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文献综述
在工业生产中，使用着各种窑炉，如回转窑、加热炉、转炉、反射炉、沸腾焙烧炉等。窑炉都耗用大量的燃料，它们的热效率都很低,一般只有30%左右，而被高温烟气、高温炉渣、高温产品等带走的热量却达到40%～60%，其中可利用的余热在冶金方面约占燃料消耗量的三分之一，机械、玻璃、造纸等方面占15%以上[1]。而玻璃工业是我国国民经济发展和提高人民生活水平所不可缺少的重要材料工业。它是以熔炉为主进行生产的能耗较高的产业，它的生产和发展都受到能源供应的制约。另外，产品质量好坏和企业经济效益高低都与炉窑技术水平有着直接的关系。我国玻璃工业中耗能也很高，耗能占玻璃成本的20%-30%[2]，其能耗中主要为熔窑消耗，采用浮法工艺的玻璃厂能耗的80%是熔窑燃料消耗，国内平板玻璃炉窑能耗高节能潜力很大。因此，玻璃炉窑进行节能技术改造，是保证玻璃工业健康发展的重大措施。本文以时下工业炉窑余热节能技术中采用最普遍、最有效的余热锅炉技术作为研究对象，并设计一台600t/d玻璃炉窑水平式余热锅炉系统。
1、玻璃窑炉余热利用国内外现状
1.1、国内外玻璃工业发展现状[3]
我国玻璃工业经过建国以来近50年的发展，特别是改革开放以来的迅速发展，我国的玻璃工业取得了长足的进步。1971年在洛阳建成的我国第一条浮法玻璃生产试验线标志着具有中国特色的浮法生产线的开始，从此玻璃的产量大幅上升，玻璃的质量也显著提高。此后在秦皇岛、杭州、淄博、江门、南宁、大连等地30多条我国自行设计的浮法生产线相继建成投产，除原有的大、中型垂直引上法玻璃生产线外，新兴建的浮法生产线无论从结构设计还是耐火材料的选用以及保温技术等方面，都有显著提高。随着国民经济的高速发展，年平均产量增长超过10%，到2013年底平板玻璃的年产量已经超过7.8亿重量箱，全国共有256条浮法玻璃生产线运营生产，占全球产量的50％以上，年耗能约1200万[15]吨标煤。我国平板玻璃的产量已经连续20多年位居世界产量的第一[5]。
目前，世界上玻璃生产绝大部分采用的是浮法工艺（如图1），而在这种生产过程中玻璃窑是此工艺的核心部分。玻璃窑是将玻璃原料在高温下加热，使之发生一系列物理化学反应形成玻璃液并实现玻璃液澄清和均化的重要热工设备[14]。所谓玻璃窑炉烟气余热是指玻璃窑炉排放的烟气中含有的可回收利用的热量。其它主要产热行业见（如图2）[4]。相比于另一个高能耗产业水泥产业来说，Engin等[3]通过对水泥回转窑系统的能源分析，给出了新型干法水泥生产线的主要热损失：水泥窑废气占19.15%，冷却机排出的热空气占5.61%，水泥窑筒体表面的对流及辐射热占10.47%。在玻璃产业当中，目前国内浮法熔窑主要以重油、天然气、发生炉煤气、石油焦等作为燃料[6]，排烟温度大多在400～550℃[7]之间。
尽管我国玻璃工业取得了可喜的成就，但对比国外的先进技术仍有很大的差距(如表1)。可以看出，窑炉的热效率低、燃耗高、寿命短是目前我国玻璃工业生产存在的主要问题。我国的能耗明显高于世界先进水平，国外的热效率为40P%，我国大中型玻璃厂熔窑的平均热效率只有20%，热效率低就会导致能耗高，例如同样为燃煤熔窑，国外的能耗为0.16～0.2tce/t，我国则高达0.4tce/t。也可以看出熔化率明显的低。国外的产品成品率为95%以上，我国只有70%～80%，废品玻璃只能以碎玻璃的形式重新回炉进行熔制，这也是造成能耗高的原因。因此熔窑的高能耗、短寿命、低成品率是制约我国玻璃工业发展的瓶颈，各种各样节能技术的应用必将大大促进我国玻璃工业的发展。
图1浮法玻璃工艺示意图
表1各国浮法玻璃生产各项指标的比较
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