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玻璃工业窑分类及玻璃熔制过程

发布时间:2018/4/9 17:28:44 点击率:

  玻璃生产中所用的热工设备统称为玻璃窑炉,其中包括玻璃熔窑、退火窑和一些玻璃加工用的窑炉。这篇文章让大家清楚玻璃的熔制过程和玻璃池窑工作原理,进而了解玻璃的安全、低耗与清洁生产工艺。

  玻璃的熔制过程

  玻璃料的熔制是在玻璃熔窑中进行的。为了了解玻璃熔窑的结构与性能,首先要了解玻璃熔制的全过程。

  硅酸盐形成阶段

  该阶段为配合料在入窑后,经800〜1000℃作用下迅速发生的一系列物理的、化学的和物理-化学变化,如粉料受热、水分蒸发、盐类分解、多晶转变等。

  玻璃液形成阶段

  配合料加热至1200℃,形成了各种硅酸盐以及出现擦融体。直到温度达到1300℃左右,玻璃液开始形成。

  玻璃液澄清阶段

  玻璃液形成阶段完成后,熔体中存在许多气泡和灰泡(小气泡)。从玻璃液中除去肉眼可见的气体夹杂物和消除气孔组织的阶段称为澄清阶段。该过程要在高温下完成,因为玻璃黏度随温度升高而迅速降低。

  4 玻璃液均化阶段

  玻璃液均化阶段

  玻璃液形成后,各部分玻璃液的化学成分与温度不同,还夹杂一些不均体,故而要进行均化过程。其原理主要是依靠扩散和对流作用。

  5 玻璃液冷却阶段

  玻璃液冷却阶段

  为了利于玻璃的成形,玻璃液要均勻冷却到成形温度。一般成形温度比澄清温度低200〜300℃。

  玻璃池窑

  池窑的分类

  1.1 按使用热源分

  (1)火焰窑。以燃料燃烧为热能来源。燃料可以是煤气、重油和水。

  (2)电热窑。以电能作为热量来源。

  (3)火焰-电热窑。以燃料为主要热源,电能为辅助热源。

  1.2 按熔制过程的连续性分

  (1)间歇式窑。玻璃熔制的各个阶段系在窑内同一部位、不同时间依次进行,窑的温度制度是变动的。

  (2)连续式窑。玻璃熔制的各个阶段系在窑内同一时间、不同部位同时进行,窑内温度制度是稳定的。

  1.3 按烟气余热回收设备分

  (1)蓄热式窑。按蓄热方式回收烟气余热。

  (2)换热式窑。按换热方式回收烟气余热。

  1.4 按窑内火焰流动的方向分

  (1)横焰窑。窑内火焰做横向流动,与玻璃液流动方向相垂直。

  (2)马蹄焰窑。窑内火焰呈马蹄形流动。

  (3)纵焰窑。窑内火焰做纵向流动,与玻璃液流动方向相平行。

  1.5 按制造的产品分

  (1)平板玻璃窑。制造平板、压延等玻璃。

  (2)日用玻璃窑。制造瓶罐、器皿、化学仪器、电真空玻璃等。

  1.6 按窑的规模分

  (1)大型窑。日产玻璃液150〜400t。

  (2)中型窑。日产玻璃液50〜150t。

  (3)小型窑。日产玻璃液50t以下。

  玻璃熔制主要工艺制度与控制

  2.1 温度制度与控制

  玻璃池窑中玻璃液流动状况与温度控制,如图6-1所示。

  —端为投料池,一端为制品的成形,中间高温度为热点。物料在投料机的推进过程中,料堆逐渐变成泡沫层,在热点之前形成泡界线。在泡界线与料堆之间,随着温度升高,粉状配合料逐渐被熔化,为硅酸盐形成与瑭璃液形成阶段。因此在玻璃液上面漂浮了一层轻质气泡。

  而经热点4号(如图1所示)小炉后,温度继续升高,进入玻璃液的澄清均化阶段后,该层泡沫消失,泡界线因此得称。热点温度依据玻璃组成、耐火材料池窑寿命而定。

  (图1 玻璃池窑中玻璃液流动情况)

  钠钙硅玻璃热点温度为15801C。扇形温度制度为(1〜6号小炉)1440℃、1480℃、1535℃、1570℃、1550℃、1515℃。

  在冷却部,玻璃液的降温速度应该缓慢而平稳,防止温度回升引入二次气泡,冷却部降温梯度为7~11℃/m。为获得合理的温度制度,设计时后一对小炉不开火或者开小火。

  测温方法,目前常用的是热电偶、辐射髙温计和光学高温计。在熔化部,热电偶WRLL插入窑内10cm,分别在1号、2号,3号、4号,5号、6号之间。光学髙温计在看火孔进行,0.5h—次。浮法窑上安装LB铂铑-铂热电偶。

  2.2 燃料加热温度与火焰控制

  煤气加热温度制度对玻璃生产影响极大。要求煤气质量好且稳定,火焰主要以热辐射方式传热,火焰亮度取决于燃料性质与空气的配比;火焰长度适中,太长将烧损对面窑墙,火焰太短,覆盖面积小,温度分布不均勻。池窑各对小炉燃料童分配如表1所示。

  (平板玻璃池窑各对小炉燃料量分配)

  2.3 重油加热熔窑的温度与火焰控制

  重油的主要成分主要由高分子碳氢化合物组成,燃烧时产生的火焰明亮,火焰辐射能力强,燃烧时喷出速度达300〜400m/s,火焰覆盖面积小于煤气燃烧覆盖面积。

  若雾化不好,与空气混合不充分,燃烧不完全,烟囱就会冒黑烟。火焰方向控制适当,火焰稍向液面倾斜,倾角为5°〜8°以稍微达胸墙为宜。

  玻璃池窑主要结构

  根据我国目前能源情况,基本上采用火焰池窑。其结构主要包括如下4部分:玻璃擦制;热源供给;余热回收;供气排烟。

  3.1 玻璃熔制部分

  (1)熔化部。它是进行配合料熔化和玻璃液的澄清与均化的部分。熔化部上部为火焰空间,下部为窑池。火焰主要由小炉燃烧口喷出。

  (2)投料口。配合料从投料口投入窑内,受火焰空间和玻璃液来传递热量。

  (3)冷却部。它是熔化好的玻璃液进一步均化和冷却的部位,也是玻璃液分配供料的通道。

  3.2 热源供给部分

  (1)空气、煤气通道。是经加热的空气、煤气离开蓄热室后,在进入预燃室混合之前流过的通道。也是烟气从火焰空间排至蓄热室所经过的通道。

  (2)预燃室。指空气、煤气出水平通道后,借助气流涡动、分子扩散与相互撞击,在入窑前预先进行部分混合。

  (3)喷火口。指喷出火焰的地方。喷火口形状、大小与长短对火焰的速度、厚度、阔度与方向有很大的影响。燃油小炉较为简单,仅使用喷嘴。

  3.3 余热回收部分

  为了提髙窑内火焰温度,设置烟气余热回收设备,利用烟气余热来加热助燃空气和烟气,进而达到提高火焰温度和节能的效果。

  3.4 供气排烟部分

  为保证池窑连续、正常和有效的工作,设置一套排烟供气系统。包括交换器,空气、烟气烟道,中间烟道,鼓风机,总烟道和烟囱。


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