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全电熔窑的烤窑和运行
来源:耐火材料商情网 日期:2021-04-08
    一、电熔窑的烤窑
    烤窑要求
    (1)电极。对安装氧化锡电极的电熔窑,由于氧化锡电极耐热冲击性能差,要求在点火烤窑时电极未浸入玻璃液之前注意保持氧化气氛,氧含量要求过剩!"以上,同时应避免较大的温度波动。
    (2)耐火材料。耐火材料的热膨胀性和对温度的敏感性直接关系到升温曲线的制定。
    (3)窑炉结构。烤窑时,主燃烧器在上部空间加热燃烧。由于电熔窑的结构特点,要求炉内维持较高的正压,使废气从电熔窑上部到电熔窑下部经流液洞上升道和料道排出,使这些部位的升温与电熔窑上部空间同步。流液洞被玻璃液封住后,上升道顶部的小型燃烧器加热上升道和料道,要求有较高的正压。
    (4)燃烧器和燃料。燃烧器应便于调节,所形成的火焰应该短亮,能无焰燃烧更好;能在较高的正压下正常工作,能使升温按要求顺利进行。燃料要有较高的发热值,能稳定燃烧。整个烤窑过程中最好都用气体燃料。
    电熔窑的烤窑过程
    电熔窑的烤窑过程也就是电熔窑的升温过程。要使升温过程顺利进行,升温曲线必须与窑炉尺寸、结构和所采用的耐火材料相匹配。升温过程应尽可能节省时间和能量,同时又必须避免升温过程造成的损害。
    电熔窑的烤窑分两个阶段。首先是耐火材料的烘干阶段,这一阶段用煤气作燃料。为了使窑炉的各个部位都得到烘烤,烟囱挡板应合拢,使窑炉系统形成正压。该阶段大约需要持续两天,窑炉上部结构的最高温度应控制在#&&’左右,在没有安装测氧装置的情况下,控制火焰为天蓝色。第二阶段是电熔窑的主要加热阶段。对电熔窑主体进行加热,在遵循烤窑要求的前提下,尽可能按照升温曲线升温。电熔窑温度在(#&&’时保温(#小时以上目的是让流液洞、上升道和料道在电熔窑加料之前有更多的加热时间。
    电熔窑的烤窑过程遇到的问题和解决办法
    (1)料道、上升道等部位升温缓慢。料道、上升道的一部分热量来自上部辐射热,另一部分热量来自通过上升道、料道的废气。由于烟气都喜欢向上跑,很难按设想由熔化池进澄清池,通过流液洞、上升道、料道而排出。
    可以通过适当增大窑炉火焰空间的窑压,堵住一些洞口和缝隙,减少废气散失。利用文丘里管原理,在料道端部增设一个#)$*高的临时烟囱,在烟囱底部由下往上插入一只风管,向上鼓风,以吸带料道中的气体,降低料道中的压力,从而增大窑炉上部空间与料道间的压差,增加进入料道的废气量,流液洞、上升道、料道部位的升温情况显著改善。
    (2)氧量不足。对于安装氧化锡电极的电熔窑,通过窑墙上的观察孔测定氧含量低于的情况,必须采取措施。采用二次雾化燃烧器,改善燃料和空气的混合程度。在燃烧器上方,以一定的角度强制鼓风,使燃料能充分燃烧,减少了液体燃料的用量,增设煤气燃烧器和鼓风点,这样使液体燃料燃烧加快,氧量过剩!"以上。
    (3)砖缝开裂。升温过程中,有时温度上下波动近(&&’,+&&’以下升温速率最快可达每小时#&’,如果膨胀螺栓松动跟不上,电熔锆刚玉砖没有牢固粘结,出现砖缝,上部空间也有几处裂缝,热装碎玻璃后出现多处漏料(尤其熔化池拐角处)。在漏料处用风机鼓风,冻结玻璃液。对电熔砖和衬背砖的砖缝加强顶丝,使缝隙尽量减小。
    (4)炉门开裂。如果炉门烤窑时裂开,测炉门用耐火砖临时垒砌,中间留加料门。砌好后,外面用石棉板加强保温。烤窑结束后,逐层小心拆掉。
    (5)压缩空气含水量大,燃烧不连续。如果雾化用的压缩空气含水量大,使燃烧时断时续,也使压缩空气中的氧含量偏低,则可拆除一段管路,安装两条支路,在每条支路上都安装油水分离器,两条支路交替使用。这样使压缩空气中的含水量大大降低。
    另外,燃烧器喷出的燃料呈断断续续的,不仅与压缩空气中的含水量有关,也与燃烧器的调节有关,请有经验的师傅对燃烧器的一二次雾化用压缩空气量进行调节。
    二、电熔窑的操作
    电熔窑的操作事实上并不比火焰池窑操作困难,要求操作人员必须能够读取仪表的记录,并进行控制装置的调节。需要加以监控的因素有:功率输入、玻璃温度、配合料的均匀加料、冷却水的温度以及电极状况。如有需要,电熔窑可以实现全自动控制,不用操作人员只要偶而进行检查就行了。
