玻璃的熔化制度及控制

:..玻璃的熔化制度及掌握協(xié)作料投入熔窯之后,很快就產生含有大量氣泡的一層熔融的玻璃薄膜,厚度約10余,熔融體不斷向下流淌,漸漸形成小料堆及密集的泡沫層,最終小料堆完全消逝,只有泡沫層留在熔化帶內,有待進一步的澄清及均化。

協(xié)作料上表面由火焰輻射和對流,下表面受1300℃左右投料回流玻璃液傳熱面進行熔化。

協(xié)作料、泡沫層、玻璃液的吸熱是不同的。

泡沫層為協(xié)作料吸熱量的50%,玻璃液為30~40%。

玻璃液的導熱系數(shù)很小,50深處輻射熱量已被汲取約90%,依靠玻璃液的輻射傳熱將上層熱量依次向深層傳遞,加熱下層玻璃液,它與玻璃吸熱性的關系極大。

無色玻璃透熱性好,投料回流玻璃液的溫度高,帶的熱量多,加速了玻璃協(xié)作料的熔融。

協(xié)作料不斷地汲取投料回流的熱量,回流溫度不斷降低,距投料口越近回流溫度越低,比重增大而下沉,經由窯池深部又流到熱點。

投料回流量大有利于熔化及節(jié)能約占化料熱耗15~20%,能延長協(xié)作料堆在熔化部高溫帶的逗留時間,熱交換充分,還能阻擋泡沫熔融體越過熱點。

加大投料回流就必需突出熱點,溫差應為100~300度。

穩(wěn)定的投料回流是穩(wěn)定池底溫度、熔化及泡界線的重要因素。

含鐵高、顏色較深的玻璃透熱性差,投料回流小、溫度低,能耗也高。

一、熔化火焰及其掌握1:..火焰是進行熱交換的主體,它以輻射、對流、傳導的方式將熱量傳給協(xié)作料、玻璃液及窯體。

在耐火材料允許的條件下溫度應高些,橫向溫差盡可能小些,火焰掩蓋面積盡可能大。

各小爐的溫度是由熔化溫度制度打算的。

1、窯內氣氛及火焰亮度在理論上,空氣過剩系數(shù)等于1時為中性,小于1為還原##性,大于1時為氧化焰。

對于純堿-芒硝協(xié)作料到1、2小爐應為還原焰,不使煤粉燒掉,保證芒硝分解所需的煤粉,但還原性不宜太強,防止芒硝過早分解完,在澄清時過飽和不足,達不到硫澄清的目的,在玻璃液中殘留的小氣泡不能浮出。

假如太弱甚至是氧化焰,芒硝不能完全分解,在澄清后或均化帶仍在熱分解,產生2、、3氣體,對于2玻璃液是不能汲取的,氣泡殘留在玻璃液中。

3#小爐為中性,已被玻璃汲取而看不見的氣體3會變成23+→2+2,使澄清好的玻璃液又產生氣泡再生氣泡而殘留在玻璃液中。

芒硝含#率3%以下不加煤粉,1小爐可為中性或弱的氧化焰,其余均為氧化焰。

火焰氣氛的性質用氣體分析法確定。

在正常生產中可按火焰亮度來估量,火焰光明為氧化焰,亮度不大稍有點渾為中性焰,火焰發(fā)渾且飄為還原焰。

窯內火焰氣氛對熔化的玻璃液質量有極大的影響,芒硝過早分解完,起活性劑的作用沒有了,也就起不到先溶入后澄清2:..作用,石英顆粒溶入玻璃液中也變得困難。

玻璃液中不但有氣泡還可能有石英顆粒。

如芒硝沒有完全分解,過熱點后還進行熱分解,同樣會產生氣泡而殘留在玻璃液中。

因此,必需非常重視窯內的氣氛變化,使氣氛穩(wěn)定是非常重要的。

2、火焰的長度及角度方向火焰長對協(xié)作料的掩蓋面積大,有利于熱交換,熔化速度快。

但火焰過長,火梢劇烈沖刷對面胸墻及小爐砌體,不但使這些部位加速侵蝕,還會使耐火材料顆粒落入玻璃液成為結石。

如磚較簡單形成霞石、鋁硅質、鋯質結石。

若廢氣中有可燃物還可能在格子體中燃燒,導致格子體溫度過高而倒塌。

火焰太短掩蓋面積小,也不利于熔化。

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火焰貼近玻璃液面拂過,加強火焰與協(xié)作料及玻璃液的熱交換,還能將液面上滯留的附著氣層驅除掉,加速了玻璃的熔化。

