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一、加熱過程中的節(jié)能方法
原理
現(xiàn)有的玻璃鋼化工藝多采用電熱絲加熱，傳熱方式以對流為主。若將紅外加熱技術(shù)應(yīng)用于鋼化玻璃生產(chǎn)中，則傳熱方式變成以輻射為主。經(jīng)理論計算，鋼化溫度為650-700度中溫區(qū)內(nèi)，輻射傳熱是對流傳熱的7.9倍，顯然在加熱過程中采用紅外加熱器可以實現(xiàn)節(jié)能。
紅外輻射加熱器是基于許多材料易于吸收紅外線的特點，將一般的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外輻射能，直接輻射到被加熱物體上，引起物體分子的共振，從而達(dá)到以較低的能量與較快的速度把物體加熱到要求的溫度。能透過大氣的紅外線一般分為三個波段：近紅外線波段1-2.5微米；中紅外線波段3-5微米；遠(yuǎn)紅外線波段8-13微米。
普通紅外線加熱器由于輻射的波長的范圍太寬，節(jié)能效果仍然不顯著。為提高熱效率，必須使紅外線輻射加熱器的輻射波長與被加熱材料的吸收波長范圍一致。為此，首先必須尋找被加熱材料的有效吸收波長。每種材料都有其特殊的吸收特性，也就是它對某段波長的熱能的吸收較其他波段高。從一些資料報導(dǎo)，在一般加工工藝中，玻璃的有效吸收波長范圍是2.4-6微米；在鋼化玻璃加熱過程中，玻璃的有效吸收波長范圍是2.7-3微米。這基本上屬中紅外波段并稍靠與近紅外區(qū)域，這波段相當(dāng)于704-843度。如果達(dá)不到此溫度，就不能很好地鋼化玻璃；超過此溫度就會浪費(fèi)熱能。
其次就是尋找適宜的紅外輻射加熱器。鎢絲真空管可輻射近紅外線，波長不對應(yīng)，因此不適合于鋼化玻璃工藝。碳化硅屬長波長的遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，不僅波長波長不對應(yīng)，其熱效率也較低，不適用。石英玻璃和陶瓷紅外加熱器能輻射中紅外線，所以比較適用。石英玻璃品種不同，加熱器的結(jié)構(gòu)也不同，輻射的紅外線波長也不同。根據(jù)鋼化玻璃吸收紅外線的特性，選擇、研究發(fā)展適應(yīng)品種的石英玻璃和適宜結(jié)構(gòu)的紅外加熱器，是一個十分重要的問題，這樣才能調(diào)節(jié)石英玻璃加熱器的紅外輻射波長，以適應(yīng)鋼化玻璃的紅外吸收特性，從而達(dá)到提高熱效率的目的。
紅外輻射加熱的另一個特點是，輻射傳熱不需要介質(zhì)，在真空中可傳輸，在大氣中傳輸中空氣的主要成分氧氣和氮氣很少吸收紅外線，所以損耗在介質(zhì)和介質(zhì)流動過程中的能量就很少，據(jù)熱工計算，在700-1000度下輻射傳熱的利用率是對流傳熱的5.7-7.4倍。另外，紅外輻射加熱的還具有加熱十分均勻的特點。為了更好的發(fā)揮這個特點，加熱器的形狀十分重要。對于鋼化平板玻璃來說，從宏觀看，管形加熱器的加熱均勻性不如板形加熱器。實踐證明，平板型加熱器比較適宜，它利于提高鋼化玻璃質(zhì)量，提高產(chǎn)品成品率和用于鋼化難度更大的釉面玻璃。所以，必須強(qiáng)調(diào)，鋼化平板玻璃用平板加熱器效果最好，任何需要反射器的加熱器都不如平板玻璃有效。因為在大多數(shù)情況下，由于加熱器產(chǎn)生的高溫，反射表面不可避免地變黑，過一段時間，從它的背面放射熱量，使反射器變成吸熱器。
此外，紅外線具有反射性，在加熱器中安裝反射、聚焦部件，使紅外能定向輻射，集中加熱，這就是紅外節(jié)能常用的方法。
二、急冷過程中的節(jié)能方法
1、 采用變速電機(jī)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)
為了獲得鋼化所要求的適宜空氣量和壓力，往往采用以下三種方法調(diào)節(jié)：