    每周一次核查电极的状况,必要时加以调整,一般检查电熔窑大砖、水冷却系统、配合料输送设备、热电偶及其它电气设备。
    在采用电熔窑时,务必采取安全措施。大多数电熔窑上的接地电压必须小于#$伏。在调整电极时,通常应断电,若在玻璃液中应用金属质的装置,它们的柄应加以绝缘,操作人员应戴绝缘手套,并站立在绝缘的操作台上(例如,铺有石棉水泥板或木板的操作台)。一项附加的安全措施是:将一柔性铜缆的一端连接于上述金属质装置,将其另一端连接于建筑物的钢架。
    1.熔化温度和输入功率
    电熔窑熔制玻璃时,熔化率达’&!()*+,’·-,是火焰池窑的"(.倍。电熔窑的电流通过玻璃液本身发热,温度最高区在玻璃液内部,玻璃熔制过程进行得比较快,玻璃液对流强烈。电熔窑熔化池深度一般在%&.,以上,使玻璃液有充裕的时间进行澄清均化。
    在电熔窑生产中,熔化温度、操作功率及玻璃液电阻三者间密切相关,且均是控制电熔窑运行的主要参数。
    要获得优质的玻璃,熔化温度以%!$$/(%!0$/为宜。温度过高,缩短了耐火材料和电极的寿命;温度太低,玻璃质量下降。在实际生产中,由于各电熔窑结构、热电偶安装位置及插入深度不同,仪表所显示的温度与实际温度有误差,所以各电熔窑的熔制温度是不尽相同的。
    电熔窑温度是通过操作功率来调节的。只装置一层电极的电熔窑,炉温最高点位于电极区间,沿池深方向的温度曲线靠电极输入功率和玻璃液流量来调节。装置多层(如三层)电极的电熔窑,其各层电极由独立的变压器供电,改变各层的输入功率可调节电熔窑内温度分布。通常上层电极为熔化提供热量,下层电极调整进入流液洞的玻璃液温度。各层电极功率分配应遵循以下原则:熔化量大时,最上层电极输入的能量最多;熔化量小时,第二层和第三层电极输入较多的能量。这样有助于使配合料层厚度和流液洞温度保持稳定。
    玻璃液的温度与电极间电阻存在着一定的关系,尽管到目前为止仍不能实现电阻控制,但某些电熔窑以电极间玻璃液的瞬时电阻值作为反映熔融玻璃内部状况的一种趋向指标。例如,温度的微小增量则反映为电阻值的微小减量;当电阻值没有变化,而温度却发生某种变化,则表明测温系统有误差;当温度没有变化,电阻值有变化时,则表明电极或配合料成分方面存在问题。
    2.熔化量(翻转限)
    火焰窑一般只有最大熔化量的限制,而电熔窑既有最大熔化量限制,又有最小熔化量限制(称为翻转限#$%&’()*&+,-,.)。
    玻璃熔化温度取决于玻璃化学组成和熔化率。在正常熔化温度下,配合料熔制速度和电熔窑的熔化量保持平衡时,配合料覆盖层厚度是稳定的。熔化量减少,输入功率降低时,玻璃液温度随之有所下降。当玻璃液温度下降到维持澄清所需的最低限度时,即到达了“翻转下限量”。大多数玻璃的翻转下限量约为电熔窑熔化能力的/01。若玻璃质量有较严格要求,“翻转下限量”比最大熔化量低!01;若对玻璃质量要求不太高,电熔窑的“翻转下限量”可比最大熔化量低201。
    当电熔窑熔化量降到下限以下而又要保持澄清所需温度时,必然出现输入功率大于熔化所需功率现象。这时玻璃液温度升高,配合料层逐渐熔化,上部空间温度将升高数百度,导致冷顶被破坏。
    另一方面,熔化量过小,通过流液洞狭小通道的玻璃液带入的热量很少,流液洞、上升道电极提供的热量不足以维持正常的温度,该区温度下降,玻璃电阻增大,电流下降,使玻璃液温度进一步降低。若这种趋势不能及时制止,可能引起流液洞、上升道的玻璃液凝固,使电熔窑被迫停炉。因此,在任何情况下都应让流液洞、上升道保持最低限度的流量(突然停电时也要保证玻璃液的流动)。
    3.配合料覆盖层
    配合料料毯的厚度是电熔窑生产中的一个重要工艺参数,配合料料毯厚度一般为。某电熔窑配合料料毯内温度分布曲线,随着配合料深度的增加,配合料温度有所上升,当达到某一特定深度时,温度急剧升高到左右。
