玻璃熔窑

玻璃熔窑（精选七篇）

玻璃熔窑 篇1

平板玻璃工业是我国工业污染重点控制的行业之一。目前,约90%以上的平板玻璃熔窑采用重油作为燃料。根据对全国200多家平板玻璃企业污染治理的调查情况来看:在全国200多家平板玻璃生产企业中,只有约20家左右的平板玻璃生产企业安装了熔窑烟气治理设施,还不到企业总数的10%,大部分企业还未进行有效治理,SO2等污染物超标排放问题较为严重。

2 二氧化硫的来源

我国平板玻璃工业多数企业使用重油作为燃料,熔窑烟气中主要污染物是SO2、烟尘、NOx等,其中SO2是污染物总量控制指标之一。

以重油为燃料的玻璃熔窑,其烟气中的SO2主要来源于以下几个方面:

(1)重油燃烧,S元素转化为SO2;

(2)生产原料中芒硝分解,生成SO2;

(3)煤粉中所含S元素转化成SO2。

重油的含硫率(约为0.5%～3%)因来源不同而变化较大,芒硝的用量也不尽相同,玻璃成品成分中也含有少量SO2。一般而言,玻璃熔窑烟气中SO2的产生浓度约为1500～3600mg/Nm3。

3 烟气脱硫工艺

3.1 现状

国外烟气脱硫技术已经成熟,国内烟气脱硫技术在电力行业应用较为广泛。由于玻璃工业生产的高度连续性和熔窑窑压要求相对稳定的特殊性,制约了烟气脱硫技术在玻璃工业的应用,但经近十几年来的发展,已有多种脱硫工艺在玻璃工业中得到了应用。

3.2 典型工艺介绍

玻璃工业烟气脱硫技术没有设计规范,因此参照《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》(DL T5196-2004)中有关内容,并结合玻璃工业的行业特点及现有玻璃熔窑烟气脱硫装置的实际运行状况,确定典型工艺为:

(1)干法/半干法工艺;

(2)钠碱湿法工艺;

(3)双碱法再生工艺。

3.2.1 干法/半干法工艺

干法/半干法是采用干态/半干态脱硫剂与烟气中的SO2等污染物反应,生成干态颗粒状的脱硫产物,经除尘器收尘后的烟气排放,工艺流程框图见图1。

干法脱硫率一般约为70%,当烟气中SO2>2833mg/m3时,处理后SO2浓度不能满足现行排放标准(SO2<850mg/m3)的要求。半干法脱硫率一般比干法高,参照《火电厂烟气脱硫工程技术规范烟气循环流化床法》(HJ/J178-2005),以循环流化床法为例,脱硫率为85%。当烟气中SO2>3333mg/m3时,处理后SO2浓度不能实现达标排放。而且,《平板玻璃工业污染物排放标准》(征求意见稿)已经发布(见表1),该标准将在近几年内实施,对脱硫率提出了更高的要求。

(注:燃料为重油,单位为mg/m3)

因此,半干法工艺在处理中、低浓度SO2的烟气时能够满足现行排放标准的要求。从脱硫系统可靠性的角度看,半干法工艺在SO2总量控制指标较少时或《平板玻璃工业污染物排放标准》实施后将较难满足排放要求。

3.2.2 钠碱湿法工艺

钠碱湿法工艺是采用纯碱或液碱作为脱硫剂,与烟气中的SO2等污染物反应,生成钠基的硫酸盐、亚硫酸盐混合液,经沉淀、曝气氧化、中和后的外排,工艺流程框图见图2。

湿法脱硫率一般大于90%,对于高浓度SO2的烟气经处理后能满足现行标准的要求,也能满足总量控制和新标准的要求。

湿法工艺中使用的吸收剂包括石灰石、石灰、纯碱、液碱等。我国电力行业脱硫系统大多采用石灰石/石灰作为吸收剂,吸收剂的粒度等要求较高,制备系统比较复杂,并要充分考虑管道的磨损与堵塞问题,具体要求可参照《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰—石膏法》(HJ/T179-2005)中有关内容。我国玻璃工业脱硫系统大多采用纯碱或液碱作为吸收剂,虽然钠碱的价格高于石灰石/石灰,但用量较电厂脱硫系统用量小得多,规模效应不明显;吸收剂溶液的制备系统比较简单,尤其不会引起管道的磨损与堵塞,且反应速度较快,处理效果较好,保证了生产的高度连续性和熔窑窑压要求相对稳定。深圳市某玻璃工厂采用钠碱法脱硫工艺,设计进口浓度为2280mg/m3,处理后烟气监测结果见表2。

(注:燃料为重油,单位为mg/m3)

(注:燃料为重油,单位为mg/m3)

因此,钠碱法工艺脱硫除尘一体化,运行稳定,不会因频繁停机、烟气切换而影响熔窑窑压的稳定性,且一次性投资低于半干法工艺,适应了我国玻璃熔窑烟气处理的要求。

3.2.3 双碱法再生工艺

双碱法再生工艺采用纯碱或液碱作为吸收剂,与烟气中的SO2等污染物反应后的吸收废液不进行强制氧化,而是与石灰液进行反应,再生成具有吸收能力的钠碱溶液循环使用,脱硫副产物(主要为Ca(HSO3)2、CaSO3,少量CaSO4)沉淀后压滤脱水,废渣定期外运,工艺流程框图见图3。

双碱法再生工艺以纯碱或液碱作为吸收剂,反应速度较快;对再生剂石灰的粒度等要求不高,制备系统比较简单;且没有污水外排。广州市某玻璃工厂采用双碱法再生工艺,设计进口浓度为3000mg/m3,处理后烟气监测结果见表3。

因此,双碱法再生工艺保留了钠碱法工艺的优点,降低了运行费用,且没有污水外排,是玻璃熔窑烟气处理技术中较为可行的工艺。

4 结论

以纯碱或液碱作为吸收剂,虽然运行费用稍高,但反应速度较快,吸收效果也较好,系统运行稳定,从而保证了生产的高度连续性和熔窑窑压要求相对稳定。因此,可先采用钠碱法工艺,积累一定的运行经验后可改造为双碱法再生工艺,既降低了运行费也不影响脱硫率,处理后外排的烟气可以满足现行的《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996)的要求,还可以满足新标准和总量控制的要求。

