五、玻璃和玻璃纖維企業的節能監測

玻璃是一種較為透明的固體物質，在熔融時形成連續網絡結構，是冷卻過程中黏度逐漸增大并硬化而不結晶的硅酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學氧化物的組成(Na2O.CaO.6SiO2)，主要成分是二氧化硅，廣泛用于建筑、日用、醫療、化學、電子、儀表、核工程等領域。玻璃主要分為平板玻璃和深加工玻璃。平板玻璃主要分為三種，即引上法平板玻璃(分有槽/無槽兩種)、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。浮法玻璃由于厚度均勻、上下表畫平整平行，再加上勞動生產率高及利于管理等，正成為玻璃制造方式的主流。

(一)浮法玻璃生產工藝流程

當今世界上有三種類型的平板玻璃：平拉、浮法、壓延。浮法玻璃在目前玻璃生產總類中占90%以上，是世界建筑玻璃中的基礎建筑材料。浮法玻璃工藝包括五個主要步驟：配料、熔化、成形和鍍膜、退火、切割和包裝。

1.配料

配料是第一階段，為熔化制備原材料。原材料包括砂、白云石、石灰石、純堿和芒硝，儲存在配料房中。料房中有料倉、料斗、傳送帶、溜槽、集塵器以及必要的控制系統，控制著原料的輸送和配合料的混合。在配料房內部，一條長長的平傳送帶將原材料按次序從各種原料的料倉中一層層、連續地輸送到斗式提升機中，然后再送往稱量裝置以檢測其復合重量。回收的玻璃碎片或生產線回頭料會加到這些成分中。每份配合料含有大約10%～30%的碎玻璃。干燥的材料加入混合機中攪拌成配合料，攪拌好的配合料通過傳送帶從配料房中送到窯頭料倉儲存，然后用加料機以控制的速率加入熔窯中。

2.熔化

典型的熔窯是有6個蓄熱室的橫火焰熔窯，每天的生產能力為500t。熔窯的主要部分是熔化池、澄清池、工作池、蓄熱室和小爐，由特種耐火材料建成，外框有鋼結構。配合料由加科機送到熔窯的熔化池中，熔化池靠天然氣噴槍加熱到1650℃。熔融的玻璃從熔化池經澄清池流到卡脖區域，攪拌均勻。然后流人工作部位，慢慢冷卻降至大約1100℃，使其在到達錫槽之前達到正確的黏度。

3.成形和鍍膜

將澄清好的玻璃液成形成玻璃板的過程是一個按材料的自然傾向機械操縱的過程，這種材料的自然厚度為6.88mm。玻璃液從熔窯通過流道區域涌出，由一個叫做閘板的可調節門控制其流量，閘板進入玻璃液±0.15mm左右。它浮在熔融的錫液之上，因此叫做浮法玻璃。玻璃和錫互相不起反應，而且可以分離開;它們在分子形式上相互抵制的特性使玻璃極其光滑。錫槽是一個密封在受控的氮和氫氣氛的單元。生產線速度可達25m/min。錫槽載有近200t純錫，平均溫度為800℃。當玻璃在錫槽人口的末端形成一個薄層，稱為玻璃板，兩邊各有一系列的可調拉邊機進行操作。操作人員用控制程序設定退火窯和拉邊機的速度。玻璃板的厚度可在0.55～25mm之間。上部分區加熱原件用來控制玻璃溫度。隨著玻璃板連續不斷地流經錫槽，玻璃板的溫度會逐漸下降，使玻璃變得平坦平行。玻璃在熔融錫液上攤成薄層，與錫液保持分離，成形成板狀。靠吊掛的加熱元件提供熱，靠拉邊機的速度和角度控制玻璃的寬度和厚度。