    配合料覆盖层不仅能促使低温液相形成,加速玻璃熔化,还能阻挡易挥发成分外逸并起隔热作用。如果配合料料毯太薄或者熔透,熔化池主电极的输入功率就不足以维持熔化所需的温度;如果配合料料毯过厚,出料量大时料毯层与电极间的距离缩短,最上层电极间玻璃液温度下降,电阻增大,输入功率下降,熔化温度随之降低,熔化速度进一步下降,熔化时放出的气体外逸受阻,电熔窑运行状况恶化。如果不及时减少出料量,生产将受到严重影响。
    如果配合料料毯厚度分布不匀,较薄部位会发红,熔化放出的气体在这里聚集,形成缓慢上升而又连续不断的“大泡”,泡径可达!004300--。随着“大泡”翻上来的熔融玻璃液除
    了影响加料机工作外,还可能引起“短路”。因此加料机应均匀地覆盖配合料,使池墙周边的料层较薄,呈红热状态,以防配合料层结拱。
    4.电极插入深度
    电极插入深度与电极性质、数量、电流密度、电熔窑结构等因素有关。如圆柱形氧化锡电极采取垂直安装方式,插入深度约为#$%&&,在电熔窑运行期间电极不能推进。如棒状钼电极水平安装,插入深度为’%%()%%&&。随着钼电极逐渐消耗,电极间玻璃液电阻不断增加,变压器电压不断升高(使电流保持恒定)。当变压器电压调到极限,应推进钼电极,电流、功率请参数才能恢复正常。
    5.玻璃组成及配合料
    电熔窑的玻璃成分与火焰池窑基本相似,两者的主要区别在于电熔窑的配合料中旅、硅含量应小于%"#$.。碱性氧化物和易挥发组分的量补充得少一些,玻璃的熔化和澄清几乎在同一温度下进行,为保证熔化工艺的稳定,玻璃液上部必须保持一定厚度的料毯层,才能使玻璃液中的气体溢出。这是熔化工艺中选择电功率、配合料组分、澄清剂用量的关键问题之一。
    (1)如电熔窑熔化铅晶质玻璃配合料中的挥发量仅为%"#.左右,配方几乎不需计算增补量。氧化铅不必用硅酸铅引入,红丹(01’,!)或黄丹(0-,)都可使用。铅晶质玻璃配合料中用硝酸钾和碳酸钾引入氧化钾(加入适量的硝酸钾对于熔制极为重要)。某些工厂因硝酸钾价格低而吸潮,便于配合料制备和贮运,所以组成中的氧化钾全部用硝酸钾引入,但多数工厂是以碳酸钾为主。硝酸钾用量过大时,配合料气体比大,不利澄清,且加剧了对耐火材料的侵蚀,还可能形成“硝水”,严重腐蚀窑体。电熔窑配合料其用量为#"$(’23硝酸钾4/%%23石英砂。火焰池窑的铅晶质玻璃化学成分和配料方案不能保证电熔窑熔化工艺的稳
    定和玻璃液的质量。
    (2)澄清剂引入量。电熔窑配合料中澄清剂引入量为2石英砂。对于钼电极电熔窑,由于上述澄清剂对电极有明显的腐蚀作用,澄清剂用量宜小于%"%#$23*5#,’或+-#,’4/%%23石英砂。最好选择67,#作澄清剂。
    (3)碎玻璃比例。电熔窑正常运行时,碎玻璃量控制在’%.左右。碎玻璃应经过挑选、清洗后破碎成#%&&左右的小块。碎玻璃比例过大,使玻璃含铁量增加,影响玻璃质量。同时,对电熔窑而言,虽能在大致正常的状态下运行,但此时的熔化能力下限将大大提高,若要使电熔窑在其设计熔化能力下限运行,应使碎玻璃加入量减少到#%.以下。
    6.玻璃的出料速度
    由于澄清区温度高,可使溶解在玻璃中的气体减少,同时气泡也易于排除。在垂直电熔窑中,由于气泡排除的方向和玻璃的液流方向相反,操作中取料的液流速度应小于气泡上升的速度,以免气泡被带到工作池中。
    7.停电问题
    电熔窑在停电2小时以内,能够完全控制而无需采取其它措施。停电期间电熔窑各部位的温度均下降,来电后即可将各处电极通电,使各处温度恢复正常。停电时间在2—8小时时之内,就必须放下熔化池的炉门,点燃煤气喷嘴,用火焰加热,使原先的冷顶变为热顶,并用备用发电机对流液洞、上升道、料道和工作池等部位进行电加热。
    停电最多不能超过8小时,若超过8小时,电熔窑的某些部位的玻璃液将会凝固。因为火焰加热只能加热熔化池表层玻璃液,发电机所供电能也只能加热流液洞至工作池的某些区域,所以存在着一些既不能用火焰加热也不能用电加热的区域,仅靠邻近玻璃传导的热量是无法阻止这些区域的玻璃液温度下降,最终导致凝固的。
    电熔窑在运行过程中停电超过9小时,可采用以下方法解决。
    (1)首先从工作池挑料,向熔化池加料,促使整个系统产生工作流,使熔化池上层的热玻璃液流入流液洞和上升道,将流液洞和上升道内的冷玻璃排放出去。
