我国玻璃窑炉的节能

我国玻璃窑炉的节能

王辰亚（中国节能协会玻璃窑炉专业委员会）
前言：各级领导的关心和重视，中国节能协会玻璃窑炉专业委员会的大力推动，使我国玻璃窑炉节能技术得到了广泛的推广应用，科学节能的经营管理得到了加强，全国玻璃窑炉节能已取得了实效，节能效果显著。

玻璃窑炉的节能，实际是玻璃工业全方位综合性系统工程实施的问题，缺一不可。是玻璃工业节能技术中的一个大课题，本文将试探性的加以论述，以达到抛砖引玉的目的。

一、我国玻璃工业窑炉能耗现况：
我国大约有4000～5500座各种类型的玻璃窑炉，其中熔化面积80m2以下的中小型炉数量大约占总量的80％左右，使用燃料种类分：燃煤炉约占63％，燃油炉约占29％，天然气炉、全电熔炉等约占8％。

2008年全国玻璃产量大约为2000～3000万吨。年耗用标准煤1700～2100万吨。

其中平板玻璃产量为53192万重量箱，所用能耗折合标准煤1000万吨／年。平均能耗为7800干焦／公斤玻璃液，窑炉热效率20～25％，比国际先进指标30％≦低5％～10％。每年排放SO2约16万吨、烟尘1.2万吨、NOx14万吨。

玻璃熔窑在玻璃工厂中是消耗燃料最多的热工设备，一般，占全厂总能耗的80～85％左右，目前我国玻璃工业所用的主要能源是：煤、油、电和天然气等燃料。由于燃料价格几年来持续上涨，企业燃料成本逐年增加，效益锐减，在此形势下，玻璃工业根据我国能源蕴藏品种结构、分布、数量和价格等不得不做使用调整。使以前规划设计推行的使用清洁、高热值能源的思路发生了一定的变化。即近几年来企业欲争取较大效益。有不少燃油炉改成燃煤炉，以此带来不小的环境保护问题。当然这几年随着我国电力工业的发展，全氧炉、电助熔、全电熔炉有了较大的发展。

2008年日用玻璃产量1445.7万吨，如成品率平均为90％，年玻璃出料量应为1590万吨，年耗标煤557～636万吨。完成工业产值865.5亿元、出口额2.1亿美元，其单耗平均为350～400公斤标准煤／吨玻璃液，比较好的为每吨玻璃液150～250公斤标准煤(啤酒瓶、农药瓶、普通白料制品等)，较差的多达900～1000公斤标准煤，二者相差3～4倍之多。又如窑炉热有效利用率先进的为25～38％，落后的只有12～22％，之间相差3～26个百分点，国外日用玻璃包装瓶熔窑单耗为110～130kg 标煤／吨玻璃液左右，劳动生产率为200～370吨／年人，熔化率2.5～3.8吨／m2·日。窑炉大都为日出料量180～250吨。热效率在48％左右。国内外差距较大。

我国改革开放以前，全国玻璃工业窑炉的炉型和技术等都比较落后，能耗很高，改革开放以后引进不少国外玻璃窑炉的先进软硬件，配合派人到国外学习参观，结合国情我们的科技工作者经过30多年的引进消化吸收，采用众多新技术创新设计出我国高效、长寿命、节能新型窑炉，使我国玻璃工业窑炉节能技术有了长足的进步，但与国际最先进技术水平比，还有一定差距，以两大玻璃行业窑炉的主要技术指标进行国内外对比，见表一。

表一国内外玻璃窑炉主要技术指标对比

2008年全年平板玻璃产量为55493万重量箱，同比增长2.35％。

2008年1～11月，我国平板玻璃产量为51390．32万重量箱，同比增长9.0％。12月产量为4102.09万吨同比下降7.72％。受国际金融危机的影响，平板玻璃全行业亏损，特别是下半年浮法生产线陆续放水停产，具有代表性的是11月底福耀玻璃两条浮法线、南玻三条浮法线放水停产。2009年形势依然严峻，据国家统计局最新数据显示1～2月份累计生产平板玻璃853733万重量箱，比2008年同期减少654万重量箱，同比下降7.11％。从3月份开始不少大型工程上马，形势有所好转。

玻璃企业的能耗主要在玻璃的熔制过程中消耗，熔制玻璃的目的，是在高温下将多种固相的配合料经熔融转变为单

一的均匀玻璃液，当然在实际生产中玻璃行业抓住了窑炉的节能就是抓住了行业节能的主题。

玻璃的熔制过程是一个非常复杂的过程，它包括一系列物理的、化学的、物理化学的现象和反应。这些现象和反映的结果，使各种配合料经机械混合后送入炉内，炉内配合料在加热过程中经过：硅酸盐形成(约在600～900℃)→玻璃的形成(普通玻璃约为1200～1250℃)→澄清(普通玻璃约为1400～1500℃，粘度η≈10帕·秒)→均化(玻璃液长时间处于高温下，其化学组成趋向均一)→冷却，澄清均化好的玻璃液在不损坏玻璃的质量前题下，需将温度降至加工工艺要求粘度的温度区域(一般降温200～300℃)进行成型加工制造出所需产品。

