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玻璃熔窯燃燒系統屬于玻璃生產(chǎn)線(xiàn)的輔助系統，經(jīng)過(guò)近二十年在實(shí)際應用中的不斷發(fā)展，技術(shù)整體上有了很大的進(jìn)步，但相較于熔窯、退火窯、錫槽等“三大工”有經(jīng)驗和核心關(guān)鍵系統，其發(fā)展長(cháng)期以來(lái)不為玻璃廠(chǎng)的建設方重視。

1.熔窯燃燒系統模塊化、集成化的形成和起步

在上世紀九十年代中期以前，我國玻璃熔窯的燃燒系統在設計、安裝、調試、運行、維護等方面與其他公用工程一樣，都是進(jìn)行粗放設計，采用平鋪式施工的傳統方式在現場(chǎng)完成全部的安裝調試；后來(lái)，雖然在玻璃熔窯的燃燒系統上應用了DCS集中控制系統、大幅提高了自動(dòng)化水平，但仍存在著(zhù)非常大的提升空間，例如，系統故障的自動(dòng)檢驗方面就可以應用CPS（信息物理系統）提升事故工況的自動(dòng)化監控和應對水平。同期，日本、歐洲和美國的玻璃生產(chǎn)線(xiàn)都已經(jīng)對其熔窯的燃燒系統實(shí)現了不同程度的模塊化、集成化，而國內的設計人員在進(jìn)行工程設計時(shí)卻毫無(wú)模塊化、集成化的理念，工程的安裝、調試等工作也只得采取傳統的平鋪式施工方式。回溯當年的設計思路，可以發(fā)現其弊端是非常明顯的，如施工籌備麻煩、施工周期長(cháng)、工程費用高、安裝質(zhì)量不容易控制、與其他施工作業(yè)面存在交叉而互相影響等等。

將熔窯的燃燒系統模塊化、集成化設計之后，計量、調壓、換向、噴槍冷卻等各個(gè)功能形成了單獨模塊，可以異地組裝、橇裝運輸、快捷安置、快速連接；整個(gè)系統由各種功能模塊組成，施工、調試、檢驗條件遠勝于前文述及的工地現場(chǎng)平鋪式施工，整體質(zhì)量能得到更有效的控制和保障，不僅大幅減少了現場(chǎng)的安裝工作量、縮短了施工周期、較好大限度地避免了與其它施工作業(yè)面地相互影響。

以拉引量600 t/d的玻璃生產(chǎn)線(xiàn)熔窯的重油燃燒系統為例，如果不進(jìn)行模塊化設計和集成化橇裝，按照傳統方式進(jìn)行現場(chǎng)安裝，施工周期一般為90～100天、施工費用大約40萬(wàn)元；進(jìn)行模塊化設計和集成化橇裝之后，一套功能相同的重油燃燒系統，以同等數量的施工人員和勞動(dòng)強度進(jìn)行施工，整體施工周期僅需40～50天、其中現場(chǎng)施工天數約為10天，施工周期大幅縮短，在核心模塊的制作過(guò)程中完全不會(huì )受到外界干擾、在現場(chǎng)的安裝調試過(guò)程中也基本上不會(huì )與外界發(fā)生相互影響，系統的整體質(zhì)量也全程可控，整套系統的占地面積也可以減少5％～10％。

從上個(gè)世紀九十年代中期開(kāi)始，國內工程技術(shù)人員開(kāi)始借鑒國外先進(jìn)理念和技術(shù)，對熔窯燃燒系統進(jìn)行了針對性改進(jìn)。并且，在秦皇島市玻璃廠(chǎng)浮法一線(xiàn)的工程中，秦皇島玻璃工業(yè)研究設計院的設計師對熔窯重油燃燒系統進(jìn)行了初步模塊化、集成化的設計嘗試。設計時(shí)，先將整個(gè)燃燒系統進(jìn)行功能分解，然后針對每個(gè)功能進(jìn)行模塊化設計，然后分別橇裝在相應的底座上。在這次嘗試中，更多的是模仿和學(xué)習，設計中主要是以滿(mǎn)足工藝上需求為主，集成度較差，其它一些因素也考慮較少、不夠精細，相比當時(shí)石化、電力等行業(yè)的類(lèi)似系統已經(jīng)存在技術(shù)差距，至今仍因為行業(yè)原因、這種技術(shù)差距還未拉齊，本文不就此展開(kāi)討論和贅述。雖然以現在技術(shù)視角來(lái)看，當時(shí)的設計顯得很粗糙、集成度也不高，但確實(shí)是邁出了至關(guān)重要的一步，具有標志性的意義，從此推動(dòng)了整個(gè)玻璃行業(yè)熔窯燃燒系統模塊化、集成化的快速發(fā)展。

2.熔窯燃燒系統模塊化、集成化的飛躍和發(fā)展

進(jìn)入本世紀后，隨著(zhù)我國經(jīng)濟持續高速的發(fā)展，玻璃行業(yè)也開(kāi)始了爆發(fā)性的增長(cháng)，在國家宏觀(guān)政策的推動(dòng)下，大量民營(yíng)資本進(jìn)入玻璃制造業(yè)，逐漸改變了國有資本在玻璃行業(yè)一家獨大的格局，整個(gè)行業(yè)很快進(jìn)入買(mǎi)方市場(chǎng)，行業(yè)的競爭也迅速進(jìn)入了白熱化的狀態(tài)。玻璃企業(yè)為了增強行業(yè)競爭力，紛紛走上降本增效之路，其中占生產(chǎn)成本30％以上的燃料被玻璃廠(chǎng)的管理者所關(guān)注，并開(kāi)始積較尋找各種廉價(jià)能源替代重油，例如煤焦油、焦爐煤氣、轉爐煤氣、石油焦、發(fā)生爐煤氣、煤粉、水煤漿等，在2000年之后的10年左右的時(shí)間里，受市場(chǎng)與利益的推動(dòng)，大大小小的玻璃廠(chǎng)使用的燃料種類(lèi)五花八門(mén)。