火焰下傾多會沖擊料堆及液面,加劇粉料飛揚,侵蝕窯體、堵塞格子體,還會增加玻璃液中的氣泡。

同時也與空氣混合不好,燃燒黑區(qū)大,火焰掩蓋面積小,加大橫向溫差,破壞了正常對流,降低熱交換,不利于熔化。

若火焰上傾較大,使碹頂溫度過高,可能局部過熱而燒壞大碹。

在火焰與協(xié)作料、玻璃液之間存在一層溫度較低的氣體,阻礙熱交換,不利于熔化,還降低熱效率,增加能耗。

第一次安裝油槍,可定為6角,觀看火焰狀況,再進行調整直到合適為止,一般角度為5~8。

3:..3、火焰應有足夠剛度,燃油火焰剛度大,因重油霧化介質是在有壓力的條件下噴出的,所以火焰速度快、方向性強、剛度也大。

4、燃油熔窯火焰的掌握。

重油燃燒是否完全,燃燒是否符合熔化要求,均與油槍噴嘴的選型、霧化介質的選擇及溫度、壓力、重油粘度、油溫、油壓和操作等因素有關。

1油槍噴出的油滴要細而勻稱,黑區(qū)要短,不能有空心,噴射的射程保證穩(wěn)定不變。

火焰掩蓋面積大,與助燃空氣混合的好,燃燒速度快、剛度好,燃燒熱效率高。

在火焰長度方向上放熱勻稱,輻射強,這對液面?zhèn)鳠嵝矢咔覄蚍Q。

霧化介質消耗要少,對油及霧化介質壓力要求低,噪聲小,結構簡潔,易拆裝、清洗和檢修。

油壓及霧化介質壓力應依據油槍使用說明書確定,太高或太低會離開最佳工作范圍,霧化效果惡化,不能完全燃燒,不但增加油耗,對熔化不利,且加劇對窯砌體的燒損。

噴嘴型號應依據油流量、火焰長度進行合理的選擇,使其達到最佳狀態(tài)。

2重油必需很好地霧化,小于50微米的油滴要超過85%,在肯定范圍內油的粘度與油滴大小成正比。

目前霧化介質多數(shù)已采納壓縮空氣,因其穩(wěn)定且壓力大,利于霧化,同時它本身也參與燃燒約占燃燒所需空氣的5~10%。

用它時火焰易于調整,剛性強、火根溫度高、橫向溫差小。

如將壓縮空4:..氣加熱效果更好,節(jié)油明顯。

有時用調整霧化介質的方法調整火焰的長度及亮度壓力大,火短而亮,短時間尚可,但并不行取,這會增加油耗。

霧化介質的用量,在滿意霧化要求的條件下越少越好,也越節(jié)油。

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最大不應超過12。

3依據重油的粘度打算其加熱溫度,噴嘴處的粘度為3~5,詳細的加熱溫度由表查得,溫度低粘度大,霧化不好,燃燒不完全,溫度高粘度小易結焦、氣化、火短,油溫應穩(wěn)定。

油的最高加熱溫度一般不應超過150℃。

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油槍前的油壓增加油流量同時增加,火焰變長且渾,油壓降低油量削減,火焰短而亮助燃風不變。

因此,在生產中應保證油溫、油壓穩(wěn)定。

4為保證合理燃燒,滿意熔化對火焰的要求,油、氣、風的比例必需合理,達到合理燃燒,這對節(jié)油特別重要。

廢氣中氧含量掌握在2~3%,不應低于1%或高于5%。

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二、熔窯內溫度分布及掌握玻璃的熔化過程是在同一時間不同的位置內進行的。

