第23卷,总第131期2005年5月,第3期《节能技术》ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGYVol.23,Sum.No.131May.2005,No.3　玻璃熔炉节能技术与应用张绪全(胜利油田东方实业集团公司,山东　东营　257237)

摘　要:本文针对有蓄热室马蹄焰玻璃熔炉的热能有效利用进行研究,从理论和运行两个方面对系统进行分析比较,总结出目前国内窑炉比较成功的节能经验,供有窑炉企业单位推广应用。关键词:池窑保温;蓄热室加大;余热回收;节能;效益分析中图分类号:TQ17116 文献标识码:B 文章编号:1002-6339(2005)03-0275-02

EnergyConservationTechnologyandApplicationoftheGlassSmeltingPotZHANGXu-quan(DongfangIndustryCompanyofShengliOilField,Dongying257237,China)

Abstract:ThispaperstudiedtheultilizationoftheheatenergyintheMATIflameglasssmeltingpotofthehot-room.Thesuccessfulenergysavingexperiencewassummarized.Keywords:thepoolKilnkeepingwarm;incrasingthehot-room;reoverythereleaseheat;energysaving;eco2nomicbenefitsanalysis

收稿日期　2005-02-15 修订稿日期　2005-03-16

作者简介:张绪全(1969～),男,工程师。

1　前言玻璃熔炉的主要燃料为天然气,其生产总能耗的大部分用于玻璃的熔化过程。据经验数据统计显示:在熔炉中有效利用热不超过20%,未回收的余热占20%,窑体散热损失达50%,因此加强对窑炉及蓄热室保温,对提高热效率影响很大。通过对上述部位保温后,统计表明,窑体散热由50%降到40%左右。同时,把蓄热室面积加大1/3,烟道余热回收利用余热锅炉,未回收的余热降到10%。为增加抽力,采用Y5-48引风机引风,这样,综合利用烟道余热,还不影响熔化池的温度,以及烟道抽力。回收的余热可用于冬季取暖、洗澡、预热空气、工件预热等等,可谓综合利用,而且节省一笔相当可观的开支。如何使天然气的化学生物能能够更充分地利用,取决于窑炉、燃烧和辅助设备的选择以及运行过程合理的进行调整。2　马蹄焰玻璃熔炉的工作原理,节能措施及工作过程控制要点 首先有蓄热室马蹄焰玻璃熔炉的工作原理为:

来自鼓风机的助燃空气经换向系统分别进入加热炉左空气烟道,由下向上通过左蓄热室,预热后的空气从左侧喷口连同天然气喷入炉内混合燃烧并加热炉内玻璃液,而后高温烟气进入右侧蓄热室,在蓄热室内进行热交换,将大部分余热留给蓄热体后,烟温降到350℃左右,经右空气烟道进入空气交换器,经换向后的热烟气,再通过余热锅炉后,80%的余热量被锅炉吸收,这时烟气温度下降到100℃左右,然后经引风机把废气排入烟囱。30min后控制系统发出指令,换向机构动作,空气、天然气、烟气同时换向,将系统变为换向状态,此时空气和天然气从右侧喷口喷出并混合燃烧,左侧喷口作为烟道,在排烟机的作用下,高温烟气通过蓄热体,余热锅炉后排出,一个换向周期完成,具体见附图1、2、3。从马蹄焰玻璃熔炉的工作原理及工作过程可以看出:对窑炉进行保温、增大蓄热室的热交换力度、・572・图1　熔炉及蓄热室内冷热气烟气流程示意图图2　窑炉侧面示意图图3　窑炉俯视图对烟气余热进行回收是提高热能利用率,降低能耗的工作重点。对窑炉进行保温,减少热量散失。池窑保温是增加池窑热效率、提高熔化率、节约燃料的主要措施之一。保温的位置除池壁液面下10cm处和砖缝不保温外,对炉底、池壁、胸墙、碹顶都可以进行保温。在对碹顶进行保温时,首先把耐火土加磷酸调混成稀糊状,浇灌到吹扫干净的碹顶上,然后抹平。注意边角一定不要有气孔,否则,保温后易从气孔处串火,烧坏碹顶。再在上面用质地较轻的漂珠砖加厚15～20cm,再用磷酸浆罐缝抹平即可。胸墙部位用厚度为5cm的硅酸铝岩棉毡包上即可。炉底在建窑炉时底部就加上厚度为3cm的耐火板和5cm的耐火土。我公司通过对上述部位保温后,统计表明,

窑体散热由50%降到40%左右。窑炉具体保温示意图4如下:

增大蓄热室的面积,提高热交换力度。一般YH

-5马蹄焰熔炉的蓄热室面积为6.8m×3.7m=25.16m2,现设计为:10.2m×3.7m=37.74m2,增加了12.58m2。蓄热室采用单通道式,格子砖用二枚条和一枚半条以西门子式(不交叉)排列,格孔尺寸165mm×165mm,比受热面积为20.5m2/m2。室墙下部选用普通粘土砖,上部为气孔率小于13%的低气孔粘土砖,后来基于成本方面的考虑,上部改为一级高铝砖,使用效果较好。格子砖选用材质从耐急冷急热性、荷重软化温度、成本方面考虑,下部为