参考文献

[1]刘天齐主编.三废处理工程技术手册(废气卷)[M].北京:化学工业出版社,2002。

[2]钟秦主编.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京:化工工业出版社,2002。

[3]郭东明编著.脱硫工程技术与设备[M].北京:化工工业出版社,2007。

浮法玻璃熔窑鼠洞热补方法探讨 篇2

浮法玻璃熔窑由于高温作业,熔窑的墙体、碹顶、胸墙、蓄热室等受到高温火焰的灼烧继而出现洞孔,由于洞孔较小像老鼠孔,也称鼠洞。鼠洞的出现不仅会造成熔窑内部热量流失,不利于熔窑保温效果,以及杂质进入玻璃液继而影响玻璃质量和成品率,同时也缩短浮法玻璃熔窑的使用寿命。通常修补熔窑洞孔是通过冷修或者热修来完成的。冷修需要生产停下来大修理,成本大,不利于企业生产效益,所以正常情况下熔窑洞孔的修补都是通过热修热补来完成的。热修是在不停炉的情况下进行操作,材质的选用,施工操作的方法等决定热修的成败与效果,施工操作措施不当反而会造成熔窑更大的损坏,甚至导致提前进入停炉大修[1]。因此,采取合适的热修技术对浮法玻璃熔窑是至关重要的。

1 传统熔窑洞孔热修技术存在问题

传统的熔窑洞孔的热修是用硅质热补料直接填灌入洞孔中,直径大于30mm的洞孔,为了防止热补料落入窑内,还需用铁丝(或铁块)或耐火棉进行承托后再填灌。传统熔窑洞孔执行效果如图1所示。

传统热补方法主要问题是:

(1)深度不够,一般不到碹厚的1/2。

(2)密实度不够。

(3)热补料容易落入窑内,污染玻璃液。

(4)修复后测量其表面红外温度560~520℃,不利于浮法玻璃熔窑保温的恢复,失去保温效果。

(5)传统热修方法,洞孔修复后,又会再次烧穿变大,在窑期内会反复出现,需要重复性进行热修,密集性的修复方式可能导致熔窑使用寿命的缩短。

2 新的熔窑洞孔热修技术称为“鼠洞热补方法”

(1)熔窑热补前,对洞孔扩大,逐次填充硅砖,再由硅质热补料进行密封,改变洞孔部位的结构,直至填充物与原熔窑结合形成整体结构。

(2)熔窑热补采用耐火钢条与耐火砖进行填充,使得填充物与原有熔窑壁结合紧密,不会在鼠洞位置形成薄弱区域,具备长期使用寿命。

(3)孔洞扩大,其直径至少为鼠洞直径的两倍,孔洞的深度小于鼠洞的深度,孔洞底部距离熔窑内壁50~80mm。孔洞的大小与待填充的硅砖相吻合并留出硅质热补料的填充缝隙,孔洞为柱状或者锥状。

(4)孔洞不打通,填充的时候保证底部具有足够厚度的原熔窑的保温层,使得熔窑的保温性能下降最少。

(5)钻孔时,用硅质多晶绳遮住孔洞的上口20~50mm高度。通过硅质多晶绳进行遮掩,防止钻孔时泥浆进入窑内。

(6)每次硅砖填充的间隔时间为0.5~2h,每次填充的高度为80~120mm,每一层的硅砖之间由硅质热补料粘结,硅砖与孔洞壁之间填充硅质热补料并捣实。

(7)填充硅砖前对硅砖进行加热,加热的温度低于350℃。填充的硅砖采用零膨胀率硅砖;填充的硅质热补料为稀释硅质热补料与高温粘结剂的混合物,稀释的硅质热补料与高温粘结剂的重量比为3~4∶1。稀释的硅质热补料中含有质量比为15%~25%的硅砖骨料,硅砖骨料的颗粒度为7~25mm。

(8)通过图2所示:1-熔窑,2-鼠洞,3-孔洞,4-硅质热补料,5-硅砖的鼠洞热修结构,进行热补,分析在采用硅质热补料与零膨胀硅砖修补相结合热修方法在实施过程,所需的准备工作、操作步骤以及注意事项。

3“鼠洞热补方法”实施

浮法玻璃熔窑是高温的熔化场所,在不停产的情况下进行热修,其环境条件较为恶劣。同时,热修鼠洞会因为修补工作而对浮法玻璃的生产工作产生影响。因此,在鼠洞的修复前,需要进行充分的准备工作,以利于热修工作的顺利进行,及时完成。

3.1 实施前准备

热修工具是修复工作不可少的,在洞孔热修之前需要准备以下的工具:①一用一备的钻机2台;②水钻头若干,长度400~450mm,直径70~120mm;③1500~1800mm的撬棍2根;④胶皮管若干米;⑤小砖夹子2把;⑥用于气动钻机的进水管道,气管道各1条;⑦电动钻机用的高温线盘1个;⑧用于吸保温层碎屑和小砖渣子自制射流器1个;⑨保温材料若干;⑩保窑常用工具若干;輥輯訛硅质多晶绳若干。

3.2 实施步骤

在完成热修工具准备后,按照前面硅质热补料的混合方法,将硅质热补料混合备用。采用硅质热补料与零膨胀硅砖修补相结合热修方法在实施时按照以下步骤进行。

(1)在发现浮法玻璃熔窑大碹鼠洞后,首先堵住鼠洞口,采用射流器清理干净该鼠洞周边的保温层,露出硅质密封料。

(2)在鼠洞位置安装坐式水钻机可调节固定架。

(3)根据大碹厚度及鼠洞的形状选择合适尺寸的钻头。例如:大碹厚度500mm,鼠洞20mm×20mm,则应选择长度为450mm,直径70mm钻头。

(4)连接钻机在鼠洞上方固定好,准备零膨胀硅砖。例如:使用直径70mm的钻头,则需要提前钻好高度50mm直径50mm圆柱形零膨胀硅砖。使用硅质多晶绳遮住鼠洞上口20~50mm,防止钻孔时泥浆进入窑内。

(5)水钻机垂直进行钻孔,用小砖夹子分阶段取出硅砖碎块。

(6)达到预定位置后,用射流器清理干净孔洞下表面。

(7)使用准备好的零膨胀硅砖放进孔洞,遮住鼠洞下口遮住火焰。在零膨胀硅砖周边倒少量稀释的硅质热补料,倒少部分高温粘结剂使用工具捣实。0.5h后按此步骤进行第二次修补,每次修补高度100mm,直至修补到与大碹硅质密封料持平。

