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玻璃粉狀配合料的粒化工程
2012-04-17 14:24:19   來源:羅田智谷玻璃裝備研發制造有限公司 汪錫斌   評論:0 點擊:

玻璃行業節能減排的有效新措施——粉狀配合料的粒化工程羅田智谷玻璃裝備研發制造有限公司 汪錫斌(原北京愛能車熱能技術有限公司)一、概述 自玻璃行業誕生以來,玻璃的配合料一直沿用粉狀散料的入窯方式。這...

玻璃行業節能減排的有效新措施

——粉狀配合料的粒化工程

羅田智谷玻璃裝備研發制造有限公司 汪錫斌

(原北京愛能車熱能技術有限公司)

 

一、概述

      自玻璃行業誕生以來,玻璃的配合料一直沿用粉狀散料的入窯方式。這是一種很不好的方式,它存在以下三個問題:

      1、粉狀配合料的體積密度小,大約是0.9-1.1g/cm3,氣孔率達40-50%,它導熱系數低,小于0.273W/m℃,故傳熱慢、熔化慢,導致能源浪費。如果能把粉狀料壓實,使其致密,讓體積密度達到1.8g/cm3以上時,它的導熱系數能增至0.43W/m℃以上,則其熔化速度能顯著增快,能有效節能。

      2、粉塵問題,在粉狀料從大料倉到熔窯加料口的運輸過程中,將產生粉塵飛揚,污染周圍的空氣,傷害操作人員的身體;落到金屬設備上的粉塵,它腐蝕設備,降低設備的使用壽命。

      在粉狀料進入熔窯的窯內后,粉狀料還會繼續揮發,這些揮發成份腐蝕窯體,堵塞蓄熱室,降低窯爐壽命。

      按玻璃成分比例配合好的料方,經過一路飛揚,那些較貴的及易揮發的成份(如純堿、硼砂……等)受到不同程度的損失,改變了玻璃料的成份,造成玻璃材料的性能下降。

      3、超細粉料(粒度小于0.07mm)的浪費,在石英砂巖的加工過程中約產生30%的超細粉。在平板玻璃行業,石英砂的年用量超過1千萬噸,故產生300多萬噸的超細粉,因為超細粉的揮發帶來各種危害,只好棄之不用,這就造成重大的原料浪費。若把配合料制成顆粒狀,超細粉被包裹其中,沒有揮發的危害,則可節約大量的原料。

      因為粉狀散料有上述嚴重的缺點,人們總想采取措施來克服它,這個措施就是將粉狀料制成顆粒料,即粉料粒化。這樣就很少有粉塵飛揚,其導熱系數得到提高,節省能源,節省原料,延長窯爐壽命。

      我國和世界各國的玻璃同行們,為了實現粉料粒化,在上世紀七、八十年代都曾對此進行過各種試驗:

      前蘇聯曾在小型蓄熱式池窯上進行過粒料實驗,實驗結果很好:玻璃產品的產量提高了25%,熔化時間縮短了30%,燃料消耗降低了15%,玻璃液均勻、質量好。

      俄羅斯在上世紀八十年代末,將粒料用在單元窯上,試用了半年,其料粒是橢圓形的,尺寸是40×35×4.5mm3。使用效果也很好:熔化快、飛揚大為減少,純堿用量節省16%,成品率提高15%,玻璃液均勻、穩定。

      美國通用電氣公司在二十多年前,就對顆粒料入窯進行了工業實驗,能耗降低20%。現在美國還在進一步研究其顆粒料的大小對能耗的影響,以期達到最大的節能效果。

      上世紀七十年代,原北京玻璃二廠,在粉料中加入一些粘結劑,用滾球的方法制成球狀料,但因其工序多、設備多、耗資多,在經濟上得不償失,故停止未進行下去。

      上世紀八十年代,秦皇島玻璃研究院也進行過粉料粒化的中試,因球料強度差,成形率低,也在中試時停止了。

      上世紀八十年代,上海華東化工學院,也做過粒化實驗,用含水分6-7%粉狀配合料,經過400-500kg/cm2的壓力壓制,使粒料的體積密度達到了1.9-2.1g/cm3,成形率達到了80%,并由上海燃料公司合作設計,制造成一套滾壓機線,完成了由加料、滾壓、過篩、回料等整個過程的設備裝置組合。因其組合系統中,滾壓機的結構還存在問題,送料的方法也有問題,加上進行試用的玻璃廠資金不足,此系統未能投入到玻璃廠使用。

      所以到目前為止,已經幾十年了,對于粉料的粒化問題,雖然做了很多工作,但落后的面貌依然如故,步子沒有邁出,望塵無解,望窯興嘆!