就目前玻璃窑炉生产技术状况下分析，平均熔化每公斤玻璃能耗约为1500～4000千卡(理论值为576～624千卡／公斤玻璃)，由于炉型的差异、采用技术手段先进程度的不同、熔化玻璃品种不同、工艺技术、日常管理等因素，熔化玻璃能耗差距较大。玻璃窑炉有热效能利用率平均只有18～38％，较低，而72～65％不能被有效利用。

国内比较先进的燃油玻璃窑炉经热测试的结论：70m2窑炉热能利用率58.84％，全窑热效率38.18％。

根据国内部分企业窑炉调查结果显示：
1)炉型：
当前我国轻工、医药、电子玻璃窑炉大都使用燃油、燃煤气蓄热室马蹄焰玻璃窑炉炉型，换热式玻璃窑炉也有一定市场。平板玻璃窑炉大都为横火焰炉，也有少量使用马蹄焰炉型的。

由于改革开放后引进了不少全电熔窑和电助熔软硬件技术，目前我国全电熔和电助熔窑每年以１～２百多台的速度在增长。全氧炉也有被国人接受的趋势在逐年增加。

2)燃料：
我国玻璃窑炉目前所用能源一般可分为液体燃料(重油、原油、柴油等)、固体燃料(原煤等)、气体燃料(发生炉煤气、天燃气、焦炉煤气、液化石油气、纯氧气等)及电能等。

3)近几年我国玻璃窑炉发展趋势：
改革开放以来我国玻璃工业界引进大量的国外先进窑炉的软硬件技术和装备，消化吸收了不少新技术，在结合我国国情的基础上有了很多创新，大大提升了我国玻璃工业的技术水平。

近年来随着耐火材料的研发新产品增多，成型技术、加工能力，产品档次质量提高，为窑炉深熔比池、深澄清池、长寿命设计提供了保证，为玻璃窑炉的技术进步创造了条件。

玻璃窑炉的创新突飞猛进，大型高效、节能、长寿命窑炉大量涌现，节能效果显著。

高热值燃料大量被使用。

全方位复合全保温技术应用进一步深化。

电助熔窑、全电熔窑、富氧燃烧技术被采用，全氧炉逐年增多。

蓄热室马蹄焰窑向大型化发展，换热室窑炉正在被蓄热室窑炉替代。

适当缩小流液洞的截面尺寸，增加流液洞的负荷，减少玻璃液的回流。

玻璃窑炉设计的跨进变化：
(1)近年来窑炉澄清池、熔化池池深的加深设计大量使用。(暂且不讨论其理论根据)
窑炉由过去传统的设计熔化池深度900～1200mm，现熔化池加深为1600～2300mm不等，澄清池加深为1600～2600。

(2)窑炉长宽比的变化
传统的设计其长宽比一般为：平板大型窑为2.3～3，小型马蹄焰窑为1.4～1.6。目前长宽比有缩小的设计趋势，如马蹄焰窑炉长宽比已有设计为1～1.2的。

长宽比的改变与所用燃料、马蹄焰窑炉大型化等有关。

(3)蓄热室采用大蓄熔比单通道蓄热室或三通道蓄热室设计。目前还出现全分隔式蓄热室结构设计。

一般超过50比1，具体一是加高蓄热室，或采用三通道蓄热室。二是采用高蓄热效率的八角筒型或十字型格子砖，增加有效蓄热面积。尽量提高空气预热温度至1300℃以上，这样可以提高燃料的燃烧速度，节约燃料以达到节能效果。(4)玻璃仪器、玻璃器皿的生产大量采用全电熔窑设计，以保证产品质量。

(5)玻璃窑炉设计同时增加节能减排措施项目并考虑。

(6)玻璃窑炉所用电熔锆刚玉耐火材料一律要求精加工，并在生产厂要求组装验收方能进入现场。

二、近几年玻璃窑炉采用行之有效的几项节能新技术：

(1)玻璃窑炉的节能
根据以上的数据和分析，我国玻璃工业的节能潜力巨大，玻璃窑炉的热能用在熔化玻璃上只是少量的，大部分未能被利用。资料显示：输入玻璃窑炉的热能利用和散失，大致可分成三份，即：三分之一热量用于熔化玻璃、三分之一热量由炉体散失、三分之一热量随着烟气被排入大气中。

