马蹄焰玻璃窑能耗建模与局部能耗标杆研究

发布时间：2020-07-10 01:43

【摘要】：玻璃生产是一个高耗能行业,其中玻璃窑耗能量占全厂能耗的80%以上,其能源成本占据总生产成本的50%以上。玻璃窑作为玻璃生产的核心设备,对企业而言,是企业的“心脏”。其普遍存在保温措施方面不够合理、操作工艺水平落后和不尽完善的能源管理造成能流损失严重的问题。可见,对玻璃窑关键能耗环节现有的能流损失细节进行定量分析显得尤为重要,同时建立能源消耗模型与局部能耗标杆是完善能源管理的先决条件,近些年也吸引了越来越多学者的注意力。尽管有学者研究了玻璃窑的热平衡问题,但并未考虑玻璃窑在多个燃烧工艺周期下多级结构中的能流损失估计细节,而且没有结合玻璃窑能源消耗模型建立局部能耗标杆去优化其工艺计划以达到玻璃窑节能降耗的目的,目前关于玻璃窑的能耗标杆研究明显不足。为了建立玻璃窑的局部能耗标杆并设定对应工艺阶段可实现的节能目标,本文以马蹄焰玻璃窑为研究对象。首先通过对窑炉本体的物质流与能量流进行定量分析,针对玻璃窑炉系统分为相互之间紧密联系的燃烧空间、熔化池和蓄热室三大关键模块并分别建立了能耗计算模型。然后基于所建的能耗模型提出了一种玻璃窑能耗的局部标杆管理方法并应用于马蹄焰玻璃窑真实案例研究。最后给出关于马蹄焰玻璃窑节能优化具体措施建议。本文的研究工作具体如下:1、针对马蹄焰玻璃窑炉长流程的物质能量流结构,深入认识和理解窑炉系统组成、工艺流程及其工作原理。分析窑炉系统的燃烧工艺与熔制工艺特性,为马蹄焰玻璃窑的能耗建模奠定了理论基础。2、通过对马蹄焰玻璃窑工艺与能流特性分析,分别对小炉到燃烧空间、燃烧空间到熔化池和燃烧空间到蓄热室这三级结构,逐级展开能耗过程细节分析。同时基于物料守恒与热平衡分析方法分别建立了马蹄焰玻璃窑中燃烧空间、熔化池和蓄热室的能源消耗模型。3、结合马蹄焰玻璃窑能耗模型,提出了玻璃窑三级结构的局部能耗标杆管理框架。首先对玻璃窑各关键模块的能耗组分进行详细分析和不同工艺阶段的平均能耗计算,然后根据玻璃窑各关键模块能源消耗情况和能源浪费百分比进行局部能耗标杆管理效率分析,为寻求玻璃窑节能潜力提升的价值空间所在提供了理论依据与方法支撑。综合以上研究,结合企业实际工况,根据马蹄焰玻璃窑局部能耗标杆分析结果,提出了马蹄焰玻璃窑若干节能优化具体措施建议,为企业制定切实可行的目标和采取节能降耗工作提供了重要依据。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ171.62
【图文】：

结构图,马蹄焰,玻璃窑炉,结构图

它通常设有双通道蓄热室，为了周期性喷火，在小炉侧设置两个喷火口，燃烧空间内的燃烧火焰到达一定位置会形成热点并回转，从上往下看火焰的形状就像马蹄形（∩），由此形成了马蹄焰玻璃窑的说法。马蹄焰玻璃窑整体结构如图2-1所示。图 2-1 马蹄焰玻璃窑炉结构图Fig. 2-1 Horseshoe flame glass furnace structure diagram马蹄焰玻璃窑炉由小炉、燃烧器、窑炉配料系统、投料口、玻璃熔化部、蓄热室、格子体等构成。其中小炉、窑炉配料系统、玻璃熔化部和蓄热室是马蹄焰玻璃窑的四大核心部分。小炉主要是负责热源的输入，窑炉配料系统主要是负责原料的输入，玻璃熔化部又分为两个紧密联系的两部分，上部是燃料的燃烧空间，下部是玻璃熔化池。从小炉的燃烧器喷射出的火焰必须确保与玻璃熔化表面之间有最佳热传递。燃烧空间产生的烟气由闲置喷枪端的蓄热室进入，故蓄热室是余热回收能源循环再利用并预热助燃空气的重要设备。马蹄焰玻璃窑的四大核心模块的热量传递关系如图2-2所示。小炉蓄热室配料系统燃烧空间熔化池热传递能源输入原料输入预热助燃空气图2-2 马蹄焰玻璃窑炉系统热量传递关系示意图Fig. 2-2 Relationship of heat transfer in horseshoe flame glass furnace system

示意图,小炉结构,蓄热室,示意图

的小炉结构更简易一些，因为蓄热室一侧通道只有助燃空气流，另一侧蓄热室通道是来自燃烧空间的高温烟气流。如图 2-3 为烧重油的小炉结构示意图。图2-3 烧重油的小炉结构示意图Fig. 2-3 Structure diagram of small furnace for heavy oil burning

配料系统,控制机构,筛选机,取料机

取料机粉碎机筛选机称量机混合机投料机1234 56图 2-4 窑炉配料系统展示图Fig. 2-4 Furnace proportioning system由取料部分、称量部分、通讯部分和中控系统组成例，其设备包括取料机、粉碎机、筛选机、称量仪表、PLC、计算机等设备，配料系统中设备间的

【参考文献】