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热工设备知识梳理

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PS.目前上倾式流液洞备受推崇 下沉式:增加了冷却效果,可缩小冷却

部面积;可以有效防止玻璃液回流

气泡不易滞留。

(1)利用窑坎

★作用:降低玻璃液温度,调整玻璃液流。

★流液洞位置:在熔化部和冷却部之间;窑坎的位置:在熔化部的热点处。 ★日用玻璃池窑流液洞常和窑坎配合使用。

(2)浮筒:就是一个无底或下半部开口的横口坩埚。

作用:将熔化好的玻璃液与将用于人工成型的玻璃液分隔开。

气体空间分隔:完全分隔(熔冷部互不相通)+部分分隔(花格墙)

(1)完全分隔:避免熔化部作业制度对冷却部的影响,减少了熔化部的热量支出,又减轻了冷却部的散热负担,可以缩小冷却部面积。

缺点:冷却部需另设加热系统,增加了玻璃池窑的燃料消耗,增加生产成本。

(2)部分分隔:可以利用熔化部窑压的大小来调节冷却部内的作业制度,不另外增设加热系统,降低成本。

缺点:当熔化部操作制度发生波动时,也会影响到冷却部作业制度的稳定,所以很难控制冷却部的作业制度。 4.冷却部

玻璃液进一步澄清,均化,达到成型温度为供料道提供稳定液流。

日用玻璃池窑的冷却部位:液面附近的池壁、流液洞、加料口拐角处。 日用玻璃池窑除冷却部位外均需保温,保温结构的设计同浮法玻璃池窑。 二.热源供给部分

有燃煤气的小炉和燃重油小炉两种类型。

不同点:位置不同。马蹄焰玻璃池窑的小炉在窑池的端面上,而不是在侧面。小炉碹采用插入式而不是反碹结构。 三、余热回收

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马蹄焰池窑只有一对小炉,所以只有一对蓄热室,而横焰(平板)窑有若干对小炉和蓄热室;蓄热室在窑的端面;马蹄焰窑一般没有余热锅炉。 三通道蓄热室:1 换热面积大2 热效率高,易控制3 不易堵塞 四、排烟供气部分

同浮法玻璃池窑,有支烟道、总烟道、换向设备和烟囱布置和要求相同。 五、马蹄焰玻璃池窑的成型部(工作部)

1.日用玻璃池窑的人工成型的成型部:是无底或底部开口的浮筒 2.机械成型:根据供料方法分为滴料法和吸料法

(1)吸料法:将吸料头直接放到日用玻璃池窑的成型部吸取玻璃液用于成型。 (2)滴料法:成型部成为供料道,一端设置供料机以制备料滴,应用广。 供料道:是一个用耐火材料砌筑而成的封闭通道。

供料道构成:料槽系统、加热系统、滴料系统、冷却和搅拌系统。

对供料道的要求:应尽量减少纵、横断面上的温度差,并能调节玻璃液的温度和流量。

玻璃池窑操作原理——作业制度简介 温度稳、压力稳、泡界线稳和液面稳-------热工制度要稳。

玻璃池窑的作业制度包括:温度制度、压力制度、液面制度 、泡界线、气氛和换向制度。 一、温度制度

温度制度:指沿窑长方向上玻璃液的温度分布,一般用温度曲线来表示。

PS.横焰窑有稳定的温度曲线,对其操作比较严格;而日用玻璃池窑一般不制定温度曲线,只定热点的位置和热点值。 玻璃池窑中温度最高点称为热点。(熔化部长度的2/3处;熔化玻璃的品种、燃料的种类以、耐火材料的质量)

平板玻璃池窑温度曲线分类:

(1)山形:热点明显、对流显著、泡界线清晰稳定、热点后温降梯度

大、保证玻璃液的必要冷却。(普遍采用)