显然第一个三分之一为必不可少的，后两个三分之一是我们节能主攻方向。当然第一个三分之一也要做些文章。今后要结合国情除消化吸收国外的软硬件，侧重于先进的节能经验和行之有效的节能先进技术，更主要的是要依靠国内的广大科技工作者和经营管理者，根据自己的实际情况和需求进行研发和创新，以科学的严谨态度，以不断创新的方式和成果使窑炉全方位达到运行最佳化，以追求窑炉最大的节能效果和经济效益。

节能要在保证玻璃质量的前提下，将以现代国内外玻璃窑炉节能先进成熟的技术和节能措施，从窑炉的软硬件入手全方位进行技术创新。做主要提示：
窑炉的最新设计理念，设计者要采用当代最新设计成果和节能技术。

采用当代最节能的配方，设计选用最先进配料系统。

设计最新而先进的燃烧系统和设备。

设计和选用最先进的自动化设施和自控系统。

选用相匹配的优质耐火材料。

余热回收和利用。

窑炉配套系统的节能等。

1）玻璃窑炉的设计改革和创新达到节能：
玻璃窑炉的设计是一项十分重要的技术性极高的工作，它涉及到热力学、燃烧学、流体力学、玻璃工艺学、材料学、耐火材料学等多种学科。

按设计程序进行，设计前任务书、调查了解国内外相似炉型的先进资料等收集相关资料并在调查研究的基础上选定炉型、根据技术指标和使用方的要求，经计算、实验绘制图纸完成设计，初步设计：所用燃料类别确定单耗、确定熔化率和出料量、确定熔制工艺制度、确定熔窑的主要尺寸（熔化池尺寸、工作池尺寸、燃料的燃烧计算和耗热量的计算、火焰空间尺寸、设计小炉尺寸、蓄热室设计、烟道尺寸、烟囱设计等）、耐火材料的选择、土建、燃料及动力的配套工程供应等必须做。窑炉设计和采用先进结构效益。此外筑炉和烤炉及日常使用也必须注意。一座窑炉设计的成功与否关系到炉投入使用能否按设计指标节能、高效、长寿命运行，关系到企业今后的经济效益。

由于对窑炉技术经济指标的高要求，窑炉设计工作者必需采用最新的众多新节能技术方能满足要求，故近年来创建了一大批高效、节能、长寿命窑炉，能耗比常规炉降低20～50％，效益可观。

关于企业窑炉选择设计部门问题：
据我们掌握情况：目前国内设计窑炉比较混乱，大致是1．具有国家资质的正规大型设计院，技术实力雄厚，收费高，对工程有保证。2．具有地方工商部门注册的有一定设计能力和水平的股份公司和私人公司，有一定的技术实力，对工程有一定保证，费用较正规设汁院低。3．有地方工商部门注册的无技术实力的个人(2～3人不等)公司，只管建炉不负责工程无后期服务收费低。4．游击队公司或个人(包括一些筑炉队)，只为赚钱，对后事不负责任，无技术可言，出事率特高，出事后根本找不到人负责，企业损失大。

为此中国节能协会玻璃窑炉专业委员会在此建议各单位要特别慎重此事，以免上当造成重大损失。

选定炉型：
当前国内外比较成熟通用的有：火焰炉或全氧燃烧炉、全电熔炉或电气混合炉等。火焰炉是主用炉型，其中马蹄焰炉和横火焰炉是用的最普遍的炉型。换热式也有不少企业在使用，纵观我国玻璃窑炉使用情况：建材大都使用大型横火焰炉、其它行业马蹄焰炉型用的多。此种炉型已经比较成熟，节能效果较好。换热式炉也有他的优点和长处，但热利用率较低，能耗较高，建议如条件许可，可改用马蹄焰炉以达到节能的目的。

◎双碹顶换热室池窑是一种老式池窑，能耗比马蹄焰蓄热室池窑高许多，内碹容易损坏和坍塌，池炉寿命较短，国外已不用。在电光源行业的玻璃工厂中，大约还有30台仍在运转，熔化面积在12～30m2左右，以20m2左右居多。在日用玻璃行业中，也有些双碹顶换热室池窑存在，大的在40m2左右，仍使用这种类型的池炉的原因是，其火焰不需换向，燃烧稳定，控制相对简单，一次性投资少。但其换热的空气预热温度低，进烟道的废气温度高，熔化温度低，熔化率低，

能耗高，热效率低。

大于20m2的双碹顶换热室池窑，应当淘汰，用马蹄焰蓄热室池窑代替。

小于20m2的双碹顶换热室池窑，应当淘汰，用全电熔窑代替。

◎电助熔玻璃熔炉可广泛采用，在用火焰直接加热的池窑中，采取局部的高效率直接通电方式加热，可提高深层玻璃液的温度和增加出料量。国外的电助熔窑，熔化率有的已达3.5t／m2d以上，我国的电助熔窑熔化率和国外的差距很大，主要是思维观念的差别，有些人认为电助熔只是提高玻璃质量的。熟不知电助熔窑主要是提高产量的，当然也是提高玻璃液质量的，但以提高玻璃产量为主。因此发展电助熔窑应引起广泛重视，是节能发展方向。

