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前言
玻璃纖維以其具有高強度、耐腐蝕、耐高溫、穩(wěn)定性好等特點廣泛應(yīng)用于航空、航大、國防軍工等領(lǐng)域，是21世紀復合材料領(lǐng)域的“新秀”。在我國，玻璃纖維工業(yè)正處在高速發(fā)展時期，其發(fā)展速度遠高于其他材料工業(yè)，2007年累計生產(chǎn)玻璃纖維紗約116萬t，比去年增加22.1個百分點，其發(fā)展速度在玻璃發(fā)展史上都是一個奇跡。但隨著玻纖企業(yè)的蓬勃發(fā)展，特別是對能源消耗控制的不斷加強，能耗問題日益突出。資料顯示：目前玻纖全行業(yè)年耗標準煤300萬t，其中池窯法玻纖產(chǎn)量85萬t耗標煤100萬t，鉑金坩堝法玻纖產(chǎn)量25萬t耗標煤100萬t，明令禁止的陶土坩堝玻纖一年耗標煤100萬t，由此可見，玻纖行業(yè)節(jié)能、降耗勢在必行。
1 目前玻纖生產(chǎn)中的能源
在當前我國的玻纖生產(chǎn)中，其利用的能源主要有：煤氣、天然氣、城市煤氣、液化石氣、重油、電、發(fā)生爐煤氣等。其各能源的發(fā)熱量為：煤21 318 kJ／kg；電3 595 kJ／kw；液化石油氣108 680kJ／m3；天然氣40 379 kJ／m3；城市煤氣14 630kJ／m3；重油40 128 kJ/kg；發(fā)生爐煤氣6 270 kJ/m3。進入21世紀，能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革，石油、天然氣等到21世紀中葉將趨于枯竭，能源委員會（WEC）預計：21世紀將由以石油、天然氣、煤炭等化石燃料為主體轉(zhuǎn)為可再生能源為主體系統(tǒng)，而我國為煤炭生產(chǎn)和消費大國，目前煤炭占我國能源消耗的比例很大；而以重油為燃料的玻璃纖維池窯生產(chǎn)，受國際原油市場價格不斷攀升的影響，成本壓力也越來越大，由此可見節(jié)能工作迫在眉睫。
眾所周知，玻璃熔窯是玻璃纖維生產(chǎn)中的耗能大戶，占全廠的75％～85％左右，搞好節(jié)能降耗是玻璃纖維生產(chǎn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本、增加效益的一項緊迫任務(wù)，根據(jù)對玻璃熔窯的熱工測試和實踐，采用池窯拉絲工藝其能源主要消耗在玻璃液的熔化和拉絲通路保溫，能源利用率很低，一般為 10％左右，高的僅有15％，低的僅達7％左右。因此節(jié)能降耗成了玻纖行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的頭等大事。但對窯爐的保溫不能“盲目”進行，不能以“犧牲”窯爐的使用壽命為代價，要有合理的保溫步驟、工藝制度和工藝管理，進行及時的改進、調(diào)整，終達到穩(wěn)定生產(chǎn)、延長窯爐使用壽命、節(jié)約能源的目的。
2 應(yīng)用及實踐
為了充分發(fā)揮窯爐保溫的作用，我廠在這次33m2馬蹄焰窯技改工程中，合理選用耐火材料和保溫措施，并通過充分的論證，在原設(shè)計基礎(chǔ)上合理改進，取得了良好的效果。
2.1 熔化部保溫[-page-]
2.1.1 熔化部池底保溫
