玻璃行業(yè)是個耗能大戶,而燃煤氣窯爐的熱效率更低,一般燃料費用占整個成本的三分之一。從熱平衡的角度看,大約三分之一的熱量被煙氣所帶走,雖然在煙氣的排放途中,我們采取了多項措施進行余熱回收,但是絕大多數(shù)的熱量還是被排入大氣中。燃料進入大窯以后,在空氣中氧氣的助燃下,發(fā)生氧化反應(yīng),生成大量的燃燒產(chǎn)物。同時窯內(nèi)的配合料吸收熱量后分解釋放出揮發(fā)性氣體,與燃燒產(chǎn)物共同形成煙氣。在大煙囪的抽力作用下,排出窯外�，F(xiàn)在隨著耐火材料的質(zhì)量的提高,熔化溫度越來越高,煙氣在窯內(nèi)滯留的瞬間被加熱的溫度更高,那么在排出窯外的過程中帶走熱量就越多。因此,窯內(nèi)的煙氣越多,窯內(nèi)溫度越高,被煙氣帶走的熱量就越多,熱損耗大,效率就低。在日益提高熔化率的情況下,合理地選擇燃料種類,科學(xué)選擇空氣過系數(shù),加強密封防止冷空氣的滲入和熱氣流的外溢可以減少煙氣量的形成,節(jié)能降耗的潛力很大。
    1、提高煤氣的質(zhì)量可以減少煙氣量的生成從燃煤氣窯爐的煙氣的組成來看,主要是由煤氣帶進的不可燃氣體、煤氣燃燒時生成的氧化物、空氣中除氧外的其它氣體以及配合料熔解時產(chǎn)生的揮發(fā)物等。我廠九機窯采用發(fā)生爐煤氣為燃料,其成分為:CO29%、CO2415%、H21410%。其熱值Q熱=599kJöm3。煤氣燃燒時的理論空氣量為1125m3,理論煙氣量為2115m3。如果煤氣中的CO、H2等可燃性物質(zhì)的含量增加,煤氣質(zhì)量的提高,熱值增加,在熔化量不變的情況下,消耗煤氣量就可減少,相應(yīng)生成的煙氣量也會減少。例如煤氣的熱值每增加100kJöm3,對于一個日熔化300t玻璃液,日消耗熱值為5998kJöm3的煤氣38400m3的企業(yè)而言,每天就要少生成煙氣約114萬m3。如果煙氣離開窯爐的平均溫度為1450℃,那么每年至少可以節(jié)約熱值為6000kcalökg的煤1825t。
    2、合理選擇過剩空氣系數(shù)
    無論玻璃熔窯采用何種物質(zhì)作為燃料,都必須在空氣的助燃下才能燃燒,釋放出能量,被配合料吸收,配合料熔化完成各項生成玻璃的過程�？茖W(xué)合理的配備燃燒時所需的空氣量對熔窯的熱效率是十分重要的。如果空氣量不足,燃料會因為缺氧而不能完全燃燒,這樣不但燃料的熱量沒有完全釋放出來,而且未燃燒的這部分燃料還要消耗掉一部分量把它加熱到窯內(nèi)溫度,然后隨著生成的煙氣排出窯外;如果空氣量過剩,這時燃料雖然能夠完全完全的燃燒,熱量全部的釋放出來,由于引入過量的空氣,這些空氣需要消耗掉一定量的熱量將其加熱到窯內(nèi)溫度,隨著窯內(nèi)生成的廢氣一起形成煙氣,排出窯外。種情況都會造成大量的燃料浪費,增加生成成本。
    我廠采用發(fā)生爐煤氣作為燃料組成百分比為:CO29%、CO2415%H21410%、CH4118%、C2H2012%、N25012%,其熱值Q熱=5998kJöm3。這種煤氣燃燒時的理論空氣量為1125m3,理論煙氣量為2115m3。如果窯內(nèi)的空氣過剩系數(shù)每增加011,則煙氣中就要增加01125m3的空氣量,若此窯內(nèi)的火焰氣體平均溫度為1550℃,那么1m3發(fā)生爐煤氣就要多消耗283kJ熱量,用來將這些多余的空氣加熱到1550℃,這些熱量占此發(fā)生爐煤氣的417%。如果此窯日熔化300t玻璃,日消耗煤氣840000m3,那么僅過剩系數(shù)增加011這一項每年就多消耗熱值為6000kJ的原煤1400t。
