采用与熔池全等宽熔化池结构形式,不仅改善熔窑的熔化质量,而且可延长高温火焰在炉窑内的停留时间,提高熔窑的热效率。(5)熔窑池底采用台阶式结构形式,既可保证提供优质玻璃液,又可限制玻璃液的回流,减少了玻璃液的重复加热,节约了燃料。1.5提高热性能改进熔窑的温度制度,采用双高峰热负荷操作工艺中大配合料区热负荷,减少泡沫区热负荷,提高热效率。通过控制助热风与燃料量的比值,同时测定废气中氧与可燃物的含量来调节风与燃料的比例。2锡槽2.1高效节能锡槽锡槽是浮法玻璃生产的关键热工设备,其设计合理与否将直接影响生产线的质量和能耗。锡槽在设计上充分吸收以往设计和生产实践经验,采用国内外浮法玻璃生产线锡槽的先进装备和行之有效的先进技术,本着节能降耗、节约投资、优质高效的原则,设计满足节能降耗要求的锡槽。锡槽采用近年来研制与开发及国内外厂家普遍采用的先进成熟的技术和措施:如先进合理的锡槽结构和材料匹配,有效的密封结构和措施,排气净化装置,锡液净化技术,直线马达,板宽流量自控系统,电视观察装置及计算机集散控制技术和标准化规范化生产管理技术等。2.2锡槽槽底砖和挡墙锡槽槽底设计成不同池深和不同厚度,在锡槽收缩段附近使用锡液深池和挡坎,以控制冷锡液回流,降低能源消耗。锡槽槽底选用专用保温结构与锡槽槽底砖。胸墙采用复合保温结构与材料。顶盖采用大块组合砖平顶吊挂顶盖结构,尽量减少接缝;锡槽前后挡墙采用先进成熟的拼装结构,以解决其他结构存在的挡墙砖掉落问题。锡槽出口处的密封对锡槽温度和玻璃质量影响很大,过渡辊台壳体是锡槽出口的密封装置,与锡槽钢壳密封联接。过渡辊台上部设有若干道可调节可更换的软挡帘密封装置,下部使用专用擦锡装置,既可满足密封要求,又可对辊道表面进行抛光处理。2.3加热分布的确定锡槽采用电加热分区控制锡槽内玻璃带温度,通过合理的电加热分布,满足生产不同厚度玻璃的温控需要;使用锡液对流控制器对锡液进行纵向分区温度控制和横向温度调节,从而最大限度降低能耗。3消耗油3.1热压工艺设计生产线退火窑节能主要设计特点有:加强退火窑保温区壳体保温,合理布置窑内的加热和冷却装置,以便有效地控制和调节玻璃板横向温度分布。科学制定玻璃带的退火曲线,降低退火窑的运行费用。A区冷却系统采用顺流工艺,降低A区末端玻璃板的冷却速度,使之与B区前端玻璃板的冷却速度接近,改善退火曲线的形状及玻璃板的退火质量。B区板上冷却系统采用热风循环,间接辐射冷却工艺。同时将热风直接冷却区设置成两个不同温度梯度的热风循环区,由于减少了玻璃板与风温之间的温差,可以获得平滑的玻璃温降曲线,降低玻璃的破损率。为适应不同厚度、不同板宽玻璃的退火,退火窑的加热装置采用位置可以调节的活动电加热装置,改善退火的质量。由于采用了先进的退火技术和合理的退火温度制度,节约了能源,保证了玻璃板的退火质量。3.2交流交流系统优化通过在不同工艺区应用变频调速技术的具体方法,最终达到节能降耗的目的。浮法玻璃经退火后,进行切割时要求温度≤70℃。这一温度决定于退火温度制度及控制水平。实际生产中,由于风机功率在设计选型时考虑较大的余量,以及季节和昼夜环境温度导致风温的变化,有时只需要很少的用风量就可以满足工艺要求。而目前玻璃生产厂家退火窑风机所使用的都是定额输出功率的电机,需要减少风量时,一般采用调节阀门和挡板开度来控制风量大小。在调节过程中,由于风机的风量大小无法调节,常常出现关小控制板上的风阀时,板下的冷却风量加大。关小这一组风阀,另一组的风量加大的不合理现象,就造成同一退火区内相邻风阀之间相互干扰,影响了退火温度制度。风机功率时定额输出,电耗没有减少,风机的运行阻力增加,反而加剧了阀体等冷却系统的损坏。出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求,加之采用变频调速器易操作、免维护、控制精度高,并可以实现高功能化等特点,因而采用变频器驱动的方法开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案,这就可以达到明显的节约电能,降低消耗的目的。目前在变频调速中使用最多的变频调速器时电压型变频调速器,由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时首先将三组交流电经桥式整流为直流电,脉动的直流电压经平滑滤波后在微处理器的调控下,用逆变器将直流电再逆变为电压和频率可调的三组交流电源,输出到需要调速的电动机上。由电工原理可知电机的转速与电源频率成正比,通过变频器可任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速,实现平稳的无级调速。在退火冷却系统中合理的利用变频技术,通过调整风机的转速来调节退火冷却用风量的大小。避免了过量的冷却风对退火的温度制度的影响,退火的温度曲线更趋向理想。产品的残余应力消除更加彻底,极大地提高了浮法玻璃的退火质量,减少玻璃的退火缺陷和切损。变频节能由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)×H(压力)。流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比,如果风机的效率一定,当要求调节风量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降。即风机电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台风机电机功率为22kW,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为11.264kW,省电48.8%;当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为2.75kW,省电87.5%。另外,由于冷却系统中风压的降低风机运行阻力将减小,这样就延长了设备和阀门的使用寿命,节省了设备的维护费用。4其他节能技术(1)玻璃生产线的关键技术目前在浮法玻璃生产线应用智能自动化技术来生产优质玻璃,减少生产中的能源消耗,对于降低玻璃生产成本、提高企业的经济效益、节约能源都具有十分重要的作用和极其长远的意义。玻璃生产线的关键技术包括:玻璃熔窑系统技术、锡槽系统技术、退火窑系统技术。三大热工设备的计算机自动控制节能技术采用可以提高玻璃质量,