玻璃窯爐節(jié)能途徑
玻璃的能源主要用于三個(gè)方面：玻璃的熔化能，能源的利用率和窯墻的外部散熱及產(chǎn)品、排出物帶出的熱量，而窯墻自身的蓄熱和玻璃自身的蓄熱，由于在生產(chǎn)過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)的程度較小，可以忽略。
　　而較近幾年，玻璃電熔技術(shù)在我國(guó)取得了飛快的發(fā)展，其電熔爐生產(chǎn)線達(dá)數(shù)百條；而全氧燃燒技術(shù)日趨成熟，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多條生產(chǎn)線采用了該項(xiàng)技術(shù)，效果顯著。
1、降低玻璃熔化的能量
1.1降低熔化溫度
　　熔化溫度是指在玻璃粘度為10～100泊時(shí)的溫度，一般由玻璃配方中化學(xué)組分決定。但由于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粘度的不可測(cè)量，實(shí)際的熔化溫度都是有經(jīng)驗(yàn)估計(jì)而定，而提高溫度有利于玻璃的快速熔化和澄清，因而實(shí)際很多的玻璃廠家熔化溫度相對(duì)偏高，因而，選擇合適的熔化溫度非常重要，因?yàn)楦邷仉A段溫度的升高需要更大的能量輸入。
1.1.1優(yōu)化原料
　　玻璃制品的導(dǎo)熱系數(shù)很低，通過(guò)提高玻璃的透熱性來(lái)提高熱效率。玻璃熔窯池深方向的溫度梯度就小，深層玻璃液的溫度就高。這樣，不僅可以降低火焰溫度，節(jié)約燃料，還能提高玻璃液的均勻性。影響玻璃透熱性的主要因素是玻璃內(nèi)含鐵總量，尤其是FeO的含量。玻璃中氧化鐵含量，世界先進(jìn)水平控制在0.1％以下，而我國(guó)大多數(shù)企業(yè)在0.15％～0.18％。同時(shí)，含鐵量低，玻璃透明度高，質(zhì)量好。
改變配合料的入窯形態(tài)。我們一直沿用散料（體積密度1.2～1.3g／cm3，氣孔率40％～50％）入窯，導(dǎo)熱系數(shù)?。?.273w／m.K），熔化慢，粉料飛散，還會(huì)改變玻璃成份，降低玻璃質(zhì)量。通過(guò)?；蛪簩?shí)等方法，將散狀粉料進(jìn)行密實(shí)化處理（體積密度達(dá)1.9～2.2g／cm3以上、氣孔率8％以下），導(dǎo)熱系數(shù)大大增加（0.43～0.49w／m.K），配合料傳熱快，易于熔化，不僅降低能耗，而且還能提高玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量，延長(zhǎng)熔窯壽命。
1.1.2提高氣泡率
　　氣泡率是指玻璃配合料中生成的氣體占配料的重量比。玻璃氣體率的提高有利于玻璃液的澄清和均化，也有利于熱量的傳遞，但過(guò)量的氣體率不僅增加了化學(xué)反應(yīng)能，而且還增加了廢氣量，增加了能耗。一般來(lái)說(shuō)10～15％的氣體率比較適中。并根據(jù)玻璃料的熔化難易選擇高低值。
1.2縮短熔化澄清時(shí)間
　　玻璃的澄清和均化很重要，它是降低玻璃氣泡缺點(diǎn)和條紋缺點(diǎn)的主要過(guò)程。玻璃的澄清和均化主要在熔化池完成，而料道對(duì)玻璃的較終均化有決定性作用，一般來(lái)說(shuō)，料道越長(zhǎng)均化越好，但過(guò)長(zhǎng)的料道會(huì)提高熱量的散失。
1.2.1氣體率的影響
　　氣體率通過(guò)氣體的引入，提高玻璃液攪動(dòng)。
1.2.2鼓泡技術(shù)