(8)在鼠洞填充完成2h后,对清理的区域进行保温修复,保温砖有缝隙或缺口的使用合适的硅质材料进行填补。

(9)通过上述的步骤完成对浮法玻璃熔窑鼠洞的热修工作,硅质热补料与零膨胀硅砖修补相结合的热修方式使得修复后的鼠洞具有更优的保温效果,同时在熔窑的使用期限内无需再次进行修补。

3.3 注意事项

在热修过程中,用水钻机进行钻孔时,钻孔应注意不能将鼠洞打穿,至少预留50~80mm的厚度。

4 技术效果

(1)硅质热补料与零膨胀硅砖修补相结合的热修方式,解决了传统热修方式需要反复对鼠洞进行热修以及可能由于鼠洞的多次热修缩短熔窑的使用寿命等问题。如图3所示,采用硅质热补料与零膨胀硅砖修补相结合热修,通过一次热修多次填充的方法,使得修复后的鼠洞更加具有保温效果。采用该方法热修后的鼠洞测得表面的红外测量温度为350~380℃,远低于采用传统鼠洞热修方式的表面测得的红外测量温度520~560℃。

(2)硅质热补料与零膨胀硅砖修补相结合热修方法与传统方法相比较具有使热修的鼠洞修复深而实,可解决鼠洞的再次产生,恢复熔窑保温,同时避免鼠洞被破坏以达到对熔窑的保温技术效果。采用该方法热修后的鼠洞寿命比传统的鼠洞热修方式,其使用周期更长,可保持至整个窑期。

5 结语

通过解决传统熔窑洞孔热修技术存在问题,获得了一种“鼠洞热补方法”,选择热补材质、设计洞孔结构和施工方式三者相结合的技术方法,解决了现有技术不足的问题,为浮法玻璃熔窑的热修方式奠定新的基础,提高浮法玻璃熔窑鼠洞热修的技术水平。产生的积极效果是:将鼠洞扩大,逐次填充硅砖,再由硅质热补料进行密封,使得填充物与原有熔窑壁结合紧密,不会在鼠洞位置形成薄弱区域,从而使得修补后的鼠洞位置具有高效节能的保温效果,同时又具有长的使用寿命。

摘要：文章阐述了一种新型的浮法玻璃熔窑洞孔热修方法:选择热补材质、设计洞孔结构和施工方式三者相结合的技术方法,称为“鼠洞热补方法”。该方法操作方便、成本低、热修后不需重复修补,使用寿命长,质量可靠。

关键词：玻璃熔窑,硅质热补料,鼠洞结构,硅砖填充,热修施工

参考文献

探究浮法玻璃熔窑的有效节能途径 篇3

1 实施全保温技术

虽然说中小型的玻璃熔窑全保温技术已经实现, 但是浮法玻璃熔窑是一个大窑, 大窑全保温技术是否可以实现, 我国仍然处于初期阶段。能否实现大窑全保温的突破, 就必须对科学依据开展仔细的论证分析。大型窑炉全保温技术是否得以成功实施, 核心所在是以下五个关键环节能否得以顺利实施: (1) 对耐火材料的选择必须要合理; (2) 窑炉的施工质量要严要求、高标准; (3) 务必一定要保证烤炉的质量; (4) 温度的分布曲线必须科学及合理的工艺操作; (5) 提高窑炉的管理, 对其精心维护。

2 安装超级烟道、对蓄热室实施分割式结构

如果把分隔式结构设置了, 那么它既可以让助燃风分支烟道换向, 又可促使燃料跟助燃风按照比例进行调节, 与此同时还可参考现代熔炉工艺制度的要求,

对各小炉的风火比进行灵活的调节。空气过剩系数为1.02-1.08的时候为理想燃烧状态。但是, 传统的熔化操作, 空气过剩系数一般都是在1.15-1.25的区间内, 因为窑内空气的大量过剩, 导致浪费燃料。相比较而言, 现在国内比较流行的热室结构大致为:分组式、全连通式及半分隔式, 虽然说可以节省一次性投资, 但是对生产操作中的燃料状态的调节是不利的。在以后设计时, 如果条件准许, 可以使用助燃风与废气都在分子烟道里换向, 进而可以实现按小炉实行比例调节助燃风的目的。

3 重油节油剂试验

重油节油剂作为一个新型的高科技产品, 在市场上品种比较多, 国产、进口的都有。它由稳定剂、催化剂、助燃剂、增燃剂及清净剂等构成。重油节油剂之所以可以节约燃油, 原因有三:第一, 在燃油雾化后可以对油滴产生“微爆效应”, 进而可以增大重油与氧气的接触面;第二, 杜绝发生低放热反应, 消除了可燃气体随烟气排出;第三, 促使残炭等难燃物发生催化反应进而生成易燃物。

4 富氧燃烧技术

得益于富氧自身就是浮法玻璃工厂在生产过程中的副产物而已, 因此可以将富氧加以充分利用, 一方面, 它既可以使生产成本得以减少, 另一方面又可使熔化量得以提高。当前现存的富氧燃烧的形式主体上有两种:

第一种是在燃油喷枪的下方安装富氧喷嘴, 把富氧以高速射流的方式喷入窑内, 火焰在射流的效用下被拉近液面。鉴于火焰下方的助燃介质里的氧浓度高于火焰上方, 进而火焰燃烧迅速, 促使下方温度明显升高, 如此以来火焰可以对配合料及液面的辐射传热相对加大, 进而碹顶温度则相对有所下降, 促使窑体表面散热及烟气出口温度相对应的降低, 最终窑炉的热效率得到了相应的提高。

第二种是利用富氧喷枪把富氧空气当做雾化介质直接跟燃料混合充分后燃烧, 鉴于此新型喷枪产生火焰具有热穿透能力强、本身热效率高的特征, 进而可以实现节能降耗的目标。

5 采用电助熔技术

得益于在浮法玻璃熔里科学合理地安装了电极, 促使焦耳效应在玻璃液中的产生, 并且玻璃液可以将电能产生的热量进行有效的利用, 故而可降低窑内的温度, 可使电助熔的热效率峰点值达到百分之九十五。电加热率普遍分布于热点处, 在配料区域合理地分布着, 因为在熔体中热量可以集中释放, 故而借助于热点的热障作用的加大, 使得玻璃液的加权平均温度可以被提高, 继而提高了窑炉热点跟投料区之间的温度梯度, 最终推动配合料下面的玻璃液回流的平均速度可以加快。