4.退火

成形的玻璃離開錫槽時溫度為600℃。如果玻璃板放在大氣中冷卻，玻璃表面會比玻璃內部冷卻的快，這樣就會造成表面嚴重壓縮，使玻璃板產生有害的內應力，玻璃在成形前后的受熱過程也是內應力形成的過程。因此通過控制熱量使玻璃溫度逐漸降到周圍環境溫度——退火，是很必要的。實際上，退火是在一個大約6m寬、120m長預先設置好溫度梯度的退火窯中進行。退火窯中包括電控加熱元件和風機，以保持玻璃板橫向溫度的分布持續穩定。退火過程的最終結果是將玻璃小心地冷卻到常溫而沒有帶來暫時應力或永久應力。

5.切割和包裝

經退火窯冷卻好的玻璃板通過與退火窯驅動系統相連接的輥道輸送到切割區域。玻璃通過在線檢測系統以排除任何缺陷，用金剛石切割輪切割，去除玻璃邊緣(邊料回收為碎玻璃)。然后切割成客戶所需要的尺寸。玻璃表面撒上粉末介質，使玻璃板可以堆積存放而避免沾在一起或劃傷。然后靠人工或自動機器將無瑕疵玻璃板分成垛進行包裝，轉移到倉庫儲存或裝運給客戶。

(二)浮法玻璃生產節能潛力及技術途徑

平板玻璃工業使用的燃料主要有重油、天然氣和煤氣等。目前，我國平板玻璃行業年能源消耗量約為1000萬t，每千克玻璃液平均熱耗為7800kJ，比國際先進水平要高30%。

浮法玻璃生產線主要耗能設備為三大熱工設備(熔窯、錫槽和退火窯)，這三大熱工設備的能耗約占生產線總能耗的97%，下面介紹浮法玻璃生產線的主要節能措施。

我國玻璃工業的技術經濟指標已逐年提高，但與發達國家的先進指標相比尚有較大差距。目前，我國平板玻璃單位產品能耗為17～3lkg/重量箱，而國際先進水平為16～20kg/重量箱。如果通過技術改造或者提高管理水平，玻璃單位產品能耗達到17kg/重量箱、按照2008年玻璃產量計算，年將節約197.4萬t。

平板玻璃工業節能的重點是淘汰落后工藝、提高浮法玻璃單線規模、加強窯爐保溫、煙氣余熱的回收利用、采用新的燃燒技術等。

1.改進工藝設備，淘汰落后工藝

目前，我國浮法玻璃產量占平板玻璃產量的比例約為83.4%，世界平均水平為90%以上。落后的生產工藝單位產品綜合能耗為3lkg/重量箱，比浮法工藝高64%。現在全國落后工藝產量仍有7000余重量箱，比同產量的浮法工藝每年多耗能84萬t，如果這些落后工藝都被浮法玻璃生產工藝所替代，則節能效果是非常顯著的。

2.提高浮法玻璃熔窯的規模

浮法玻璃熔窯的能耗與熔窯的規模有近似線性的關系，規模越大單位玻璃液的能耗越低。2005年，我國浮法玻璃熔窯的平均熱耗如下：熔窯規模為250t/d，能耗為8763kj/kg3;熔窯規模為300t/d，能耗為8537kj/kg3;熔窯規模為400t/d，能耗為8055kj/kg3;熔窯規模為500t/d，能耗為7583kj/kg3;熔窯規模為600t/d，能耗為7lllkj/kg3;熔窯規模為700t/d，能耗為6639kj/kg3;熔窯規模為800t/d，能耗為6167kj/kg3;熔窯規模為900t/d，能耗為5693kj/kg3。浮法玻璃的生產線規模的提高，提高了我國浮法玻璃生產的能源利用率。規模以上(年銷售額500萬以上)企業平板玻璃的綜合能耗由2002年的20.3kg/重量箱，下降了16.26%。

3.熔窯參數的實時數據采集及控制技術

計算機數據采集及控制技術已經廣泛用于國外浮法玻璃熔窯的生產管理中，生產中通過該技術可以更好、更快地掌控熔窯的總體狀況。采用通過局部測試掌握全窯的狀況，以此大大提高了熔窯熱工系統的穩定性，從而達到節能目的。