    (2)打乱原来的电极间配对关系,使流液洞和上升道这段区域内的每个电极间都可导通,消除了无法进行电加热的区域,同时将熔化池下部的启动电极也接上发电机电源,对熔化池下部进行加热。流液洞和上升道区域内电极电流逐步升高,恢复供电后电熔窑也恢复正常生产,用这种方法解决长时间停电问题。
    8.电极和电极冷却水套
    电熔窑使用氧化锡电极,这种电极在一定温度下,遇到还原性气体就会被还原。因此在烤窑过程中要保证每个电极的周围必须是氧化性气氛,烤窑时就要选好测点并经常检测窑内气体的含氧量。
    当氧化锡电极被还原时,会冒出白烟,严重时会有金属锡淌下。此时应立即加大风量,做好电极周围通风,使之恢复氧化性气氛。然后检查,将可能被还原的电极全部拆下,还原、严重的必须换新的,还原不严重的经修复后可再使用。
    与电极直接相连的冷却水套,由于频繁停电,造成冷却水套多次断水。有时停电时间较长,使水套温度急剧升高,再上水时,若水流过大,会使灼热的水套受到急冷,造成冷却水套焊缝处产生裂纹,致使电极水套漏水。电极水套漏水后是无法进行焊接的,所以操作中尽量避免冷却水套断水。一旦停电,就应立即用备用发电机将冷却水送上,或接通自来水。如果冷却水套断水已有较长时间,上水时应先把每个水套的控制阀关上,待水过来后,再把控阀慢慢打开,让水缓慢流入水套,再将控制阀开到一定程度。严禁大水流输入,造成灼热的冷却水套急冷。当冷却水套出现漏水现象时,要将冷却水的输入量控制在不发生汽化现象的最小程度上,以减小冷却水的压力,避免渗漏过多,流淌到耐火材料上造成炸裂。
    9.更换电极
    安装氧化锡电极的电熔窑运行两年后,因主电极受到玻璃液的严重侵蚀,通常需要更换,否则将影响玻璃液的熔制质量。
    (1)热换法。更换电极时,首先要放料。开始放料时如速度很慢,说明放料孔堵塞了,应疏通以加快放料。主电极完全暴露出来后即停止放料。拆卸电极时先把与电极相连的冷却水套取下、修补,更换银棒。上面的电极用千斤顶顶到熔化池内,用特制的夹子把顶出的电极从加料口取出,再换上新电极,重新加料、恢复生产。
    (2)冷换法。也可将窑内玻璃液全部放光,停炉,待窑体冷却后换上新电极,再重新点火、生产。
    三、电熔窑的运行
    1.热顶电熔窑的运行
    (1)熔化特性。配合料如在火焰池窑中那样浮在玻璃液面上向前漂去。当然,希望熔化池液面上完全被配合料层所覆盖,借此创造出一个如冷顶电熔窑的熔制条件,这可获得在单位熔化面积上输入最少的能量却得到最大的热效率。但事实上这种状态难以实现,除非该熔化池处于它的最大出料状态上。一般的情况是,在熔化池靠流液洞一端将暴露出一个面积变化着的半熔态的液面。这同电熔化的基本原理有关,也与保障质量而制定的熔制制度、熔制条件有关。
    这些为保障质量而提出的基本要求如下:原料的质量控制包括杂质含量、各批号的稳定、配料时的精确称量;"配合料混合的均匀性;#熔制条件的均匀一致,即每份配合料均获得等时等热的熔制过程;$玻璃必须达到最低的澄清温度。上述唯有!项与电熔窑的设计无关,而"、#、$三项都会受到熔窑设计与操作运行的影响。"项通常被认为只是一个与配合料的混合和输送系统有关的函数,但就电熔窑而言,并不是这样,如果电熔窑结构设计不合理,在熔化过程中会造成配合料的新的不均匀。当配合料在蓝玻璃液面上向前漂浮时,熔化过程也就开始了,但熔化过程只发生在配合料料层和玻璃液相接触的交界面处。当采用定位式加料机时,料堆在窑池内移动过程中,一旦某部分配合料发生沉降,将不会有新的配合料补充到该处。由于配合料是多种矿物原料及化工原料混合而成,而且它们只是物理掺合,并非化学结合,它们不可能同时全部熔化和结合成玻璃,只能是在不同温度下的熔化和化合;当配合料离开电熔窑的加料口后,低熔点反应物首先变为液相离开料层,随着热量的向上穿透,处于料层上部的低熔物亦成液相填塞到下部,而难熔物则维持到更高温度才熔化。这样,配合料与熔体的均匀度不断地遭到破坏。这种不均匀的熔体总是处在上下的对流中,因而常常引起灰泡、气泡、结石和硅氧质条纹。这说明了在这种型式的电熔窑内需要有强烈的对流以达到混合和均化玻璃的目的。