　　通過(guò)窯底鼓入氣體，來(lái)改善玻璃液的澄清和均化。氣泡的鼓入，不僅可以改善玻璃液的流動(dòng)，增加玻璃熱量對(duì)流和傳導(dǎo)，促使表面層的玻璃液與深層玻璃液之間的熱交換增強(qiáng)，相應(yīng)地提高了熔化能力并節(jié)約燃料，同時(shí)玻璃液的強(qiáng)對(duì)流，使得

各部分成分快速均化，減少玻璃液的條紋；此外，玻璃液中的小氣泡由于玻璃液的飽和蒸汽壓和玻璃液壓強(qiáng)的作用很難快速排除，而鼓入的大氣泡能吸收玻璃液中的小氣泡共同快速排出。
　　由于用于鼓泡的氣體量很小，幾乎不提高廢氣量和帶走余熱。
1.2.3攪拌和窯坎的應(yīng)用
　　攪拌目的是為了減少玻璃液的溫差，清理?xiàng)l紋以及因原料分層所引起的玻璃液組分不一致。事實(shí)上僅靠熔池內(nèi)玻璃均化就必須采取機(jī)械攪拌的方法。機(jī)械攪拌不僅清理已澄清玻璃液的分層，還增加擴(kuò)散面，清理因濃度微差所引起的條紋；清理溫差相對(duì)流所引起的條紋；清理因玻璃組分揮發(fā)所引起的條紋；
1.3增加碎玻璃含量
　　碎玻璃屬于熟料，在
中不需要再消耗各種化學(xué)反應(yīng)的熱量，因而能降低能量消耗，大大降低了玻璃熔化能量。但由于碎玻璃的引入，減少了玻璃的氣體率，使得玻璃難以澄清，而碎玻璃的成分控制較難，因而一般玻璃配合料中碎玻璃的比例僅為10～30％。而深圳某玻璃公司采用新型配方和澄清劑，使得碎玻璃的比例達(dá)到90～100％，大大降低了熔化能量，減少了產(chǎn)品成本，提升了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
　　在玻璃配合料中，因根據(jù)玻璃料種的不同來(lái)決定不同的碎玻璃量。由于碎玻璃的成分難于控制，其雜質(zhì)成分存在兩次沉淀，因而對(duì)玻璃的性能有一定影響，特別是一些高要求高質(zhì)量玻璃。
2、提高能量利用率
2.1燃料的選擇
　　爐用燃料的選擇對(duì)籌備爐內(nèi)火焰的合理、穩(wěn)定、效率高燃燒起著決定性的作用，所以應(yīng)根據(jù)加熱工藝要求、燃料資源和火焰爐的種類(lèi)，選擇合適的燃料?；鹧鏍t的較佳燃料是氣體燃料，特別是高熱值的天然氣、戊烷合成氣、混合煤氣等，其次是液體燃料，再其次是燒煤。
無(wú)論新建火焰爐，還是改造原有火焰爐，首先根據(jù)加熱工藝要求、燃料資源和所建火焰爐的種類(lèi)，選擇合適的燃料。燃料選擇應(yīng)該優(yōu)先選用燃油，因?yàn)橛?、氣和煤的燃耗比?.61︰0.95︰1.00，可見(jiàn)燃油較燃?xì)夂腿济汗?jié)能。當(dāng)然，油、氣要比煤好用得多，只有當(dāng)不能用油和氣時(shí)才用煤作燃料。
　　選擇燃料也要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制訂，充分利用地域優(yōu)勢(shì)。
2.2提高燃燒效率
　　在火焰爐中，提高燃燒效率是至關(guān)重要的，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，而火焰爐的平均熱效率只有20％～30％，爐窯單位能耗及運(yùn)行熱效率與全部平均水平差距很大，因此，提高火焰爐的燃燒效率和熱效率對(duì)于玻璃行業(yè)節(jié)能、降低成本、增加市場(chǎng)力和提高窯爐壽命的意義是非常重大的。
　　　窯爐在較佳的狀態(tài)下，窯爐較佳熱效率下，其離窯煙氣帶走熱損失與不完全燃燒熱損失之和較小，其實(shí)質(zhì)是此條件下提高了燃料的有效熱。增加過(guò)?？諝饬繉p少化學(xué)不完全燃燒熱損失而提高燃燒效率，但此時(shí)煙氣帶走熱損失將增加，并使燃燒溫度與火焰輻射率有所降低，將影響玻璃的熔化質(zhì)量。因此，為尋求較佳的熱效率，必須使煙氣離窯帶走熱損失與不完全燃燒熱損失兩者之和達(dá)到較小。其實(shí)質(zhì)是控制適當(dāng)?shù)目諝膺^(guò)剩系數(shù)，使其完全燃燒，或滿足氣氛要求而不過(guò)份地增加煙氣帶走的熱損失。
