解析玻璃鋼化過程中的節(jié)能方法

【中玻網(wǎng)】隨著我國經(jīng)濟的不斷快速發(fā)展以及人民生活水平日漸提高，人民對玻璃制品的需求量和產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。20世紀60年代末玻璃鋼化技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速而又一體的推廣和普及，鋼化玻璃開始使用在汽車、建筑、航空以及電子等領(lǐng)域。如今，鋼化玻璃的應用已經(jīng)擴展到家具制造行業(yè)、家電制造行業(yè)、儀表行業(yè)、日用制品行業(yè)及太陽能、風力發(fā)電等新能源行業(yè)，未來玻璃制品的需求量和需求面還會更大。然而玻璃深加工企業(yè)也是高耗能和高排放企業(yè)。近年來，國內(nèi)對于玻璃制品需求量增長迅速，致使玻璃行業(yè)消耗大量能源，加劇了能源供應的壓力。我國又是一個能源十分緊缺的國家，科學技術(shù)還不是很發(fā)達，能源利用率相對較低，大部分的能源都以廢熱的形式排到了大氣中，不僅能源浪費十分嚴重，而且還給環(huán)境造成污染。為實現(xiàn)國家“十二五”節(jié)能規(guī)劃，節(jié)能降耗便成為玻璃行業(yè)迫在眉睫的問題。

　　1 鋼化玻璃生產(chǎn)工藝流程

　　圖1為鋼化玻璃生產(chǎn)工藝流程圖。從圖1中可以看出，在鋼化玻璃加工過程中，主要的工藝流程是玻璃的選片、切割、磨邊、清洗干燥、鋼化、檢驗及包裝，其中鋼化過程為較耗能的環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中，玻璃需要被加熱到630 ℃，此時爐內(nèi)溫度一般達到680～700 ℃，當玻璃被加熱到要求的溫度后，迅速將玻璃急速均勻地冷卻至室溫，使玻璃表面產(chǎn)生壓應力及內(nèi)層產(chǎn)生張應力，達到玻璃鋼化的效果。 

　　2 玻璃鋼化設(shè)備中的節(jié)能技術(shù)

　　2.1 玻璃鋼化爐內(nèi)輻射強制對流傳熱

　　較普通的輻射加熱玻璃鋼化爐而言，應用輻射強制對流技術(shù)的玻璃鋼化爐具有明顯的優(yōu)勢，尤其是處理Low-e玻璃和有開槽、孔洞等特殊規(guī)格的玻璃，輻射強制對流鋼化爐不僅加熱均勻且用時較短。目前已有玻璃技術(shù)公司將納米涂層技術(shù)和熱循環(huán)壓縮空氣對流技術(shù)應用于玻璃鋼化爐中。納米涂層技術(shù)是將玻璃鋼化爐中的電熱絲噴涂高發(fā)射率且舒緩反應的RSI稀土納米涂層，這樣可以使電熱絲產(chǎn)生的能量更多地轉(zhuǎn)換成紅外線對玻璃進行輻射傳熱。熱循環(huán)壓縮空氣對流技術(shù)能使玻璃鋼化爐內(nèi)的空氣具有一定的壓力，在爐內(nèi)更容易形成上下氣體對流，大幅提高了爐內(nèi)對流傳熱比，與此同時，還將壓縮的空氣在進爐前得到鋼化爐排出的熱氣預熱，使能量得到了循環(huán)使用。相比普通輻射鋼化爐，應用以上兩種技術(shù)的鋼化爐能節(jié)約34%的能量，且爐內(nèi)溫度比一般鋼化爐低30 ℃。

　　2.2 玻璃鋼化爐的多工位加熱技術(shù)

　　玻璃鋼化爐的多工位加熱技術(shù)不但具有顯著的節(jié)能效果，而且在很大程度上降低了玻璃鋼化爐的炸爐現(xiàn)象。玻璃鋼化爐的工位是指沿爐體長度方向有規(guī)格相同的玻璃在各自的區(qū)域內(nèi)往復擺動，在各自的區(qū)域內(nèi)完成預設(shè)的運行時間，玻璃加熱到相應的溫度要求，再移動到下一個工位。芬蘭拉格司通公司首先投入使用了雙室玻璃鋼化爐，即2工位加熱爐，雙室玻璃鋼化爐生產(chǎn)出來的玻璃質(zhì)量明顯更好，生產(chǎn)速率更快，在能耗方面也有明顯降低。我國對多工位加熱技術(shù)做了更深入的研究。例如，福建省機械科學研究院在玻璃鋼化爐中對玻璃加熱的時間和能耗方面的研究取得了很大進展，成功地完成了8工位加熱區(qū)和“單彎”彎曲區(qū)設(shè)計，與國內(nèi)較快的4工位鋼化爐相比，生產(chǎn)速度提高一倍，消耗的能源降低了45%以上，產(chǎn)品合格率提高到98%，增加了3%。

