第10章 火焰池窑电助熔的意义

    电助熔技术早在1934年美国已有人申请专利，但到1952年才开始广泛应用。七十年代初，美国玻璃池窑已有50%采用电助熔，目前90%的瓶罐玻璃池窑采用电助熔，显象管玻璃池窑也大量采用电助熔；英国有300多座大大小小的电助熔玻璃池窑；日本、德国等国家，电助熔发展也很快。从日产300T的大型平板玻璃池窑到马蹄焰池窑都有采用。

    所谓的电助熔或者电助熔，指的是借助于电极把电能直接送入用燃料加热的玻璃池窑中。采用燃料加热价格低廉，所以在大型池窑上难以采用全电熔，但是却可考虑在用燃料加热的池窑熔化部内同时采用直接通电加热。

    在熔化部采用电助熔，是通过直接通电补充一部分熔化所需的热量。在这种情况下，通入的电量以100%的效率用于熔化，在希望窑炉的出料量大于最初设计出料量时，这种方法是一种很简便的手段，所以它作为增加池窑出料量的一种经济的方法，广泛地被应用于大型窑炉。在大型窑炉中，当增大出料量时，成型流加大，料堆向流液洞一侧延伸，很容易在玻璃制品中产生大量气泡和线道等缺陷。如果在适当的部位采用电辅助直接加热，则会使电极附近的玻璃液温度升高，对流加强，从而可以获得没有缺陷的玻璃制品。因此电极的插入位置是很重要的，通常在火焰加热形成的热点处或者靠近流液洞处插入一组电极，另外根据情况，在加料口区域也可插入一组电极。

    每天增加1T出料量需要的电能一般为25～35Kw。根据用于熔化玻璃总热量中电能所占的比例不同，可分为正常的电助熔、超电助熔和剩余电助熔。超级电助熔用于大大提高池窑生产能力。超级电助熔是指特大型的电助熔加热装置，借此可使池窑的出料率差不多提高一倍。例如，一座出料率为60T琥珀色玻璃的池窑，把出料量提高到110T。一座无色玻璃池窑的出料量由140T/d提高到260T/d。这种特大型的电助熔加热装置(功率高达3000Kw)已是很普通的了，通常是解决高速大型成型机要求增加玻璃需用量的一条最经济的途径。

    在提高窑炉生产能力，同时又须降低火焰空间温度时，可采用剩余电助熔。

   平板和瓶罐玻璃池窑广泛采用正常电助熔，能强化窑内对流，提高窑炉生产能力10%～40%，单位耗电量为0.8～1Kwh/Kg玻璃，这个数值与所熔化的玻璃成分、熔化温度和窑炉结构有关。每天增加熔化1T玻璃液需输入的功率(Kw)为：平板玻璃35 Kw、无色瓶罐玻璃25～30 Kw、绿色瓶罐玻璃30 Kw、硼玻璃35 Kw。

例1：美国欧文斯—伊利诺斯公司在一座具有六对小炉的横火焰池窑上采用了电助熔。三对钼电极从侧墙插入，浸入玻璃液长度为600mm，电极长为1200 mm，直径为φ50mm，采用三个单相调压器供电，电极电流密度不大于4A/cm2。电极消耗2.5～5cm/月。

例2：前苏联也在一座100T/d的玻璃池窑上安装了辅助电热设备，总的热耗及熔化部上部空间温度都有明显的下降。

例3：日本很多马蹄焰池窑装有电助熔，电极一般都是从池底插入，三相供电。

例4：捷克1960年购买了美国PENELECTRO公司专利，在乌斯基玻璃联合公司的瓶罐池窑上应用电助熔。

     最近几年，由于我国能源结构的调整，整个玻璃行业对电助熔产生了浓厚的兴趣。80年代初江苏某厂日产15T的马蹄焰池窑上进行了试验，取得了可喜的成果。该厂从侧墙插入三对φ45mm的钼电极，三个单相变压器供电，电耗0.65～0.7Kw/Kg玻璃液。每天可增产4T玻璃液，玻璃质量也明显提高，成品率由原来的40～50%提高到65～70%。