二、我們公司研制的進展

      我國有幾千座玻璃熔窯,它是我國的能耗大戶,也是CO2的排放大戶。應該認識到,對于粉料粒化、顆粒料入窯熔化玻璃的問題,是一件非常重要的事情,也是玻璃行業節能減排、降低污染非常有效的工作。

      前述我國的粒化試驗,其問題主要是制球、制粒問題,社會上已有的三種方式都不適用:

      1、用傾斜圓盤滾球的方式在煉鐵行業能用,在玻璃行業就用不起。

      2、用凹半圓坑對滾的方式壓煤球可以,用在玻璃行業上很不可靠,用不得。

      3、用沖壓法制磚、制藥丸可以,但用在玻璃行業的大批量上價格太貴,用不起。

      再加上無人解決給料和運送的問題,致使各單位不能繼續前進,半途而廢。

      進入二十一世紀以來,全世界都在呼吁節能減排,把節能減排的工作提到重要的議事日程上來。在2005年蘇州的技術交流會上,孫承緒教授又重新提出“粉料粒化”的重要性。自此我公司開始思考這一問題。

      2006年我公司曾設想用沖壓法制造粒料,它的優點是可以使料粒達到高密度,可以有較高的成形率,但其缺點是設備貴、成本高,對于利潤空間很小的玻璃行業來說很難被接受。

      到了2008年,想到了用凹凸輪滾壓的方法,這種方法,既有滾壓生產率高的優點,又有類似沖壓高致密度的優點。從此開始設計和試驗,到2009年年底,基本確定了該系統的方案。

三、粉料粒化系統的方案

      該系統由以下機構組成:斗式提升機、預壓給料機、斜置凹凸輪滾壓機、篩選烘干機、碎料回收機、大循環換熱器等6種設備。

      1、斗式提升機,將粉狀配合料及滾壓后的散狀回料提升到需要的高度,落入給料機中。

      2、給料機,將落入的粉料分行、定量并進行預壓后,送給滾壓機滾壓。

      3、斜置凹凸輪滾壓機,將給料機給與的一堆堆的粉料進行滾壓,壓制成高密度的元寶狀顆粒。

      4、篩選烘干機。將滾壓機上落下的成形顆粒料,沿著篩上繼續前進,一邊前進,一邊烘干。該機的熱源是由大循環換熱器提供。

      5、碎料回收機。將篩子漏下的散料,送入起始的斗式提升機,然后重復前面的動作和過程。

      在這個系統中,滾壓機是關鍵設備,該設備全是依據我們自己的設計經驗進行設計和試驗成功的。該機申請了發明專利,主要有四個創新點。

      上述6臺設備組成了粉料粒化系統,其中申請了兩項發明專利和兩項實用新型專利。

      因為壓塊后,就基本消除了粉塵飛揚的的問題,故可考慮用煙道廢氣對粒料進行加熱,以回收窯爐的熱能損失。因此又設計了加長型的多頭螺旋輸送粒料加熱機,該機由8臺至48臺等各種型號組合成的輸送機。為適應多頭輸送機的運行,又設計了多股粒料分配機,把滾壓機送出來的一股粒料流均勻分成8股至48股等幾個型號的粒料分配機。這樣就實現了廢熱利用的粒料入窯系統。上二項分別申請了實用新型專利。

      大型的橫火焰窯蓄熱室出口的廢氣溫度在400℃以上,此廢熱利用的粒料入窯系統,可將粒料加熱到200℃以上,這又是一項很好的節能措施。

四、試驗情況:

      1、通過上述方案的手動滾壓機滾壓成形的粒料,呈元寶狀,長22mm,寬15mm,高11mm,體積密度達1.78g/cm3

      2、用微晶玻璃粉料與用上述手動滾壓機滾壓的粒料做熔化對比實驗,粒料的熔化時間縮短了22%,其節能效果明顯。

      企業裝備粒化系統工程后,其每噸原料增加7-10元的成本,該成本包括以下內容:

A、該系統設備的5年折舊費。

B、該系統的維修費。

C、設備運行過程中的耗電費。

D、該系統操作人員的費用。

      使用粒化系統后,若按節能10%計算,燃煤爐每噸玻液節能20-30元。燃油爐每噸玻液節能40-60元。

      除上述節能效益外,此系統還有以下效益。

1、熔窯爐齡延長產生的經濟效益;

2、煙囪減少CO2的排放效益;

3、因減少粉塵而產生的環境效益;

4、保證了玻璃配方而提高玻璃質量的效益。

5、超細粉的利用,大量節省了原料。

      因此,此粉料粒化系統產生的效益應是非常明顯的,從技術上說該系統使我國的玻璃技術又向前邁進了一步。

      目前此系統分為三個機型:A、70噸/天,B、140噸/天,C、480噸/天等。

      上述三機型可以適應以下五種規模的玻璃企業:

      按日出料量分類為:A、80噸以下,B、80~160噸,C、200~300噸,D、400~600噸,E、800~1000噸等。

 

聯系方式:13901228598,0713-5670266

郵箱:[email protected] 

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