第3篇火焰窑的电助熔

第3篇火焰池窑的电助熔第10章火焰池窑的电助熔的意义 (1)10.1 池窑电助熔的优点 (1)10.2 电助熔加热的技术经济分析 (5)第11章电助熔池窑的设计和操作要点 (7)11.1电助熔窑内的电极布置和功率配置 (7)11.2 电助熔加热功率的计算 (14)11.3 电助熔窑炉的耐火材料的选择 (15)11.4 电助熔池窑的操作要点 (16)第12章电助熔池窑的实例 (17)12.1硼硅酸盐玻璃电助熔池窑 (17)例1生产安瓿玻璃的电助熔池窑 (17)例2 生产高硼硅仪器玻璃的电助熔池窑 (21)12.2生产有色玻璃的电助熔窑炉 (24)例1．生产翠绿色瓶的电助熔池窑 (21)例2 生产香槟瓶的电助熔池窑 (26)12.3 生产平板玻璃的电助熔池窑 (31)例1 生产平板玻璃的电助池窑 (31)例2 烧发生炉煤气的蓄热式马蹄焰池窑的电助熔池窑 (33)12.4玻璃球窑的电助熔技术 (41)例1 用重油为燃料的电助熔池窑 (41)例2 用煤气为燃料的电助熔池窑 (43)第3篇火焰池窑的电助熔第10章火焰池窑电助熔的意义电助熔技术早在1934年美国已有人申请专利，但到1952年才开始广泛应用。

七十年代初，美国玻璃池窑已有50%采用电助熔，目前90%的瓶罐玻璃池窑采用电助熔，显象管玻璃池窑也大量采用电助熔；英国有300多座大大小小的电助熔玻璃池窑；日本、德国等国家，电助熔发展也很快。

从日产300T的大型平板玻璃池窑到马蹄焰池窑都有采用。

所谓的电助熔或者电助熔，指的是借助于电极把电能直接送入用燃料加热的玻璃池窑中。

采用燃料加热价格低廉，所以在大型池窑上难以采用全电熔，但是却可考虑在用燃料加热的池窑熔化部内同时采用直接通电加热。

在熔化部采用电助熔，是通过直接通电补充一部分熔化所需的热量。

在这种情况下，通入的电量以100%的效率用于熔化，在希望窑炉的出料量大于最初设计出料量时，这种方法是一种很简便的手段，所以它作为增加池窑出料量的一种经济的方法，广泛地被应用于大型窑炉。

在大型窑炉中，当增大出料量时，成型流加大，料堆向流液洞一侧延伸，很容易在玻璃制品中产生大量气泡和线道等缺陷。

如果在适当的部位采用电辅助直接加热，则会使电极附近的玻璃液温度升高，对流加强，从而可以获得没有缺陷的玻璃制品。

因此电极的插入位置是很重要的，通常在火焰加热形成的热点处或者靠近流液洞处插入一组电极，另外根据情况，在加料口区域也可插入一组电极。

每天增加1T出料量需要的电能一般为25～35Kw。

根据用于熔化玻璃总热量中电能所占的比例不同，可分为正常的电助熔、超电助熔和剩余电助熔。

超级电助熔用于大大提高池窑生产能力。

超级电助熔是指特大型的电助熔加热装置，借此可使池窑的出料率差不多提高一倍。

例如，一座出料率为60T琥珀色玻璃的池窑，把出料量提高到110T。

一座无色玻璃池窑的出料量由140T/d提高到260T/d。

这种特大型的电助熔加热装置(功率高达3000Kw)已是很普通的了，通常是解决高速大型成型机要求增加玻璃需用量的一条最经济的途径。

在提高窑炉生产能力，同时又须降低火焰空间温度时，可采用剩余电助熔。

平板和瓶罐玻璃池窑广泛采用正常电助熔，能强化窑内对流，提高窑炉生产能力10%～40%，单位耗电量为0.8～1Kwh/Kg玻璃，这个数值与所熔化的玻璃成分、熔化温度和窑炉结构有关。