电极的安装，有从池壁水平插入和从池底下部插入。目前，大多数都是底部插入。

产量小，玻璃质量要求较高的而附加值高的产品应多采用电助熔炉或全电炉更能体现出优越性来，是发展方向。

◎大力采用全电熔炉
全电熔炉特别适合于小批量附加值高的玻璃产品的熔制。如硼硅硬料玻璃熔化选用全电熔炉为最佳。特别是高硼硅玻璃建议采用全电熔池炉。

熔化硼硅硬料的玻璃熔炉的特点是，高硼硅料难熔化，所需温度高（熔化温度达到1600℃时）其熔化率在0.4～0.7左右，还须加火、电混熔。玻璃液粘度大，窑炉寿命较短，耐火材料的质量需求高。产品合格率低，能耗高。

全电熔窑可以采用冷顶，熔化率可从火焰窑的0.4～0.7左右提高到1.5～2.0左右，使能耗降低，现比较先进的全电熔炉熔化每公斤玻璃液只需1.3～1.5kwh，折合标煤为160～190kg。产品质量提高，色泽透明，成本降低。

2)选用成熟先进的节能技术提示：
(1)采用增加熔化池、澄清池深度及大容量结构设计窑炉。

加大熔化池深和澄清池深(多深要根据实际情况决定)，设计时要考虑熔化料种、出料量、熔化率、窑炉寿命、燃料种类、温度制度(含池底温度)、出料量、造价等因素适当增加澄清区的深度，有助于降低流液洞进口端的玻璃液温度并有利于澄清，深度是有限度的，如粘度较大的高硼硅酸盐玻璃就不能太深，要结合国内深池成功经验，要有科学的理论数据为依据进行设计。

采用窑坎、池底倾斜式结构、倾斜式（或延伸式）流液洞、倾斜式池壁砖等技术。熔化池池壁可采用倾斜式设计，有利于延缓三相界面上对耐火材料的侵蚀延长使用期，也有助于冷却风发挥最佳冷却作用。池底也可设计成倾斜式，有助于防止池底出现死料。

(2)蓄热室采用大蓄熔比的单通道蓄热室或三通道蓄热室设计
即设计时考虑加大蓄热室格子砖的体积，加大蓄熔比，可采用八角形格子砖、十字型格子砖，增大蓄热室面积，加大有效热回收利用。如受厂房高度等则可采用三通道蓄热室结构，就能较好回收热能，（格子体体积／熔化池面积一般为3～4m2／m2）以使助燃空气获得较高预热温度（>1300℃）此外采用烟气余热利用装置等均可达到节能。大型窑炉可考虑余热发电进行热回收利用。

蓄熔比一般超过50比1，具体一是加高蓄热室，或采用三通道蓄热室。二是采用高蓄热效率的八角筒型或十字型格子砖，增加有效蓄热面积。尽量提高空气预热温度至1300℃以上，这样可以提高燃料的燃烧速度，节约燃料以达到节能效果。

(3)合理设计小炉和火焰空间
小炉的设计最关键，它是池炉供热系统的核心，为提高熔化率和玻璃质量；设计时根据所用燃料种类（发生炉煤气、燃油、天然气等），来计算设计小炉或采用何种燃烧器，要保证所需的火焰长度、宽度、速度、热点位置、辐射能力、方向性、、不发飘、覆盖面积，燃料燃烧完全和可等要求，应有科学合理的火焰空间，确保火焰把最多的热量传给熔化玻璃液所用，并保证火焰不冲刷、烧损碹项、胸墙和喷火口等为最佳。这就必须计算好并设计好火焰空间高度、二次空气流向和控制、小炉混合室长度和倾角等。

熔池碹顶可选用蜂窝状耐火材料，以强化热反射到液面，保证充分利用热量达到节能，同时保护碹顶不被烧坏，可延长碹顶寿命。

(4)设置窑坎
日用玻璃窑炉熔化区和澄清区间可设置窑坎，他对窑池内的玻璃液的流动和传热都有较大影响，可改变玻璃液的温度场，他可减少回流，如减少澄清均化后玻璃液的回流，可提高熔化能力和玻璃液的质量，还可节省燃料约5％。

窑坎的发展趋势是由薄变厚，由矮变高，其有效高度应设计在0.4～0.8m。而1m为窑坎的极限高度。数学模拟结果表明，合适的窑坎高度范围可按近似式（h1—h2）≧h0≧2h（式中h1为池深；h0窑次高；h为流液洞高）确定。确定时还要顾及窑熔化率和玻璃成形温度的需要。