隨著(zhù)西氣東輸工程的逐漸完成，國內天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用以及我國從國外購入大量的液化天然氣，已補充和完善我國的能源結構。同時(shí)，伴隨著(zhù)經(jīng)濟的高速發(fā)展和能源消耗的高速增加，我國大氣環(huán)境污染形勢異常嚴峻，較好近幾年來(lái)，相關(guān)部門(mén)部門(mén)對環(huán)保問(wèn)題較度重視，對大氣環(huán)境污染問(wèn)題采取了零容忍的態(tài)度和嚴厲的治理措施，并一直保持著(zhù)高壓態(tài)勢。煤焦油、焦爐煤氣、轉爐煤氣、石油焦、發(fā)生爐煤氣等燃料在生產(chǎn)、運輸、使用過(guò)程中存在嚴重污染，在嚴峻形勢下，由于達標生產(chǎn)、排放所需成本太高，進(jìn)而大幅推高了使用成本而不得不退出了玻璃行業(yè)的燃料市場(chǎng)，天然氣作為清潔能源迅速填補了這一塊空白，一度成為了玻璃廠(chǎng)的較好燃料。但是，不管玻璃熔窯使用何種燃料，經(jīng)過(guò)上世紀末在熔窯重油燃燒系統模塊化、集成化的探索和嘗試，除發(fā)生爐煤氣外，以其它燃料為使用對象的熔窯燃燒系統設計、安裝、調試都處于一個(gè)新的高度和起點(diǎn)之上，并且在近二十年的發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)設計方、施工方、使用方不斷地改進(jìn)，使得系統模塊化越來(lái)越精細合理，集成度也越來(lái)越高。通過(guò)應用實(shí)例可以直觀(guān)地對比。

秦皇島玻璃工業(yè)研究設計院在2005年總包的烏克蘭浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)技改工程項目中，熔窯天然氣燃燒系統共包含天然氣總管緊急切斷、總管過(guò)濾、總管壓力控制、總管流量計量、支管流量控制、天然氣換向控制、噴槍冷卻氣壓力控制、冷卻氣換向控制等八大模塊，其中，天然氣支管流量控制模塊、天然氣換向控制模塊各三套，而流量控制模塊還包含單獨的流量檢驗和流量控制兩個(gè)子模塊。整個(gè)燃燒系統共有12套撬裝模塊，集成度非常之低；而現在，同樣一套天然氣燃燒系統，只有天然氣總管控制與流量計量、支管控制、噴槍冷卻氣控制四個(gè)撬裝模塊，集成度大幅提高。在集成度大幅提高的同時(shí)，模塊的精細程度也不斷提高。比如，在較好初的模塊中，沒(méi)有集成儀表氣系統，儀表氣需要在建設工地現場(chǎng)安裝，雖然儀表氣管路的安裝很簡(jiǎn)單，但建設工地現場(chǎng)環(huán)境復雜，往往是多有經(jīng)驗、多工種并行施工，不利于儀表氣管路的潔凈。考慮到這一點(diǎn)，現在將儀表氣管路也集成進(jìn)去，盡量壓縮儀表氣管路在建設工地現場(chǎng)的安裝工序。

隨著(zhù)一帶一路倡議的推進(jìn)以及國內玻璃市場(chǎng)的飽和，國內企業(yè)和資本參與的非發(fā)達國家項目大幅增多，這種情況下，為滿(mǎn)足全部長(cháng)途運輸和集裝箱裝載的需求，在汲取以往經(jīng)驗的基礎上，又對各功能模塊進(jìn)行了針對性的改造，以適應集裝箱裝載和全部長(cháng)途運輸，保證各撬裝模塊在運輸過(guò)程中完好無(wú)損。在前文述及的烏克蘭浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)技改工程項目中，由于缺乏經(jīng)驗，結果在運輸過(guò)程中造成了各撬裝模塊一些外觀(guān)上的損傷，經(jīng)現場(chǎng)檢驗和試驗，雖然各撬裝模塊功能完全正常并不影響使用，但卻對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生了不好的影響。對于國外項目，燃燒系統模塊化、集成化優(yōu)勢更加明顯，不僅保證了整個(gè)燃燒系統的質(zhì)量和可靠性，而且大幅壓縮了國外的施工周期，也就相應地節約了國內參與企業(yè)的施工成本。

3.結語(yǔ)

縱觀(guān)玻璃熔窯燃燒系統幾十年的發(fā)展歷程，發(fā)現只有隨著(zhù)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展和進(jìn)步，制造業(yè)對技術(shù)裝備的需求從“能用即可”到“精益求精”，進(jìn)而影響到玻璃行業(yè)，才能使包括玻璃熔窯燃燒系統在內的玻璃制造技術(shù)進(jìn)入到一個(gè)良好的產(chǎn)研循環(huán)，使這個(gè)系統高度集成和智能、成為玻璃廠(chǎng)智慧車(chē)間在生產(chǎn)線(xiàn)熱端的組成部分。