綠色玻纖工廠設計

綠色玻纖工廠設計王承慧【摘要】對綠色玻纖工廠設計中所涉及的工藝技術、工廠建筑要求及其發(fā)展進行歸納和論述.在綠色玻纖工廠設計中既有常規(guī)技術的合理運用和優(yōu)化，也有新工藝、新材料、新技術的運用.建設技術先進、能耗較低、環(huán)境優(yōu)美的綠色玻璃纖維工廠是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型玻纖企業(yè)的必然選擇，也提升了人們對綠色玻纖產業(yè)的進一步了解和認識，推動玻纖產業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展.【期刊名稱】《玻璃纖維》【年(卷)，期】2015(000)002【總頁數(shù)】5頁(P35-39)【關鍵詞】綠色玻纖工廠;工廠設計;綠色玻纖工廠建筑【作者】王承慧【作者單位】中材科技股份有限公司，南京210012【正文語種】中文【中圖分類】TQ171.770前言隨著全球環(huán)保事業(yè)的全面興起和迅速發(fā)展，選擇綠色戰(zhàn)略，實施綠色技術，生產綠色產品，推進綠色技術創(chuàng)新，是企業(yè)生存和發(fā)展的必然途徑。玻璃纖維產業(yè)作為無機新材料產業(yè)的一種，其發(fā)展一直與技術創(chuàng)新、綠色技術相伴。南京玻纖院是創(chuàng)立玻璃纖維產業(yè)和技術的發(fā)源地，承擔了國內大部分大中型玻纖骨干企業(yè)的工廠設計、技術服務和建廠工作。在玻纖工廠的設計過程中堅持資源利用最佳、能源消耗最少、環(huán)境污染最小的綠色工廠設計理念，重視資源、能源的節(jié)約和有效利用，以及生態(tài)環(huán)境保護和污染的防治措施，積極實踐綠色環(huán)保、低碳減排工藝、工程新技術，從實施綠色玻纖工廠設計著手，打造綠色玻纖產業(yè)。1綠色玻纖工廠概念“綠色玻纖工廠”的核心是“綠色玻纖工藝技術”和“綠色玻纖工廠建筑”[1-3]?！熬G色玻纖工藝技術”要求產品生產制造時，其工藝配方、工藝流程、工藝設備、工藝操作等，應使能耗、水耗、材耗和對環(huán)境的影響均符合清潔生產要求和資源有效利用、節(jié)能環(huán)保、低碳減排等綠色技術評價要求?！熬G色玻纖工藝技術”是綠色玻纖工廠設計的關鍵，它貫穿于工廠設計的全過程，主要包括:環(huán)保配合料配方、節(jié)能型環(huán)保窯爐、先進熔制工藝、高效率大漏板成型工藝、全過程節(jié)能減排及綜合利用技術等。“綠色玻纖工廠建筑”是“綠色工業(yè)建筑”的一種具體表現(xiàn)形式，是“在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護環(huán)境和減少污染，為生產、科研和人員提供適用、健康安全和高效的使用空間，與自然和諧共生的工業(yè)建筑?！薄熬G色玻纖工廠建筑”總圖布置重視節(jié)約用地、與周圍環(huán)境的和諧，建筑設計重視建筑節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電新技術和建筑新材料、施工新方法的選用，以及自然資源的利用等。2綠色玻纖工藝技術2.1配合料環(huán)保配方配合料環(huán)保配方主要是指配合料采用低硼低氟、無硼無氟的玻璃配方，采用該配方生產玻璃纖維，從源頭上減少甚至消除產品生產過程中有害物質——含氟和含硼廢氣排放。