玻璃钢化过程中的节能方法有哪些

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1、玻璃钢化过程中的节能方法有哪些随着我国经济的不断快速发展以及人民生活水平日渐提高，人民对玻璃制品的需求量和 产品质量提出了更高的要求。20世纪60 年代末玻璃钢化技术在全世界范围内得到了迅速而 又全面的推广和普及，钢化玻璃开始使用在汽车、建筑、航空以及电子等领域。如今，钢化 玻璃的应用已经扩展到家具制造行业、家电制造行业、仪表行业、日用制品行业及太阳能、 风力发电等新能源行业，未来玻璃制品的需求量和需求面还会更大。然而玻璃深加工企业也 是高耗能和高排放企业。近年来，国内对于玻璃制品需求量增长迅速，致使玻璃行业消耗大 量能源，加剧了能源供应的压力。我国又是一个能源十分紧缺的国家，科学技术还不是很

2、发 达，能源利用率相对较低，大部分的能源都以废热的型式排到了大气中，不仅能源浪费十分 严重，而且还给环境造成污染。为实现国家“十二五”节能规划，节能降耗便成为玻璃行业 迫在眉睫的问题。1 钢化玻璃生产工艺流程在钢化玻璃加工过程中，主要的工艺流程是玻璃的选片、切割、磨边、清洗干燥、钢化、 检验及包装，其中钢化过程为最耗能的环节。在这个环节中，玻璃需要被加热到630 C, 此时炉内温度一般达到680700 C,当玻璃被加热到要求的温度后，迅速将玻璃急速均匀 地冷却至室温，使玻璃表面产生压应力及内层产生张应力，达到玻璃钢化的效果。2 玻璃钢化设备中的节能技术2.1 玻璃钢化炉内辐射强制对流传热 较普

3、通的辐射加热玻璃钢化炉而言，应用辐射强制对流技术的玻璃钢化炉具有明显的优势， 尤其是处理Low-e玻璃和有开槽、孔洞等特殊规格的玻璃，辐射强制对流钢化炉不仅加热均 匀且用时较短。目前已有玻璃技术公司将纳米涂层技术和热循环压缩空气对流技术应用于玻 璃钢化炉中。纳米涂层技术是将玻璃钢化炉中的电热丝喷涂高发射率且抗氧化的RSI稀土纳 米涂层，这样可以使电热丝产生的能量更多地转换成红外线对玻璃进行辐射传热。热循环压 缩空气对流技术能使玻璃钢化炉内的空气具有一定的压力，在炉内更容易型成上下气体对流， 大幅提高了炉内对流传热比，与此同时，还将压缩的空气在进炉前得到钢化炉排出的热气预 热，使能量得到了循环使

4、用。相比普通辐射钢化炉，应用以上两种技术的钢化炉能节约34% 的能量，且炉内温度比一般钢化炉低30 C。2.2 玻璃钢化炉的多工位加热技术 玻璃钢化炉的多工位加热技术不但具有显著的节能效果，而且在很大程度上降低了玻璃钢化 炉的炸炉现象。玻璃钢化炉的工位是指沿炉体长度方向有规格相同的玻璃在各自的区域内往 复摆动，在各自的区域内完成预设的运行时间，玻璃加热到相应的温度要求，再移动到下一 个工位。芬兰拉格司通公司首先投入使用了双室玻璃钢化炉，即 2 工位加热炉，双室玻璃钢 化炉生产出来的玻璃质量明显更好，生产速率更快，在能耗方面也有明显降低。我国对多工 位加热技术做了更深入的研究。例如，福建省机械科

5、学研究院在玻璃钢化炉中对玻璃加热的 时间和能耗方面的研究取得了很大进展，成功地完成了8工位加热区和“单弯”弯曲区设计， 与国内较快的4工位钢化炉相比，生产速度提高一倍，消耗的能源降低了45%以上，产品合 格率提高到 98%，增加了 3%。目前，钢化炉设计水平不同，制造工艺也存在较大差异，但是玻璃进出炉的时间相差不多。 在加热过程中，玻璃越厚加热的时间就越长，加热时由于玻璃内部升温比较慢，玻璃的表面 和内部型成温差，当玻璃的表面和内部温差超过80 C时，就可能炸炉。对于多工位玻璃钢 化炉来说，工位越多温差就越小。对于8工位的玻璃钢化炉来说，它不用因为炉内温度与玻 璃温差过大而需要先对钢化炉降温，