    在實際生產(chǎn)中,由于各種配合料所要求的氣氛不同,監(jiān)控手段的不同,真實做到合理配備空氣量是有一定難度的。我們可以從窯內(nèi)火焰的明亮程度,火焰的長短,煙道溫度和燃料的消耗量等判斷出窯內(nèi)空氣量的情況。近年來國內(nèi)外紛紛采用對煙氣進行余氧分析監(jiān)測新技術(shù),通過電子計算機系統(tǒng)對燃料和助燃風(fēng)進行比例調(diào)節(jié),有效控制了總煙氣量的增加,在節(jié)能降耗方面收到顯著效果。

    3、合理分配燃料,制定科學(xué)的溫度曲線
    國產(chǎn)窯爐習(xí)慣采用突出熱點的“山形”曲線,增加熱點與投料口處的溫差,形成強大的回流來增加配合料在窯內(nèi)的熔化時間,增強配合料的熔化效果。下表為我廠過去使用的熔化溫度曲線。由于熔化芒硝—純堿配合料,保證4#小爐以后的強氧化氣氛,空氣過剩系數(shù)增加至112,甚至達到113,每1m3煤氣就要多生成01375m3的煙氣。由于要維持熱點處的高溫,必然要在此多消耗煤氣,多引入與其相配備的空氣量,這兩方面會造成大量的煙氣生成。這些煙氣都要加熱到相應(yīng)的熱點溫度后排出窯外。結(jié)果是熱點越高,在此處消耗的能量就越多,煤氣耗量也就大,需要的空氣量自然就要加大,產(chǎn)生的煙氣量就會大大增加。這樣在煙氣生成同時要消耗大量的熱量將這些煙氣加熱到熱點相應(yīng)溫度。與低溫處的1#小爐1420℃相比,熱點1590℃處1m3煙氣在離開窯內(nèi)時就要多消耗能量(1590-1420)×1.46-262.8kJ。(1590℃時煙氣的平均比熱C=1.46kJö(m3•K)。

    從上面的分析可以知道,窯內(nèi)熱點溫度過高,高溫帶過寬,不但會加劇窯爐的燒損,而且也會造成能量的浪費。我們廠經(jīng)過實踐,將原來的“山形”曲線改為現(xiàn)在的“饅頭形”曲線,產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量都沒有什么變化,但是煤氣流量卻明顯的下降了。
    4、加強窯爐管理,防止空氣滲漏
    助燃空氣的行程是從助燃風(fēng)機、輸風(fēng)管路、經(jīng)空氣換向器進入支煙道,上升到蓄熱室,然后在小爐中與煤氣混合燃燒生成煙氣,此段為正壓過程;此煙氣在窯內(nèi)滯留瞬間處于零壓狀態(tài);然后在煙囪抽力作用下經(jīng)對面的蓄熱室,煙道、大煙囪排出窯外。如果窯體密封不嚴,當(dāng)處于正壓的情況下,助燃空氣外流,造成空氣損失,不但增加風(fēng)機的負荷,重要的是它將帶走大的熱量,降低助燃空氣的預(yù)熱溫度,影響燃燒效果。當(dāng)處零、負壓的時候,將會吸入大量的冷空氣,特別是在換火瞬間。以我廠為例,4s換火期間窯內(nèi)將降低50℃,由于大量的冷空氣的涌入,增加了煙氣量,降低了整體煙氣量的溫度,影響格子體的蓄熱效果,進一步影響助燃空氣的預(yù)熱。
    5、結(jié)　論
    玻璃行業(yè)是個能耗高、熱效率低的行業(yè)。行業(yè)中先后進行提高熔化溫度,增加熔化率,窯體保溫,減少窯爐熱損失;采用箱式蓄熱室和余熱全通過加強余熱回收利用等措施,取得一定的成效,窯爐的熱效率有很大的提高。熔窯煙氣帶走的熱量約占燃燒總量的三分之一,通過科學(xué)合理的方法減少煙氣的生成,對節(jié)能降耗,提高熔窯的熱效率,降低產(chǎn)品成本潛力是很大的。