　　目前，鋼化爐設(shè)計水平不同，制造工藝也存在非常大差異，但是玻璃進出爐的時間相差不多。在加熱過程中，玻璃越厚加熱的時間就越長，加熱時由于玻璃內(nèi)部升溫比較慢，玻璃的表面和內(nèi)部形成溫差，當玻璃的表面和內(nèi)部溫差超過80 ℃時，就可能炸爐。對于多工位玻璃鋼化爐來說，工位越多溫差就越小。對于8工位的玻璃鋼化爐來說，它不用因為爐內(nèi)溫度與玻璃溫差過大而需要先對鋼化爐降溫，然后再加熱升溫，從而節(jié)約了電能。因此，玻璃鋼化爐的多工位加熱技術(shù)對于玻璃加工企業(yè)的節(jié)能減排具有重要的作用。

　　2.3 空心陶瓷輥技術(shù)

　　空心陶瓷輥在玻璃鋼化爐中的應用比實心陶瓷輥更加節(jié)約能源，它不但降低了陶瓷輥內(nèi)部吸收和放出的熱量，而且減少了對玻璃鋼化爐內(nèi)溫度場的干擾。例如，江蘇中硅工程材料有限公司對玻璃鋼化爐中空心和實心石英陶瓷輥道做了詳細的實驗對比分析。在實驗中，空心石英陶瓷輥和實心石英陶瓷輥外徑、長度和使用的材料都相同，非常大的不同在于空心石英陶瓷輥道有一個內(nèi)徑，內(nèi)徑的大小要求空心石英陶瓷輥滿足耐壓強度、抗折強度以及膨脹系數(shù)等要求。一系列的實驗數(shù)據(jù)表明，空心和實心的石英陶瓷輥在非常大承重方面差別不大，但是在吸收熱量方面，空心石英陶瓷輥道比實心陶瓷輥道節(jié)約28%的能量。在運送玻璃過程中，空心石英陶瓷輥通過熱傳遞給玻璃下表面的熱量大幅減少，電能得到更加直接有效的利用，降低了能源的消耗，鋼化爐中的玻璃上下表面加熱更加均勻，玻璃鋼化爐中溫度控制更加容易，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2.4 變頻技術(shù)

　　在玻璃鋼化過程中，變頻技術(shù)用在風機鼓風和陶瓷輥道傳動中，節(jié)能效果顯著。在玻璃鋼化過程中玻璃越厚，加熱的時間越長，整個玻璃鋼化的周期也就越長。玻璃急冷時，玻璃越厚，對風量和風壓的要求就越高。由于厚玻璃加熱時間長，因此，兩塊玻璃冷卻之間的間隔時間就越長，傳統(tǒng)風機在間隔時間繼續(xù)消耗電能就會作無用功。鼓風機在玻璃鋼化過程中又是一件重要的大功率設(shè)備，鼓風機的控制對玻璃鋼化的質(zhì)量有著重要影響。使用變頻技術(shù)的鼓風機，能夠快速建立滿足玻璃鋼化時冷卻區(qū)風量和風壓的要求。針對不同厚度的玻璃時，變頻技術(shù)可進行急冷時自動風壓調(diào)節(jié)，在節(jié)約電能方面有顯著的效果，有利于合理分配急冷和冷卻等待的時間，大大減少風機作無用功，有效降低單位能耗。此外，變頻技術(shù)還能夠調(diào)整玻璃的平整度，減少高風壓下玻璃互相碰撞的機會。SK變頻器在平彎鋼化玻璃設(shè)備上使用和ATV61變頻器在玻璃鋼化的鼓風機中的使用都在實際生產(chǎn)過程中起到了顯著廢熱節(jié)能效果，與傳統(tǒng)鋼化爐相比節(jié)約30%的電能。變頻技術(shù)在玻璃鋼化設(shè)備中的應用在某種程度上提升了設(shè)備的自動化控制程度、產(chǎn)品的精度和質(zhì)量等，同時設(shè)備磨損減小，使用壽命延長，對于機械以及其他行業(yè)也都有一定的節(jié)能降耗作用。