玻璃生產(chǎn)中料道的節(jié)能環(huán)保性

玻璃生產(chǎn)中料道的節(jié)能環(huán)保性

隨著材料管道的重要性越來越受到重視。因為它可以改善流經(jīng)玻璃的液體，使其更好、更優(yōu)、更壞。因此，國外有專門設(shè)計材料管道的公司。料道電加熱是應用最廣泛、效果最顯著的實用技術(shù),在我國發(fā)展勢頭良好,被越來越多的用戶所接受。1料道加熱技術(shù)及設(shè)備電加熱料道在我國70年代末開始用于玻璃生產(chǎn),90年代逐步普及,原多用于瓶罐、器皿、保溫容器、玻璃棉、玻璃球及玻璃管生產(chǎn)的料道中。近年來一些生產(chǎn)光學材料及鏡片的供料道也成功使用,對直接電加熱不能用于無缺陷玻璃供料道的論點提出了質(zhì)疑,這或許還將使為數(shù)不多的熔制品如顯像管玻璃料道也嘗試一下料道電加熱的好處。綜觀投入運行的電加熱料道,其優(yōu)越性體現(xiàn)如下:⑴提高整體玻璃液的熱穩(wěn)定性和均勻性,提供良好的制品成型條件。一般在料槽橫截面上的平均溫差小于±5℃,成型料滴重量誤差1%～2%,玻璃內(nèi)在質(zhì)量大大提高。⑵調(diào)整玻璃成型溫度快速靈活,且具有較高的靈敏度和精度。在一條設(shè)計合理的標準電加熱料道中,在正常運行工況下,一般只需引入約20～30kW電功率,當溫度發(fā)生波動時,電加熱就能使溫度在很短時間內(nèi)達到穩(wěn)定,并可對某一工藝測溫點的溫度在±1～2℃之間進行控制調(diào)節(jié)。⑶節(jié)能降耗,簡化窯爐上部磚結(jié)構(gòu)。由于取消了燃燒空間,減少了窯爐上部散熱面積,為上部加強保溫創(chuàng)造了條件,又因為沒有燃燒煙氣熱損失,直接對玻璃液加熱的熱效率比油或氣加熱大大提高。⑷設(shè)備簡單,上馬快,投資少,回收期短,運行費用低,經(jīng)濟效益明顯。電加熱設(shè)備主要由電氣控制系統(tǒng)、變壓器、電極等組成。易耗件費用占35%～45%,一般2周內(nèi)就能安裝調(diào)試完畢投入使用,日運行費用僅幾百元。因此一次性設(shè)備投資費可在6～10個月內(nèi)單從節(jié)能費及合格品增收費中即可收回。較為理想的料道溫度變化、控制及熱效率如表1所示。供料道電加熱的根本目的并非去加熱玻璃液,而是將電能通過電極將焦耳熱均勻地去彌補因料槽散熱而引起的玻璃液降溫,調(diào)節(jié)和消除玻璃液由于溫度不均勻而產(chǎn)生的密度差和熱慣性,以及由此所引起的忽冷忽熱現(xiàn)象。通過電極的合理分布及輸配電的適當供應,使玻璃液在料道中形成成型工藝所要求的熱均勻和熱穩(wěn)定的玻璃流股,建立起動態(tài)平衡,即控制調(diào)節(jié)降溫速率消除局部溫差,使這段流股在工作池向出料口的前進行程中始終處于一個縱向徐冷降溫的穩(wěn)定溫度梯度場中,同時克服玻璃液在槽內(nèi)的不良流動和局部過冷過熱。由于料道電加熱一般采用多組電極即多組供熱源,從而大大降低了橫截面上的溫差,且十分有效地控制了縱向溫度梯度,最終為成型機提供理想的料滴,使制品合格率顯著提高。這是燃料燃燒加熱所難以做到的。尤其是在一些生產(chǎn)深色玻璃的料道中,其特點表現(xiàn)得尤為突出(見表2)。2直接加熱料道料道電加熱主要方法有兩種:間接加熱(輻射加熱)和直接加熱(埋入式加熱)。當料道采用輻射方法加熱時,加熱元件設(shè)置在玻璃液面上,靠輻射和對流在液流上表面進行傳熱。輻射加熱避免了局部過熱以及使熱流更均勻地分布在供料道的縱橫方向。但是,通過表面加熱和底部冷卻的玻璃液流在垂直方向的溫度梯度仍然保存下來。此外,采用輻射加熱不可能使靠近側(cè)壁的玻璃液熱透,并使之均勻。輻射加熱比直接加熱耗電增多1～3倍,且占整個熱輸入的6%～8%,而后者一般為3%～4%。