上期池窯池底結(jié)構(gòu)簡單，僅在池底鋪設(shè)了一層粘土大磚，總厚度僅300mm，池底外層溫度超過200℃。在這期窯爐中，我廠對窯爐池底進行了保溫，采用了多層式復合結(jié)構(gòu)，增加了池底保溫的厚度和隔熱效能，總厚度達830mm，池底外層溫度降低到175℃。同時為保證池底的使用壽命，防止玻璃液的“滲漏”，在池底增設(shè)了面DM-500A密封層和DM-50B墊層，它除了具有在經(jīng)過池底高溫的燒結(jié)中形成一層“保護”層，防止玻璃液滲人池底的作用外，還起到加熱過程中由于膨脹引起的池底變形的“填補”密封作用。
在運行中，為進一步節(jié)能，我廠對池窯底采用保溫棉等幾種材料進行了二次保溫，溫度得到大幅下降，達到70℃，較好的節(jié)省了能耗。
2.1.2 熔化部大碹保溫
熔化部大碹處于高溫、“飛料”及“堿蒸氣”的“惡劣”環(huán)境中，同時要承受一定的大碹重量，是熔化部侵蝕較嚴重的部位，也是熱量損失主要的部位，有資料顯示其熱量的損失約占熔窯全部熱損失的35％～42％左右，可見，對熔窯的大碹采用保溫措施是窯爐節(jié)能的關(guān)鍵。以前，由于受耐火材料的限制，許多企業(yè)一般認為在大碹上采取保溫，無疑將加劇堿蒸氣對碹頂侵蝕，從而擔心尤其造成大碹塌落事故的發(fā)生。但隨著耐火材料的“誕生”，大碹的保溫也就勢在必行。我廠通過對大碹進行“復合式”的保溫結(jié)構(gòu)，即碹磚十密封層十保溫層結(jié)構(gòu)取得了較滿意的結(jié)果，大碹外層溫度僅達96℃，雖然其溫度較先進大碹保溫技術(shù)還有差距，有待進一步探討在保溫層針對不同的保溫特性使用不同的保溫材料的技術(shù)應(yīng)用，但較上期窯爐有了明顯的改觀。
同時，在熔化部大碹高度的設(shè)計中，要充分考慮燃料的充分燃燒性，雖然提高火焰空間并不能有效改善大碹的散熱損失，但其有利于燃料的完全燃燒，減少能源燃燒不充分造成的浪費，同時也對熱工制度產(chǎn)生深遠的影響。
2.1.3 熔化部投料口的節(jié)能
熔化部投料口的節(jié)能是玻璃纖維生產(chǎn)企業(yè)中容易被忽略的環(huán)節(jié)，但對其進行的節(jié)能卻收效巨大。以前投料口的設(shè)計都是開放的，在玻璃料的熔化過程中，大量的熱能從投口散發(fā)損失。我廠本期窯爐一改上期窯爐中的雙投料口為單側(cè)投料，有效的減少了熱能損失，但在設(shè)計中還應(yīng)充分考慮其密封性及投料量和出料量之間的平衡，以達到進一步節(jié)能的目的。
2.2 通路節(jié)能
2.2.1 通路電加熱技術(shù)
通路采用全電熔加熱方式。與傳統(tǒng)的火焰輻射加熱相比，其有許多優(yōu)點：①由于電熔技術(shù)是基于玻璃在高溫下具有導電性的原理，將電能輸入玻璃液內(nèi)部加熱，因而就實現(xiàn)了垂直熔化、“冷”火焰空間的特點。②因內(nèi)部加熱，其熱效率高，一般通路用火焰輻射加熱熱效率只有10％左右，而電熔內(nèi)加熱可高達89％，因而節(jié)省了能源消耗，提高了熱效率。③相對于火焰輻射加熱，玻璃液表面溫度低，原料的揮發(fā)損失減少，即減少了火焰空間的耐火材料侵蝕。④電熔相對于燃重油，可能避免重油對玻璃液造成的二次“污染”。[-page-]
2.2.2 通路保溫
在本期窯爐中，較不理想的就是通路底的保溫，沒有達到理想的目的，有待于改進。我廠通過對窯爐的運行數(shù)據(jù)的分析，對其側(cè)壁及頂部采用了保溫材料，其溫度明顯下降，由原來的142℃降到了目前的56℃，月可節(jié)電36 000 kW以上。通過定期的數(shù)據(jù)測定并未因保溫造成池壁侵蝕的加速，可見合理的保溫在不影響窯爐壽命的前提下，達到了有效節(jié)能的目的。
