液晶玻璃窯爐節(jié)能設計研究

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摘要：通過液晶窯爐冷卻系統(tǒng)設計、開啟方案優(yōu)化及窯爐保溫設計，降低玻璃窯爐能耗、延長窯爐使用壽命、降低環(huán)境污染；此窯爐節(jié)能設計解決了玻璃窯爐熔融時溫度高、揮發(fā)量大、侵蝕快等問題，特別適用于對玻璃熔融質(zhì)量要求苛刻的液晶玻璃生產(chǎn)。

關鍵詞：節(jié)能；液晶玻璃；窯爐；高溫

傳統(tǒng)窯爐采用的保溫及冷卻方法的管理形式均較為粗獷。在窯爐啟動初期，冷卻系統(tǒng)伴隨啟動，卻缺少相關的系統(tǒng)控制，窯爐設計過程中采用簡單的保溫材料，造成窯爐生產(chǎn)過程中熱散失大，能量消耗快，同時在生產(chǎn)初期冷卻風系統(tǒng)沒有溫控系統(tǒng)，生產(chǎn)過程中爐內(nèi)外溫差的變化造成窯壁磚容易出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，再加上高溫玻璃液對窯壁裂紋的侵蝕，從而嚴重影響窯爐的使用壽命，因此傳統(tǒng)的窯爐無法解決液晶玻璃在生產(chǎn)過程中溫度高、揮發(fā)量大、侵蝕快等難點問題。

1液晶玻璃窯爐節(jié)能設計原理

液晶玻璃屬于高鋁無堿玻璃，熔解難度較大，使用純氧燃燒系統(tǒng)及電助熔系統(tǒng)雙重加熱，窯爐內(nèi)空間及玻璃液溫度較高，必須對窯爐本身進行分區(qū)域冷卻，以減少窯爐耐火材料的侵蝕，延長窯爐耐火材料的使用壽命。通過改進窯爐冷卻系統(tǒng)設計，增加窯爐溫控和壓控方案，提升冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定性，再利用優(yōu)化窯爐啟動初期的冷卻和窯爐安裝期間加強窯爐設備相關部位保溫等方法，以減少窯爐內(nèi)能量的消耗、減少熱散失、減少窯爐本體裂紋，以達到節(jié)能降耗延長窯爐壽命的目的。

2液晶玻璃窯爐節(jié)能設計難點

2.1窯爐內(nèi)溫度高。液晶玻璃熔解難度較大，采用純氧燃燒及電助熔系統(tǒng)高效率雙重加熱，窯爐內(nèi)玻璃液溫度可達到1600～1650℃，長期高溫運行會加劇窯爐耐火材料的侵蝕。2.2窯爐溫度控制精度高。液晶玻璃窯爐，為保證液晶玻璃熔解質(zhì)量，窯爐溫度控制精度要求±2℃，同時對窯爐內(nèi)壓力控制標準要求在±2Pa，窯爐內(nèi)溫度及壓力的較大波動均會影響到玻璃液的熔解質(zhì)量，影響產(chǎn)品品質(zhì)。2.3環(huán)境穩(wěn)定性要求高。液晶玻璃窯爐的爐體較小，對溫度、壓力等數(shù)據(jù)控制的要求較高，對環(huán)境穩(wěn)定性要求高，環(huán)境因素的波動會直接造成窯爐溫度及壓力等重點控制參數(shù)失真，進而影響產(chǎn)品品質(zhì)。2.4窯壁磚裂紋多液晶玻璃窯爐內(nèi)溫度達。1550～1600℃，玻璃液溫度達到1600～1650℃，窯爐長期高溫運行，為保證運行安全，對窯壁采用風冷進行保護，但窯壁內(nèi)外溫差大，窯壁裂紋易高發(fā)，玻璃液會加劇對窯壁裂紋處的侵蝕，影響窯爐使用壽命。

