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您的位置:网站首页 > 最新文章火焰池窑的电助熔——生产有色玻璃的电助熔窑炉
在生产深色玻璃的池窑中,因玻璃的透热性差,采用电助熔有着重要的作用,图12.2.1各种玻璃在不同温度下的辐射导热性能。从能量使用的观点来看,在澄清部使用电助熔加热比在熔化部使用较为有利。
例1.生产翠绿色瓶的电助熔池窑
1.玻璃的组成见表2.1.4中NO 16。玻璃的电阻率、温度曲线见图2.1.7中曲线16。
2. 电极布置 窑炉的熔化面积16.2m2,燃油。安装六支φ50mm的钼电极,电极布置如图12.2.2。两支电极安装在喷火口下,四支电极安装在熔化池的池墙两侧。流液洞前的一对电极系相对通电,喷火
3. 电极的质量要求 钼电极的直径为Φ50mm,比重约为10,其纯度:Mo>99.9%、C<50ppm、Cr<50ppm、Ni<50ppm、Fe<50ppm。电极的端部采用螺纹联接,以便电极消耗后可接长推进。
4. 电极水冷却系统 每根电极所需冷却水为8~12 l3/min,水质达到锅炉用水的软水标准。冷却水在正常运行时不断水,电极冷却水采用循环系。
5. 电极砖的选用 采用国产含ZrO236%的还原法生产的全致密电熔锆刚玉砖。
6. 电助熔池窑的供电和控制 电助熔采用三台单相隔离变压器380V供电,利用可控硅在初级侧进行调压,以控制各区域的电功率输入,使玻璃液在池窑内达到理想的加热条件,如图12.2.3。电器设备主要由控制柜、初级开关和窑炉变压器等构成。
GB—隔离变压器;TB—同步变压器;FB—反馈变压器
图12.2.3 电助熔窑炉供电原理(助2215)
7.电助熔窑炉的运行和热工测定
电助熔系统在窑炉点火和加料过程中将电极安装就位,窑炉投产四个月后通电使用。熔化池上部空间的温度用辐射高温计测定,由原来的1600℃降至1500℃。因翠绿色玻璃的透热性差,在未通电前熔化池上部温度虽然提高到1600℃以上,由于温度波动使料道的玻璃液温度下降,导致停机而影响生产。采用电助熔加热后(总功率达到100kW),经十二天连续测定,安装在窑底的热电偶测得T1由650℃提高到710℃,T2由510℃提高到600℃。料道内玻璃液温度上升,改善了制瓶机的操作条件,减少了制瓶机因料道中玻璃液温度过低而停机的时间。
8. 电助熔池窑与燃油池窑各项指标对比如表12.2.1
表12.2.1 电助熔池窑与燃油池窑各项指标对比
指标 窑别 |
料别 |
熔化池面积 (m2) |
出料量 t/d |
熔化率 t/m2d |
热效率 % |
油耗 Kg/t玻璃 |
电耗 Kwh/t玻璃 |
年节油 t |
年耗 万Kwh |
收益 万元 |
电助熔池窑 |
翠绿料 |
16.52 |
28.74 |
1.74 |
35.31 |
184.8 |
69.6 |
676. |
64.0 |
4.6 |
燃油池窑 |
青白料 |
20 |
24.00 |
1.2 |
28.06 |
258.3 |
9.电助熔池窑的效果
玻璃电助熔池窑使熔化池上部空间的温度由1600℃降至1500℃,延长了窑炉的使用寿命,熔化率提高45%左右,每年可节油600吨左右,减少了大气污染,窑炉操作控制灵敏、稳定,提高了玻璃的熔化质量。
例2 生产香槟瓶的电助熔池窑
图12.2.4所示为煤气电助熔池窑。该窑为蓄热式、横火焰池窑。熔化池长宽为13620×7300mm,由池底垂直插入两排棒状电极,共九对。其电极直径为50mm,长度为800mm,电极间距1400mm。在电极与鼓泡喷咀之间设置窑坎。这样布置有利于上升玻璃液流的形成,使玻璃液下层的热量能顺利地传至上层,使热对流加快,形成所谓“热屏障”,以阻止未熔制好的玻璃液进入工作池。