目前許多池窯生產線已使用ECR、Advantex配方，一些有實力的玻纖生產企業(yè)研制了具有自主知識產權的無硼無氟玻璃成分。采用無硼無氟配方生產的玻纖產品，可以提高產品的機械強度、彈性模量，改善產品的耐腐性能和耐溫性，降低配合料的生產成本。由于少含或不含氟和硼，還可以減少環(huán)保建設的投資、降低系統(tǒng)的運行成本［4］。2.2節(jié)能型環(huán)保窯爐通過計算機模擬和物理模擬試驗獲得優(yōu)化的窯爐結構參數(shù)、熱工制度，在此基礎上進行窯爐結構設計、能評計算，進行燃燒器、電極、鼓泡器等熱工設備（裝置）的分布設計，以及過程檢測、控制設計等，確保窯爐能耗、窯齡、熔化率等主要技術指標達到先進技術水平［5］。玻璃窯爐的熱量有很大一部分從窯體表面散失掉，約占窯爐輸入總熱能的30%左右。所以采用優(yōu)質保溫材料對窯體進行全保溫，從而提高熱效率，節(jié)約能源。窯體實行全保溫后，窯內火焰溫度可提高20~30°C，可節(jié)約能耗10%~20%，并且能降低環(huán)境溫度，改善工人操作環(huán)境。采用先進池窯法生產，與坩堝法生產相比，可以省去將玻璃粉料制球工序，直接將玻璃粉料熔化拉絲，大大降低了生產能耗，池窯法的噸紗綜合能耗僅為坩堝法的1/3，且池窯法生產規(guī)模大、產品成品率高、質量穩(wěn)定，作為生產原料提供給下道工序進行制品生產時，加工性能好、效率高、產品價值高等。2.3先進熔制工藝采用純氧燃燒工藝、電助熔技術、鼓泡技術已成為目前先進池窯的主流做法。純氧燃燒工藝大大提高了燃料的燃燒效率，窯爐部分可節(jié)省燃料30%、通路采用純氧燃燒可節(jié)省50%的燃料，窯爐系統(tǒng)大幅減少廢氣排放量70%~80%;電助熔技術有助于提高玻璃的熔化熱效率和窯爐的熔化能力，改善玻璃液質量，并減少煙氣的總排放量，電熔可以給窯爐提供20%~50%的能量;在窯爐熔化部澄清區(qū)設置空氣鼓泡器，強制玻璃液的對流，加快玻璃液澄清、均化速度，有效提高玻璃熔化率。采用純氧燃燒工藝、電助熔技術、鼓泡技術，窯爐的熔化率可以達到2.0~2.5t/(d?m2),比10年前的窯爐提高了近1倍。2.4高效率大漏板多排多孔大漏板，是提高現(xiàn)代大規(guī)模玻纖池窯生產效率的有效手段。彌散技術的運用提高了大漏板的高溫強度和抗高溫蠕變性能，延長了漏板的使用壽命，提高了拉絲作業(yè)的穩(wěn)定性;多分拉技術的運用，有效提升了單臺爐位的拉絲效率和產能。目前池窯漏板孔數(shù)一般在1200-4000孔，最大已做到6000孔。2.5差異化空調系統(tǒng)設計，滿足生產工藝要求，更加節(jié)能、環(huán)保纖維成形區(qū)空調系統(tǒng)一般為全新風直流系統(tǒng)，滿足不同季節(jié)纖維成形要求的溫、濕度和氣流調節(jié)，在保證拉絲成品率的同時，實現(xiàn)清潔生產。目前對使用淀粉型浸潤劑的玻纖產品，利用膜滲透技術對纖維成形區(qū)的排風進行凈化后回用已在實際生產過程中取得成功，并取得良好的節(jié)能效果。捻線生產采用車間熱風大循環(huán)和捻線機設備熱風小循環(huán)空調系統(tǒng)。捻線車間熱風采用室內回風與室外新風混合空氣調節(jié)。捻線機熱風循環(huán)系統(tǒng)，是將熱風由捻線機上部送入，使原絲在退解加捻線過程中得到干燥。熱風從捻線機下部排除，一部分回風與捻線車間內的補風混合至熱風機組，另一部分由熱風機組上的排風口排至室外。