熱風工藝浮法玻璃退火窯的開發(fā)

熱風工藝浮法玻璃退火窯的開發(fā)

0浮法玻璃退火窯20世紀80年代初，一些中國浮法玻璃廠先后引進了雀里孔公司和法國斯通爾特公司的火山爐。但整體引進價格較高,僅有少量具備資金實力的玻璃廠有條件實施。后來,國內的玻璃設計院通過消化、吸收國外先進技術,開發(fā)出全鋼全電的浮法玻璃退火窯。通過專業(yè)技術人員的努力,我院于90年代中期開發(fā)出熱風工藝浮法玻璃退火窯,已申報了國家專有技術。在后來若干年的設計及使用中,又進行了相應的技術改進,以滿足生產優(yōu)質浮法玻璃的需要。1熱風冷卻技術浮法玻璃退火窯由兩個獨立的部分組成,即退火區(qū)和冷卻區(qū)。退火區(qū)由A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)組成;冷卻區(qū)由D區(qū)(或RET區(qū))、F區(qū)組成。退火部分的工藝為輻射間接冷卻,冷卻風通過位于玻璃帶上方和下方的密閉熱交換器與玻璃帶進行輻射換熱。冷卻部分的工藝為直接強制冷卻,通過噴嘴向玻璃帶上方及下方吹冷卻風。圖1為某350t/d浮法玻璃退火窯的溫度制度(退火曲線)。熱風工藝退火窯就是在退火窯A區(qū)、B區(qū)玻璃板上采用熱風循環(huán)冷卻玻璃板。該兩區(qū)的風機分別將窯內經過與玻璃板輻射換熱后的熱氣體加入適量冷空氣,達到設定溫度的熱氣體再由風機送入各自區(qū)內冷卻器,形成熱氣體循環(huán)流動。通過改變窯內冷卻器中的風溫來調整玻璃板的溫度。其它各區(qū)與冷風工藝退火窯相近,部分細節(jié)有差異。圖2為熱風工藝退火窯A區(qū)、B區(qū)溫度控制示意圖。該退火窯主要有以下特點:(1)在A區(qū)、B區(qū)板上采用熱風工藝,冷卻風與玻璃板溫差較小,使玻璃板在柔和、均勻的冷卻風的作用下,按照一定溫度制度控制逐漸冷卻,退火后玻璃的平面應力曲線平滑,玻璃易切裁。(2)退火窯殼體為節(jié)能型的保溫結構。其內殼體是活動的,通過螺栓與外殼體相連接。此結構可保證殼體在制造時保溫材料填充得均勻密實。提高了殼體的保溫隔熱效果,為玻璃板的退火降溫創(chuàng)造了良好的基本條件。(3)電加熱裝置設置在退火窯殼體外的冷卻風系統(tǒng)中,便于安裝和維修?？捎行У卣{整玻璃板不同區(qū)域的溫度并能滿足退火窯烤窯升溫的要求。電加熱器的功率可在控制室進行調節(jié)。(4)退火區(qū)采用板上、板下冷卻按比例控制,可減少玻璃板的溫度波動,改善玻璃的冷卻均勻性,因此也改善了殘余應力。(5)在D區(qū)前設隔離區(qū)及窯壓監(jiān)控系統(tǒng),減少氣流對前面各區(qū)的影響。(6)C區(qū)板下采用矩形風箱做冷卻器,改變了以前投產的退火窯的C區(qū)板下溫度高,玻璃板上、下溫差大的狀況。2改進的技術是浮法玻璃退液裝置的技術2.1風機熱壓的優(yōu)化熱風工藝退火窯先后有兩條線投產,使用效果很好,但推廣卻有困難。因為兩條線的熱風循環(huán)區(qū)風機都從國外購買,價格較高。經過與某國有大型風機廠的技術人員反復溝通,最終確定了能滿足設計要求的風機,解決了主要問題,并根據實際使用情況對退火窯進行優(yōu)化:(1)在A區(qū)、B區(qū)板上各增加1臺備用風機,保證生產的連續(xù)性。(2)將A區(qū)窯內冷卻風流向改為順流,可降低冷卻風的進口溫度,減少風機功率。