3液晶玻璃窯爐節(jié)能結構設計

3.1總體布局。圖1為液晶玻璃窯爐節(jié)能結構系統(tǒng)設計，窯爐冷卻風從①處把外界環(huán)境風引入，經(jīng)過恒溫風控系統(tǒng)②，由熱電偶③進行自然風溫度反饋，根據(jù)自然風溫度自動調(diào)整保證空氣溫度穩(wěn)定，由壓差計④反饋當前冷卻風壓力進行風壓監(jiān)控，可保證供給窯爐冷卻風壓力穩(wěn)定。在窯爐前部分為左右側冷卻風，匯集在兩側風箱內(nèi)⑤，風箱入口前設計擋板，進行風速風壓控制。然后流向各冷卻風支管⑥，各冷卻風支管均設計檔板，便于單獨控制，通過支管向窯爐⑦窯壁各個部位提供冷卻，減少窯壁侵蝕，保障設備高溫運行安全，提升窯爐使用壽命，在窯爐碹頂上部鋪設兩層保溫棉⑧，窯爐后墻增加25mm保溫板⑨，窯爐胸墻⑩采用5~10mm保溫涂料，采用多種形式的保溫方法，降低爐內(nèi)熱量散失，減少能量使用，提高窯內(nèi)實際溫度。3.2冷卻風壓控制系統(tǒng)設計。在冷卻風機采用變頻控制系統(tǒng)，并采用PLC程序控制，風壓控制系統(tǒng)根據(jù)主管道內(nèi)冷卻風的壓力，進行實時反饋，并通過PLC程序實時傳輸至DCS控制終端進行在線數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，根據(jù)風壓數(shù)據(jù)調(diào)整冷卻風機頻率，保證冷卻風壓的穩(wěn)定。3.3冷卻恒溫風控系統(tǒng)設計。在冷卻風機進風口前增加加熱盤管及溫度控制系統(tǒng)，并把溫度數(shù)據(jù)傳輸至DCS控制終端，系統(tǒng)根據(jù)主管道內(nèi)自然風溫度，加熱盤管開度大小進行自動調(diào)節(jié)，保證供給的冷卻風溫度的穩(wěn)定。3.4減少窯壁裂紋設計。窯爐安裝期間，啟動窯壁冷卻系統(tǒng)，在窯爐兩側冷卻箱處設計開度檔板，設備調(diào)試期間，對各單支冷卻風管進行風速測試，通過testo風速儀標定各風管風速至（6±0.3）m/s，同時標記對應檔板開度。窯爐升溫啟動初期關閉冷卻系統(tǒng)，根據(jù)窯爐內(nèi)玻璃液緩慢提升，按計劃方案逐步提升冷卻風量。通過運行證明，此方案實施可以有效減少窯壁磚裂紋的產(chǎn)生。3.5窯爐保溫系統(tǒng)設計。液晶玻璃窯爐，對液晶玻璃熔解溫度、質(zhì)量的要求較高。在窯爐安裝期間，窯爐胸墻除采用泡沫莫來石保溫磚外，再統(tǒng)一平涂5～10mm厚保溫涂料，窯爐后墻根據(jù)墻體特點增加25mm厚氧化鋁保溫板，窯爐碹頂頂部鋪設2層1600℃的保護棉，加強窯爐本體保溫，減少熱散失，提升能量熱效率。

4結論

通過此液晶玻璃窯爐的節(jié)能設計及應用，可以滿足窯爐溫度±2℃高精細化控制的要求，相應能量下保證窯爐內(nèi)溫度穩(wěn)定，運行對比，每小時節(jié)約天然氣2Nm3，節(jié)約氧氣5Nm3，節(jié)約電能3～5kW/h。通過使用此設計方案，可有效保護窯壁磚壽命，提升窯爐使用壽命1～2年。在此設計中采用風壓控制系統(tǒng)、冷卻恒溫風控系統(tǒng)、減少窯壁裂紋、窯爐保溫系統(tǒng)等方法，實現(xiàn)了冷卻風量的穩(wěn)定供給，滿足液晶玻璃對窯爐爐壓、爐溫穩(wěn)定控制的要求，減少窯壁磚裂紋產(chǎn)生。系統(tǒng)中廣泛使用自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了爐頭壓力、窯爐溫度、現(xiàn)場環(huán)境的自動控制。

參考文獻

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作者:穆美強 蘇記華 韓軍 趙玉樂 李青 單位:1.鄭州旭飛光電科技有限公司 2.平板顯示玻璃技術和裝備國家工程實驗室