捻線車間回風利用率達90%，既可滿足玻纖捻線生產溫濕度的調節(jié)穩(wěn)定、清潔生產的要求，又通過收集部分回風能量，實現(xiàn)節(jié)能減排。整經(jīng)、織造車間空氣調節(jié)系統(tǒng)，采用室內回風與室外新風混合空氣調節(jié)，合適的回風比，既滿足生產所需的溫濕度，又減少能量損失。2.6自動化物流系統(tǒng)在大型玻纖池窯生產線上，引入自動化物流系統(tǒng)，實現(xiàn)產品運輸、分檢、包裝、堆放自動化，減少了產品二次損壞的幾率，提高了產品運輸效率，對保證產品合格率大有成效。玻纖工廠的自動化物流系統(tǒng)經(jīng)歷了3個發(fā)展階段:第一階段采用懸掛輸送鏈運輸原絲餅，存在二次搬運;第二階段為采用懸掛鏈運輸原絲小車和烘干及立體庫實現(xiàn)計算機自動控制;第三階段為目前最新的設計方法，采用AGV智能小車，運用互聯(lián)網(wǎng)技術，智能搬運車根據(jù)條形碼將原絲小車從拉絲車間搬運至烘干爐或調理間前的自動輸送系統(tǒng)的入口處，這種技術可提高系統(tǒng)的可靠性、最大限度的增加車間的工藝空間、降低維修強度和維修成本。2.7全過程節(jié)能減排及綜合利用技術，全面貫徹節(jié)約能源、資源的設計理念微粉配合料自動化全密閉氣力輸送和稱量，有效減少原料配制生產揚塵，更加符合勞動衛(wèi)生、清潔生產要求。余熱回收利用技術:窯爐、通路煙氣含有大量熱焓，將煙氣收集引至余熱鍋爐制成蒸汽，與廠區(qū)內熱力管網(wǎng)并聯(lián)，實現(xiàn)余熱的有效利用。也可以將窯爐和通路中排放的煙氣通過金屬換熱器換熱，加熱空氣送到制品車間對原絲進行烘干，大大節(jié)約了能耗。余熱裝置能連續(xù)運行，不影響窯爐正常操作［6-7］。中水回用技術:針對玻纖廢水的水質特點，采取〃物化預處理+生化處理+深度處理”分步處理工藝處理玻纖廢水，實現(xiàn)中水回用。優(yōu)化設備選型和設計:如標準設備中盡量選用節(jié)能型產品，非標設備中盡量減輕設備自重減少電機的拖動負荷;加強室內夕卜熱力管網(wǎng)和空調管道的保溫，并選用優(yōu)質礦棉或玻璃棉進行保溫，這些措施從各個方面進一步達到了節(jié)能效果。3綠色玻纖工廠建筑設計3.1總圖布置玻纖工廠總圖布置堅持以節(jié)約用地為大前提，在滿足生產工藝的前提下，主生產線盡量采取聯(lián)合廠房形式，平面布置緊湊，公用工程設施盡量靠近負荷中心，人流、物流線路短捷通暢，減少運行能耗。大型玻纖工廠建設項目，多采用一次規(guī)劃分期實施，廠房分期建設，設備分期采購，產品種類分步擴展，總圖設計應充分考慮項目分期實施各階段的銜接關系，以確保項目分期實施技術經(jīng)濟的先進性、資源能源利用的有效性，適應企業(yè)生產發(fā)展的需要?？倛D豎向設計結合廠址周圍條件及環(huán)境要求，結合自然地形，設計廠區(qū)道路和與場外道路的聯(lián)系、管網(wǎng)布置、雨水收集、污水排放等，體現(xiàn)工程量少、見效快、環(huán)境好的整體效果。廠區(qū)的綠化設計〃點、線、片”相結合，種植對環(huán)境和氣候適應能力強、容易維護的綠化樹種，兼顧美化環(huán)境和減塵、減噪、保持水土等環(huán)保功能，實現(xiàn)植物和環(huán)境的自然和諧［8-9］。