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新型玻璃池炉精密脉冲鼓泡技术

新型玻璃池炉精密脉冲鼓泡技术

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        玻璃池炉鼓泡技术是上世纪三十年代出现的一种强制融化技术,经过半个多世纪的发展和不断完善,已经成为现代化的玻璃池炉不可缺少的强制融化技术措施之一。我国是从上世纪八十年代初期将鼓泡技术首先应用于中碱玻璃球的熔制中。
二十多年来,我国的玻璃池炉鼓泡技术经过不断的完善和提高,经历了连续鼓泡、复合脉冲式鼓泡和精密脉冲鼓泡过程,目前已达到相当成熟和完善的程度。特别是精密脉冲鼓泡技术及装备,具有操作调控准确方便、运行安全稳定、装备配套更为合理等突出特点。能够充分配合窑炉熔制工艺的工作。
        下面就池炉鼓泡技术对玻璃融化和玻璃液质量的影响,以及连续式鼓泡、复合脉冲鼓泡、精密脉冲鼓泡的特性进行讨论和评述。供玻璃生产企业在选择采用池炉鼓泡技术装备时参考。
一、玻璃池炉鼓泡技术与融化间的相互关系
池炉鼓泡技术对提高池炉融化率、改善玻璃液质量、节约能源等方面的作用已得到大家的公认。
1、池炉鼓泡技术在玻璃融化过程中的作用有以下几点
(1)改善玻璃液理化均匀性、提高产品质量:有鼓泡池炉生产的玻璃制品比无鼓泡池炉生产的玻璃制品,环切均匀度提高1个等级,一般达到B级,玻璃密度差值缩小一般可达△d≤5×10-4;玻璃中结石明显减少,可见气泡及气线几乎可以完全消除。
(2)提高玻璃池炉融化率、增大出料量:采用鼓泡的池炉融化率可提高5-15%。
(3)降低池炉的燃料消耗、实现节能减排:由于鼓泡加巨了玻璃液上下对流,玻璃液温度提高,火焰空间温度下降,因此采用鼓泡的池炉单耗可降低5-12%。
(4)调整玻璃配方,降低配合料成本如:
A、采用池炉鼓泡技术能增加玻璃液的氧化性和气体量,可以减少配合料中的澄清剂。例如在无碱玻璃球中可以取消砷的引用,不仅降低配合料成本,而且提高用玻璃球所拉的丝的品质。
B 、能提高碎玻璃的掺合比例。为增加使用外购碎玻璃生产高质量的玻璃提供了工艺条件。
C、大大缩短池炉换料时间,能很快的得到所需要的合格玻璃液(保证玻璃液成分和颜色的均匀性)。
2、池炉鼓泡技术提质、增产、降耗的机理
        在玻璃池炉内部,火焰的辐射热量传给配合料和玻璃液,以及玻璃液在融化池内的流动是池炉融化与均化的基本原理。所有的强制融化和提高玻璃液质量的技术措施都是为了以配合料获得最大的热量、提高玻璃液温度、强化玻璃液的流动和使玻璃液的热对流更为合理且稳定而进行的。
        池炉鼓泡技术,是在池炉底部鼓入气体形成气泡。随着气泡的上升,玻璃液的热对流体系得到强化变得更为激烈,增加了池深方向换热。鼓泡提供的玻璃液上下对流,有助于提高熔化速度及均化过程。当鼓泡运行正常,所形成的热对流增加了表面玻璃液的吸热能力,同时促进了玻璃液内部各层的传热,使玻璃液的整体温度提高;同时也有力的保证了玻璃熔制过程中的各
阶段,在各自的区域内能够顺利完成,使玻璃液熔制质量得到保证。
3、(精密脉冲鼓泡对提高玻璃液质量和强制融化的工艺效果最好)
        实践证明,目前国内的几种池炉鼓泡型式均能起到强制融化和促进玻璃液均匀的作用。但是,不同的池炉鼓泡方式所起作用的程度不同。如何使池炉鼓泡技术对提高玻璃液质量、增大融化能力、降低能源消耗及减少鼓泡砖侵蚀, 使鼓泡作用达到最佳效果。根据我们多年来从事玻璃熔化工艺技术和池炉鼓泡技术工作的经验和认识,我们认为鼓泡方式及鼓泡点在窑炉中的位置至关重要。根据我们多年的工作实践及经验,我们任为鼓泡系统应具备如下特点与状态:
(1)池炉鼓泡的频率应每支鼓泡管可单独调节、气泡频率与气泡直径不受玻璃液温度和粘度影响,是鼓泡工艺稳定的主要因素。鼓泡的气泡频率与气泡直径应是根据融化工艺的需要来调节,鼓泡装备应具备调节范围宽、准确度高、安全灵敏性强的特点。
(2)池炉鼓泡系统耐用性好,特别是其中鼓泡管的寿命应符合炉龄要求、满足日常融化工艺需要、长期安全运行。池炉鼓泡装置最易出现的问题就是鼓泡管堵塞及断裂,鼓泡气中断的原因有三个:一是高温玻璃液进入鼓泡管的喷孔内,这是停气时极易发生的堵塞故障;二是鼓入的气体不洁净在鼓泡管内发生结垢堵塞;三是鼓泡管本身断裂漏气的问题。目前配置的国产净化设备已能得到很洁净的气体,对于玻璃液堵塞,多年来提出了种种措施,但均效果甚微。所以发生鼓泡管堵塞后只能采取热换管措施。
为了达到鼓泡技术的最佳效果,我们改进了鼓泡管的结构形式,具有防堵防断裂的功能,采用防堵防断裂鼓泡器是极为必要的,防堵鼓泡器即使在鼓泡系统气源中断的情况下也能实现防堵自保护,不会发生玻璃液堵塞的故障。(我们的实列是重庆某厂因工艺需要关闭鼓泡气20天不堵鼓泡管)
(3)鼓泡工艺稳定的另一个主要因素是鼓泡装置的控制系统应具有对气泡频率与气泡直径单点精确调节的能力;我们设计采用可编程控制系统PLC,彻底解决了老式机电控制装置无法单点精确调节的问题,使系统寿命得到保障、精度进一步提高。即具备配置高、功能全、调控灵活、控制准确、精度高、监控直观、运行安全寿命长等特点,自动控制系统具备能够提供符合不同工艺状况下的多种自动运行模式。
二、我国池炉鼓泡技术的三种形式
        我国自上世纪八十年代出现池炉鼓泡技术,先后出现连续式鼓泡、复合脉冲式鼓泡和精密脉冲式鼓泡三种型式,反映了池炉鼓泡技术的发展历程。
1、连续式鼓泡是上世纪七十—八十年代出现的。基本上是玻璃生产企业同科研单位结合研制的最初型式。具有系统简单、维修方便、投资少等优点,但在对于玻璃融化的作用、运行的操作调控及防止故障等方面存在明显的不足和缺陷。
2、复合脉冲式鼓泡是针对连续式鼓泡的问题,借鉴国外的先进鼓泡技术经验研发的,在控制方式及运行精度上有很大的提高,但在系统运行寿命、运行模式及运行安全方面仍存在明显不足。尤其是为了防止堵塞,而不停鼓入0.2—0.5Kg的气体。此装置从上世纪九十年代开始曾在我国玻璃厂中广泛应用。
3、精密脉冲鼓泡技术的特点是采用防堵自保护鼓泡器及现代化的PLC控制技术。
三、精密脉冲鼓泡的应用
        面对日益激烈的竞争形势,玻璃生产企业对玻璃质量、窑炉熔化率及节能减排的要求越来越高。精密脉冲鼓泡技术及装备作为窑炉一项得心应手的工艺手段,以其具备的明显优势,在瓶罐、平板、拉管、无碱玻纤、泡花碱、微晶及保温瓶玻璃生产企业所广泛采用。
1、精密脉冲鼓泡技术的特点
(1)采用防堵自保护鼓泡器,实现了池炉鼓泡技术中的真正脉冲鼓泡,其特点是在停气时不会发生玻璃液堵塞现象。
(2)采用防堵鼓泡器并实现任意脉冲频率运行,特别是祛除了成串的保护气,大大减缓了局部环流对鼓泡砖区的冲刷,保证了池炉寿命。
(3)采用防堵防断裂鼓泡器消除了鼓泡管堵塞的频繁故障,也消除了鼓泡管因环境温度巨变而造成的断裂故障,使鼓泡寿命达到与炉龄相同,满足整个窑期的使用要求。
(4)采用先进的PLC自动控制系统,对鼓泡的运行实现智能型自动调控。具有工艺功能全、准确性高、灵活性大、运行安全可靠以及操作简便、监控直观、信息完善等特点。控制系统既可对全系统实行“总控”,也可以对每个鼓泡器实行“单独控制”,能最大限制地满足熔化操作,使玻璃熔制状态得到准确控制。
(5)精密脉冲鼓泡对鼓泡用气进行严格的净化处理,杜绝了由于气体不洁净造成的鼓泡管结垢堵塞,(空气净化度达到国家一级)。
(6)精密脉冲鼓泡系统运行安全稳定、寿命长。当池炉运行正常、鼓泡操作正确,其寿命可完全符合炉龄要求。为保证鼓泡池炉安全运行,此系统对炉底鼓泡砖进行风冷,减缓对鼓泡砖的侵蚀、冲刷和阻挡高温玻璃液局部向下渗透,并对其温度进行监控,防止玻璃液的突发渗漏事故。
四、下面就我们为各玻璃厂提供鼓泡技术服务过程中得到的认知谈一下鼓泡应用方面的几个问题。
1、鼓泡技术与炉型
目前的鼓泡技术不仅适用于常规的玻璃池炉,对于当前出现的小长宽比、深澄清池炉及全氧单元窑、全氧横火焰窑也适用,但扁宽炉型不适用。