2.2.3 總通路池底保溫
經(jīng)過分析，我廠對總通路池底進行了二次保溫，經(jīng)測定溫度也下降到了60℃，減少了能源浪費，同時也改善了拉絲作業(yè)的溫度環(huán)境。
2.3 蓄熱室保溫
蓄熱室作為余熱回收即空、煤氣的預熱設(shè)備，其結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的受熱面積和蓄熱能力，能保證達到足夠高的預熱溫度且預熱溫度穩(wěn)定，同時要有較高的換熱效率，充分回收煙氣余熱外，要盡量減小氣體流動的阻力和占地面積，要有足夠的結(jié)構(gòu)強度，其次要充分考慮其四周的熱量損失，其表面積比較大，一般的企業(yè)只是在四壁增加了一層或二層保溫磚，我廠在應(yīng)用中表面溫度還是較高達104℃，在采用了保溫磚加保溫涂料后，表面溫度降到了54℃，起到了一定的節(jié)能效果；同時我廠通過對蓄熱室采取的余熱利用也取得了較理想的節(jié)能效果。
2.4 合理的工藝制度保證
2.4.1 池底鼓泡技術(shù)
有相關(guān)研究文獻指出，若在熔化池熱點附近設(shè)置鼓泡點，可顯著提高玻璃質(zhì)量，提高玻璃的熔化率，減少能耗：①由于鼓人的氣泡是空氣的大氣組分，它與熔解于玻璃液內(nèi)的氣體組成不同，可致其氣體的分壓減小，促使玻璃液內(nèi)的氣體聚積成大氣泡，增大浮力而逸出液面，加快其澄清，同時其上升過程中又帶動了附近的深層低溫玻璃液上升而使玻璃液得到均化，而且其溫度的提高，也使氣泡體積增大逸出，加速熔融玻璃的澄清均化，減少了玻璃中的氣泡量。②加強了火焰與玻璃液的熱交換作用，加速配合料的熔化過程，可減少燃料消耗。③鼓泡系統(tǒng)的氣泡上升就像一堵“墻”，以其為分界而形成兩個大的環(huán)流，推動沒有熔化的配合料回流而得到充分的再加熱，阻止“跑料”。④鼓泡氣泡可起到打散生料堆的作用，提高熔化速度。⑤鼓泡系統(tǒng)加強了玻璃液垂直方向的對流，從而促使了表面層的環(huán)流與玻璃液之間的熱交換，相應(yīng)地提高了熱利用率，增加了熔化率。
2.4.2 熔化部池底輔助電加熱
熔化部底采用輔助電加熱，其熱工制度穩(wěn)定，同時也可在不增加熔化面積的同時，通過提高其使用功率達到提高產(chǎn)量的目的。
2.4.3 合理的熱工制度
熔化溫度的提高，可有效提高熔池熔化能力，提高熔化率，但其制度的不合理也將造成大量的熱量被廢氣帶走，終導致能耗浪費；要調(diào)整窯爐合理的燃燒空氣過剩系數(shù)，避免大量空氣過剩造成的能耗損失；合理的熔窯壓力，避免外部冷空氣進入熔窯和過大的窯壓引起的輻射能耗的增加。當然還可采用目前的富氧、純氧燃燒等先進技術(shù)，使燃料充分的燃燒，提高燃料的利用率。
3 結(jié)束語
通過對我廠的窯爐進行的保溫，達到了節(jié)能目的，其收效相當可觀，經(jīng)濟效果明顯，當然也有不盡完善之處。從生產(chǎn)實踐中我們也進一步認識到窯爐的保溫節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，要達到預期的節(jié)能目的，合理的熔窯耐火材料的選用，保溫方案及其材料的實施是至關(guān)重要的，要做好每一個環(huán)節(jié)的工作，并在使用中精心維護和保養(yǎng)才能達到真正節(jié)能的目的。