輻射加熱元件易壞,盡管其技術(shù)較簡單,但仍不常使用。直接電加熱料道的熱效率達到90%～95%。因為電極直接安裝在玻璃液中,無論是在供料道寬度方向還是在玻璃液深度方向,均能降低溫度梯度。這種料道一般分為2～4個控制區(qū),分別稱之為均化、保溫、徐冷區(qū),可以單獨調(diào)節(jié)每個區(qū)段,這些區(qū)段仍然互相聯(lián)結(jié)在一起,因為電極是通過導電的玻璃液以電流互相連通的。此外,隨著溫度的變化,玻璃液的導電率明顯提高,電阻最小的地方,也就是玻璃液最熱的區(qū)段通過最大的電流。產(chǎn)生最大電流密度的電極表面由于其能量密度大而使玻璃液溫度最高,這同其它形式的電熔玻璃一樣,所不同的是這種能量密度所致的溫升,溫度不能高于徐冷段的中心溫度,否則會產(chǎn)生二次氣泡,這種現(xiàn)象特別明顯。對一般供料道的工作分析及其熱工考察結(jié)果證明:無論是深度方向還是液面上的溫度區(qū)都不會是非常均勻的,因此電加熱不僅要改善深度上的溫度梯度,還要改善平面上的溫度,例如,在直接電加熱料道裝置電極的橫截面上,其兩側(cè)的溫度比中心高,這就改善了在未裝電極時中心溫度比兩側(cè)高的不均勻狀況,使橫截面上溫度趨于一致。考慮到這種附加電加熱溫度場對玻璃液流所帶來的正負影響,通過模擬實驗和多次生產(chǎn)實踐,在對這些加熱區(qū)域輸配電時,電極接法采用了不相一致的連接方法,如橫向、縱向、對角交替。因為任何一個電極散流處是電力線集中的地方,而電極區(qū)則是熱能大量釋放區(qū),因此在設(shè)計使用中盡量消弱電極表面電力線的過度集中,如增加電極數(shù)量,以此減少電流密度。這樣的電加熱電路能保證和發(fā)揮電加熱對玻璃液作用的最大功能。電加熱料道給成型創(chuàng)造了良好的條件,在經(jīng)濟上有著顯而易見的優(yōu)勢,舉例見表3。表3能耗對比相對同一具體料道而言,各廠有異,電、油或氣的價格,根據(jù)地區(qū)不同也不盡一致,需另行計算。3熱壓工藝設(shè)計⑴用晶閘管調(diào)壓裝置要避免電極直流分量引入引起電解現(xiàn)象,并使電極加速侵蝕及變壓器的功耗增加。還要有超過額定功率約100%的裝機容量。以應付“零出料量狀態(tài)”。⑵選用穩(wěn)定可靠、控制精度較高的電氣儀表、顯示儀表,采用反映有效值而不是平均值的電磁式、電動式電表。⑶雖然一些對電極有強烈侵蝕的原料組份經(jīng)高溫后已變價,但根據(jù)不同的電極材料,它們在玻璃液中仍具有氧化性或還原性,因此,在配合料中盡量不使用這類原料。⑷電極盡可能均勻布置,在一般情況下電流密度不能大于0.6A/cm2,避免產(chǎn)生二次氣泡,還要充分考慮其侵蝕速率和高溫強度,以保證電極與料道工作壽命相一致。⑸料道電加熱多半采用無水冷卻雙金屬電極,在點火、啟動時需防氧保護,尤其是“三相”交接處。提高安裝技巧和質(zhì)量并重視高溫蠕變現(xiàn)象。在材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝工藝方面充分考慮,以避免故障發(fā)生。⑹對特種玻璃和難熔玻璃的電加熱料道,通過電極的合理配置及輸配電的系統(tǒng)組合。盡量降低二次電壓,并考慮接地電極。⑺加強保溫,減少熱損失,電極接線尾端大小長短適宜,其散熱耗能不大于0.2kW/根。⑻使用的電極必須有特殊要求,除含雜質(zhì)量要低外,還得考慮其制作工藝,以此防止使用時發(fā)泡、著色和變形。⑼根據(jù)不同玻璃液的不同流動性及所處區(qū)域的不同溫度,在雙金屬電極表面選擇合適的抗氧化、防斷裂過渡區(qū)尤為重要。⑽盡可能選用AZS磚作為料槽磚。雖然一次投資高一些,但由于其耐侵蝕、無污染,故總體效果好,體現(xiàn)在長期的效益中。⑾由于目前棒狀電極具有諸多優(yōu)點,且通