钢化玻璃生产过程中的节能

      一、加热过程中的节能方法
　　 原理
　　现有的玻璃钢化工艺多采用电热丝加热，传热方式以对流为主。若将红外加热技术应用于钢化玻璃生产中，则传热方式变成以辐射为主。经理论计算，钢化温度为650-700度中温区内，辐射传热是对流传热的7.9倍，显然在加热过程中采用红外加热器可以实现节能。
　　红外辐射加热器是基于许多材料易于吸收红外线的特点，将一般的热能转变为红外辐射能，直接辐射到被加热物体上，引起物体分子的共振，从而达到以较低的能量与较快的速度把物体加热到要求的温度。能透过大气的红外线一般分为三个波段：近红外线波段1-2.5微米；中红外线波段3-5微米；远红外线波段8-13微米。
　　普通红外线加热器由于辐射的波长的范围太宽，节能效果仍然不显著。为提高热效率，必须使红外线辐射加热器的辐射波长与被加热材料的吸收波长范围一致。为此，首先必须寻找被加热材料的有效吸收波长。每种材料都有其特殊的吸收特性，也就是它对某段波长的热能的吸收较其他波段高。从一些资料报导，在一般加工工艺中，玻璃的有效吸收波长范围是2.4-6微米；在钢化玻璃加热过程中，玻璃的有效吸收波长范围是2.7-3微米。这基本上属中红外波段并稍靠与近红外区域，这波段相当于704-843度。如果达不到此温度，就不能很好地钢化玻璃；超过此温度就会浪费热能。
　　其次就是寻找适宜的红外辐射加热器。钨丝真空管可辐射近红外线，波长不对应，因此不适合于钢化玻璃工艺。碳化硅属长波长的远红外辐射加热器，不仅波长波长不对应，其热效率也较低，不适用。石英玻璃和陶瓷红外加热器能辐射中红外线，所以比较适用。石英玻璃品种不同，加热器的结构也不同，辐射的红外线波长也不同。根据钢化玻璃吸收红外线的特性，选择、研究发展适应品种的石英玻璃和适宜结构的红外加热器，是一个十分重要的问题，这样才能调节石英玻璃加热器的红外辐射波长，以适应钢化玻璃的红外吸收特性，从而达到提高热效率的目的。
　　红外辐射加热的另一个特点是，辐射传热不需要介质，在真空中可传输，在大气中传输中空气的主要成分氧气和氮气很少吸收红外线，所以损耗在介质和介质流动过程中的能量就很少，据热工计算，在700-1000度下辐射传热的利用率是对流传热的5.7-7.4倍。另外，红外辐射加热的还具有加热十分均匀的特点。为了更好的发挥这个特点，加热器的形状十分重要。对于钢化平板玻璃来说，从宏观看，管形加热器的加热均匀性不如板形加热器。实践证明，平板型加热器比较适宜，它利于提高钢化玻璃质量，提高产品成品率和用于钢化难度更大的釉面玻璃。所以，必须强调，钢化平板玻璃用平板加热器效果最好，任何需要反射器的加热器都不如平板玻璃有效。因为在大多数情况下，由于加热器产生的高温，反射表面不可避免地变黑，过一段时间，从它的背面放射热量，使反射器变成吸热器。
　　此外，红外线具有反射性，在加热器中安装反射、聚焦部件，使红外能定向辐射，集中加热，这就是红外节能常用的方法。
　　 二、急冷过程中的节能方法
　　 1、 采用变速电机调节鼓风机
　　为了获得钢化所要求的适宜空气量和压力，往往采用以下三种方法调节：
　　1.利用排气管中的蝶阀调节。
　　2.利用多叶片进口阀调节。
　　3.利用鼓风机的变速电机，进行变速调节。
　　现在蝶阀调节已很少应用，下边比较进口阀调节和变速调节的能耗。
　　（1） 加工玻璃厚度
　　假定加工的玻璃，50%为4mm厚，30%为5mm厚，10%为6mm厚，10%为6mm 以上。
　　（2） 工作条件
　　厚度（mm） 4 5 6 8
　　加工周期（s） 160 200 240 330
　　吹风时间（s） 90 100 110 130
　　压力（总数的%） 100 55 40 15
　　（3）要求功率
　　厚度（mm） 4 5 6 8
　　进口阀角度（。） 0 30 45 65
　　要求功率（总数的%） 100 75 65 55
　　旋转速度（总数的%） 100 75 60 35
　　（4）能耗的统计
　　经验表明，在空载是采用关闭调节阀，鼓风机还要使用其功率的约30%。采用变速电动机调节，鼓风机仅使用它功率的约10%。直流电机从无效速度到工作速度的加速时间，对4mm厚的玻璃约需要15s，对5mm厚的玻璃约12s，对6mm厚的玻璃约需要10s对更厚的玻璃约5s。减速时间几乎与加速时间相等。
　　采用变速电机调节钢化风量和压力，每年节电几乎达18万千瓦时。而鼓风机直流电机增加的资金可以在三年内得到补偿，同时，变速调节还可以大大降低噪音。
　　 2、 采用鼓风机和空压机降低总功率
根据经验，钢化薄于4mm的玻璃，要大大提高鼓风机的功率。如：6mm玻璃的最佳功率为3.5kw每平方米，5mm玻璃为10-20kw每平方米,4mm玻璃为40-80kw每平方米,3.8mm玻璃为50-100kw每平方米,3.2mm玻璃为140-280kw每平方米,3mm玻璃为200-400kw每平方米。
　　可以看出，3.8mm以下玻璃所要求的鼓风机功率就不经济了，所以对薄于4mm的玻璃，常常使用鼓风机加空压机的办法，以减小设备的总负荷。空压机连续工作，在每次急冷后再把空气充入储气罐。例如芬兰Tamglass公司的钢化炉，在钢化3mm玻璃时，使用40-50kw每平方米的鼓风机，加功率15kw每平方米的空气压缩机，使设备的总功率减小了100-300kw每平方米。
　　 三、结束语
　　经验证明，在钢化玻璃加热过程中，采用石英玻璃红外加热器，可使玻璃吸收的热量增加2-3倍。红外加热技术是节约能源，提高成品率，改进质量的有效途径。在急冷过程中，对于4mm以上的玻璃，采用直流电机或带有变频器的交流电机，改变电机的速度，可以变化鼓风机的旋转速度，从而调节风量和风压，使同一台钢化设备每年节电近20万kw/h.。
　　参考文献：夏大全主编玻璃工业技术。