2、鼓泡点的位置
以我们的实际经验得到的认识,鼓泡以一排为好,其位置不一定要放在池炉热点位置,这对我们来说是有若干实例的。

3、鼓泡与窑坎
窑坎在玻璃池炉中的作用众所周知,鼓泡与窑坎配合使用效果也是很好的。这方面已有不少的文章做了论述,我在这里就不在论述。我要讲的是池炉上鼓泡也可以不要窑坎。大家知道窑坎的投入视耐材选用一般要一、二十万,而寿命一般也就一到二个窑期。如果原位置仅用高、宽分别为三¬¬¬到四百公分的小坎以档脏料,在合理设计鼓泡位置,也可达到较好的效果。我们在一些厂是有成功的应用的,但熔化池不宜太深。
4、管理
采用鼓泡技术后必须将熔化工艺制度与鼓泡运行有机的结合起来,投产后必须实行科学管理,严格、认真执行运行制度。不能顺其自然、放任自流。鼓泡投入后要及时观察、检测炉内状况并作合理调整,使池炉运行于最佳状态。

结语:新一代精密脉冲鼓泡技术装备的出现使鼓泡技术迈上了新的台阶,实践证明这一更新换代产品是符合现代化玻璃池炉整体生产运行需要的理想配套设备,相信这个成熟的工艺手段及装备会被越来越多的玻璃生产厂家所采纳并产生良好的经济效益。
 

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