当窑坎0．4～0．8m高时为窑坎的有效高度，当窑坎为0．7～0．9m高时能合理组织液流和增强料层下的回流。1m为窑坎的极限高度。

窑坎和鼓泡或电助熔配合使用，有可能增强窑坎的作用，但窑坎受到的蚀损将加重。

(5)设置鼓泡
玻璃窑炉国内外均采用玻璃池炉鼓泡，就是用特殊的喷嘴由池底向上鼓入具有一定压力的气体，使人为形成的气泡上浮来搅拌玻璃液。同时提高窑炉的熔化能力，还可达到节能的目的。目前国内鼓泡技术已经比较成熟，热、冷态下均可安装。可请开发商承接完成。

鼓泡的基本作用是：有效地控制、强化和改善熔化池内的玻璃液对流体系，增强炉内玻璃液的对流体系，增强炉内各物料间的热交换及物理化学反应，因此提高了玻璃液熔制过程中的熔化、澄清、均化的效率，故可提高玻璃的质量和成品率，产量可增加5～12％。由于窑内热利用率的提高可使燃料消耗降低5～10％，经济上有明显优势。

鼓泡的型式最好采用脉冲式鼓泡，鼓泡点分布通常为一排，也有两排的。如设两排，一排设在加料口附近，后一排鼓泡点通常与窑坎配合。泡频根据需要进行。

插入池底的鼓泡管可使用特种合金管、白金鼓泡管、水冷却耐热钢管，其孔径为1～3mm，每个鼓泡占用气量为60～250L／h。

玻璃窑炉鼓泡增设与否，视玻璃类别、颜色、窑炉设计等诸多因素决定。

常规池炉内温差自然对流情况图

加鼓泡、窑坎后窑内强化对流情况图
(6)科学合理的设计流液洞
目前玻璃窑炉流液洞的设计日趋科学合理，如增加流液洞的长度尺寸，采用延伸式、倾斜式流液洞，可最大限度的减少玻璃液的回流，达到节能，同时对流液洞的维修和检查十分有利。

(7)采用自动监控装置
采用现代自动化温度、窑压、液面等控制系统，强化窑炉监控手段，做到科学合理用能和生产，并可延长窑炉使用期，做到科学文明生产。

过剩系数是窑炉燃烧特性的一个重要指标，可采用测氧装置，严格控制空气过剩系数。

根据装置测出的含氧数据，严格控制空气过剩系数。过大浪费燃料，过小使燃料燃烧不完全。目前由于二次空气预热温度比较高，空气过剩系数可以适当小些，甚至可以1﹕1左右，从而节约了能源。

(8)选用优质耐火材料
科学匹配选用优质耐火材料。确保玻璃熔化质量、窑炉寿命、高效节能。耐火材料一定要选用优质、可靠，特别是AZS系列材料、硅砖系列材料等的选用，则将出现严重问题，甚至造成设备报废，经济损失巨大，此问题教训深刻。耐

火材料的质量直接关系到熔化玻璃的质量、窑炉的寿命和企业的效益！

(9)采用复合高效强化全保温技术
上面论述窑体散热几乎是投入窑炉总热量的1／3，多年来保温技术有了很大发展，从理论、结构、施工操作形成了一套完善系统，特别是耐火材料、保温材料和窑炉高效保温设计技术的发展，不管是大窑还是小窑，窑炉保温密封效果越来越好，目前稳化保温技术越来越成熟，强化保温蓄积的热量大约是未进行保温的二倍半。如碹顶经强化保温后表面温度可控制在80℃以下，散热损失减少90％以上，保温窑炉从保温中可节能达20～40％或更高，起到节能的效果是目前节能特别注意点。

玻璃窑炉全保温指的是窑炉整体，碹顶、胸墙、蓄热室、小炉、池底甚至烟道等全部密封保温。以目前玻璃窑炉看大、中、小炉都可以做全保温，节能效果都好。

有些窑炉保温不很成功主要是保温技术、结构设计，所用材料、保温方法不当，故取得效果就不同。只要我们科学保温，设计科学，选材、施工合理就可以取得预想效果。

窑炉保温与不保温窑体表面温度对比

对保温层结构的选定：
池窑保温层是多层、多种材料的组合体，应该作为一个整体来看待。

这个保温整本既要满足保温要求，又要承受下列使用条件：
1、较高的窑体表面温度。保温后，保温层和窑体接角处的温度可达1000℃，甚至1000℃以上
2、和窑体材料的高温反应。如果保温材料和窑体材料化学性质不一致，在高温下会有材料间的接触反应。如粘土质和硅质材料、粘土质和镁质材料等。

