浮法玻璃的燃料选择与应用

浮法玻璃的燃料选择与应用

0解决玻璃行业低能耗问题平板玻璃厂是一个典型的资源和能源消耗行业，也是一个与建筑节能密切相关的行业。“五六”节能20%是计划目标中最重要的限制指标。我国平板玻璃年能源消耗总量约为800万t标煤,平均单耗为7800kJ/kg玻璃液,比国际平均水平高20%,比国际先进水平高30%以上。近年来新上马的浮法玻璃熔窑大部分采用重油做燃料,当今世界石油价格上涨,我国进口石油逐年增加,能源价格不断攀升,使得燃料在玻璃制造成本中已接近二分之一,严重影响着玻璃企业的经济效益。因此,很多企业都在寻求低价燃料替代重油,以最大限度地降低企业成本。但是不同燃料其熔窑单耗不尽相同,搞好节能降耗也是玻璃行业技术攻关的主要目标,余热回收是弥补高能耗的方法之一,可落实国家的有关政策,提高环保水平,同时也能进一步提高企业的经济效益。本文总结近年来浮法玻璃燃料选择与应用情况,重点强调使用先进的余热利用技术,以有效地实现节能减排,提高企业的经济效益。1浮法玻璃各种燃料的选择和应用1.1玻璃燃料的发展在平板玻璃的生产过程中,熔化是至关重要的工序之一,而要想有好的熔化效果,其前提条件是要有高热值的燃料,确保有高温熔化的燃烧温度。经过几年来的发展,平板玻璃生产使用的燃料已由单一的发生炉煤气,发展到现在根据能源条件因地制宜地进行选择。除发生炉煤气之外,有重油、天然气、焦炉煤气、煤焦油和石油焦粉等燃料可选用。目前,玻璃企业已全面掌握了各种燃料的使用技术。重油是玻璃企业早期筹建浮法玻璃生产线时的首选燃料,它的发热量较之其他燃料热值高,几乎没有灰渣,能方便地进行自动化操作,容易提高玻璃熔化质量。由于我国在继续贯彻“压缩烧油”的政策,重油在油品结构中所占比例越来越少,重油价格连年上涨,使玻璃生产成本大幅上升。再加上浮法玻璃产能不断加大,企业竞争激烈,迫使企业纷纷寻求价格低的玻璃燃料。在此背景下,很多大专院校和科研机构也闻风而动,不断出现新的玻璃熔化燃烧方式和新的燃料选择。先后产生了使用天然气、水煤浆、油焦浆、煤焦油等燃料,并相应获得了成功。为了降低成本,有的还使用发生炉煤气作为浮法玻璃生产的燃料。由于煤焦油流动特性、燃烧方式和重油差不多,可以在不影响玻璃正常生产的情况下进行改造更换,短短几年内煤焦油在玻璃行业内得到普遍使用。近两年来,煤焦油价格也不断上涨,成本压力又一次加大,石油焦粉作为新兴能源开始应用,并在玻璃行业内有普及的势头。甚至还有的开发利用煤粉替代重油作为玻璃熔窑燃料的燃烧技术,用煤粉直接入窑燃烧使用。石油焦粉价格比煤焦油低很多,可以明显提高企业的经济效益。1.2从燃烧方法、操作方法、熔窑设计入手解决重油问题各种燃料在浮法玻璃生产中的使用情况如表1所示。从表1可以看出,四种燃料不论是从操作和熔窑寿命,还是从玻璃熔制质量上进行对比,重油都占优势,其他燃料所带来的问题,应从燃烧方法、操作方法、熔窑设计上加以改进和提高。石油焦粉是近两年才逐渐试验并应用于浮法玻璃生产的新型燃料,燃烧操作和参数也在逐渐优化。1.3玻璃原料组成各种燃料的单耗与成本比较如表2所示。表2中燃料价格参照近年某一时期的市场价,用量、单耗、热耗、燃料成本参照某公司450t和650t浮法熔窑,熔窑按烧重油进行设计,后来改造为燃煤焦油、天然气、石油焦粉等进行玻璃熔化。从表2可以看出:本文参考的450t和650t浮法熔窑,玻璃日熔化量越大,熔化单耗就越低。使用重油、煤焦油、天然气、石油焦粉等燃料单位玻璃熔化热耗依次增加。由于天然气价格相对比较稳定,除天然气外,重油、煤焦油、石油焦粉等燃料价格依次降低,单位成本也相应降低,尤其是石油焦粉成本降低幅度最大。因此,部分企业使用石油焦粉作为玻璃燃料的积极性加大。由于燃料价格总是不断波动,玻璃生产企业按照成本的要求选择合适的燃料,也可以根据生产工艺要求使用几种燃料进行混烧。因安装有各自的燃烧系统,可随时根据需要进行燃料更换,对适应玻璃生产形势具有很大的灵活性。2采用先进的热敏设备技术进行能耗计算2.1玻璃熔窑余热发电系统的应用前景展望烟气带走的热量约占熔窑能耗的三分之一,如何充分利用这部分热量是一个重要的课题。长期以来回收烟气余热来预热助燃空气,还可以利用余热锅炉制蒸汽采暖、利用蒸汽喷射式冷水机进行制冷和采暖等,但回收的余热又会产生新的问题,如余热锅炉的热水或蒸汽无法充分利用,因而影响了节能降耗的水平。