6 改善投料池的设计

投料池的宽度熔化池的宽度应近似或相等, 因为投料池的宽度越宽, 配合料的覆盖面就越大, 这样既有利于吸热, 又有利于熔化、节能。投料池的结构既可以采取单投料池结构, 也可以采取双投料池结构。假如说投料池跨度比较大的话, 并且采取的是单投料池结构, 那么应该使用“L”型吊墙。假如说不使用“L”型吊墙, 那么应该采取双投料池结构, 在其前脸墙外可以使用鱼肚碹、平碹及吊平碹等。上述这些结构均不会造成前脸墙外倾。

7 蓄热室的温度要控制合理

蓄热室的价值所在就是烟气预热的回收、助燃空气的预热。故而言之, 蓄热室既要能够把烟气的热量进行充分吸收, 又要能够把助燃空气预热到一定的温度, 并且预热的温度必须能够保证相对的稳定。

8 结论

借助于分析浮法玻璃熔窑节能路径, 我们不仅要提高玻璃质量, 而且还要敢于创新, 尽可能地提高节能效果, 减少生产成本, 进而在国际竞争中具有一定的筹码。

摘要：为了提高玻璃的质量, 并且有助于我国赢得在国际上玻璃生产的竞争力量, 本文对浮法玻璃熔窑的节能途径进行了深度剖析, 提出了实施全保温技术、安装超级烟道、使用重油节油剂、改善投料池设计、电助熔技术、富氧燃烧技术、合理控制蓄热室温度的七大节能路径, 以期有利于浮法玻璃熔窑的有效节能。

关键词：浮法玻璃,熔窑,节能,能源,玻璃

参考文献

[1]陈正树等.浮法玻璃[M].武汉工业大学出版社, 19971: (01) .

[2]宋力昕, 乐军, 孙承绪.Flutank玻璃熔制过程三维计算机模拟软件系统的应用[J].玻璃与搪瓷, 2002 (04) :13-21.

[3]孙承绪.玻璃窑炉热工计算与设计[M].北京:中国建筑出版社, 1983.

[4]孙晋涛.硅酸盐工业热工基础[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2003.

玻璃熔窑变结构温度控制系统的设计 篇4

关键词：玻璃熔窑,变结构控制,神经网络

在玻璃生产过程中,玻璃熔窑是将生料变成玻璃液的重要热工环节,对其控制效果的好坏直接影响玻璃产品的质量和产量。

玻璃熔窑是一个复杂的热工设备,具有纯滞后、参数时变、强耦合、变量多等特点,由于其热工制度受外界因素的干扰,燃料热值的变化、流量的变化、昼夜环境的变化和大气风向的变化等等,特别是在火焰换向过程中,这些干扰会破坏熔窑热工制度的稳定,因此控制机理复杂。目前多是在工人的操作经验基础上设计模糊PID控制器来实现对熔窑的控制[1,2]。

本文依据窑的工艺特性及玻璃液温度精确控制的工程需要,结合多年来学者对不确定性系统和变结构理论所作的一些研究[3—5],采用神经网络对控制器的参数进行优化,以实现对熔窑的温度精确控制。

1熔窑温度特性分析

玻璃熔炉是以重油、煤气等为燃料,对玻璃石碎玻璃等生料进行熔化,以每日熔化量为180吨的格法熔窑为例,其控制系统的结构如图1,分为三个控制区:熔化区、澄清区,成型区。熔化区又分为4个小区,并配有喷枪通过各自的温度检测点(T1,T2,T3,T4)反馈形成控制回路。成型区玻璃液的温度(Ty)直接关系到玻璃制品的质量,然而对玻璃液温度的控制是通过澄清区内玻璃的温度(Tc)自然冷却和工艺完成。

合理假设:

(i)设相邻区之间的耦合值作为给定输入的一部分;从工艺上说,由于各小区基本采用恒温控制,各温度取得温度偏移范围很小,所以各温区温度耦合是恒定的。

(ii)对玻璃液的温度控制通过调节4#喷枪完成;因为重油流量和澄清区温度基本稳定,而重油流量和澄清区滞后的时间较短,因此可以调节重油流量来控制澄清区温度,达到控制玻璃液温度的目的。

2 总体控制方案

2.1 变结构控制器的设计

undefined

(1)式中u(t-T)是控制输入,f(X,t)是已知函数,b(t)是已知控制增益,控制目标迫使系统的输出X去跟踪一个指定的轨迹Xr。定义跟踪误差e=Xr-X,从而设计一个控制律u(t-T),使e收敛到零的一个邻域内。在理想情况下,系统(1)从初始状态开始,当达到滑面后一直保持在滑模面上运动,这种滑模面上的运动成为理想滑面运动。由此可以得到理想等效控制:

undefined

ui(t-T)=-(Cb(X,t))-1(Cf(X,t)+Cd(t))(3)

采用递归神经网络对趋近律中的参数ε和δ进行优化。

undefined和undefined,其中undefined,undefined。由此基于趋近律控制律为:

u(t-T)=(Cb(t))-1(-Cf(X,t)+Cd(t)+(1-δτ)s(t)+ετsgn(s(t)) (4)

采用梯度下降法,用加权动量项法修正网络输出权值和递归网络中的参数,使用性能指标:

undefined

并使V(t)最小。递归网络的权值和参数修正公式可表示为:

Wundefined(t)=Wundefined(t-T)-ηel(t)(Cb(t))-1τsgn(s(t))ε(t)×

(1-ε(t))Wundefined(t)(1-f1(k)f1(k))Xi(j)+α(wundefined(t-T)-wundefined(k-2T)),

Vundefined(t)=Vundefined(t-T)-ηel(t)(Cb(t))-1τs(t)δ(t)×

(1-τδ(t))Vundefined(t)(1-f2(t)f2(t))Yi(j)+α(Vundefined(t-T)-Vundefined(t-2T)),

Wundefined(t)=Wundefined(t-T)-ηel(t)(Cb(t))-1τsgn(s(t))ε(t)×(1-ε(t))f1(i)+α(wundefined(t-T)-wundefined(t-2T))

