Энергосбережение при производстве стекла

Станислав Акулич Модернизация стекловаренных печей //

Архитектура и строительство 24.03.2008

Производство стекла – высокотемпературный и энергоемкий процесс, температура стекловарения достигает 1550–1600°С. В 2006 г., например, на выпуск тонны листового стекла израсходовано 282,6 кг у.т., а в общем объеме используемого в строительном комплексе топлива на производство стекла – 164,6 тыс. т.у.т., или 9,4%. Более энергозатратным из всех строительных материалов является только производство извести.

Основной тепловой и технологический агрегат в производстве стекла – регенеративная ванная стекловаренная печь непрерывного действия. В Беларуси все стекловаренные печи работают на природном газе. Альтернативного и более экономичного топлива в мировой практике не существует.

В соответствии с отраслевой научно-технической программой “Модернизация стекловаренных печей предприятий Республики Беларусь” в УП “НИИСМ” разработана технология, предусматривающая комплекс научно-технических мер по достижению технико-экономических показателей на уровне передовых зарубежных фирм. Работы по модернизации и тепловой изоляции стекловаренных печей включают: изменение конструктивных элементов печи; установку устройств по интенсификации технологических процессов; изоляцию кладки стен с использованием огнеупорных теплоизоляционных материалов. При тепловой изоляции печи суммарные потери тепла через ограждающие поверхности уменьшаются в среднем в 2,5–3 раза. Это позволяет сократить потери тепла на 15–20%.

При модернизации стекловаренных печей по производству листового стекла и стеклянной тары различной производительности тепловой коэффициент полезного действия (КПД) повышается до 30–50% за счет увеличения удельного съема стекломассы в 1,5–2 раза (1500–2500 кг/м сут).

В настоящее время модернизировано 2/3 действующих стекловаренных печей предприятий отрасли – ОАО “Гомельстекло”, ОАО “Гродненский стеклозавод”, СЗАО “Стеклозавод “Елизово”, ОАО “Стеклозавод “Неман”, ПРУП “Борисовский хрустальный завод”, что позволило сэкономить 72 тыс. т у.т. Работы по модернизации остального парка стекловаренных печей будут продолжены в 2008–2010 гг.

Проведеное обследование конструктивных элементов показало, что исполнение их основных элементов стекловаренных печей (регенераторов, горелочных устройств, варочного и выработочного бассейнов) не соответствует представлениям о современных высокопроизводительных печах. Для повышения их эффективности предлагаются различные технические решения.

Дно варочного бассейна выполняется многослойным – из двух рядов донных шамотных брусьев толщиной 600 мм. Для защиты шамотных брусьев от коррозии применяются два ряда цельнонаполненной бакоровой плитки толщиной 100 мм. Такая изоляция дна снижает тепловые потери (примерно в 2,5 раза), полностью исключается образование придонного переохлажденного слоя стекломассы, что существенно улучшает качество вырабатываемого стекла.

Глубина варочного бассейна при этом увеличивается на печах цветного тарного стекла с 700 до 1000 мм, на печах бесцветного стекла – с 900 до 1200 мм. Площадь варочного бассейна определяется с учетом максимальной производительности стеклоформующего оборудования и предельно допустимого удельного съема стекломассы.

При модернизации печей наиболее проблематичной оказалась конструкция регенераторов, размеры которых ограничивают возможность увеличения объема насадки до значений, характеризующих современные высокопроизводительные печи, – 2,5–3,0 м³ насадки на 1 м² площади варочного бассейна. Для интенсификации работы регенераторов при модернизации печей выполнен ряд технических мероприятий. Насадка Лихте из стационарных шамотных кирпичей заменена насадкой из фасонных изделий чашечного типа. В результате площадь поверхности насадки, контактирующей с продуктами горения с отходящей стороны и воздухом с работающей стороны печи, увеличилась на 40 % для чашечной конструкции с размерами ячейки 150х150 мм. Эффективные насадки чашечной конструкции успешно внедрены в ОАО “Гомельстекло” (на ванной печи (в/п) ЦПС), ОАО “Гродненский стеклозавод” (в/п № 2 и 4).

Тепловая и техническая эффективность модернизированных печей в целом повысилась за счет увеличения высоты насадок до 8–9 м, использования оптимального отношения ширины к длине варочного бассейна (1:1,5) на печах с подковообразным направлением пламени, установок комбинированного бурления стекломассы, переливных порогов, заглубленных протоков, изолированных выработочных каналов и камер, горелок с нижним подводом топлива.

Внедрение тепловой изоляции при модернизации стекловаренных печей позволило в 2006 г. сократить затраты на 25 235 т у.т., или 15,3 % от общего расхода топлива на производство стекла. К примеру, в цехе полированного стекла ОАО “Гомельстекло” при одновременной замене насадки Лихте на насадку чашечной конструкции зарубежных фирм WEТRО и МОТIМ в 3–5 камерах секционных регенераторов дало следующие положительные результаты: потери тепла через ограждения огнеупорной кладки печи уменьшились с 24,5 до 12%, удельный расход тепла на варку 1 кг стекла снизился до 1490 ккал/кг при 1625 ккал/кг по проекту. По основным технико-экономическим параметрам печь соответствует среднеевропейским нормативам. Однако срок службы огнеупоров данной печи меньше по сравнению с аналогами в странах ЕС.

В ОАО “Гродненский стеклозавод” проведена модернизация и теплоизоляция четырех из шести действующих печей: по производству бутылок из цветного стекла в/п № 2, 3 и 7; стеклянных блоков и бутылок из бесцветного стекла в/п № 4. В результате проведенной модернизации значительно улучшились основные технико-экономические показатели указанных печей, их суточная производительность увеличилась
на 35 %, коэффициент полезного действия повысился с 25,2 до 31,2 %, в том числе на в/п № 7 – до 37,2 %.

В результате реконструкции и модернизации стекловаренных печей № 1 и 2 по производству стеклянной тары на СЗАО “Стеклозавод “Елизово” их производительность увеличилась в 2 раза – со 115 до 230 т стекломассы в сутки; удельный съем с 1 м² варочной площади повысился с 1548 до 2186 кг/м²· сут. расход тепла на варку 1 кг стекломассы снизился с 2542 до 1598 ккал/кг (62,8 %).