3、火焰烧损。在孔、洞、胀缝处，如密封不好，会有火焰窜出烧坏保温层，尤其在窑压大时。

4、料粉腐蚀，加料时粉尘飞扬。纯碱、硼砂、芒硝等较轻的料粉沉降在保温砖气孔内或砖缝内，引起强烈腐蚀。5、机械冲压，保温层有时会受到窑体钢结构紧固的压力和某些附属设备的冲撞。

为满足上述使用条件，保温整体必须是：保温性能好、能耐一定温度、有好的体积稳定性（不发生蠕变和析晶）、有好的化学稳定性、有一定耐压强度、尽可能轻、价格适中和施工简便。为更好达到这些要求，对保温层结构一定要精心设计，并作方案比较。目前。国内外设计单位已把保温层设计列为玻璃窑炉设计的一个重要组成部分。

一般，保温整体由下列各单位层组合而成。

高温保温层：既保温耐1200℃以上的高温。如轻质耐火砖、空心微珠砖、氧化铝空心球制品、莫来石纤维、高铝纤维等。

中温保温层：既保温又能承受一定温度（600～1000℃，个别达1200℃）。如硅藻土砖、膨胀珍珠岩制品、微孔硅酸钙板、矿渣棉、硅酸铝纤维等。

密封层：能密封砖缝又耐高温，耐腐蚀。如AZS质密封捣打料、锆英石质密封捣打料、硅质密封料等。

密封保温层：能密封窑体利保温，但耐温在800℃以下。如保温涂料等。

防护保温层：有一定保温性能又有一定强度，能对保温层起保护作用。如红砖、硅钙板、石棉板等。

防护反射层：既保护保温层、又能对热线起反射作用，减少向外辐射损失。如铝皮等。

耐蚀层：能抗玻璃液的侵蚀。如电熔锆刚玉铺面砖。

耐火承载层：有相当强度，能承受窑池荷重，又能耐高温。如浇注大砖。

玻璃池窑各部位由于情况各异、要求不同，所以各自的保温层结构也不同。举例如下：窑顶：密封层、高温保温层、中温保温层、防护反射层。

胸墙：密封层、高温保温层、防护保温层或防护反射层。

池壁：密封层、高温保温层、防护保温层。

池底：耐蚀层、密封层、耐火承载层、高温保温层、防护保温层。

小炉：高温保温层、防护保温层或防护反射层。

蓄热室：高温保温层、防护保温层、密封保温层。

由上列各例看出，保温层结构内除保温层外，一般都考虑密封层和防护层。它们可以延长保温层的寿命，又可增加些保温效果。

同一部位，可以有不同的组合。例如轻保温的和重保温的就不同；熔化玻璃成分中含重金属的与不含重金属的就不同；逸出气体内含多量碱、硼等腐蚀性组份的与含少量腐蚀性组份的就不同。总之，在选定保温层结构时除应满足规定的基本要求外，还要顾及各种特殊情况。

坚信科学保温工程的概念：
实施保温技术，并不只是简单地贴一层保温砖，而应该以完成一项工程来对待。它有工程的前期设计，中期运作和后期评估。具体来说，它包括保温材料选择、保温结构设计、保温层施工、表面热损失测定、保温效果分析等内容。这些内容联系到材料生产、传热计算、施工、性能检测、效果评估等环节，构成了完整的工程体系。涉及到材料学科、工程热物理学科、计量测试学科、能源学科、计算机学科等，因此，它是一个交叉的边缘学科。

保温工程自上世纪七十年代形成后，受到能源危机的推动，各国普遍重视节能工作，故发展迅速。1984年7月，法国西普公司让·塞贡工程师在上海说池窑保温层设计是该公司一项业务。前苏联在1980年出版《玻璃熔窑保温手册》作为保温工程指南，1984年提出用电脑来确定最佳的保温方案。美国康宁公司把保温和熔制工艺联系起来研究保温后池窑结构的改变。日本专门出版了隔热工程的书籍。我国也努力致力于保温节能工作。在工业系统有专门的设计施工单位，在科研系统把保温课题作为重点科研项目，在高教系统开设专门的保温工程课程。

池窑保温后窑内温度情况、液流情况、化料情况、耐材蚀损情况等都有变化。例如某熔化钠钙玻璃的四对小炉横焰池窑、池壁和池底保温后，在热点处和熔化部末端的玻璃液温度均有提高（见下表）。因而，窑的操作制度、结构尺寸等需作相应改变。否则，会影响产量和玻璃质量。这是值得重视的。

窑池保温后玻璃液温度[℃]的变化

(10)余热利用
在玻璃熔窑的各项热损失中，由蓄热室排出烟气的余热量占有很大比例。如何提高熔窑排烟余热的回收利用，一直是国内外热门的研究课题。现阶段，人们对排烟余热回收的途径主要有余热发电、余热制冷、余热锅炉和余热预热玻璃配合料等几种途经。