1.利用排氣管中的蝶閥調(diào)節(jié)。
2.利用多葉片進(jìn)口閥調(diào)節(jié)。
3.利用鼓風(fēng)機(jī)的變速電機(jī)，進(jìn)行變速調(diào)節(jié)。
現(xiàn)在蝶閥調(diào)節(jié)已很少應(yīng)用，下邊比較進(jìn)口閥調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)的能耗。
（1） 加工玻璃厚度
假定加工的玻璃，50%為4mm厚，30%為5mm厚，10%為6mm厚，10%為6mm 以上。
（2） 工作條件
厚度（mm） 4 5 6 8
加工周期（s） 160 200 240 330
吹風(fēng)時間（s） 90 100 110 130
壓力（總數(shù)的%） 100 55 40 15
?。?）要求功率
厚度（mm） 4 5 6 8
進(jìn)口閥角度（。） 0 30 45 65
要求功率（總數(shù)的%） 100 75 65 55
旋轉(zhuǎn)速度（總數(shù)的%） 100 75 60 35
?。?）能耗的統(tǒng)計
經(jīng)驗表明，在空載是采用關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，鼓風(fēng)機(jī)還要使用其功率的約30%。采用變速電動機(jī)調(diào)節(jié)，鼓風(fēng)機(jī)僅使用它功率的約10%。直流電機(jī)從無效速度到工作速度的加速時間，對4mm厚的玻璃約需要15s，對5mm厚的玻璃約12s，對6mm厚的玻璃約需要10s對更厚的玻璃約5s。減速時間幾乎與加速時間相等。
采用變速電機(jī)調(diào)節(jié)鋼化風(fēng)量和壓力，每年節(jié)電幾乎達(dá)18萬千瓦時。而鼓風(fēng)機(jī)直流電機(jī)增加的資金可以在三年內(nèi)得到補(bǔ)償，同時，變速調(diào)節(jié)還可以大大降低噪音。
2、 采用鼓風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)降低總功率
根據(jù)經(jīng)驗，鋼化薄于4mm的玻璃，要大大提高鼓風(fēng)機(jī)的功率。如：6mm玻璃的最佳功率為3.5kw每平方米，5mm玻璃為10-20kw每平方米,4mm玻璃為40-80kw每平方米,3.8mm玻璃為50-100kw每平方米,3.2mm玻璃為140-280kw每平方米,3mm玻璃為200-400kw每平方米。
可以看出，3.8mm以下玻璃所要求的鼓風(fēng)機(jī)功率就不經(jīng)濟(jì)了，所以對薄于4mm的玻璃，常常使用鼓風(fēng)機(jī)加空壓機(jī)的辦法，以減小設(shè)備的總負(fù)荷。空壓機(jī)連續(xù)工作，在每次急冷后再把空氣充入儲氣罐。例如芬蘭Tamglass公司的鋼化爐，在鋼化3mm玻璃時，使用40-50kw每平方米的鼓風(fēng)機(jī)，加功率15kw每平方米的空氣壓縮機(jī)，使設(shè)備的總功率減小了100-300kw每平方米。
三、結(jié)束語
經(jīng)驗證明，在鋼化玻璃加熱過程中，采用石英玻璃紅外加熱器，可使玻璃吸收的熱量增加2-3倍。紅外加熱技術(shù)是節(jié)約能源，提高成品率，改進(jìn)質(zhì)量的有效途徑。在急冷過程中，對于4mm以上的玻璃，采用直流電機(jī)或帶有變頻器的交流電機(jī)，改變電機(jī)的速度，可以變化鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，從而調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，使同一臺鋼化設(shè)備每年節(jié)電近20萬kw/h.。
參考文獻(xiàn)：夏大全主編玻璃工業(yè)技術(shù)。