沿熔窯的長度方向上形成的各自區(qū)域或稱帶所需的熱量和溫度5:..是不同的,為保持熔化的正常進行,就必需保證各帶熱量的供應及所需的溫度。

因此,制定合理且穩(wěn)定的溫度制度及燃料的合理安排,對熔化具有打算性意義。

在制定熔化溫度分布曲線時,依據玻璃的化學組成、協(xié)作料的性質,首先確定熱點位置,再依據耐火材料質量確定溫度。

可參照王承遇教授提出的玻璃參考理論熔化溫度計算公式:=∑+1400:參考熔化溫度℃:氧化計算系數(shù):氧化物的重量百分數(shù):270~75%;230~5%;-3;-5;20~15%-11;20~5%-8;2-12目前熱點溫度多數(shù)定為1575℃,有的達到1580~1590℃。

#熱點與1小爐的溫差一般為100~130℃,這是以小爐腿溫度為基準的。

有六對小爐的熔窯,熱點多定為4#小爐或稍后,料堆與泡界線的距離不應小于一個小爐位置,熱點與泡界線重合或稍后,泡界線之后是干凈的液面。

實際上,熱點是液面表層的最高溫度帶。

溫度分布曲線多為山形也有橋形的,這不很合理,因山形熱點突出明顯,泡界線清楚穩(wěn)定。

為了提高熔化率,提高熱效率,降低能耗,隨著熔窯結構##的改進,耐火材料質量的提高,目前1、2小爐溫度都有不6:..同程度的提高,這也有利于高溫大澄清的實現(xiàn)。

在制定溫度分布曲線時,要重視熱點與冷卻部及流道間的溫度關系,要勻稱而合理地降溫,降溫太快,滿意不了冷卻部、流道及成型的要求,降溫太慢不利于氣泡的汲取、消逝、變小,且增加能耗。

還要增大冷卻部的冷卻強度-窯壓增大、快速降溫、以滿意成型要求,這明顯是不合理的,因此,熔化部末端#溫度7電偶必需合理。

應指出,冷卻部微調風是保證冷卻部窯壓稍大于熔化部窯壓約2~3,保證成型溫度的穩(wěn)定,對溫度進行微量調整。

要建立合理的溫度分布曲線,必需合理地安排各個小爐的燃料消耗量。

一般山形溫度曲線的燃料安排為:1#16~17%;2#18~19%;3#21%;4#20~21%;5#15~16%;6#小于9%7~8%。

這種燃料安排可能不太合理,因澄清排泡所需的熱量較少,應削減此處燃料的供應量,這就消失了“雙高”燃料供應量:1#19~20%;2#20%;3#16~17%;4#20~21%;5#18~19%;6#5~6%。