气孔率小于15%的低气孔粘土砖,上部为气孔率小于13%的低气孔粘土砖,实践证明,此种砖材使用周期约为18个月,一个周期后要进行热换,影响生产5至6天。因此,冷空气进入蓄热室后经上升与下沉,将格子砖上的热量充分吸收并充分预热,使燃料释放出更多的热量。烟气在下降与上升的过程中,热量被格子砖充分吸收并蓄积,只有少量热量被废气所带走,绝大部分热量被充分利用到工作中去。另外,加热后的助燃空气与天然气混合燃烧是一种先进的弥漫式燃烧方式,扩展火焰燃烧区域,火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界,从而使得炉膛内温度分布均匀,不易形成局部高温,一方面提高了加热质量,另一方面延长了炉膛寿命。加大蓄热室熔炉在运行过程中应注意的问题是:(1)由于蓄热室面积加大后,烟气流通时阻力加大,使得熔炉的窑压较难控制,必须通过炉型的优化及引风排烟系统的升级解决炉压控制问题。(2)排烟温度较低(低于250℃),

必须注意烟气的露点腐蚀问题。(3)采用大四通换向阀集中换向,造成燃烧间断时间较长;同时,使得加热炉两侧不对称布置,造成两侧燃烧间断时间不同,影响加热炉控制水平。(4)换向过程为人工控制,应避免向炉内单独供应燃料或空气的情况发生,

防止爆炸或氧气浓度过大。

说明:11黑色部分代表窑炉未保温前的结构;

21黑色结构外的褐色部分代表保温层;31加点部分代表玻璃液,其上方的二个不规则代表燃烧的火焰。图4　窑炉保温示意图

对烟气余热进行回收。以YH-5A马蹄焰窑炉为例来说明烟气余热回收的意义。该窑炉烟气排量为5000Nm

3

/h,烟气温度为T1=350℃,经余热锅

炉回收后烟气温度为150℃;余热锅炉选用Y132S1

-2型,给水温度25℃,出水温度T2=70℃,水流量为6000kg/h,换热面积为A=80m2。余热锅炉换热管壁厚为S=10mm。取从烟气到炉壁的对流和辐射给热系数为:

α1=116W/(m

2

・℃)

(下转第280页)・672・船加装了YT60型液粘调速离合器很好的解决了这一问题。以上所举各例,在供水领域中具有较强的应用代表性。5　结束语将液体粘性调速离合器应用于供水系统,具有以下优点:(1)操作简单,调节方便,以远距离调节代替了员工到泵房调节阀门的操作。(2)结构简单,运行可靠,维修量小且易于掌握。(3)可以无级调速,可以使电机轻载或空载启动,有1∶1的同步传动,过载保护性好。(4)体积小,节能效果显著,不到一年即可收回

设备投资。(5)采用PC技术可以实现信息反馈自动调速

控制。液粘调速技术在城市供水系统中及其它类型水泵站、循环水泵、工业及电站锅炉给水泵以及大型风机等范围内都有很好的应用前景。参考文献〔1〕魏宸官,赵家象.液体粘性传动技术〔J〕.北京:国防工业出版社,1996.

〔2〕郑志强,南玲玲.液体粘性调速离合器及其特性参数设计〔J〕.开封大学学报,1999.

(上接第276页)取从壁面到水的给热系数为:α2=2320W/(m2・℃)平均导热系数λ=58W/(m2・℃)则烟气到水的综合热流量:q=(T1-T2)/{(1/α1)+(S/λ)+(1/α2)}=(350-70)/{(1/116)+(0.01/58)+(1/2320)}=30358.9(W/m2)。由此可以算出一台余热锅炉每小时的换热量:Q=A×q=80×30358.9=2428712(W)经过余热锅炉回收后,烟气中80%的热量被回收利用。这时,烟气温度降到100～150℃,达到烟气露点温度,所以应做好以下几点:(1)做好引风装置保温防腐处理,防止风机内壁被湿烟气侵蚀,影响风机使用寿命。(2)对余热锅炉换热片定期清理,防止粉尘粘附影响综合传热效率。(3)锅炉内循环水最好用软化水,防止锅炉内壁结垢。3　方案比较以YH-5型马蹄焰窑炉为例,来说明采取改进措施前后玻管成本及节能效果比较:内容改进前改进后备注炉型YH-5马蹄焰炉YH-5A马蹄焰炉熔化面积(m2)3737蓄热室面积(m2)6.8m×3.7m10.2m×3.7m加大1/3窑炉长×宽(m×m)7.5×5.07.5×5.0窑炉长/宽(m/m)1.51.5出料量(t/d)1515天然气用量(Nm3/d)100008800吨玻璃液耗气量(Nm3/t)667587能耗成本(元/t)13341174 (1)从以上表格统计可以算出,改进后,按每年产玻管5400t计,则年节约能耗成本为:5400t×(1334-1174)元/t=864000元=86.4万元。(2)用余热锅炉回收的热能用于冬季供暖:4月

×1.5万元/月=6万元。(3)由于蓄热室加大、余热锅炉运行,需用引风

机排烟,则年耗电费为:8kWh/h×24h/d×360d×0.53元/kWh=36633元=3.66万元。(4)前3小项综合后可以算出,改进后每台窑炉

年节能:(86.4+6)-3.66=88.74万元。4　改造效果结论通过对马蹄焰玻璃熔炉采取池窑保温;蓄热室面积加大1/3,加大热交换力度;用余热锅炉对烟气余热回收等节能降耗措施,并成功应用表明,该技术是一项先进节能技术,解决了传统玻璃熔炉在生产过程中能耗高的技术难题,降低运行费用,不仅可以获得较好的经济效益,同时也可以获得良好的社会效益,是值得大力推广的一项新技术。把其应用于其他类型的加热炉,其生产过程也能达到高效、优质、低耗,并能很好解决熔炉烟气排放的环保问题,完全符合加热炉的发展方向。可以预见,新型蓄热式燃烧技术将能使我国的工业炉装备水平大幅度的提高。参考文献〔1〕方彬.锅炉和窑炉节能管换热器〔M〕.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1985.7.