Vundefined(t)=Vundefined(t-T)-ηel(t)(Cb(t))-1τs(t))δ(t)×(1-δ(t))f2(i)+α(Vundefined(t-T)-Vundefined(t-2T))。

式中Xi表示神经网络输入矩阵;η为学习速率取值范围[0,1];α表示惯性系数在[0.1,0.8]取值。

2.2 变结构控制器参数优化

玻璃熔窑的动态特性可以用二阶系统,其传递函数为:

undefined

变结构控制需要把传递函数转换成输入输出的形式进行控制。由于上节介绍的神经网络变结构控制是基于非线性模型的,而且变结构控制本身对系统不确定性和扰动有很强的鲁棒性, 因此采用神经网络变结构控制的效果也是很好的,不但增强了系统的鲁棒性,还使控制时间明显缩短。

参数整定结果见附录,由于系统在2 s前就达到稳定,所以只给出了调节阶段的优化数据。

3 仿真研究总结

利用Matlab工具箱simulink的连接可以实现该温度控制系统的仿真。仿真时Kp=0.02,τ1=100,τ2=0.6的单位阶跃响应曲线如图3、图4所示。

从图3和图4中可以看出常规趋近律变结构控制对带时滞的单位阶跃响应具有较强的适应能力,这体现了变结构控制策略较强的鲁棒性,但反应速度较慢,影响了熔窑温度控制的精确度;而神经网络变结构控制明显缩短了调节时间,达到了精确控制温度的目的。

神经网络变结构控制器引入熔窑温度控制系统中,是对以往通过经验控制炉温的补充和改善,尽管加热模型不完全确知,也能以满意的性能补充玻璃熔窑的温度偏差。

参考文献

[1]乔国栋,石红瑞.玻璃熔窑温度的模糊控制算法和实现.化工自动化及仪表,2004;31(3):26—28

[2]齐建玲,王江,黄国元.玻璃熔窑温度双环模糊控制系统的研究仪表与系统,2004;21(3):29—32

[3]高为炳.变结构控制理论及设计方法.北京:科学出版社,1996;234—238.

[4]李晓斌,刘丁,刘强.真空退火炉只能边结构控制方法的研究与应用.材料热处理学报,2006;27(1):124—129

玻璃熔窑 篇5

本方法具有工艺先进、实用, 可操作性强, 施工效率高等特点。对大拱木模制作和拱砖砌筑采取的控制措施, 解决了拱砖锁砖受力不匀、易出现“抽签、漏火”现象的难题。

1 施工方法

1.1 工艺原理

利用精度可靠的检测器具和科学合理的施工工艺对大拱木模制作安装和大拱砌筑的安装质量进行严格控制, 以设置各种控制线来保证每一环拱砖的砌筑质量, 从而确保浮法玻璃熔窑大拱的安装质量。

1.2 施工工艺流程及操作要点

1.2.1 木模的制作安装工艺流程

木模的制作安装工艺流程:材料购置→放样→放线下料→组对检查→现场安装→检查、调整→ (砌筑) →木模拆除。

(1) 木模的用材上一般采用红松, 按设计要求提前解开烘干, 存放在防雨防潮的地方。制作木模不得使用有节疤、开裂的木材。

(2) 制作前应根据设计图纸给出的拱跨、拱高等参数计算确定拱半径和圆心角, 然后根据拱半径和圆心角在平台上放样, 进行下料制作。

木模制作过程中需要注意的事项。

(1) 认真熟悉图纸, 计算出拱的跨度、拱高及半径。一般情况下图纸只给出拱跨2b、拱高a或给出拱跨2b、拱高a及圆心角θ, 求半径r。然后根据半径r和圆心角θ用划规在平台上放样。

注意要点:要把木模顶部的三合板、板条厚度扣除;板条厚度一般为30mm, 宽50mm~70mm, 长度400mm~600mm;拱板厚度60mm, 板宽300mm~400mm, 每500mm一榀;钎杠1 2 0×1 2 0m m, 支撑立柱每1000mm一排。

(2) 大碹木模分段制作完成后, 应在平台上进行组对, 检查木模拱中心, 偏差不得大于3mm, 并用弧度板检查木模拱的弧度 (如有误差, 可用手提木工刨进行修整, 直至二者相吻合) 。

(3) 把所制作好的木模按顺序放好, 以便安装时使用, 同时要避免爆晒及雨淋, 预防变形。

(3) 木模的安装。

(1) 池底、池壁、胸墙、边拱砖砌筑完后进行木模的安装。安装木模时, 应先找出熔窑的纵向中心线, 确定后开始安装立柱。

(2) 全部立柱安装完后, 用板条将立柱纵向、横向斜拉固定, 再进行拱片安装, 拱片间距控制在480mm~500mm之间, 用板条将拱片连接固定, 全部完成后铺设一层三合板。三合板之间预留30mm的膨胀缝。

(3) 在拱顶弹出纵向中心线, 并进行中心、高度和弧度的调整。木模纵向中心与熔窑纵向中心线偏差不得大于3mm, 高度偏差控制在0mm~+5mm范围。

(4) 木模安装达到砌筑要求后, 两侧用木楔顶到胸墙上, 并检查立柱不得有悬空现象。

(5) 木模安装过程中注意事项。拱板两头要切成直边, 距离拱角砖不小于50mm;铺设三合板时, 要留设膨胀缝, 避免紧碹时起拱, 膨胀缝应尽量避免设在弹线区;在每两节碹中间的膨胀缝处, 支设龙骨, 随拱弧度, 高度参考拱高度, 一般略高于拱顶20mm~30mm, 以便拴挂控制线。

1.2.2 拱砖的砌筑

(1) 大拱砌筑施工工艺流程。

大拱中心线放线→拱砖预排→砌筑控制线、各节胀缝控制线放线→拱砖码放→拱砖砌筑→锁拱砖→清理、灌浆→紧拉条→勾缝、清理。

(2) 预排。

木模的安装工作全部结束后进行拱砖的预排, 在每节拱的两头各预排一环, 以现场预排的实际尺寸来确定灰缝的大小, 但灰缝最大应控制在1.5mm以内。在拱的端头及胀缝处各安装上一个事先制作好的大弧度龙骨架, 此架应高于拱砖20mm~30mm, 这样便于拉线。如图1所示。