#####假如熱點在4~5之間還應削減3供應量,增加5~6燃料供應量。

化料及澄清排泡的燃料用量不應低于55%,加熱帶不應高于45%。

伍捷申教授建議的燃料安排為:1#20%;2#20%;3#19~20%;4#9~10%;5#19~20%;6#10~7:..#13%;熱點在5小爐前。

據資料介紹國外浮法窯泡沫區(qū)的燃料供應也較少,約為總量的8~9%。

##雖然2及4小爐燃料供應的最多,也基本相同,但溫度是不同的。

由于2#是化料帶,需要的熱量多,4#需要的熱量少,溫度必定高,絕不行能消失雙熱點。

從工藝觀點說,玻璃的熔化過程也絕不允許消失雙熱點。

對于熔窯內的溫度分布及掌握,燃料的安排等,伍捷申教授在燃料的合理安排與窯內熔化過程的分帶,陳恭源在“玻璃熔化制度新概念”以及有關的資料中均有論述。

筆者在“浮法玻璃的熔化制度”、“浮法玻璃熔制工藝技術的實踐與探討”及“淺析石門硅砂在生產中的應用”中都做了分析和表述。

還應指出,池底溫度的升降打算于最高溫度帶熱點處玻璃液的溫度,也就是玻璃液投料回流與生產成型回流的溫度。

并不打算于所對應的小爐溫度,這在“硅酸鹽通報”及“玻璃”期刊中均有論述,并也為生產實踐所證明。

確定合理的溫度制度和對燃料的合理安排及對火焰進行有效掌握是節(jié)能降耗、優(yōu)質、高產的打算因素。

三、投料、液面及窯壓的掌握投料的正確與否將直接影響熔化速度,化料帶的位置,熔化溫度的變化及液面的穩(wěn)定。

投入窯內的協(xié)作料所形成的玻璃液量必需與成型的玻璃液量同步且相等,使之處于動平穩(wěn)狀態(tài),保持液面及窯壓的穩(wěn)定。

8:..1、投料使用的投料機有壟式、輥筒式、毯式———平毯式、斜毯式、園弧式。

毯式投料機有將協(xié)作料壓入玻璃的趨勢,有利于熔化,落差小,飛料少,易于密封,牢靠性高,故障少,不需備用,大型窯是一窯二機或一機。

應實行快速薄層投料,使協(xié)作料充分掩蓋玻璃液面,料堆位置要穩(wěn)定,不能接觸池壁,不得跑偏。

料堆發(fā)生偏移應準時調整,可實行正倒料或反倒料。

正倒料是哪邊料長停哪邊投料機。

正常生產中如發(fā)覺哪邊料堆多、見長、泡界線見遠可用正倒料,關小閘板,減小下料量,防止出長料及料堆跑偏。

投料機各閘板開度是不同的,應邊部料層薄,中間最厚,有利于熔化。

如已發(fā)生跑偏,可用人工倒料,將靠近池壁的協(xié)作料推向窯的中部。

偏料與窯溫及協(xié)作料的質量也有較大關系。

2、玻璃液面均已實現(xiàn)自動掌握,精度較高,故障很少,可滿意生產要求。

但在發(fā)生某種事故時,液面下降較多,且不行連續(xù)使用自動,應改為手動,漸漸將液面位置長至確認值,再投入自動掌握,這可削減發(fā)生長料或頂泡界線,甚至泡界線外移的現(xiàn)象。

3、窯壓自控系統(tǒng)有了很大進展。

窯壓自控投入之前,應將窯壓人工調整在給定指標范圍內,且應留有較大的調整余量。

碹頂取壓點水平面與玻璃液面上的壓力差2可用下式計算:9:..=空1+β空-煙1+β煙:碹頂水平面距離玻璃液面的高度3空:窯四周空氣密度,20℃:窯內煙氣密度,1500℃,800℃:四周空氣溫度℃煙:窯內煙氣溫度℃β:常數(shù)1273,空取50℃,煙取1550℃,為壓力差。

