引言玻璃纤维具有质量轻、强度高、耐高低温、耐腐蚀、隔热、阻燃、吸音、电绝缘等优异性能以及一定程度的功能可设计性，是一种优良的功能材料和结构材料。目前，世界玻纤产业已形成从玻纤、玻纤制品到玻纤复合材料的完整产业链，其上游产业涉及采掘、化工、能源，下游产业涉及轨道交通、石油化工、汽车制造等传统工业领域及航天航空、风力发电、海洋工程等新兴领域。近年来，我国玻璃纤维产量稳居世界第一，已成为玻璃纤维产业大国。预计2020年我国玻纤企业总产量超过 550 万t。2019 年全球玻纤下游应用前三大应用领域为建筑建材、交通运输、消费领域，占比分别为35%、27%、15%。如何合理利用玻纤窑炉烟气余热，提高能源利用率，提升经济效益等成为行业内一直关注的问题。1玻纤窑炉烟气玻纤窑炉烟气主要来源于两个方面：窑炉内的燃料燃烧所产生的气体；配合料熔制过程中，发生物化反应时所放出的气体。玻璃纤维窑炉废气具有如下特性：（1）温度高。现有工艺流程为窑炉废气经过金属换热器换热后外排温度一般为 500℃～800 ℃, 焓值较高，如不加以利用，此部分高品质热源将白白流失，造成能源浪费。与此同时，过高的烟气温度会造成烟道的选材极为困难，工程造价大幅增加。（2）粉尘性质特殊。由于玻璃窑炉内温度在1 300℃以上，配料中所含的部分盐类升华；同时少量纤维玻璃成分流失后以气溶胶的形式随废气排出。当废气温度下降至 250 ℃左右时，这些盐类和玻璃成分蒸气由于凝华作用又变回固态，从而形成烟雾状粉尘。当温度降至 120 ℃以下时，还会析出黄绿色具有一定黏性和腐蚀性的固体物质，很容易板结而阻塞管道和设备。（3）污染成分多且复杂。玻纤工业中废气的主要有害成分为 SO2、NOX、CO及碳氢化合物，其中SO2、NOX含量比较大，未处理完全的有害气体排入大气后会加剧环境恶化，影响人类生活。2窑炉烟气余热利用方法2.1热能回收（1）金属换热器。金属换热器有片状管式、针状管式、光管式、管式喷流、箱式喷流、带插件管式、带插件内外螺纹管式、带插件波纹管式等不同类型。金属换热器常用作玻纤池窑中的烟气热量回收装置，高温烟气通过金属换热器进行热交换后排出，再进行废气处理。回收后的热量可用作原丝烘干热源，大大提高了能源的利用效率，降低生产成本。然而随着生产的不断延续，金属换热器内壁容易附着大量烟垢，且难以清理，导致其传热效率下降，热源极不稳定。以外，采用金属换热器的余热回收方式需要的高温烟气管道较长，换热器安装在车间上方的井架上，而不锈钢高温烟气管道及井架的造价较高，无形中增加了项目的建设成本。尽管金属换热器已经回收了大部分的烟气热量，烟气温度也只能降到废气处理前的200 ℃左右，未做到烟气余热最大化的回收。低温余热回收技术难度较大，有企业提出了低品位烟气余热回收利用系统，采用计算机技术将经过一级热回收后的窑炉烟气自动集中采集，并通过适当调配后作为干燥室的热源。（2）余热锅炉。采用余热锅炉将烟气热量进行回收，将水加热到一定温度之后产生热水或蒸汽，供其他工段使用。余热锅炉分为立式和卧式。有一种专为玻璃窑炉设计的卧式烟管型余热锅炉，由前后烟箱及锅炉主体构成。前烟箱便于锅炉清灰时烟灰沉积于其底部，后烟箱下部为灰斗，上部为出口，正立面有活动管塞，可无须停机在线逐根对烟管清灰。锅炉主体包括前部水冷壁构成的辐射冷却室和锅壳式烟管构成的本体，前者可使一部分气态炉料因冷凝析出并在烟气突然降速的情况下沉降下来, 降低烟管堵塞概率。