(3) 放线。

为确保大拱面整体美观, 无错台现象, 根据拱砖的厚度按2~3环放一条控制线。以1#小炉中心线为准放出各节胀缝的控制线及测温孔砖的位置。在每节的两端龙骨上同样弹出控制点, 此点为每环拱砖面上拉线的基准。

放线工作完成后, 在木模上码放整个大拱用砖的1/5, 观察木模承重情况, 如木模无下沉等异常情况, 便可开始大拱的砌筑。

(4) 砌筑。

拱的砌筑应在较短的时间内完成, 保证在灰浆未干之前锁砖完毕。砌筑大拱不宜人多, 每两米长按排一名技工。

正式砌筑应从两侧同时往中间砌, 速度保持一致, , 如需加工砖把所加工的砖放在中间, 上下环要错开, 所加工砖不能小于130mm。

砌筑时拱砖的大小头严禁倒放。每块砖要打浆砌筑, 平缝、顶头缝的灰浆饱满度都要达到95%以上, 用橡胶锤或木锤进行校正, 每砌好一环用卡板检查拱砖的角度, 用4000mm铝尺杆检查平整度。

当两侧各砌20环后进行预排, 如无变化继续施工。砌到中间还有15环再次进行预排, 若有变化进行调整, 最后三环交错同时砌筑, 留出一环锁砖, 锁砖应留在偏中心一环, 这样便于测温孔砖的砌筑。锁砖的高出部分应留在80mm~100mm为宜, 同一节砌完后统一打入锁砖。打入锁砖时须在拱砖上垫一块木板, 大木锤不能直接接触拱砖。整个拱锁完后, 将拱顶清理干净, 用稀释泥浆进行灌缝。

(5) 紧拉条。

大拱砌完后要随即紧拉条, 紧拉条前先去除钢件上的临时固件及两侧胸墙的木楔。

紧拉条是为了使整个大拱的砖体与支撑钢结构相互成为一个整体, 紧起数据的多少按拱垮的大小来定, 大致控制在拱跨距的1‰左右。一般采用观测拱顶在受到拉条的水平拉力后向上隆起的多少来反映拱顶的受力大小, 即用直接观察拱顶变化的办法。拱的上部用铁丝悬挂贴有坐标牌, 其位置在拱的头部、中部、尾部的拉条附近。拱断面的正中和两侧位置各一处, 并在拱上置一指针。如下图2所示。

紧拉条时, 应从拱头到拱尾逐一进行, 每根拉条的两端安排操作工同时同力缓缓拧紧螺母, 但不能一次拧紧, 而应往返重复, 每次循环中间应间歇0.5h~1h左右, 直到大拱被收紧向上隆起, 使指针出现读数。然后以每小时上隆2mm的速度进行, 达到拱跨度的1‰为止。在紧拉条过程中, 若发现拱顶两侧隆起的尺寸不对称时, 将读数大的一侧钢立柱临时固定, 紧读数小的一侧的拉条螺母, 使其保持对称后再去掉临时固定件。紧到设计读数后要保持8h观察, 直至读数再不变化时方能拆模。

(6) 拆木模。

拆除立柱下面的木楔, 让整个木模下落100mm左右, 粗线条的检查大拱的整体状况, 而后用木条往上顶, 让拱片上的三合板及板条脱离拱片, 从尾端先拿出三片拱片, 将其他拱片依次由后往前放倒, 作为操作工的操作平台, 便于更完善的检查拱面及清理。

检查拱的下弧面是否有掉角棱的拱砖及其它一些不该出现的情况, 如有及时更换, 而后进行勾缝、清扫。

通过检查, 大拱施工已达到设计要求, 把拱片及立柱运出, 再进行全面彻底清理, 围护好出口直至点火烤窑。

2 应用实例

(1) 湖北省三峡新材股份有限公司三线600t/d浮法玻璃生产线工程, 于2004年8月开工, 2004年12月竣工。熔窑砌筑总量约9000t, 其中大拱砌筑量约420t, 应用本工法, 大拱砌筑一次完成, 缩短工期3天, 降低工程成本约3万元。

(2) 广东江门华沣特种玻璃有限公司900t/d浮法玻璃生产线工程, 是目前国内最大的浮法玻璃生产线工程。该工程于2004年7月开工, 2004年11月竣工。熔窑砌筑总量约12700t, 其中大拱砌筑量约580t, 应用本工法, 大拱砌筑一次完成, 缩短工期4天, 降低施工成本约4.5万元。

(3) 江苏宿迁华毅镀膜玻璃有限公司600t/d镀膜玻璃及基片生产线工程, 于2005年6月开工, 2005年9月竣工。熔窑砌筑总量约9000t, 其中大拱砌筑量约420t, 应用本工法, 大拱砌筑一次完成, 缩短工期3天, 降低施工成本约3.5万元。

3 结语

玻璃熔窑 篇6

在选择性催化还原法 (SCR) 中, 催化剂的选型和布置是至关重要的, 直接影响到脱硝效率。由于我国玻璃行业脱硝起步较晚, 相关的工程实例较少, 所以在催化剂的选型及布置方面多参考火电厂脱硝技术相关经验。但相对于火电锅炉来说, 由于多数玻璃厂烟气量较小、且含有碱金属等特性, 致使火电行业脱硝催化剂的选型及布置对玻璃行业并不完全适用。

1 SCR催化剂

选择性催化还原 (SCR) 烟气脱硝技术是利用NH3和NOx在催化剂作用下使NOx还原的技术。SCR系统中的重要组成部分是催化剂, 催化剂的作用是降低NOx分解反应的活化能, 使其反应温度降低至适宜的温度区间。

1.1 SCR催化剂成分

常用的金属基催化剂主要含有V2O5 (WO3) 、Fe2O3、CuO、MoO3等金属氧化物, 并以TiO2、Al2O3、SiO2和活性炭等作为载体[1]。玻璃熔窑脱硝一般采用钛基钒类催化剂, 如V2O5-WO3/TiO2。其中V2O5为主催化剂, 它的活性好、表面呈酸性, 容易将碱性的NH3捕捉到催化剂表面, 其特定的氧化优势有利于将氨和NOx转化为氮气和水, 并且工作温度相对较低, 能在富氧环境下工作, 抗中毒能力较强, 可负载于Al2O3、SiO2等氧化物中;WO3为助催化剂, 可改善催化剂的活性、选择性, 提高催化剂的酸度和热稳定性;TiO2作为催化剂载体, 其本身比表面积较高, 稳定性好, 且可与V2O5和WO3发生电子协同效应, 提高催化剂的脱硝性能[2,3]。