各廠窯的狀況不同,協(xié)作料不同,窯壓也有所不同,一般為5~10。

有的20,應依據實際狀況確定。

在實際工作中并不計算,而是先給定一個指標,然后在末對小爐后的上沿孔洞處放一支燃燒的木條,若火梢往外冒就定為正式指標。

火向窯內吸是窯壓小,外冒厲害是窯壓大了。

窯壓一經確定就必需保持穩(wěn)定。

窯壓大,火焰渾濁無力,廢氣排不出去,燃燒速度慢,燃燒不完全,熔化部溫度低,泡界線遠且不清楚,加劇對窯體的侵蝕。

窯壓大是抽力不夠或阻力太大,可提高大閘板開度,依據實際可適當調整風火比。

應檢查格子體堵塞狀況及各小爐閘板的開度,煙道漏風、漏水等狀況。

窯壓過小溫度不穩(wěn),增大玻璃液的橫向溫差,增加能耗,不利于熔化。

應降低閘板開度,降低抽力,保證窯壓在指標范圍內。

10:..窯壓過高或過低不但增加能耗,對熔化、澄清、均化、成型都會造成不利影響。

四、玻璃液的對流及泡界線的掌握1、玻璃液的對流,主要是因密度不同及溫差引起的,還有投料的推動及成型的拉引力作用。

,較輕而浮在上面,熔體較重沉入下面。

由于上述各種緣由使玻璃液形成了縱向及橫向對流。

縱向對流主要是投料回流和成型回流。

投料回流的成因是熱點與投料池間存在較大溫差,從熱點流過來的高溫玻璃液約1500℃經過泡沫層和料堆下面時將熱量傳給泡沫及料堆下表面,本身溫度漸漸降低,而泡沫及料堆形成的玻璃液下沉匯入從熱點過來的玻璃液流中,到投料口下沉到某一深度時轉憧憬熱點流淌,到熱點時,這個回流有一部分仍進入投料回流,另一部分與從冷卻部末端回流成型回流來的玻璃液匯合成為生產流成型流,漸漸冷卻而流向冷卻部。

在卡脖、大水管、耳池等處有一部分下沉匯入生產回流,到達冷卻部末端一部分被成型為玻璃帶,另一部分下沉,成為生產回流的主體。

它在流回熱點的過程中,又被不斷加熱而上升,再進入新的生產流。

淺池回流量較少,有利于降低能耗。

因熔窯池底散熱,玻璃液溫度低,粘度大,流淌小,這部分玻璃液不參與回流,一般成為相對的不動層。

在兩個縱向回流之間的池底上部存在密度大和顏色較深的相對不動層較其11:..它部位厚,又稱為三角滯止區(qū)。

熱點穩(wěn)定時,玻璃液流穩(wěn)定,這部分玻璃液不動。

但當泡界線熱點位置移動時,這部分玻璃液可能被帶走。

泡界線前移近玻璃進入生產流中去,泡界線后移遠這部分不動層玻璃液有的進入投料回流,有的匯入生產流,這都會嚴峻影響玻璃質量和生產的穩(wěn)定。

由此可見,要保證對流的穩(wěn)定必需有穩(wěn)定的熔化溫度制度,特殊是要有一個唯一的熱點和穩(wěn)定的熱點溫度。

常常所說的穩(wěn)定的泡界線,其實質就是穩(wěn)定的對流及穩(wěn)定的溫度。

玻璃液是由溫度高的地方向低的地方流淌,在窯的寬度方向上池壁四周溫度低,必定由溫度高的中部向池壁的邊部流淌,到池壁四周向下方或斜下方流淌,稱為池壁流。

到達肯定深度后又由溫度低的地方向溫度高的地方流淌。

投料回流有利于熔化,還能阻擋料堆和泡沫越過泡界線進入生產流,降低料堆及泡沫前進速度,能降低能耗。

生產回流越大,能耗越高。

橫向對流對生產及玻璃質量均無好處,并加劇對池壁的侵蝕,會引起偏料等。

橫向溫差越小越好,溫差越小橫向對流越小。

對液面100以下池壁進行保溫,除降低能耗,提高熱效率外,也起到了削減橫向溫差的作用。

有的廠為阻擋料堆對池壁侵蝕,由投料口兩邊穿入冷卻水管,稱為擋料水包,也有在二臺投料機之間穿一根冷卻水管,稱固料水包,長度6~11。

目的是不分料,料堆不接觸池壁。

2、泡界線是投料回流和生產回流淌態(tài)平衡的結果。

協(xié)作料12:..的質量、溫度分布、對流、投料、拉引量等稍有變化,在泡界線上都會有所反映。

因此,依據泡界線的位置、外形、清楚度就能推斷熔化狀況,并進行調整。

依據伍捷申教授的計算和論述,各帶的熱量消耗比例%:,,。

化料帶泡沫消逝為止約占熔化區(qū)面積的22%。

均化區(qū)由末對小爐中心線外1到卡脖止。

最終一對小爐的燃料量是調整進入卡脖玻璃液溫度的主要手段。

澄清帶占22%的面積是為了保證澄清有足夠的時間,確保硅酸鹽形成后有足夠的時間先完成2的熔化,后完成氣泡的排解,否則將導致生料結石的消失。

均化區(qū)及冷卻部所需的熱量只靠生產流是不夠的,由于受到玻璃液允許的降溫值所限制。

###現(xiàn)在400%,220%,316%,4#23%,5#%,6#停用。

泡界線4#中,若6#使用,4#21