6、然后再加热升温，从而节约了电能。因此，玻璃钢化炉 的多工位加热技术对于玻璃加工企业的节能减排具有重要的作用。2.3 空心陶瓷辊技术 空心陶瓷辊在玻璃钢化炉中的应用比实心陶瓷辊更加节约能源，它不但降低了陶瓷辊内部吸 收和放出的热量，而且减少了对玻璃钢化炉内温度场的干扰。例如，江苏中硅工程材料有限 公司对玻璃钢化炉中空心和实心石英陶瓷辊道做了详细的实验对比分析。在实验中，空心石 英陶瓷辊和实心石英陶瓷辊外径、长度和使用的材料都相同，最大的不同在于空心石英陶瓷 辊道有一个内径，内径的大小要求空心石英陶瓷辊满足耐压强度、抗折强度以及膨胀系数等 要求。一系列的实验数据表明，空心和实心的石英陶瓷辊在最大承

7、重方面差别不大，但是在 吸收热量方面，空心石英陶瓷辊道比实心陶瓷辊道节约28%的能量。在运送玻璃过程中，空 心石英陶瓷辊通过热传递给玻璃下表面的热量大幅减少，电能得到更加直接有效的利用，降 低了能源的消耗，钢化炉中的玻璃上下表面加热更加均匀，玻璃钢化炉中温度控制更加容易， 提高了产品质量。2.4 变频技术 在玻璃钢化过程中，变频技术用在风机鼓风和陶瓷辊道传动中，节能效果显著。在玻璃钢化 过程中玻璃越厚，加热的时间越长，整个玻璃钢化的周期也就越长。玻璃急冷时，玻璃越厚， 对风量和风压的要求就越高。由于厚玻璃加热时间长，因此，两块玻璃冷却之间的间隔时间 就越长，传统风机在间隔时间继续消耗电能就会作

8、无用功。鼓风机在玻璃钢化过程中又是一 件重要的大功率设备，鼓风机的控制对玻璃钢化的质量有着重要影响。使用变频技术的鼓风 机，能够快速建立满足玻璃钢化时冷却区风量和风压的要求。针对不同厚度的玻璃时，变频 技术可进行急冷时自动风压调节，在节约电能方面有显著的效果，有利于合理分配急冷和冷 却等待的时间，大大减少风机作无用功，有效降低单位能耗。此外，变频技术还能够调整玻 璃的平整度，减少高风压下玻璃互相碰撞的机会。SK变频器在平弯钢化玻璃设备上使用和 ATV61 变频器在玻璃钢化的鼓风机中的使用都在实际生产过程中起到了显著废热节能效果， 与传统钢化炉相比节约30%的电能。变频技术在玻璃钢化设备中的应用

9、在某种程度上提升了 设备的自动化控制程度、产品的精度和质量等，同时设备磨损减小，使用寿命延长，对于机 械以及其他行业也都有一定的节能降耗作用。3 玻璃钢化过程中气体余热回收利用3.1 玻璃钢化过程中的余热资源特点和能耗分析余热资源属于二次能源，是一次能源或可燃物转换后的产物，或是燃料燃烧过程中所发 出的热量在完成某一工艺过程后剩余的热量，这些低品位的能量仍有被利用的价值。按照温 度高低分类，工业余热一般分为600 以上的高温余热，230600 C的中温余热和230 C 以下的低温余热 3 种;按照来源，工业余热又可分为烟气余热、冷却介质余热、废汽废水余 热、化学反应热、高温产品和炉渣余热，以及

10、可燃废气、废料余热。在玻璃钢化炉中，一般 有 95%的热量被玻璃带走，有 3%左右的热量通过钢化炉顶部的排气口排出，其余的热量通 过钢化炉炉体散失到大气环境中。然而玻璃带走的热量在玻璃急速均匀冷却的时候由冷风快 速带走，这部分余热温度相对较低，属于低温余热，余热利用难度很大。因此，大部分企业 都将冷却玻璃的气体直接排入大气。以厚度为1mm、长宽为1m的玻璃为例，将玻璃加热 到玻璃钢化需要的温度630 C, 1mm厚的玻璃单位面积需要的热量为1248kJ，若玻璃钢化 炉的加热效率为95%，则钢化炉耗能为1313.68kJ。然而，物理钢化玻璃方法要求玻璃厚度 最薄都在3mm以上，那么1m2的钢化玻