我国玻璃工业目前利用烟气的余热，主要是利用余热来产生蒸汽，用于日常的生产和生活，其中生产主要用于重油的加热，但使用的蒸汽量并不大，而对使用天然气为燃料的玻璃生产线，其生产中几乎可以不用蒸汽，因此烟气的余热并不能被充分的利用。

以500t／d浮法玻璃生产线为例：烟气余热4.9×107kJ／h，通常情况下余热锅炉的热交换利用率45～50％，相当于可产蒸汽8～9t／h（0.6MP），而一条500t／d浮法线，重油加热的用量仅需蒸汽１～２t／h（0.6MP），余量很大，因此在我国除北方寒冷地区的玻璃线有在取暖季节烟气全通过余热锅炉外，其余烟气都是不同程度的直接排放，烟气中的热能未能被有效的利用。

大型玻璃窑炉烟气余热发电：
利用玻璃熔窑废气余热发电是一项资源综合利用项目，不仅节能，而且环保，玻璃熔窑废气余热发电。在对废气余热进行综合利用的同时，可以大大提高全厂的能源利用率，降低了单位玻璃生产成本的电耗和能耗，减少大气污染物的排放，减少温室效应。这对于玻璃生产企业来说，在获得显著的经济效益同时，还大大地提高了整个玻璃厂的社会效益

和环保效益。这是玻璃企业发展循环经济的重要途径。

(11)全氧、富氧燃烧先进节能技术
全氧燃烧技术是玻璃窑炉的第二次，是因燃烧介质的改变而使窑炉结构产生了变革。全氧燃烧技术既然在发达国家被广泛使用，是因有它的优越性而被行业肯定的结果。

我国目前处于刚起步的阶段，现己在电子玻璃行业中开始引进使用，现正在消化吸收、创新。全氧燃烧技术是：节能、高效、环保的先进技术，符合我国节能、环保的要求。展望未来，全氧燃烧技术在玻璃窑炉上的应用前景光明。

A、全氧燃烧技术在玻璃窑炉上的应用：
玻璃窑炉上采用全氧燃烧技术在环保、节能、灵活掌握炉内温度、提高产品质量和产量、延长炉龄、减少占地面积和设备投资等诸方面与传统方式（空气／燃料燃烧系统）燃烧技术的窑炉比较有无可比拟的优势。全氧燃烧技术熔制玻璃使熔化更加稳定、节能、高效率，近乎达到理想的熔制效果。故玻璃行业的全氧燃烧技术被誉为玻璃熔化技术的第二次，而玻璃熔化技术的第一次是蓄热室式玻璃熔炉的创建。因此全氧燃烧技术被认为是最经济最有效的玻璃熔制工艺方式，因此今后的快速发展就将成为必然。

所谓玻璃窑炉的全氧燃烧熔制技术就是完全以含92％以上的氧气代替空气，在炉内形成氧气——燃料燃烧、释放热能熔制玻璃的整个燃烧系统技术。

众所周知，玻璃生产过程中需要的热量是通过炉内燃料燃烧获得。燃料的燃烧过程就是燃料中的可燃元素和氧气在高温下进行剧烈的化学反应，并释放出大量的热量的化学反应过程。通常燃烧所需的氧气由空气中获取（空气中氧含量21％、氮含量79％）。而占空气中约79％的氮气对燃烧过程毫无益处，相反在燃烧过程中吸收大量的热能被排入大气中，造成热损失和大气污染。

目前欧、美等国使用全氧燃烧技术已经很普遍，据资料介绍得知当前已有超过200座大大小小的全氧燃烧炉在运行，效果理想。这是环境和经济效益等多方面因素造就了全氧燃烧技术的发展。目前已经引起我国行业工作者的高度关注，因为他和传统燃烧方式相比太具有诱惑力了。看来玻璃窑炉上采用全氧燃烧技术已是大势所趋，为期不远了。

玻璃窑炉应用全氧燃烧技术的优势特点：
(1)由于全氧燃烧火焰温度高，加速了玻璃熔化过程，故可以大幅度的提高生产能力达25％以上。由于温度制度改变、可控可明显的提高玻璃熔化的质量。

(2)由于助燃为纯氧而无空气中的氮气，与空气助燃相比废气排放量（氮化物）减少80～90％，有利于环境保护，同时还节省了加热氮气所需的大量热能约25％以上。

经验表明可以降低粉尘排放量约70％。(3)由于废气总排放量的减少，大大减少了废气排放过程中夹带粉尘的损失，
从而降低了损失成本还可保证了玻璃成份的准确。有利于环保。