采用現代自動化溫度、窯壓、液面等控制系統，強化窯爐監控手段，做到科學合理用能和生產，并可延長窯爐使用期，做到科學文明生產。過量空氣系數是窯爐燃燒特性的一個重要指標，可采用測氧裝置，嚴格控制過量空氣系數。

4.采用高效節能熔窯設計技術

采用效率更高、更合理的結構設計，包括：

(1)加大蓄熱室的換熱面積，格于體采用筒形磚，提高預熱溫度和余熱回收率。

(2)加長1號小爐中心線至前臉墻的距離，提高1號小爐的熱效率。

(3)加大小爐口的寬度，擴大火焰覆蓋面積，提高熔化率，降低熱耗。

(4)采用與熔池全等寬熔化池結構形式，不僅可改善熔窯的熔化質量，而且可延長高溫火焰在爐窯內的停留時間，提高熔窯的熱效率。

(5)熔窯池底采用臺階式結構形式，既可保證提供優質玻璃液，又可限制玻璃液的回流，減少了玻璃液的重復加熱，節約了燃料。

5.采用先進的熔窯工藝

改進熔窯的溫度制度，采用雙高峰熱負荷操作工藝中大配合料區熱負荷，減少泡沫區熱負荷，提高熱效率。通過控制助熱風與燃料量的比值，同時測定廢氣中氧與可燃物的含量來調節風與燃料的比例。

6.加強熔窯保溫

熔窯表面散熱占熔窯散熱的25%～30%，采用隔熱性能高的耐火材料對熔窯進行全保溫，熱效率可提高5%～10%，每千克玻璃液熱耗可降低1026～20%。同時減少廢氣排放量

和火焰空間的熱強度，延長熔窯的使用壽命。

7.加強生產過程控制

(1)必須嚴格控制各種原料的粒度，尤其要控制大顆粒和超細粉的比例。實際生產中，配合料水分一般控制在3.0%～4.5%。配合料溫度一般要求大于35℃，絕大鄉數水分以游離形態附著在難熔的顆粒表面，可以黏附較多的純堿加強助熔效果。因此，提高配合料溫度，能起到較好的助熔作用。生產中碎玻璃的比例一般控制在14%～22%，根據經驗數值能增加碎玻璃1%，燃料消耗減少0.3%左右。在條件具備的情況下，盡量多使用碎玻璃，對降低能耗有顯著作用。

(2)選擇合理的熔化過程控制。合理的熔化工藝不僅可以提高熔化質量，減少碎玻璃缺陷，同時達到節能降耗、提高窯齡的目的。浮法玻璃熔窯的溫度曲線一般有山形、橋形和雙高形三種，而雙高形曲線合理的加大后混合料區和熱點處的熱負荷，適當降低泡沫區和調節區的熱負荷，各小爐燃料量分配更加合理，因而能降低燃料消耗。

確定合理的風和燃料的比例，保持一定的過量空氣系數，對節能降耗有較大作用。國外先進的玻璃熔窯的過量空氣系數達到了1.01～1.02，我國先進的浮法玻璃熔窯達到了1.05～1.06。嚴格控制過量空氣系數是節能的重要措施之一。在生產中，如果采用有效地連續監測和控制手段，可以對過量空氣系數進行優化。另外，對霧化空氣和助燃風進行預熱，可利于燃料霧化，還可以提高熔窯燃燒效率。

(3)燃料的質量、存儲、輸送及燃燒工藝控制對燃料消耗都有不同程度的影響。生產中如果燃料質量得不到有效控制，不僅燃燒狀況不穩定，影響玻璃質量，而且消耗也會增加較多，甚至可能釀成生產事故。

8.大力推行節能技術改造

針對浮法玻璃生產中降低能源消耗的問題，深入開展技術改造活動，適時實施純氧或者富氧燃燒、0號小爐純氧噴槍燃燒、余熱發電、助燃風機變頻改造等技術改造項目可以大幅度降低燃料和電量消耗。