1.2 玻璃熔窑烟气特性对催化剂影响

纯碱、芒硝作为玻璃制造的部分原料, 在原料熔融的过程中, 会有碱金属及其他金属离子逸散到烟气之中。

烟气烟尘中Na2O、K2O含量高, 而碱金属 (Na、K) 能够使催化剂失活。Na+引起催化剂物理中毒的研究表明, 烟气中的Na+可与其他成分产生Na盐, Na盐沉积在催化剂的表面或堵塞催化剂的部分孔洞, 阻碍了NO和NH3向催化剂内部的扩散, 从而使催化剂钝化。此外, 碱金属还会引起催化剂化学中毒, Na+与催化剂表面的V-OH酸位点发生反应, 生成V-ONa, 使催化剂吸附NH3的能力下降, 从而使参与NO还原反应的NH3的吸附量减少并降低了其参与SCR反应的活性[4,5]。

2 催化剂的选型与布置

2.1 催化剂的选型

目前用于SCR的催化剂主要有3种类型:蜂窝式、板式、波纹式。

蜂窝式催化剂采用二氧化钛作骨架材料, 将V2O5和TiO2混合后挤压成型, 经干燥、烧结后裁切装配而成, 市场份额约60%~70%。蜂窝式催化剂具有模块化、相对质量比较轻长度易于控制、比表面积大、回收利用率高等优点。蜂窝式催化剂如图1所示。

板式催化剂采用金属板作为基材, 浸渍催化剂后烧结成型, 市场份额占20%~30%, 具有对烟气高的高尘环境适应力强的优点, 但比表面积小, 相对压降大。

波纹式催化剂采用玻璃纤维板或陶瓷板作为基材, 浸渍催化剂后烧结成型, 市场份额占5%左右。波纹状催化剂的制作是采用玻璃纤维板或陶瓷板作为基材浸渍烧结成型。特点是比表面积较大, 压降小。

板式、波纹式催化剂如图2所示。板式、波纹式和蜂窝式催化剂的性能比较见表1。

从表1比较板式、蜂窝式和波纹式催化剂的性能, 可以看出蜂窝状催化剂由于具有较大的比表面积, 因而在同等工程设计条件下, 需要的体积量较小, 从而可以减小反应器尺寸, 降低建设SCR脱硝装置的初期投资成本。因此, 玻璃熔窑烟气脱硝, 推荐使用蜂窝式催化剂。

2.2 SCR脱硝催化剂布置

玻璃熔窑脱硝初装一层催化剂还是两层催化剂或多层催化剂, 取决于催化剂用量、催化剂长度、使用寿命管理、脱硝反应器横截面积、烟气流速、阻力等诸多因素, 经过最优化设计确定。

火电锅炉脱硝大多采用2~3层以上布置, 而大多数玻璃熔窑只需装一层催化剂, 其原因在于:

相对于火电锅炉来说, 大多数玻璃厂烟气量小, 使用的催化剂量很小, 故使用一层催化剂可以满足上述技术经济指标要求, 且使用一层脱硝催化剂, 反应器结构简单;催化剂的安装、维护更为方便有效;减少吹灰装置, 降低投资、运行成本。多数火电锅炉烟气脱硝需要多层催化剂, 是因为SCR反应器做单层设计横截面积需要很大, 不能满足上述技术经济指标要求, 因此设计二层或多层催化剂。

初装一层催化剂的优势还在于可以降低整个脱硝系统阻力, 降低整体运行费用。

结合工程实例, 一般建议反应器预留了第二层催化剂安装, 在SCR设备运行初期, 仅安装一层催化剂, 在催化剂化学寿命后期, 当出现现有催化剂活性降低, 不能保证排放要求时, 安装第二层催化剂, 当第二层催化剂排放也不能保证排放要求时, 更换第一层催化剂以保证排放符合要求。

初装一层催化剂在催化剂寿命管理上较为方便, 更换催化剂也不会产生更多费用, 其原因在于催化剂的订货是根据催化剂体积计算的, 而催化剂在高度上可以任意定制。

3 结论

由于玻璃熔窑烟气的特殊性, SCR脱硝催化剂的选型及布置方式需要符合其特点, 不可完全火电厂脱硝。从经济、便捷、高效的角度出发, 玻璃熔窑烟气脱硝初装一层蜂窝式催化剂且预留第二层催化剂安装的方式, 在保证脱硝效率的同时, 可最大限度地节约投资运行成本, 减少系统阻力损失, 提高催化剂使用效率, 方便催化剂寿命管理。

摘要：玻璃行业脱硝一般采用选择性催化还原法 (SCR) , 选择合适的催化剂是SCR技术的关键。该文从催化剂的选型及布置方面进行了比较, 结果表明初装一层蜂窝式催化剂在安装、维护、更换方面简单方便, 并在保证脱硝效率的同时降低了投资和运行成本。

关键词：催化剂,SCR脱硝,玻璃熔窑烟气

参考文献

[1]张鹏, 要枪.用于悬着性催化还原法烟气脱销的催化剂[J].煤炭转化, 2005, 24 (9) :18-23.

[2]朱崇兵, 全升保, 仲兆平.蜂窝式SCR催化剂烟气脱硝实验研究[J].热能动力工程, 2009, 24 (5) :639-643.

[3]赵毅, 朱振峰, 贺瑞华, 等.V2O5-WO3/TiO2基SCR催化剂的研究进展[J].材料导报, 2009, 23 (1) :28-31.

[4]王静, 沈伯雄, 刘亭, 等.钒钛基SCR催化剂中毒及再生研究进展[J].环境科学与技术, 2010, 33 (9) :97-102.