(4)采用全氧燃烧技术后，不再需要庞大的蓄热室、小炉、换向系统等结构，大大减少了窑炉的一次性投资可达1／3，同时由于窑炉结构简化，实际上就是一个熔化部的单体构成，占地面积大为减少，有利于改善窑炉的操作环境和维修。

(5)窑炉结构简单，大大减去了蓄热室、小炉等处的散热损失，十分有利于节约能源。

(6)由于全氧燃烧技术的优越性和窑内温度制度科学合理的可控和稳定性，减轻了对碹顶、池壁等处耐火材料的侵蚀，有利于延长窑炉的寿命。

(7)全氧燃烧技术完全符合我国节能降耗、环保型企业的发展目标。

秦皇岛玻璃工业研究设计院设计的全氧窑
关于氧源：
玻璃窑炉的全氧燃烧技术所需的氧气是工业气体氧，是用工业技术方法从空气中分离获得。目前制取氧的方法主要是：
(1) 低温氧气分离法（1CO）。这种方法己有100多年的历史，故工艺成熟，产品纯度高可达98％以上，同时可生产N2，此法还可生产液态氧。该系统比较复杂，维修量大。此法适用用氧量较大的企业，如果用氧量较少则成本比较高。

(2)变压吸附法（VPSA）。此法始于20世纪70年代初，此法是分子筛分离O2和N2的多用双床式，轮换操作。具有装置简单、设备数量少、安装便利、工艺流程简单（相当于深冷空分的一个净化系统）、操作方便、稳定可靠、适应性强、占地面积小等优点。制氧纯度90～95％，适用于中等用量的企业。

(3)液氧。液氧是由工业生产供应其纯度高达99.5％以上的高压O2。适用于现场难于制氧且用量小的企业。液氧每吨可产生700NM3。

(4)膜法制氧。膜法分离技术是近代才出现的制富氧技术。工艺方法简单、投资少、占地少、投资少等优点。但制氧纯度只有25～32％，适用窑炉的富氧燃烧。

燃烧器（氧）
全氧燃烧技术，燃烧器是极其重要的关键设备，它对窑内火焰状况（火焰覆盖面、火焰长短），温度分布、传热效果等均起着重要作用。氧要专门设计。

B、采用富氧燃烧技术
目前在国内外富氧燃烧技术是一项比较成熟而节能有效的技术，窑炉内由于助燃空气含氧量的增加，燃烧速度加快，燃烧完全，燃料利用率提高，大大提高了炉内火焰温度，可达1600℃，实践证明助燃空气中的氧浓度由21％增加到26％以上实际燃烧温度可提高80％。节能一般可达8％～12％。建议有条件的单位可以考虑采用。

北京某单位玻璃窑炉测试实例：

由上表可见采用富氧助燃技术可达到节能增效。

(12)推广使用热修补技术和材料
窑炉用到后期出现问题较多，有些可用热补技术来解决，根据国内近几年对若干座窑炉热修补情况看效果不错，一般补的好时可以增加使用期6～15个月。延长了使用期。一般投资不大，经济效益显著。

五、展望
玻璃窑炉发展新型节能窑炉，使用高热值环保燃料（电、纯氧等）、窑炉大型化、自动化、现代化是玻璃工业的发展方向。

玻璃工业现代化，要做到节能需考虑众多因素才能实现，它是一个系统工程，还需考虑到原料的选择、原料的成分、粒度；配合料方的设计、配合料的制备，配合料的均匀度、碎玻璃的清洗和加入量，燃料的种类和燃料的管理；操作人员的精心操作管理和控制，及日常的维护保养等众多因素。

窑炉是关键，玻璃窑炉必须进行结构改革和创新。生产制品量大的玻璃窑炉要大型化、自动化、现代化能增效的必然趋势。建议今后建炉应采用蓄热式马蹄焰炉、横火焰炉。（马蹄焰炉大型化可达80～120平方米或更大）。事实证明80～120平方米燃煤马蹄焰炉单耗可达到每吨玻璃液160～180公斤标准煤。今后要用马蹄焰炉取代能耗大技术落后的双碹顶换热室池炉。发展100M2以上大马蹄焰玻璃窑炉。浮法玻璃窑炉发展900吨级以上的大型炉。

采用全电熔炉、电助熔炉熔化技术。电熔化热利用率高、易控制、占地少、环保等优点，应是今后的发展方向。硼硅玻璃应多采用全电熔化技术。

全氧燃烧炉和富氧燃烧技术
全氧燃烧炉技术被行业人士誉为玻璃窑炉的第二次，全氧燃烧技术非常先进，目前国外这项成果已广泛被使用，效果非常好。国内已在电子行业采用。这项技术具有熔化玻璃质量更好、易、更节能，占地少、投资少、环保等优势故在国外得到较快的发展，此项技术应引起我国行业人士的关注。