10.1 池窑电助熔的优缺点

    1.大幅度地提高熔化率

    国外大型燃油平板玻璃池窑，一般熔化率为2T/m2·d，我国为1.6T/ m2·d左右，采用电助熔技术后，可使熔化率提高到3.2T/m2·d，甚至可达4.2T/m2·d。熔化率可提高60%，甚至100%。

    通入玻璃液中的电能是服从“焦耳效应”的，电能在玻璃液中的传递速度比以辐射和对流传热约大五倍。另外由于在池窑的适当位置安装电助熔设备，形成了有益液流，热点附近温度较高的玻璃液，向加料端流动，提高了与玻璃配合料接触的玻璃液的温度。实验室试验证明，温度每提高50℃，玻璃的熔化时间可缩短一半。规模较大的池窑，在1500～1550℃温度范围内，温度每提高10℃，玻璃熔化率提高4—10%。

2.提高玻璃的熔化质量

6．稳定热点和加强有效对流

    在热点位置的电助熔，产生有益的对流，有助于配合料的分布、阻止不理想的对流和稳定窑炉的操作。图10.2表明在正常生产的池窑上进行电助熔，即使不需要额外玻璃，由于电助熔加热的能量稳定了玻璃液的对流，而使池窑的操作更加稳定，对燃烧过程中一些小的波动就不甚敏感。可以向成型部提供更加均匀的玻璃液。池窑的热点部位加进少量的电能即能得到显著的效果。

    电助熔设备对原有池窑在设计和操作方面的内在缺陷做了简单的改善，促进了对流，使配合料得到了较好的控制，池窑的熔化率有了更大的提高。

    电助熔由于是从玻璃液内部产生的焦耳热，在电极之间强化热点(热障)，强化对流。整个熔化过程加速，导致池窑熔化率的提高。熔化的玻璃具有更好的均匀性。有利于轻量瓶或薄壁玻璃器皿(如高脚杯)的成型。电助熔同时在池窑的纵深方向进行，易于澄清，从根本上排除了玻璃条纹和气泡。

 7.节能

    电助熔单耗接近于理论耗热。电助熔运转十分经济、合算，热效率达到90%，引入的电能几乎全部转变为热能。

8.炉温的控制更为方便

    炉温的控制更为方便，只用按按电钮，根据池窑要求的负荷，选择变压器电流。这样便在烧油或烧煤气的池窑上，提高了熔化率。

9.投资少，上马快

    为了提高玻璃池窑的设计生产能力，通过扩大窑炉尺寸的方法，每天增加1吨玻璃液，投资大约6万元；而不改变熔窑结构，采用电助熔技术，每天增加1吨玻璃液，投资仅为2万元。同时，除电极消耗外，其它设备如调压器、控制系统和外接电缆等都是固定资产，可以长期使用。

10.减少污染

   对火焰池窑来说，废气量随着生产能力的增加而增加，一般来说，每天增加1吨玻璃液，大约就要多产生1万m3的废气，该废气又不能回收，且很难利用，故通过烟囱排放到大气中，对环境污染很大的，在人口密集的城市尤为严重。采用电助熔就可以相应的减少废气量，有利于环境保护。

11.池窑电助熔可有的放矢在玻璃熔化池内产生热量。视具体情况，电助熔可用在澄清部或用在熔化部，或同时用在这两个区域。如果是透热辐射性差的深色玻璃，则在熔化部使用电助熔极为有利。总之，电助熔可使池窑的运行具有很大的灵活性。

12.用棒状钼电极，能在运行的池窑上施工、安装而无须中断正常生产。不再需要等到窑炉改造时就能提高产量。

13.其缺点是投资成本高，特别是电与燃料相比，能源成本相对较高。因此应用电助熔必须对经济性进行综合分析。

电助熔装置尤其适用于有色玻璃、难熔玻璃。当前正在用于生产各种颜色的瓶罐、医药用制品、器皿、灯泡、压延的玻璃板、玻璃管、玻璃棉、玻璃纤维、显象管玻璃、乳白玻璃、耐热制品以及光学玻璃。

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