　　此外，采用效率高節(jié)能的燃燒器也很重要，通過(guò)預(yù)混和霧化等結(jié)構(gòu)，使燃料和空氣混合均勻，燃燒充分，提高燃燒效率。
2.3合理的窯爐結(jié)構(gòu)
　　常用的窯爐結(jié)構(gòu)有蓄熱式和換熱式，其適應(yīng)不同大小和玻璃料種的熔化窯爐，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇。
　　玻璃窯爐內(nèi)襯的蓄熱和散熱，一般占爐子總能耗的20％～45％，選用節(jié)能型的耐火材料可減少爐體的蓄熱和散熱損失，提高熱效率。筑爐材料的發(fā)展趨向是“兩高一輕”，即高溫、高度、輕質(zhì)。
3、減少熱量損耗
3.1加強(qiáng)保溫
　　對(duì)窯爐進(jìn)行保溫，減少熱量散失。池窯保溫是增加池窯熱效率、提高熔化率、節(jié)約燃料的主要措施之一。加強(qiáng)保溫，不僅能夠大大降低窯體對(duì)外界的散熱，以便更好的保持窯內(nèi)溫度制度的穩(wěn)定性和控制生產(chǎn)工藝，而且有利于提高玻璃液本身的實(shí)際溫度，提高溶化率，提高玻璃質(zhì)量和降低能耗。加強(qiáng)窯體保溫，一般可提高融化溫度20～30℃。
　　窯體采用保溫措施時(shí)，必須考慮窯爐不同部分的不同特點(diǎn)，采用不同的保溫措施及不同的耐火材料和保溫材料，做到“關(guān)鍵部位用，次要部位用一般”，不但加強(qiáng)了保溫，也節(jié)省了材料費(fèi)用，降低玻璃成本。
3.2減少?gòu)U氣的排除
　　空氣中含有79％的氮?dú)?，在整個(gè)燃燒過(guò)程，不僅由于顯熱的提高而帶走大量的熱量，同時(shí)在高溫下N2會(huì)反應(yīng)生產(chǎn)氮化物，對(duì)大氣進(jìn)行污染。這部分熱量約占整個(gè)窯爐散熱的30％。
　　廢氣主要由配合料的揮發(fā)，氣體率和燃料的生成氣體和空氣中氮?dú)?。前兩個(gè)因素由配合料品種決定，難以調(diào)整，燃料應(yīng)盡量選用低生成氣體高熱量的熱源，而對(duì)于空氣中的氮?dú)猓话阒挥胁捎酶谎蹩諝鈦?lái)減少，其成本較高。
3.3廢氣回收利用
　　火焰爐出爐煙氣溫度較高，排煙損失對(duì)爐窯熱效率影響非常大，煙氣余熱隨爐溫變化，約占總供給熱的30％～70％不等，充分回收余熱，節(jié)約燃料，是爐子節(jié)能的重要途徑。一般都回收來(lái)預(yù)熱助燃空氣，助燃空氣溫度每提高100℃，可節(jié)約燃料5％，因此非常大限度地回收煙氣余熱是火焰爐節(jié)能發(fā)展的主要方向。
　　在空氣助燃的燃燒過(guò)程中，近80％的不助燃氮?dú)馕樟舜罅康臒崃?，從廢氣中排掉，不僅帶走了大量的熱量，同時(shí)生成氮氧化物，污染了環(huán)境，在環(huán)保和節(jié)能已經(jīng)成為時(shí)代主題的趨勢(shì)下，對(duì)玻璃行業(yè)的發(fā)展是非常不利的。
4、新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
4.1電熔技術(shù)的發(fā)展
　　電熔技術(shù)在國(guó)外發(fā)展較早，在國(guó)內(nèi)較初在80年代開(kāi)始引進(jìn)，但近幾年在國(guó)內(nèi)得到了迅速發(fā)展。電的使用在提高能源利用率有非常好的效果，由于電加熱是利用玻璃自身的電阻產(chǎn)生的熱量，因而不存在傳熱過(guò)程的熱損失，而且熱量直接在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生，因而窯爐的爐墻溫度相對(duì)較低，因而散熱也相對(duì)降低。