    (2)运行。操作运行同熔化特性一样重要,它同样会产生电熔窑控制和玻璃成型过程中的某些问题。当某熔化池完全为料层所覆盖时,电熔窑的热损失在其整个运行范围内理论上均维持不变,料层各部分的单位面积热损失亦是均一的。事实上由于料毯厚度和玻璃温度的变动,热损失有变化,只是变化不大罢了。这些热损失在任一给定时间内都不是恒定的。
    对于半冷顶电熔窑操作,输入功率的稍微偏高或偏低都会造成料毯在熔化池内覆盖率的变化;反之亦然。料毯覆盖状态的变化将显著地改变电熔窑的热损失和热平衡。譬如说,料层覆盖率下降,会使玻璃液出现新的暴露表面,从而增加了玻璃液向炉顶的热辐射。
    如果要使玻璃熔制状态维持不变,那末增加了的能量损耗必然要通过增加输入能量来补充。否则,尽管整个熔化池内料毯缩小的面积是有限的、不确定的,但随着配合料熔化的增加(能量损耗随之增加),玻璃液本身被局部地冷却了,一旦在靠近流液洞的前部分出现玻璃液温度的下降,紧跟着在制品中会出现条纹、灰泡。所有这一切要求电熔窑操作者仔细和频繁地调节控制,要求电熔窑长期保持在极为稳定的产量上。
    当电熔窑运行发生了上述情况时,正确操作却是同想像的相反。一般而论,能量损耗增多应增加输入能量来补偿,但增加的输入能量不可能局限在所需要的地方,而是整个熔化池的能量都要增加,这就导致料毯的进一步缩小、玻璃液面的进一步裸露,开始了恶性循环。正确的操作应减少能量的输入,降低玻璃液的温度,减缓熔化速率,重新建立适宜的料毯覆盖层。
    只有在很小的。电熔窑内,用电阻的自动调节来操作,才能成功地应付上述情况,但这是以大幅度的功率输入和高的功率消耗为代价的。
    (3)调节。“玻璃必须达到最低澄清温度”,意味着操作人员为了维持料层处于某高覆盖率水平时,不能无限制地减少能量输入、降低熔化温度。若要使覆盖层稳定,半冷顶电熔窑事实上与冷顶电熔窑一样,调节是有限度的。若允许敞开液面调节平衡,那末"##$的调节
    幅度也会是可能的。这种情况则要消耗极高功率,并且裸露的液面上存在着氧化还原反应,这就要求对应于不同的出料量应有不同的配合料组成。
    2.冷顶电熔窑的运行
    这种类型的电熔窑几乎总是采用对称型的电源设计,是这些对称型的电源,它们可以是单相的也可以是两相或三相的。它们的形状可以是正方形的,也可以是长方形、圆形或六角形的,以适应所用电源的类型。
    对称型系统的选择,期望产生均匀的料层,以使整个熔化池玻璃液面上有一个尽可能均匀熔化的状况,使配合料在整个熔化池表面均匀地熔沉下去。
    (1)熔化特性。冷顶的电熔窑正如前面已经定义了的,其每一部分的配合料均在相应地方熔化,在熔化池的表面不发生水平移动,配合料的熔化是垂直进行的。冷顶炉与半冷顶炉间存在着明显的区别。冷顶炉熔化过程中配合料不断地、恒定地加入炉内,一层压着一层、一个部分压着一个部分,亦即总是由新加入的配合料去替代下面已熔化了的部分。依靠这种方式,在整个电熔窑表面达到一个熔化平衡状态,一个均匀一致的熔化过程。一旦建立上述熔化条件,电熔窑内的对流混合已不需要也不期望了
    (2)运行。熔化池极深的冷顶电熔窑,其垂直方向的能量分布已分了区段,在较低的区段上出现了较高的温度后,不希望的对流将会发生;在低区段有较低的温度,可通过调节玻璃液深度、电极高度、隔热条件等较好地实现,不存在增加输入能量的要求。对称的单区段的操作具有供电系统对称、平衡、冷料毯覆盖等特点,控制极为简单。供电系统的任何一相都可代表其整体,玻璃液的电阻亦可很容易、很精确地测算,玻璃液的温度就可以重复地自由地调节。
    对于自动电阻控制,操作者只须调节一下设定值,掌握好料毯状况就可以了。当料毯厚度发生了变化,因热损失同时亦发生了某些相应的变化而获得所谓的“自补偿”,故出料量极少需要加以调节。
    (3)调节。为维持澄清所需的最低温度,限定了一座冷顶电熔窑的调节范围(调低程度)。欲使熔化池内料毯稳定,料毯的熔化速率与电熔窑的出料量之间必须精确地处于平衡状态。玻璃的最低澄清温度是冷顶电熔窑的调节极限(即!"#"#节中讲的翻转限$%&,电熔窑设计者可通过变更熔化池的尺寸来达到,玻璃工艺师可以通过调整料方来达到,电熔窑操作者则事实上对此无能为力。
    四、电熔窑的运行实例
    [例1]小型玻璃电熔窑的运行实践。