玻璃成份为(重量百分比%):68.4SiO2; 4.5Al2O3; 6.3CaO; 3.9MgO; 14.5Na2O; 1.2Mn3O4; 1.4Fe2O3; 0.2SO3。深绿色配合料与碎玻璃之比为80∶20。当熔制含硫酸盐的配合料时,为保证其完全分解,一般剂量的还原剂是不够的,通常需增加2.34%。用于熔制香槟酒瓶。
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1.加料口的温度分布 加料口池深上的玻璃液温度分布如图12.2.5所示,图中曲线1为煤气加热时,曲线2为煤气电同时加热时。由图可见,电助熔加热池窑加料口配合料层下玻璃液温度比煤气加热池窑提高了30℃,在池深100~300mm处,平均提高70℃,池底提高50~60℃,玻璃液最高温度位于池深200mm处。
2.加料口玻璃液温度与电助熔加热功率的关系 加料口玻璃液温度与电助熔加热功率关系可用下式表示:Tk=T0+0.13Nd 式中Tk—加料口玻璃液温度(℃);T0—无电助熔加热时加料口玻璃液的温度(℃);Nd—电助熔加热的功率(Kw);0.13—比例系数。
由式Tk=T0+0.13Nd,当电助熔加热功率增大时,加料口玻璃液温度成比例地增大,呈线性关系(见图12.2.6)。
图12.2.6所示直线并未完全真实地反映出加料口玻璃液温度与电助熔加热功率关系,因为它未考虑到煤气加热的影响。加料口玻璃液温度既是电助熔加热功率的函数,也是煤气加热的函数,当煤气加热量为常数时,它们之间的关系如图12.2.7。图中直线1的电功率为12700Kw,线2为13100Kw,线3为13300Kw。由图可见,加料口玻璃液温度随煤气加热功率和电助熔加热功率增大而升高。
为保证玻璃液的稳定,电助熔加热的功率与煤气加热必须符合图12.2.8所示的关系,当电助熔加热功率增大时,煤气加热需相应减小。其关系也可用下式表示Ng=N0-ANd , 式中Ng—煤气加热功率(Kw);Nd—电助熔加热功率(Kw);N0—无电助熔加热时的煤气加热功率(Kw);A—比例系数。
当煤气加热功率和电助熔加热功率为一定值时,加料口玻璃液温度与出料量为非线性关系(见图12.2.9)。当出料量小于100T/d时,出料量的微小增加,将使加料口玻璃液温度急剧下降,其主要原因是出料量的增加使玻璃液热对流减弱。然而,当出料量大于100T/d时,加料口玻璃温度受出料量变化影响甚微,这时,可以认为由电助熔加热输入的热量全部用于配合料的熔化。
当出料量增加时,为保持加料口玻璃液温度恒定,使其不致下降,可相应增大电助熔加热功率。
3.电助熔加热熔化池玻璃液温度分布
电助熔池窑熔化池玻璃液温度分布如图12.2.10所示,图中曲线1为煤气加热,曲线2、3为煤气电助熔加热,前者功率为850Kw,后者为1020Kw。由图可见,当功率为1020Kw时,沿池深方向的平均温度比煤气加热池窑增高100℃,池底增高250~300℃,且最高温度区沿池深下移至500mm处。当功率为850Kw时,沿池深方向平均温度增高20~30℃。
由上述可知,当借助电助熔加热向玻璃内输入热量时,玻璃液最高温度区将沿池深向下移动,而且温度分布比较均匀。电助熔加热功率越大,这种现象就越明显。
4.电极布置对玻璃液对流的影响