　　同時(shí)玻璃電熔技術(shù)不產(chǎn)生廢氣和廢水，是真實(shí)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，也是國(guó)家科技部的科技成果要點(diǎn)推廣項(xiàng)目。
　　目前國(guó)內(nèi)的電熔技術(shù)發(fā)展很快，幾乎可以運(yùn)用于日產(chǎn)0.5～40噸規(guī)模的所有玻璃種類(lèi)。其根據(jù)產(chǎn)品的不同可以采用全電熔、電助熔及料道電加熱。
4.2全氧燃燒技術(shù)的發(fā)展
　　全氧燃燒，又叫純氧燃燒，是指在燃料的燃燒過(guò)程中，利用氧氣來(lái)代替空氣進(jìn)行助燃的燃燒。由于沒(méi)有空氣中的N2，因而在燃燒后形成的廢氣大大減少，廢氣也大大減少。因而近兩年全氧燃燒獲得快速發(fā)展。
　　全氧燃燒熱點(diǎn)有：節(jié)能降耗，降低氮化物排放，提高窯爐熔化率等。其節(jié)能效率約10％。
近幾年，隨著氣體制備工藝的完善，全氧燃燒的成本正在逐漸下降，為了降低由于燃燒生成大量的水蒸氣對(duì)耐火材料的影響，這幾年在窯爐結(jié)構(gòu)等方面做了改進(jìn)。目前在國(guó)內(nèi)常州等地有多家浮法玻璃生產(chǎn)線。
4.3混熔技術(shù)的推廣
　　混熔技術(shù)，是指兩種或以上能源共同熔化，且能量比例相近的技術(shù)。一般指氣電混熔或油電混熔爐。該技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合了火焰爐和電熔爐的優(yōu)缺點(diǎn)，能廣泛地應(yīng)用于各種窯爐。
4.4減壓澄清技術(shù)
　　為了提高澄清效率，非常大可能地清理灰泡缺點(diǎn)，目前較新有采用減壓澄清技術(shù)，通過(guò)降低空間的氣體壓強(qiáng)，利用其與灰泡內(nèi)部氣體的壓力差，使得氣泡迅速上升直到排除，從而提高澄清的速率和效率，并能降低澄清溫度100～250℃。資料表明，通過(guò)減壓澄清技術(shù)，玻璃中0.05～0.5mm的氣泡個(gè)數(shù)從500～5000個(gè)／公斤玻璃降低到0.2個(gè)／公斤。
4.5新型加熱源的開(kāi)拓
　　利用新型加熱源，如感應(yīng)等離子加熱產(chǎn)生強(qiáng)熱氣流熔化粉碎很細(xì)的配合料，在反應(yīng)空間內(nèi)，配合料迅速轉(zhuǎn)化為液滴，并匯流成薄層，逐步流入工作池內(nèi)，借助機(jī)械攪拌，來(lái)完成從熔化、澄清、均化、冷卻成型的整個(gè)效率高率熔化過(guò)程。從而有可能使玻璃熔窯的產(chǎn)量提高很多。
5、結(jié)論
　　玻璃窯爐的節(jié)能途徑還有其它很多途徑，玻璃廠家應(yīng)根據(jù)自身要求，進(jìn)行有效整治，在提高窯爐熱利用率的同時(shí)，降低廢氣和廢水的污染，真實(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的道路。
　　玻璃電熔化及全氧燃燒等技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以很好實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保減排的目的，在生產(chǎn)中幾乎沒(méi)有廢氣的產(chǎn)生，從而使企業(yè)能形成良性發(fā)展。