玻璃行業(yè)是個(gè)耗能大戶,而燃煤氣窯爐的熱效率更低,一般燃料費(fèi)用占整個(gè)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(xiàng)措施進(jìn)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(jìn)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(shí)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(lái)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(guò)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(guò)系數(shù),加強(qiáng)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(lái)看,主要是由煤氣帶進(jìn)的不可燃?xì)怏w、煤氣燃燒時(shí)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(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)物等。我廠九機(jī)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(shí)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(huì)減少。例如煤氣的熱值每增加100kJöm3,對(duì)于一個(gè)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(wàn)m3。如果煙氣離開(kāi)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(guò)剩空氣系數(shù)
    無(wú)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(xiàng)生成玻璃的過(guò)程。科學(xué)合理的配備燃燒時(shí)所需的空氣量對(duì)熔窯的熱效率是十分重要的。如果空氣量不足,燃料會(huì)因?yàn)槿毖醵荒芡耆紵?這樣不但燃料的熱量沒(méi)有完全釋放出來(lái),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(guò)剩,這時(shí)燃料雖然能夠完全完全的燃燒,熱量全部的釋放出來(lái),由于引入過(guò)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(huì)造成大量的燃料浪費(fèi),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(shí)的理論空氣量為1125m3,理論煙氣量為2115m3。如果窯內(nèi)的空氣過(guò)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(lái)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(guò)剩系數(shù)增加011這一項(xiàng)每年就多消耗熱值為6000kJ的原煤1400t。
    在實(shí)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(shí)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(zhǎng)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(lái)國(guó)內(nèi)外紛紛采用對(duì)煙氣進(jìn)行余氧分析監(jiān)測(cè)新技術(shù),通過(guò)電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)燃料和助燃風(fēng)進(jìn)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(guó)產(chǎn)窯爐習(xí)慣采用突出熱點(diǎn)的“山形”曲線,增加熱點(diǎn)與投料口處的溫差,形成強(qiáng)大的回流來(lái)增加配合料在窯內(nèi)的熔化時(shí)間,增強(qiáng)配合料的熔化效果。下表為我廠過(guò)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(qiáng)氧化氣氛,空氣過(guò)剩系數(shù)增加至112,甚至達(dá)到113,每1m3煤氣就要多生成01375m3的煙氣。由于要維持熱點(diǎn)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(huì)造成大量的煙氣生成。這些煙氣都要加熱到相應(yīng)的熱點(diǎn)溫度后排出窯外。結(jié)果是熱點(diǎn)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(huì)大大增加。這樣在煙氣生成同時(shí)要消耗大量的熱量將這些煙氣加熱到熱點(diǎn)相應(yīng)溫度。與低溫處的1#小爐1420℃相比,熱點(diǎn)1590℃處1m3煙氣在離開(kāi)窯內(nèi)時(shí)就要多消耗能量(1590-1420)×1.46-262.8kJ。(1590℃時(shí)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(diǎn)溫度過(guò)高,高溫帶過(guò)寬,不但會(huì)加劇窯爐的燒損,而且也會(huì)造成能量的浪費(fèi)。我們廠經(jīng)過(guò)實(shí)踐,將原來(lái)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(méi)有什么變化,但是煤氣流量卻明顯的下降了。
    4、加強(qiáng)窯爐管理,防止空氣滲漏
    助燃空氣的行程是從助燃風(fēng)機(jī)、輸風(fēng)管路、經(jīng)空氣換向器進(jìn)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(guò)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(duì)面的蓄熱室,煙道、大煙囪排出窯外。如果窯體密封不嚴(yán),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(jī)的負(fù)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(fù)壓的時(shí)候,將會(huì)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(jìn)一步影響助燃空氣的預(yù)熱。
    5、結(jié)　論
    玻璃行業(yè)是個(gè)能耗高、熱效率低的行業(yè)。行業(yè)中先后進(jìn)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(guò)加強(qiáng)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(guò)科學(xué)合理的方法減少煙氣的生成,對(duì)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。