11、璃最少消耗3941kJ的热量（约为1.1kW/h），由玻璃 带到冷却区的能量为1kW/h。据有关数据统计，2013年1至10月，全国钢化玻璃的产量为 2.6亿m2。2012年1至11月，全国钢化玻璃的产量达2.71亿m2。可见，我国每年用于生 产钢化玻璃的电能为一座中大型火电厂一年的发电量，并且钢化玻璃的需求量还在逐年增加， 给我国的电力生产带来巨大压力。3.2 玻璃钢化过程中余热回收利用的方法根据能量守恒定律，玻璃钢化过程中所消耗的能量最终全部被转移到大气中，如果能回 收利用其中的一小部分，则不仅可以节约能源，而且对环境保护也将起到很大的作用。针对 余热资源的特点，目前可以将工业余热利用技术

12、分为热交换技术、热功转换技术、余热制冷 制热技术。玻璃钢化过程中产生的余热大部分为低温空气余热，与烟气相比，这样的余热具 有干净、清洁无腐蚀等优点，完全可以用来生产生活热水、余热制冷制热、干燥等。从钢化 炉顶部排气口排出的高温气体可以用来预热玻璃，提高了玻璃的初始温度，减少玻璃钢化炉 的能耗。就目前国内的余热回收技术而言，玻璃钢化过程中产生的余热用途需求有限，是不 能完全回收利用全部的低温余热资源。3.2.1 余热空气干燥传统的物理钢化玻璃方法普遍采用空气冷却加热后的玻璃。针对不同厚度的玻璃，相应 的风速和风压都控制在不同范围，在玻璃钢化冷却过程中，由于产生的热风非常洁净，可以 用来干燥物料而

13、不需要更多的能量转化和动力补充。对于废弃热风，一方面可以用来快速风 干清洗过的玻璃，在节约能源的同时，缩短玻璃干燥的时间，提高生产效率;另一方面可以 将冷却玻璃时放出的热空气收集起来，用做物料干燥，例如农产品、药材、木材、烟叶等等 及需要干燥的物品，不仅回收热量简单，对废热的回收也更加有效，进一步提高能量回收率 和能量利用率。3.2.2 余热气体制取生活和生产热水在玻璃钢化之前需要将玻璃清洗干净，因为玻璃表面是否干净将直接影响钢化玻璃的质量， 热水清洗的效果明显比冷水清洗的效果好。因此，钢化玻璃厂就需要更多的热水，可以通过 回收余热方法给钢化玻璃生产企业提供更多的热水，这必将节约大量的能源。方

14、法是将余热 气体引入余热锅炉，将气体热能转化为水蒸气热能，产出的热水可以用做清洗玻璃、沐浴用 水及其企业和周边居民的生活热水。3.2.3 余热气体制冷在炎热的夏季，企业的办公场所都需要冷气，玻璃钢化企业可以通过低温余热制冷技术 利用平时无用的余热气体制取冷量。这样不仅可以节约电能，还减少了企业对环境的热污染。 余热制冷技术是采用吸收式或吸附式制冷系统消耗热能来实现制冷的，工质为流动性良好的 溴化锂水溶液，一般可以利用80250 C的低温余热。其方法是，将玻璃玻璃钢化炉释放 的高温气体和冷却玻璃时产生的温度较高的气体引入余热回收设备中制备热水，然后利用吸 收式制冷机制取0 C或5 C以上的冷冻水。吸收式制冷一般采用溴化锂的水溶液作为吸收 剂，以相变的型式进行换热，从制冷循环中可以看出，系统的主要用电设备是溶液泵，减少 了大功率耗电设备，从而节约了大量的电能。4 结语玻璃钢化过程需要消耗大量的电能，产生大量的废热气体。对玻璃钢化过程中主要的耗 能设备进行技术改进和余热空气的回收利用，不仅使单位玻璃生产的电耗成本得到降低，而 且还提高了全厂的能源利用率，减少对大气环境的热污染，同时还能发展附加的产业，有利 于玻璃深加工企业周围型成产业链。