每天增加熔化1T玻璃液需输入的功率(Kw)为：平板玻璃35 Kw、无色瓶罐玻璃25～30 Kw、绿色瓶罐玻璃30 Kw、硼玻璃35 Kw。

例1：美国欧文斯—伊利诺斯公司在一座具有六对小炉的横火焰池窑上采用了电助熔。

三对钼电极从侧墙插入，浸入玻璃液长度为600mm，电极长为1200 mm，直径为φ50mm，采用三个单相调压器供电，电极电流密度不大于4A/cm2。

电极消耗2.5～5cm/月。

例2：前苏联也在一座100T/d的玻璃池窑上安装了辅助电热设备，总的热耗及熔化部上部空间温度都有明显的下降。

例3：日本很多马蹄焰池窑装有电助熔，电极一般都是从池底插入，三相供电。

例4：捷克1960年购买了美国PENELECTRO公司专利，在乌斯基玻璃联合公司的瓶罐池窑上应用电助熔。

最近几年，由于我国能源结构的调整，整个玻璃行业对电助熔产生了浓厚的兴趣。

80年代初江苏某厂日产15T的马蹄焰池窑上进行了试验，取得了可喜的成果。

该厂从侧墙插入三对φ45mm的钼电极，三个单相变压器供电，电耗0.65～0.7Kw/Kg玻璃液。

每天可增产4T玻璃液，玻璃质量也明显提高，成品率由原来的40～50%提高到65～70%。

10.1 池窑电助熔的优缺点1.大幅度地提高熔化率国外大型燃油平板玻璃池窑，一般熔化率为2T/m2·d，我国为1.6T/ m2·d左右，采用电助熔技术后，可使熔化率提高到3.2T/m2·d，甚至可达4.2T/m2·d。

熔化率可提高60%，甚至100%。

通入玻璃液中的电能是服从“焦耳效应”的，电能在玻璃液中的传递速度比以辐射和对流传热约大五倍。

另外由于在池窑的适当位置安装电助熔设备，形成了有益液流，热点附近温度较高的玻璃液，向加料端流动，提高了与玻璃配合料接触的玻璃液的温度。

实验室试验证明，温度每提高50℃，玻璃的熔化时间可缩短一半。

规模较大的池窑，在1500～1550℃温度范围内，温度每提高10℃，玻璃熔化率提高4—10%。

火焰窑的熔化率无限提高，在达到某一出料量时，就会出现结石。

这个出料量称为池窑的极限出料量(图10.1)。

采用电助熔之后，池窑的极限出料量会有所提高。

电助熔不需要改变原有池窑的结构和尺寸，可不扩大池窑面积而增加池窑生产能力。

2.提高玻璃的熔化质量在任何情况下采用电助熔都能改善玻图10.1电助熔形成的玻璃液对流璃的质量。

这是因为加强了玻璃液的流动使玻璃液的均匀性提高了。

在玻璃液中引入电能提高玻璃液的温度，从而玻璃液的粘度降低，澄清过程加快，熔解在玻璃液中的气体量显著减少，这对玻璃的成形和加工有良好的影响。

在火焰玻璃池窑的适当位置安装电极，在不改变原来液流方向的情况下，液流速度可提高50～80%，于是玻璃的混炼加强，有利于均化，对条纹和气泡的消除有很大作用，在热点安装电极，可以起“热障”的作用，防止熔化部未熔化好的配合料跑到澄清区去。

另外，电助熔可以使池窑热点和液流更加稳定，即使上部加热火焰和其它条件有所波动，也不会影响玻璃液的质量。

有些电助熔装置的目的是为了改进玻璃质量，如减少条纹和气泡。

所用电极能在其附近的玻璃液中造成局部的湍流。

我国有些中小玻璃厂，由于燃料质量不好，熔化温度烧不上去，玻璃液质量很差。

如果有条件采用电助熔技术，玻璃液质量将会得到很大的提高。

3．减弱上部火焰空间的燃烧强度、延长炉龄。

普通火焰池窑的热量全靠上部火焰供给，热传递效率低，且上部空间加热强度大，窑的碹顶腐蚀严重。

电助熔池窑，可以减少上部空间加热强度，延长窑炉寿命，这一优越性在池窑的后期表现得最为突出。

减轻火焰窑的热负荷，弥补因燃料波动引起的熔化质量的下降。

弥补和克服熔窑结构上和工艺上的缺陷，改善和稳定熔化制度。

弥补燃烧系统的恶化。

随着熔窑运行时间的增长，特别是燃混合发生炉煤气的熔窑在中后期时，蓄热室的格子体被部分堵塞或完全堵塞而基本失去热交换能力，以致燃烧条件不能满足正常燃料量的燃烧要求，采用电助熔能够根据需要进行热量补偿。

