基于数据协调法评估电助燃天然气玻璃熔炉性能：精准剖析与节能新契机

在玻璃熔炉研究中，传感器测量误差和未测量变量影响性能评估。研究人员开展 “Evaluation of electrically boosted natural gas fired glass furnace performance by using data reconciliation method” 的研究，利用数据协调法处理数据，得出熔炉的能效、蓄热室效率等参数，为提高熔炉性能和能源效率提供依据。

　　在玻璃制造的世界里，玻璃熔炉就像一座能量消耗的 “巨塔”，是玻璃生产过程中的关键环节。它消耗着大量能源，让玻璃产业成为能源密集型领域，对环境也产生不小的影响。为了提升玻璃熔炉的能源利用效率，众多科研人员纷纷投身研究。然而，在探索的道路上，却面临着诸多难题。一方面，玻璃熔炉内需要测量的参数众多，像质量流量、温度、电量等，但由于技术限制和经济考量，无法对所有变量进行测量。另一方面，即使有测量数据，传感器的误差和人为失误，也会让这些数据与质量和能量平衡不符，就像给精准评估熔炉性能戴上了 “枷锁”，导致无法准确把握熔炉的真实运行状况。在这样的背景下，为了突破这些困境，来自土耳其 Gebze Technical University 等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Heliyon》杂志上。

研究人员采用数据协调法（Data Reconciliation Methodology）来攻克难题。这种方法就像是数据的 “过滤器”，可以去除测量数据中的误差，还能估算出那些未测量的变量。研究中，他们先建立了玻璃熔炉的数学模型，这一模型基于质量和能量平衡方程，涵盖了熔炉不同部分的反应过程。接着，收集熔炉的测量数据，这些数据来源广泛，包括流量、温度、成分等多方面的测量，但都存在不同程度的误差。然后，运用数据协调法对数据进行处理，通过一系列复杂的计算和分析，检测并去除粗大误差，减少数据噪声，让数据更加可靠。

在研究结果部分：

• 玻璃成分结果：研究发现玻璃成分测量中，仅 w3,8(K2O) 和 w3,10(Cr2O3) 检测到粗大误差，经数据协调（DR）重新估算了数值。玻璃成分标准偏差减少值在 0 - 84.5% 之间，如 w3,1(SiO2) 标准偏差降低最多，达 84.515% ，但相对误差仅 0.176% ； w3,4(TiO2) 测量值与协调值差异大，标准偏差降低 42.94% ； w3,3(Fe2O3) 标准偏差和相对误差几乎无变化，说明其测量可靠。
• 温度结果：热烟气温度 Thflg 的标准偏差减少最多，达 17.1%，相对误差 0.72%，协调后温度为 1687.24K，比测量值高；再生器排出烟气温度为 782.01K，与测量值相差 2.14K，标准偏差降低约 2.75% ；批次气体温度 Tbg 与测量值相同，不受其他变量影响；热燃烧空气温度 Thca 标准偏差减少约 6.94% 。整体表明温度传感器可靠性较高。
• 质量流量结果：玻璃熔炉的质量平衡研究中，拉制玻璃的测量值可靠性高。通过数据协调法估算出批次气体比例，发现实际燃料消耗比之前测量多 2kg / 天。还成功估算出如 peephole、doghouse 等开口处的气体泄漏量以及再生器吸入冷空气量，为后续改进提供关键数据。
• 能量结果：研究揭示燃料是最大能量输入源，天然气占 96.85% ，电力占 2.61% 。经数据协调，确定了各部分能量损失，如熔池侧热损失 249.371GJ / 天 ，上层结构侧 130.72GJ / 天 等。计算出熔炉能效为 38.63% ，蓄热室效率为 62.72% ，比未经数据协调时更准确，特定能量消耗（SEC）为 4159.84 。通过 Sankey 图直观展示能量流向，发现大部分能量通过烟气、泄漏和壁面热损失排出系统。

研究结论和讨论部分，数据协调法在玻璃熔炉分析中效果显著。它不仅能有效检测和去除粗大误差，降低测量值标准偏差，还能准确估算难以测量的变量，如气体泄漏量和冷空气吸入量。通过研究确定了熔炉中最大的损失 / 泄漏位置，为优化熔炉运行提供方向。研究得到的熔炉性能指标，能效、蓄热室效率和特定能量消耗等，为评估熔炉性能提供了可靠依据。研究还指出减少空气泄漏、增加废玻璃比例、改善熔炉隔热和提高熔炉材料耐高温性等措施，对提升熔炉性能具有重要意义。这项研究为玻璃熔炉的优化运行、降低燃料消耗和减少碳排放奠定了坚实基础，为玻璃行业的可持续发展提供了有力支持。