3.2建筑節(jié)能設計玻纖工廠主廠房多為大跨度聯(lián)合廠房，聯(lián)合廠房采取框架結構和輕型門式剛架結構有機結合的形式，下部結構按照混凝土框架設計，滿足生產工藝要求的樓蓋剛度標準；上部輕鋼結構僅承擔屋面的荷載，荷載輕、屋面剛度要求較小，但能夠提供較大的跨度空間，便于工藝合理布置，并有效節(jié)省工程造價。鋼結構廠房荷載輕、地基基礎便于處理、抗震性能好、施工周期短，同樣規(guī)模的廠房比鋼筋砼建筑減少1/3CO2排放量，符合綠色建筑的發(fā)展方向。聯(lián)合廠房較大的屋面空間，可鋪設太陽能光電板，將太陽能轉化為電能并網(wǎng)，該項技術的成功應用，為玻纖工廠資源利用提供了一條有效的途徑，一個6萬t的玻纖工廠可以設置一個2~3MW的太陽能電站。墻體、屋面采用高性能保溫節(jié)能材料，如高性能巖棉板，在建筑上每使用1t巖棉制品進行保溫，1年至少可節(jié)省相當于1t石油（折1.4286t標煤）的能量，節(jié)能達50%以上。墻體圍護設計時，可利用巖棉板材與其他加固材料復合，統(tǒng)籌考慮外墻保溫性能、結構強度，一體化施工，有效降低工程造價。池窯拉絲車間是高溫高濕車間，車間屋頂設有氣窗，利用〃煙囪效應”強化自然通風，有助于改善車間內小氣候和減少CO2的濃度。捻線和織布車間要求恒溫恒濕空調環(huán)境，屋面加強保溫隔熱，杜絕冷橋，防止結露現(xiàn)象;夕卜窗采用鋁型材單框斷熱橋中空Low-E玻璃，保溫透光效果好，提高車間保溫、隔熱和氣密性能，降低空調能耗，節(jié)能增效。建筑照明設計在滿足工藝生產的前提下，選擇綠色節(jié)能、使用壽命長的LED照明燈具，可降低照明能耗30%以上，室外路燈采用太陽能照明燈具也已被廣泛運用。各建筑物空調系統(tǒng)根據(jù)生產工藝、辦公管理要求，采用差異化設計，兼顧空調系統(tǒng)的經(jīng)濟性和使用效率;建筑朝向布置盡可能避開冬季主導風向，充分利用冬季日照和夏季自然通風等技術和策略，達到節(jié)能目的。節(jié)水與水資源利用，根據(jù)對用水水質的不同要求設計供水管線，對污水處理、中水回用，對雨水收集與使用，對空調冷凝水的回用，選擇節(jié)水器具等，做到節(jié)水和水的循環(huán)利用。4結束語綠色玻纖工廠設計，離不開先進的玻纖生產工藝技術、生產裝備;離不開不斷提升的建設工程設計技術，以及越來越多的綠色環(huán)保的新材料、新技術、新裝備;離不開玻纖從業(yè)人員的綠色環(huán)保意識，更離不開國家政策的引導，以及全社會對保護地球綠色生態(tài)環(huán)境的重視和推進。走在玻纖產業(yè)前端的科研設計從業(yè)者，正積極推動綠色玻纖生產工藝技術的應用和技術升級換代，降低玻纖生產對資源能源的消耗和對環(huán)境的影響，努力打造綠色玻纖，實現(xiàn)綠色玻纖產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻【相關文獻】[1]中國建筑科學研究院機械工業(yè)第六設計研究院有限公司.GB/T50878-2013綠色工業(yè)建筑評價標準[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2014.[2]陳金方.玻璃電熔窯爐技術[M].北京:化學工業(yè)出版社，2007.[3]張耀明.玻璃纖維與礦物棉全書[M].北京:化學工業(yè)出版社，2001.[4]趙珊茸.結晶學及礦物學[M].北京:高等教育出版社，20