余热发电是利用工厂生产过程中的余热建设电站,电站的产品——电力再回用于玻璃生产。这套系统在回收大量余热的同时,又减少了对环境的热污染以及粉尘污染,并给企业带来巨大的经济效益,走出玻璃行业节能减排的一条全新的道路。余热发电技术属国内首创,该技术已经建立了玻璃熔窑烟气控制与余热发电系统相匹配的系统模型,开发了成套控制软件,形成了适合不同玻璃熔窑废气条件下的余热发电系统,丰富了“中国洛阳浮法玻璃技术”的内涵。玻璃熔窑烟气余热发电技术,从实际应用到现在还只有2年的时间,并网发电的项目已有四五个,余热利用的前景相当广阔。目前应用的纯低温单压力余热发电系统主蒸汽参数定位在1.6MPa、360℃左右,如果提高到2.5MPa、420℃左右的次中压参数,汽耗率就可以降低到4.6kg/kW·h,比纯低温低压参数的发电量提高19.6%。把多条生产线共同开发到余热发电工程中,主蒸汽参数可以提高到中温(压)和次中温(压),能进一步提高装机容量,投资效益更是相当可观。目前使用的玻璃余热发电系统烟气排放温度一般在150～200℃,如何再充分利用这部分烟气余热以提高发电量,也是值得研究发展的一个方向。目前,工业发达国家玻璃熔窑的热效率一般在30%～40%,中国玻璃熔窑的热效率平均只有25%～35%。玻璃企业在成本的压力下采用了石油焦等燃料,从而加大了减排压力。节能、减排的潜力越来越大,企业应用余热发电技术的积极性逐渐提高。2.2浮法熔窑用知识利用的能耗以一座典型的500t/d浮法玻璃熔窑为例,有关资料介绍的数据如表3所示。从降低成本考虑,烟气余热为4.9×107kJ/h,按余热锅炉的热交换率50%,过热蒸汽350～500℃热值为2931kJ/kg计算,产生蒸汽450℃,8359kg/h。按中温(压)热力循环系统的汽耗率4.2kg/kW·h计算,每小时发电量为1990kW·h。按电网供电价0.6元/kW·h计算,可降低成本1194元/h,重箱成本降低2.80元。从节能降耗考虑,对于天然气、石油焦粉等熔化单耗高的燃料,其烟气余热也高,把余热利用的热量再反算到玻璃熔化单耗就有可比性。一座典型的500t/d浮法玻璃熔窑,熔化单耗6912kJ/kg玻璃液。按余热锅炉的热交换率50%,烟气余热利用量为1176kJ/kg,相应的玻璃熔化单耗可以为6912-1176=5736(kJ/kg玻璃液),这个单耗已经接近国外先进水平。照此计算,在熔化量650t的浮法熔窑中,使用重油、煤焦油、天然气、石油焦粉等燃料实际热耗情况见表4所示。表中按玻璃熔化热消耗为2784kJ/kg玻璃液,窑体散热占总能耗的25.70%计算,把余热回收的热耗折算到总热耗中后作为实际热耗。从表4中可看出,各燃料在考虑余热充分利用后的实际热耗差距减少,都已达到或接近国外先进水平。但也要注意,熔窑越大,热耗也就越低;余热回收效率也因装备和操作水平不同而不同。2.3玻璃熔窑热回收利用的探讨近年来,为了进一步提高助燃空气的预热温度,部分现代玻璃熔窑在烟道上增设了热回收通道。利用高、低温两段式结构的蓄热室,在不增加高温段格子体高度情况下,通过增加的低温段蓄热室可以使烟气温度由600℃降低到200℃以下,这样将更多的热量能够蓄积在格子体中。当助燃空气通过高、低温两段式蓄热室后,助燃空气的温度可以达到1300℃以上,而一般情况下玻璃熔窑助燃空气的预热温度约为1250℃。通过采用高、低温两段式蓄热室结构可以节省燃料3%～4%。在浮法玻璃生产过程中,除了推进烟气余热高效利用外,还有相当大量的余热没有充分回收利用。比如三大热工装备的散热、循环冷却水的排热等,研究开发经济有效的技术来加以回收利用,将可进一步降低玻璃熔化能耗。目前,一种新型的玻璃熔窑热回收器已开发成功,并获得国家实用新型发明专利,在国内某厂已成功应用。它是通过设置在熔窑上方的一种管状回收管吸收窑体上方的热空气,经风管输送,调节阀调节压力,然后与助燃风机进风口相连,助燃风机同时也起到引风机的作用,以上方法可以使助燃风机处的助燃空气温度提高到90℃以上,能有效地提高燃烧温度,降低燃料消耗。对于熔窑冷却部从1500℃到1100℃散发的热量,锡槽和退火窑散发的热量,循环冷却水的排热已经引起研发部门的关注,如何利用这些热量是我们今后应研究的一个课题。富氧燃烧和全氧燃烧能有效地提高燃料燃烧效率,对于有些燃烧效率低,产生烟气量大的燃料来说更具有重大的意义,节能降耗的效果能进一步加大。3余热发电技术实现玻璃燃料降低成本和节能降耗是玻璃