玻璃液热对流对玻璃熔制过程各个阶段的影响是不同的,在硅酸盐和玻璃形成阶段它是有利的,可促进硅酸盐和玻璃的形成。在澄清和均化阶段,将使这些过程变得复杂化。采用电助熔加热后,熔化池玻璃液流除与池窑结构和操作制度有关外,还与电极安装位置、数量、电极输入功率等因素有关。此时液流变得更复杂,除一般火焰池窑形成的玻璃液流外,还有电极附近的局部液流。如图12.2.11 1)为一对电极附近的局部垂直液流,图12.2.11 2)和3)为两对电极附近的局部垂直液流。这些液流可促进玻璃液的强烈搅拌,使得电极间的焦尔热分布更均匀。此外,电助熔加热使上层液流厚度增大,平均速度升高,****速度区沿池深方向向下移动,由此可增加池窑出料量。 电助熔池窑电极安装形式是多种多样的,与池窑结构、电极材料、形状和数量等有关,总的原则是:在熔化池能强化配合料的熔化,在澄清池能形成强烈“热屏障”。通常,在池底垂直安装电极最普遍,有一排的、两排的或多排的,安装于池窑热点附近。电极间距一般等于熔化 |
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这一点也可从图12.2.14所示的液流系数和电助熔加热功率的关系得以证实,图中线1为两排电极、截面Ⅱ处的液流系数,线2为三排电极,截面Ⅱ处的液流系数,线3为两排电极、截面Ⅵ处液流系数,线4为三排电极、截面Ⅵ处液流系数。由图可见,在截面Ⅱ处两排电极热对流比三排电极强,但在截面Ⅵ处两排电极热对流比三排电极强小。
在相同功率情况下,两排电极的“热屏障”作用比三排电极强。两排电极还可使玻璃液“死角”减小,甚至完全消除。
5.电极的供电方案 电极用两只并联的三相变压器供电,电压可进行有级调节。高压绕组为三角形连接,电压为6000V,低压绕组视工作情况而定,当需要加温时,采用三角形接法,正常使用条件下为星形接法。低压绕组工作电压为105V,电流为300A。用厚0.5mm、宽120mm的铜排连接低压绕组输出端与电极。电极间负载为三角形连接如图12.2.15,电极由池底垂直插入,其工作长度为800mm,顶端离玻璃液面的距离为100mm。A1—A3,B1—B3,C1—C3为各电极的A、B、C三个相。Ic为流经玻璃液的电流。
根据熔化池上部火焰加热与下部电助熔的比例,借助变压器手动转换装置改变电极间电压和电流,来调节电助熔加热的功率。电极间电压用伏特计测定,伏特计经转换开关与各相连接,电流用安培计测定,安培计经电流互感器与铜排相连。
6.电极的水冷系统 冷却水硬度不大于2mg/l,压力不低于2Kg/cm2,电导率为5·10-8Ω-1·cm-1。进口水温为28~30℃,出口水温为36~38℃,每支电极冷却水耗量为8l/分。冷却水供水自动控制,由水套进口处的水温、压力及出口处的水温决定。每只水套排水管道安装一只电流继电器用来控制系统的水压。操作人员能随时观察到供水系统发生故障。压力传感器和温度传感器输出端连接报警信号回路,用指示灯自动报警。
7.电助熔与鼓泡 当电助熔与鼓泡联合使用时,效果更佳,可使池窑的热点向澄清池延长2~3m,由此可进一步改善玻璃液的澄清条件,并增加出料量。
电极与鼓泡管安装位置如图12.2.16所示,电极由池底垂直插入,共九对,分列两排,第二排比第一排多一对。鼓泡管为一排,安装于窑坎处,它与第二排电极的距离为L3,其间可形成具有良好澄清条件的澄清带(长度为L0)。L2为均化带长度,鼓泡空气在此形成“搅拌液流”,有利于玻璃液的进一步均化。窑坎前的上升玻璃液流,可起“热障”作用。

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