余热锅炉特性如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.020.T001表1余热锅炉特性烟气温度/℃水管蒸发量/[kg/(m3·h)]蒸汽压力/(kg/cm3)40023.01~250029.01~260036.51~270044.01~280052.51~290065.01~21 00078.01~21 10097.01~21 200120.01~2我国自20世纪90年代起，就已将热管技术应用到玻璃窑炉烟气余热回收中，并获得了良好的经济效益。高效节能型窑炉烟道温度较低，烟气热量较少，采用蒸汽余热锅炉无法满足余热回收的要求。为此，有的企业推出了汽-水两用热管余热回收器，该装置可以产出90 ℃~100 ℃热水以供生产生活使用，同时可以转换功能，产出少量饱和蒸汽供其他工段使用，达到“一机两用”的效果。2.2动力回收动力回收是将玻纤窑炉烟气中的热量转化为动力或者电力后再进行使用，这里主要指烟气余热发电技术。余热发电技术在钢铁、水泥、玻璃等工业中应用广泛，其工作原理如图1所示。其本质与火力发电相同，主要是通过余热锅炉回收来自窑炉烟气的热量，将锅炉给水加热为过热蒸汽后用于蒸汽透平发电。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.020.F001图1烟气余热发电原理图余热发电技术相对成熟，但玻纤窑炉运行过程复杂多变，影响发电量的因素较多，因此需要掌握各影响因素对发电量的影响，使烟气热量得到充分利用，提高发电量。在玻璃池窑中，产量越大，天然气用量越多，发电量自然也会随之增加。然而，当余热锅炉运行到一定阶段时，锅炉水管内积灰和水垢会降低水管与烟气间的传热效果，降低发电量。与此同时，窑炉的燃烧方式、燃料种类等因素也会影响到余热发电效果，而余热发电站与窑炉生产线在日常运行过程中若沟通联系不及时，也会造成发电量的减少。在窑炉烟气余热发电技术应用中，需要认清窑炉烟气的特性以及窑炉运行规律，尤其是在玻纤池窑余热发电技术的发展上，应当多借鉴其他工业余热发电技术的经验，开发出更加适合玻纤行业的窑炉烟气余热发电技术。腐蚀严重、积灰严重是窑炉余热发电中常见的技术难题，除了采用煤气、天然气等含硫量较低的燃料、采用耐腐蚀材质等改善方式，改变除灰方式也可以有效改善这一问题。对于当前窑炉纯低温余热发电技术而言，窑炉烟气只有在160 ℃~400 ℃温度段时利用率才可达到最大化。如何将低温段烟气余热充分应用到余热发电中，是一个值得长期研究的方向。3玻纤窑炉余热利用原则在玻纤窑炉中引入余热利用技术，不仅可以减少烟气污染，同时可以提高能源利用效率，达到节能减排的效果。选择合适的窑炉余热利用方式，实现余热利用率达到最大化，需要遵循以下几点原则：（1）玻纤窑炉烟气余热利用方式的选择首先应充分考虑经济性。烟气回收设备配置需要一定成本，若应用后经济收益低于投入成本，则应考虑更换其他余热回收方式。（2）烟气余热应当优先应用于窑炉或玻纤生产系统中，降低其他燃料的利用率，降低生产成本。若生产系统应用完毕仍有剩余，则可以利用这部分热量生产蒸汽或热水供其他方向使用。（3）在配置玻纤窑炉余热回收系统前应当对窑炉烟气进行分析，充分掌握烟气参数数据，尤其是余热发电系统。根据烟气分析结果，设计对应的热力系统，保证能源的最大化利用，避免能源的二次浪费。（4）玻纤窑炉烟气余热回收设备在运行过程中不应影响窑炉的正常稳定工作，不可对窑炉本身质量及产量等产生影响。4结语玻纤窑炉内温度较高，存在大量余热资源，若不加以回收利用将会造成很大的能源浪费，如何有效地进行窑炉烟气余热的回收利用一直是值得探讨的问题。通过总结了常见的窑炉余热利用方式，包括热量回收以及动力回收两种回收利用方式，对实际应用问题进行了深入探讨，并提出了玻纤池窑烟气余热利用的选用原则。