例如某厂熔制琥珀色玻璃的池窑，采用电助熔后出料量从60T提高到110T，所用的电量小于提高上述吨数所需理论热量，大碹温度从1510℃降到1454℃，结果玻璃液面线处耐火材料的蚀损速率大大降低。

头六个月内侵蚀最深处仅约3.8cm。

有些电助熔装置按装的目的是为了补偿池窑后期燃烧系统的恶化。

在窑炉前期，池窑有能力生产出所要求的玻璃吨数。

到后期时，蓄热室被堵塞，燃烧系统不能满足正常燃料燃烧的要求。

这时电助熔装置能补偿热量。

4．减少因结石缺陷造成的产品损失熔制深色玻璃时因产品中有结石缺陷而造成的废品有时竟高达4～7%。

因结石引起的大量损失，部分是由于火焰的热量未能充分渗透到较下层的玻璃液中，致使这些玻璃液层的温度可能低于1000℃。

针对上述情况，采用电助熔后，使废品率降低到0.5～1%。

使用了电助熔装置加热下层玻璃液，减少了因结石造成的废品。

5．灵活调节出料量采用电助熔加热的池窑能够根据市场需要迅速调节池窑的出料量。

在不增加池窑尺寸的情况下，池窑的熔化能力可提高30—50%。

电助熔特别适合于需要定期变化出料量的窑炉。

这种窑在使用期间熔制玻璃所消耗的矿物燃料不变，而电助熔可以使窑的熔化能力提高到最大限度。

一座玻璃熔窑在同一窑期的不同时间，生产不同品种或规格的产品，所需要的玻璃液数量将随之改变，普通火焰窑调整熔化量是比较困难的。

在变更期间产品质量要受到影响，而电助熔的池窑，只要适当调整输入电量可以很容易解决。

例如在窑炉运行期内，当采用双滴制瓶机时，用电助熔，就可以提供增加的玻璃液。

装有电助熔加热设备的池窑，因故需要长时间停产保窑时，可以停止上部火焰加热，只靠电极通电就可以防止玻璃液凝固。

需要电助熔时可以让它运转，不需要时可以停止。

当它们运转时，很稳定，不需要太多的照料。

停用时的维护费用也很低。

6．稳定热点和加强有效对流在热点位置的电助熔，产生有益的对流，有助于配合料的分布、阻止不理想的对流和稳定窑炉的操作。

图10.2表明在正常生产的池窑上进行电助熔，即使不需要额外玻璃，由于电助熔加热的能量稳定了玻璃液的对图10.2电助熔加热形成的玻璃液对流流，而使池窑的操作更加稳定，对燃烧过程中一些小的波动就不甚敏感。

可以向成型部提供更加均匀的玻璃液。

池窑的热点部位加进少量的电能即能得到显著的效果。

电助熔设备对原有池窑在设计和操作方面的内在缺陷做了简单的改善，促进了对流，使配合料得到了较好的控制，池窑的熔化率有了更大的提高。

电助熔由于是从玻璃液内部产生的焦耳热，在电极之间强化热点(热障)，强化对流。

整个熔化过程加速，导致池窑熔化率的提高。

熔化的玻璃具有更好的均匀性。

有利于轻量瓶或薄壁玻璃器皿(如高脚杯)的成型。

电助熔同时在池窑的纵深方向进行，易于澄清，从根本上排除了玻璃条纹和气泡。

7.节能电助熔单耗接近于理论耗热。

电助熔运转十分经济、合算，热效率达到90%，引入的电能几乎全部转变为热能。

8.炉温的控制更为方便炉温的控制更为方便，只用按按电钮，根据池窑要求的负荷，选择变压器电流。

这样便在烧油或烧煤气的池窑上，提高了熔化率。

9.投资少，上马快为了提高玻璃池窑的设计生产能力，通过扩大窑炉尺寸的方法，每天增加1吨玻璃液，投资大约6万元；而不改变熔窑结构，采用电助熔技术，每天增加1吨玻璃液，投资仅为2万元。

同时，除电极消耗外，其它设备如调压器、控制系统和外接电缆等都是固定资产，可以长期使用。