    某厂的小型电熔窑运转了两年三个月,进行了第一次冷修,现将其运转状况总结如下。该厂的产品为医用玻璃,玻璃料别为钠钙料和硬质料(透明玻璃的膨胀系数色玻璃的膨胀系数01354/5(),电熔窑的日产量为3657!6589,换料困难。
    (1)概况。电熔窑的长宽高为#65..4/:5..4#55..,出料量36589;),窑内玻璃容量约#5589。配合料每小时由熔化池上部加入,窑体分为熔化池和工作池,两者由流液洞连接。与玻璃液接触的部分全部使用电熔锆刚玉砖,熔化池安装有一对带水套的棒状钼电极。工作池由硅钼棒发热体加热,自动控制温度。在电熔砖外侧为耐火砖、保温砖和陶瓷纤维棉的保温结构,用有网眼铁皮包住,由拉索和拉杆紧固。电熔窑的操作工人对电熔窑炉完全没有经验。
    (2)供电和控制。电熔窑的铝电极和硅钼棒都使用单相供电。考虑工厂内其它用电设备的供电,使电源的三相平衡。
    控制柜内设有变压器、可控硅单元、控制单元等,外部设有电压表、电流表、温度调节指示计等。控制柜长宽高/555..4/555..4#555..。熔化池功率258<(:57/55=,2657:35>),工作池功率#58。
    (3)电熔窑烤窑。!窑炉砌筑完后,用吸尘器将窑内的砖渣吸净,再用湿抹布擦净。在熔化池放入#5589碎玻璃。#升温由工作池设置硅钼棒加热,不用其它热源。由此,需要一定的时间,但对电熔砖来说这种方法比较好。$预先制定升温曲线,根据这个曲线调整硅钼棒的电功率。%窑内碎玻璃软化后开始继续加碎玻璃,玻璃液面达到电极位置以上时,插入电极并通电。&从硅钼棒通电到钼电极插入通电需要/5天左右,到开始出料还需要两天右。’虽然对窑内进行了很好的清扫,砖渣等也不可避免,开始流的玻璃全是碎玻璃,窑炉的情况也不好掌握,所以这时玻璃液质量往往达不到要求。要逐渐取出玻璃液,加入新原料,这样反复操作,以获得合格的玻璃液。(窑内玻璃液和外壳要接地,操作工人的工作部位要敷设橡胶垫,窑和控制柜周围应注意不要撒水。)为防止电极冷却水中断,一般不直接使用自来水,设置容量/吨左右的贮水池,使用循环泵供水。*每小时记录一次电压、电流、温度、配合料加入量、玻璃液取出量等,便于进行研究讨论,掌握好这些数据与玻璃质量的关系。因为是新设备,整理这些记录是一项重要的工作。
    (4)电熔窑的运行。
    a.1980年7月23日硅钼棒发热体开始通电升温,7月30日钼电极通电,至8月3日开始出料。
    b.最初的一个月,由于对窑炉和玻璃的关系掌握不好,出现了一些差错,产生了少量气泡、条纹和结石等,以后便比较稳定了。
    c.窑炉后期固耐火材料结石增加,于两年后的10月18日停止使用,对熔化池进行冷修后,于10月25日重新使用月10月25日硅钼棒通电,11月1日开始出料。
    d.熔化池上面覆盖着一层配合料(冷料层),这个冷料层有一定厚度。有时配合料层和玻璃液间会造成空壳,配合料随玻璃液取出同步下降是非常重要的。采用小锹每隔一定时间均匀加料一次。
    e.与一般的大型池窑不同,电熔窑的保温很好。考虑窑炉的使用寿命为两年,两年后即对熔化池进行冷修。工作池预计使用四年。
    f.如果碎玻璃块度过大,将会扰乱冷料层。应经常注意碎玻璃的块度。
    g.钼电极的尺寸(一面有凹螺纹),电流密度为!)*+,-’$。电极的冷却水绝对不能断,每支电极的冷却水用量相当于!".$"/,0,出水温度为1"2.3"2,温度过高容易使水套结水垢。在出水处设置热电偶,也可安装报警装置。
    电极的电流相同,电极间电压上升,可以判断电极的消耗。这时将预备的电极部分向里推。根据概算两年三个月电极长度消耗约,相对于!45玻璃消耗约")"15钼熔入玻璃中。
    h.熔化池温度根据实测最高为,根据玻璃液面的高低有一定温度变化。
    i.工作池由硅钼棒发热体加热,自动控制工作温度。下午成型完后,温度可以下降,降温程度约!""2左右,这时只需白天用电量的二分之一就可以维持这个温度。为达到次日早晨八点的成型温度,在早晨六点左右开始升温。制作大的制品时,工作池挑料口开的时间长,可以使用气动门等自动启闭,抑制散热。
    k.窑墙外表面温度,根据部位不同在左右,窑上部温度在。
