玻璃钢化能耗:如何不被虚假数据误导?(第 1 部分,共 2 部分)

考虑投资新的钢化生产线时,能耗总是一项重要议题。原因很简单:钢化过程需要大量能耗。因而,能源成本是钢化生产线运营成本的主要组成部分。这就是为何钢化设备制造商不断提高能源效率,也是为何您有时会看到一些有关能耗的不现实说法。

汽车工业提供一个很好的类比。汽车的发展趋势一直是降低油耗和减少排放。监管政策日趋收紧一直是这一发展趋势的一个推动因素。而燃油价格对于购车决策影响重大,因此买家也变得越来越挑剔。结果越来越多的环保型汽车面市。但另一结果却有作弊之嫌:我们发现,通过较低的投资来实现较高的业绩。

两年前我们发表一篇名为 《大众汽车的玻璃钢化业务》的博文,以解决钢化生产线制造业务中的相同问题。如果您还没看过这篇文章,那就抽时间看看,了解现实生活示例。

两年过去了,问题依然存在。我们总是面对这样的情况:有人宣称, 根据物理定律,玻璃钢化需要的能耗要比玻璃加热的少

这就是为何我觉得有必要对此深入讨论。为快速总结,请参看我们的《玻璃钢化能耗》动画。

钢化基础知识

玻璃钢化包括两个阶段:加热和淬火。首先,必须将玻璃加热到远高于 + 567℃ 的转变点但低于 +710℃ 的软化点 。

需要将玻璃加热到至少 +630℃ 的温度以获得良好的钢化结果。加热后,必须以远低于 +510℃ 的应变点的受控速率快速而均匀地冷却玻璃。只有经过这一阶段,玻璃才能进一步冷却,达到其处理温度。

如果有兴趣阅读更多关于玻璃钢化背后的物理知识,请参阅 《玻璃钢化手册》。

术语

理解能耗讨论时使用的术语非常重要。这些术语在不同的公司可能略有不同,因此最重要的是,始终确保您获得的数据包括从加热到冷却等的所有内容。这些数据包括加热器的所有指标和变量、对流以及钢化炉和鼓风机的能量损失。另外,还要确保这些数字反映了真实的连续生产情况。

下面是深入了解玻璃钢化需要掌握的常用术语。

  • 连接功率:连接到钢化生产线的所有电气组件的总功率。与普遍的看法相反,连接功率与能耗并无直接关联。需高连接功率,以便钢化炉可处理大负载而不发生加料延迟。这意味着钢化炉要能从之前的负载中迅速恢复。
  • 由于玻璃总是需要一定的热量才能达到其钢化温度,所以无论连接功率如何,玻璃加热中的能耗都将完全相同。事实上,高连接功率甚至可节省一些能源,因为钢化炉在负载之间恢复的等待时间将会缩短。由于钢化炉的绝缘和对流技术,不同钢化炉的能耗可能各不相同。
  • 加热功率:钢化炉的总功率,包括加热器功率和对流。
  • 淬火功率:用于玻璃淬火和冷却的鼓风机所需的总功率。
  • 能量损失:钢化炉浪费的能量。一些热量总会通过炉壁辐射出来。不过,由于现代钢化炉绝热良好,与总能耗相比,辐射所造成的能量损失微乎其微。
  • 生产中能耗: 生产中使用的能量通常以 kWh/m² 计算。其中包括加热、淬火和炉子的热损失。

Energy consumption standard tempering line

评估所提供的能耗数据时,请小心谨慎。

  1. 务必将所提供信息与已知的生产所需的最小能耗进行比较。
  2. 一定要确保考虑所有部件。
  3. 要记住指标 0.475 kWh/m²*mm。它是加热玻璃所需能耗的绝对最小值。

这意味着加热 10 mm 厚的玻璃,最少需要能耗  4.75 kWh/m²。最重要的是,还需要加上淬火能耗。所以,当您看到的值低于加热所需的最低限度值时,您马上就会知道其中有误。

大众汽车的玻璃钢化业务》 一文中所描述的案例就是个很好的例子,其中,制造商声称它的设备其整个热处理周期的设备总能耗仅为 0.20 kWh/m²*mm。

这是一个极端的例子,但遗憾的是,这种情况并非您想象的那样罕见。如果供应商故意给您提供虚假信息,使其设备看起来更好,谁知道他们为赢得业务还篡改过哪些数据呢?

此时,不容质疑的是,问问为何应相信上面的数字。

在下篇博文中,我将解释这些数字背后的一些理论,帮助您理解这些数字背后的物理原理。我还将更详细地讨论加热和冷却。这样,信誉不好的供应商都无法明目张胆地蒙蔽您。

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