玻璃熔窑 篇7

关键词：熔窑通风系统,变频调速,管径,壁厚,池冷风嘴

1风机变频调速技术的应用

目前, 熔窑通风系统设计中选用风机的风压风量均较以前有所提高, 以便满足长窑龄及提高熔化率的要求。现摘录一些厂家熔窑通风系统各风机的参数, 见表1。

注:“-”部分表示该系统与其它系统共用一风机。

在以上各参数中, 根据厂家介绍和现场调查发现, 几乎所有风机都有一定的风量、风压储备量, 这就造成了部分功率的浪费, 尤其是池壁冷却风的风量由于要考虑到窑老期的使用效果, 因此风量会选的很大, 风机功率通常都在160 kW以上, 在窑初期的时候阀门的开度很小, 以后才逐步加大, 这样一来窑前期的能源浪费很严重。而助燃风常常用量很低, 如B厂通常仅用24 000 m3/h, 当然换火期间需增大10%～30%的助燃风量, 同样能源浪费很大。

当前的社会, 能源紧缺问题日益严重, 可持续发展正成为发展形式的主流。党中央国务院正致力于号召全国为打造一个节约型社会而努力提高技术, 降低能耗。作为能源消耗大户之一的建材行业, 有责任也有义务进行必要的技术投资, 为创建节约型社会贡献自己的一份力量。联系到本文所关注的熔窑通风系统, 我认为, 采用风机变频调速技术是一个很好的选择。所谓的风机变频调速是指通过对交流电频率 (0～50 Hz) 的调节, 可以改变风机的运行功率, 进而可以调整风机的输出风量及风压, 它的优点就是节能, 如风机选型时为100 kW, 而在前期仅需要使用70 kW, 通过此技术就能实现, 这样就能节约30 kW的用电量了。

下面以B厂为例, 进行一个简单的技术经济分析, 从中你会发现变频调速技术在某些场合的巨大优势:

1) 节电, 助燃风设计风量为68 020 m3/h, 通常实际使用风量为24 000 m3/h (通过风量检测仪显示的数据) , 约占设计风量的35%。如果采用变频调速系统, 则可节约电费 (电价以0.6元/度计)

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2) 可减少一台风量调节阀, 约3万元;

3) 便于实现自动控制, 且调节灵活;

但也有其缺点:需要增加变频调速系统投资约10万元。

综上可见, 增设变频调速系统是可行的, 并在新设计助燃风控制系统中已有采用, 效果较好。因此在较大功率的风机上最好采用变频调速技术。

2管道管径及壁厚的设计

根据《采暖通风手册》中对管径、管壁厚度、风速的要求, 摘录如表2所示。

风速:主管6～12 m/s, 支管 5～8m/s。

在设计中如果严格依照此一规定, 那一方面风管管径将很大, 会造成设计及施工的困难。另一方面风管强度将严重不够, 一个窑龄下来很多管道都将报废, 造成重新投资施工的浪费。其实, 目前熔窑通风系统设计中选用风机的风压均较大, 风速应取上限, 甚至超过上限, 很多厂家池壁冷却风的主管内风速可达到18～20 m/s, 且使用情况良好。因此, 管道内风速的选择要和工艺布置及风机性能一起综合考虑, 尽量减小管径从而也减少了占用空间。

从各厂家实际情况来看, B厂取0.75～1.5 mm壁厚, 投产后发现部分风管振动较大 (尤其在变径管处) , 不得不采取加固处理;S厂为增大风管强度, 在风管内加设支撑钢筋。而某500 t/d级浮法厂主风管采用2 mm壁厚, 经几个窑期的使用后仍完好无损。因此, 从长远投资看, 适当增加管道壁厚是有利的。

另外, 现在的施工进度要求都很急, 大部分的施工队伍都不按照规范中法兰连接的形式安装管道, 而采取焊接的连接方式, 但是1.5 mm以下的钢板的焊接工艺对施工人员的技术要求很高, 而2 mm以上的钢板焊接工艺则比较容易被掌握, 因此, 从施工进度的角度看适当增加管道壁厚是有利的。

还有, 由于熔窑风系统的管道是在熔窑施工结束后再安装的, 由于施工的误差, 很多预制好的非标准件 (如风嘴) 往往不能安装到位, 需要现场测量返工改造, 如果是用薄钢板咬口制做的风嘴, 一般就无法再加工了, 会造成一定的浪费。而如果是采用1.5 mm以上厚钢板焊接制作的风嘴, 则可以通过切割、拼装、再焊等工序可以实现返工。

综上所述, 风管直径及材料的选择是一个很复杂的过程, 需要设计人员细心分析, 认真计算, 考虑到各方面不同的要求加以平衡才能得出相对合理的结果。

3池壁冷却风风嘴的设计

池壁冷却风风嘴的设计, 是根据熔窑所需要的吹风长度、强度及风速所确定的。一般国内通常的做法是在分配管上接出一根根的支管, 再采用承插的形式连接到风嘴, 管道都是硬管。这样的做法比较节省投资, 缺点是对设计的精确度要求较高, 并且在窑老期绑砖时由于管道没有柔性需要先拆风嘴然后重新安装, 工作量相当大。国外的常见做法是:直接从干管上接出一根根的通风用薄壁金属软管与风嘴相接;这种作法的优点是不必担心软管会碰到窑炉次梁、风嘴位置可灵活调整、绑砖时可利用软管的柔性来调整位置, 给新绑的砖让出位置, 缺点是金属软管造价高而且在国内很难买到性能好的。

下面我来介绍一种在国内常见做法上的一种简易改进, 这种做法既保持有原有的优点, 又能迅速、方便的实施绑砖的操作, 满足热修窑的要求。改进图见图1。

从图1中可以看出, 从分配管出来的管道上多了一段变径管, 且上面为一长方形截面, 周围卷边形成一个滑槽, 滑槽内插入一块整钢板, 钢板上开孔与风嘴前的支管焊接。因此当需要绑砖时操作工只要站在操作侧握住拉手将钢板连同风管、风嘴一起向外拉一段距离就可以将风嘴位置从贴近池壁处移开, 并且整个管道仍保持连通。由于一般绑一次砖的厚度为75 mm, 因此在熔窑侧的预留长度在80 mm以上即可, 但为了保持良好的密封性, 一般留在110 mm左右较好。当然了, 由于这套管道所处的环境温度很高, 长期运行后风管会有一定的变形, 导致滑槽内钢板被卡死甚至锈死而无法拉动, 因此需要精确制做并由操作工定期检查、拉动钢板保证其运行良好。

参考文献

[1] 王承遇, 陶瑛.玻璃表面处理技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.