A區(qū)冷卻風的流動方向與玻璃帶前進方向相同,B區(qū)和C區(qū)冷卻風的流動方向與玻璃帶前進方向相反,可使各區(qū)的冷卻風溫度曲線連接較平滑,更接近玻璃的退火溫度曲線,在各區(qū)相連接的區(qū)域降低了風溫的波動,即減少了冷卻速度的變化。經過風機國產化并改進冷卻風系統(tǒng)后,先后為國內、外多條生產線提供退火窯設計,獲得客戶認可,并取得較好的經濟效益。2.2退窯裝復后的工作措施隨著我國玻璃工業(yè)的快速發(fā)展,為了節(jié)能降耗,2001年以后,熔化量700t/d以上的大規(guī)模玻璃生產線開始被各玻璃廠選用。我院開發(fā)的熱風工藝退火窯就有一定的局限性:(1)這種退火窯比較適合噸位較小、板寬較窄的生產線;(2)只有一個熱風循環(huán)直接冷卻區(qū)(D區(qū)),在生產厚板時,會因為玻璃板出口溫度高而使F1區(qū)風機不能充分利用,造成在退火窯出口玻璃板溫度較高;(3)部分電加熱箱因質量問題易損壞,生產中調整玻璃板溫度比較慢等。我院在熱風工藝退火窯設計的基礎上,總結多年設計和實際操作經驗,對退火窯進行了較大改進。并在2004年設計了國產第一條900t/d浮法玻璃生產線退火窯,于當年年底一次引板成功。該線運行狀態(tài)良好,各項技術指標均能滿足設計要求。結束了當時國內大噸位浮法玻璃生產線退火窯全部需要引進的狀況。經過不斷完善,該退火窯已在國內、外多條600～1000t/d浮法玻璃生產線上使用,運行效果均較好,達到了提高玻璃退火質量的目的,獲得了很好的經濟效益。現在的退火窯設計保留了原設計中的優(yōu)點,對部分區(qū)進行了優(yōu)化,增加了有效提高玻璃退火質量的一些措施。主要有:(1)將A區(qū)改為順流冷風冷卻,可大幅度降低冷卻風量,減少風機功率及體積,節(jié)約能源。(2)將A區(qū)和B區(qū)、B區(qū)和C區(qū)之間的窯內冷卻器的縱向間距減小。可減少保溫段各區(qū)之間無冷卻的部分,提高冷卻效率及冷卻的連續(xù)性。(3)為了加強玻璃退火效果,加大B區(qū)長度,在B區(qū)設置2套控制系統(tǒng),用有溫度梯度的冷卻風進行冷卻,可有效減少厚玻璃產品炸裂的危險,降低玻璃板的破損率。還可減少F區(qū)的長度。(4)取消設置在殼體頂部的電加熱箱,采用邊部可調式電加熱器。電加熱元件設置在退火窯殼體內兩側,對玻璃板邊部的加熱效果明顯,且能夠內外調節(jié),可滿足對玻璃板不同區(qū)域的熱量補償和退火窯烤窯升溫的要求。加熱功率可連續(xù)調節(jié)。這種便捷的電加熱裝置結構合理,安裝方便,可在正常生產時進行更換和維修,尤其在大噸位、大寬板的退火窯上,效果更加明顯。(5)在冷風強制冷卻區(qū)增設可調節(jié)冷卻裝置。當生產薄玻璃和厚玻璃時,因玻璃板邊部與中間的厚度差較大,就要求單獨調節(jié)邊部的冷卻強度。我院設計的退火窯在冷風強制冷卻區(qū)兩側板上邊部風嘴上設有風量調節(jié)插板,可對玻璃板邊部的溫度進行單獨、準確的控制,提高玻璃板的退火質量。(6)根據生產線的不同要求,將退火窯保溫區(qū)的進、出風口改在殼體側面,可將所有風機安裝在殼體頂部,不需要另設風機房。(7)退火窯殼體上設有相應的熱電偶和紅外測溫儀。溫度信號通過DCS系統(tǒng)控制蝶閥的開度,從而準確控制退火窯內不同區(qū)域的溫度。此DCS系統(tǒng)具有反應靈活、操作簡便的特點,提高了退火窯溫度控制的穩(wěn)定性。3質浮法玻璃設計對材料的要求我院開發(fā)的熱風工藝退