    l.冷料毯吸收了挥发性原料的挥发成分,减少了挥发性原料的用量。
    m.用坩埚窑时,坩埚底部玻璃液几乎不能使用,而电熔窑是一边取料一边加料,所以成型时间内能够使用全部正常的玻璃液。
    n.上午和下午的玻璃液面高度没有很大差异,所以挑料人员在取料时铁杆的握法也无大变化,可提高工作效率。
    o.用坩埚窑时每天要刮四次料,而电熔窑几乎不用刮料。
    p.如果事前采取的措施得当可以取得好效果。例如,下午因生产大制品,需要增加出料量,可在上午适当增加电力,增加原料投入量。增加的用电量大小和增加的投料量多少,根据玻璃液质量和制品大小不同而定。
    q.可以加班成型,如每天加班两个小时,可连续一个月。
    r.电熔窑占地面积小,在较小的场地也能有效使用。当然也不需要换坩埚,这是很大的优点。
    s.根据玻璃组成和产品质量要求制定操作说明,但在玻璃厂一般难以遵守,有时产生一些问题。另外,小规模的玻璃厂出料量不定,不能长时期制作同一品种的制品。因此,每公斤玻璃出料量相对应的用电量有一定变化。
    u.电熔窑也可更换玻璃液,但由于其结构、形状使换料不方便,所以没有进行。
    [例2]玻璃公司玻璃电熔窑的运行情况。
    某厂一座生产器皿玻璃的冷顶电熔窑停产检修以观察耐火材料和电极的侵蚀情况。下面总结的是该电熔窑第一个窑期的运行情况,包括玻璃的质量、成品率、电熔窑的热效率、耐火材料和电极的寿命等,并涉及某些设计参数。
    (1)电熔窑的运行情况。该窑运行了1133天。该窑设计的生产能力是!#$%&’,在整个窑期内熔化钠—钙无色玻璃,制造日用器皿。该窑期的数据综合如下:生产玻璃总量)*%,电能总消耗量!("+#,),!-./,平均每吨玻璃电能消耗量,*0-./&(,)1粉料和碎玻璃,玻璃理论耗热量!2!!-./&-3,熔化热效率0,1,最小出料量!!02!%&’,最大出料量!+)2+%&’,全窑期平均出料量!(+20%&’,第*个月平均出料量!"#2"%4’,平均电耗,",2!-./&%。第"+个月平均出料量!"(2*%&’,平均电耗,,"2!-./&%。整个窑期内玻璃质量比工厂中其它火焰窑显著提高,有代表性的气泡数每公斤只有!0)5!,)个,成品率为6)1,而厂里其它窑生产类似产品时成品率只能达到,+1。
    熔化池呈矩形,产量可达(+)%&’,熔化面积+,7(,玻璃液深度为!2+7。在每个角布置支水平电极,由于各排电极间几何因素不同,因此底排电极引入负荷的"02+1,而上面两排分别引入"!1和"!2+1。在"0个月的窑期内,电极的侵蚀是轻微的,与垂直安装电极所预料的侵蚀情况相似。
    在这座窑投产的早期,取这座窑中生产的玻璃试样进行银含量的测试,结果89:"含量为。在整个窑期内,通过每根电极的电流和电极之间电流的平衡都没有显著的变化。为了确保电极的侵蚀均匀,每两个月把电极旋转。
    在37个月中,两次把电极向窑内推进。窑末期放玻璃水后留在窑内的底括电极,整根用极没有弯曲,水平插入的电极从池壁到电极端部,其直径是均匀的。
    (2)料层。整个液面上料层的厚度基本上是均匀的,料层像毯子一样浮在液面上,在窑中心部分的料层厚度比池壁附近的料层厚度大,靠近侧墙处厚度为!+)5())77,在窑中心处为*))50+)77,厚度与出料量有关。
    生料的密度大约只有熔融玻璃密度的一半,而且靠近电极的周围是能量释放的最大区域,能量的释放向着窑中心区域逐渐衰减。这两种现象,是造成料层厚度变化的主要原因。但是,上述厚度差对下层玻璃液的澄清没有什么有害的影响,较大部分的功率是由澄清池下部的电极引入的。
    (3)耐火材料侵蚀。"0个月后窑内放出了玻璃水,检查窑内耐火材料的侵蚀情况。侧墙的侵蚀与火焰窑是一致的,液面线附近侵蚀最大,而且在熔化池整个深度上侵蚀是均匀的。熔化池侧墙的剩余厚度在!))5!+)77之间变化,在整个窑期内原来"))77厚的耐火材料被侵蚀掉!+)5())77。
    在熔化池,除流液洞盖板砖是用含铬的>?@A砖外,其余均用"))77厚的含(B:(#!1的耐火材料。通常,这些部位的耐火材料侵蚀是最严重的,但在这座窑上只有0+5!))77被侵蚀掉,还剩余())5((+77。这些砖突出于毗连的锆英石砖,情况良好,而且砖缝处也只有轻微的侵蚀。
    研究玻璃液中铬含量,是不是流液洞处的耐火材料带到玻璃液中的。分析了该厂没有含铬耐火材料的燃天然气火焰多中的玻璃成分,结果是出人意料,燃气火焰窑中的玻璃含的铬,而电熔窑的玻璃却只含有((;!)<的铬。可能这种差别是分析过程本身引起的,也可能是硅砂中的固有微量元素,也可能是由绿色碎玻璃带入的。总之不管玻璃中的铬来自何方,总不会造成玻璃的着色问题。
    (4)电缆线与电器。电熔窑由一台三相到两相的负荷为"#$$%&’的斯柯特(()*++)变压器供电。电缆线、电器、变压器、加料机都完好,在第二窑期不需要进行任何更换。
    (5)冷修。在电熔窑冷却后的,-天内完成了拆窑和再建的工作。每天,$小时一班作业,从放玻璃水到再生产瓶子的时间是-"天。
    [例3]熔制铅晶质玻璃的“/”形电熔窑的运行。
    某厂一座铅晶质玻璃电熔窑,每天熔制.0"120$+中铅晶质玻璃,熔化池由两个长方形地组成,熔化面积-0.3-的熔化池直接位于较小的澄清池以上,结构呈/型。熔化池两侧台阶上安装氧化锡电极,每排电极均由位于同一水平面的电极组成,称为主电极。主电极由单相调压变压器供电,熔化率为-02+43-·5,单耗为$06"%784%9玻璃。电熔窑设计熔化能力为。
    氧化锡电极寿命为-年,窑炉寿命为!年,在电熔窑运行周期内更换一次氧化锡电极。若电熔窑在运行中停电次数多,造成电极砖孔爆裂变形,则无法更换主电极。
    若将圆柱形电极改为砖型(如,6";,6";6"33)电极,安装在熔化池两侧池墙上,不仅可保持电极电流在使用周期内基本不变,还便于电极更换。
    若熔化量较大,熔化池宜改为六角形以解决单相供电造成的电网负荷不平衡问题。
    (1)操作过程中发现的问题和解决措施。电熔窑运行伊始,决定采用全自动控制。由于在电熔窑中较难实行恒温控制,所以滞后现象非常严重,系统中各部位的参数波动太大,输入功率在,6$1-!$%7间波动,电阻在$0,6$1$0-$6!之间波动,温度控制器(玻璃熔化池高温计<=>)显示值在,..$?1,.@!?之间波动,这样不仅增加能耗,还使玻璃液质量不够稳定。所以某厂决定改用手动调节来操作,方法是根据<=>显示的温度来调节控制输入功率的大小。从实际运行情况来看,用手动调节来操作不仅可以保证玻璃液质量,而且可以加强操作工人的责任心,同时减少了耗电量。
    (2)玻璃熔化池高温计问题。玻璃熔化池高温计(<=>)直接水平插入玻璃液中,用于测量熔化池中玻璃液的温度,同时可利用它输出的信号,进行熔化池输入功率的自动控制。由于窑体渗漏玻璃液的原因,致使<=>高温计在电熔窑运行一年后就被折断,玻璃液侵蚀到高温计的中心,与热电偶丝接触,<=>失灵,既不能用其显示温度,更不能用其进行自动控制。且<=>高温计是水平直接插在玻璃液中,如果更换,必须放掉一部分玻璃液,必然影响生产。根据以往的操作经验和热平衡原理,决定采用熔化池输入功率控制,并辅以耗电量、电阻值、流液洞温度和电极电流等数据作参考,使系统得以正常运行。这样,在<=>高温计损坏以后,虽然不知道熔化池中玻璃液的温度,由于采用了上述方法,耗电量和玻璃液质量均与以前大致相同,保证了正常生产。
    (3)加料问题。按工艺要求,配合料和一定颗粒度的碎玻璃必须是平坦而均匀地撒布在熔化池内的冷料毯上。但开始提供的A/<B!,型加料机根本达不到此项工艺要求,只能将配合料呈两条带状分布到熔化池表面,这样,熔化池表面就不完全是冷料层,而是暴露出部分灼热的玻璃液,使得上部空间变热,不仅增加了能耗,还可能烧坏加料机。更严重的是配合料和碎玻璃过于集中,使得熔化池上面局部生料层过厚,在后续配合料的推动下,一些尚未熔化好的配合料就会随生产流很快通过高温区,使玻璃液质量变坏,同时造成电流分布不均,不利于熔化。为了保住冷顶,防止加料机烧坏,不得不多加料,造成不必要的浪费。
    为了实现均匀加料,采用的是人工辅助加料方法。
上一条:辊道窑框架安装步骤和技术要求
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