(2)桥形:在高温处保持了平衡过程,玻璃液在高温阶段停留时间长,

玻璃液的澄清质量较好,配合料入窑处温度较高,因而玻璃液的熔化速度较快,熔化面积较大。但是,温度梯度小,所以向投料口的对流弱,从而容易产生 “跑料”现象,同时形成泡界线薄而模糊,不够整齐。 二、压力制度

(1)压力制度是温度制度的保证

PS.窑压稳可以保证温度稳,窑压波动会立即影响到窑温,尤其是成形部的窑温,从而使玻璃液的成形温度不稳定。

压力制度是一条具有多个转折点的折线。

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(2)分类:一是沿整个气体流程的压力分布曲线,简称气流压力分布;二是沿玻璃液流程的空间压力分布曲线,简称纵向压力分布。一般生产中前者较为常用。 (3)气流压力分布:压力分布的关键点是零压点的位置和液面处的压强。 零压点的位置应放在玻璃池窑的火焰空间内。 PS.窑压是指玻璃液面处的压强,玻璃液面处的平均压强要保持在零压或微正压(小于5Pa),除个别处有特殊要求外,否则玻璃池窑内是不允许出现负压的。 出现负压将导致玻璃池窑内吸入冷空气,从而降低窑温,增加热耗,更会使窑内温度分布不均匀;过大的窑压将加剧窑体的烧蚀,增加燃料消耗量,且不利于玻璃液澄清。

窑压可通过调整烟道闸板开度大小来调节。 三、泡界线制度

无泡沫的玻璃液和有泡沫玻璃液之间明显的分界线称为泡界线(泡切线);泡界线的位置和形状是判断玻璃池窑熔化正常与否的标志;泡界限的形状是 朝冷却部方向突出的弧形、且两边对称、清晰。

(1)影响泡界线的因素有:投料量、成型量、原料质量、原料组成、碎玻璃掺入量、配合料水分、粉料粒度和混合程度以及小炉的结构等

(2)泡界线不正常情况有:偏远、模糊、线外沫子多、缺角、双线、偏斜等;调整泡界线要从温度曲线、燃料空气的配比、火焰的长短等几方面进行调节。 四、液面制度

液面波动不仅加快池壁的蚀损,还会影响成形作业,波动过大会产生溢料现象,从而蚀损胸墙砖和小炉底板砖,所以液面必须保持稳定。 (1)液面波动产生的原因是因为:投料量与成形量不平衡 机械投料波动小,人工投料液面波动较大

液面自动控制器有铂探式、激光式、放射性同位素和气压式等 测量位置:成形部 五、气氛制度

气氛分成:氧化气氛、中性气氛、还原气氛三种 ★当玻璃池窑内空气系数大于1,燃烧产物中有多余的氧气,因而具有氧化能力,所以称之为氧化气氛或氧化焰

★当玻璃池窑内,空气系数近似等于1,燃烧产物中无多余的氧气也无未燃烧完全的成分,所以称之为中性气氛或中性焰

★当玻璃池窑内空气系数小于1,燃烧产物中含有一定量的CO,因而具有还原能力,所以称之为还原气氛,或还原焰

玻璃池窑内要求燃料完全燃烧,所以火焰都成氧化性或中性。 PS.平板玻璃池窑熔化芒硝料时要制定气氛制度。

具体的来说,为了保证芒硝在高温时充分分解1#.2#号小炉需要还原焰,从而不使碳粉被烧掉,碳粉有助于芒硝在高温时充分分解;3.4号小炉是热点区,需要用中性焰,不能用氧化焰,否则液面会产生致密的泡沫层,使澄清困难;5.6号小炉是澄清均化区,为了烧去多余的碳粉不使玻璃被着色,所以需要氧化焰。

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窑内气氛可借助改变空气系数的大小来调节(明亮氧化、不透明还原、稍混浊中性)

六、换向制度

蓄热式池窑需要格子体交替的吸热和放热,换向制度规定换向的程序和间隔时间。 1 时间:过长——气体温度波动大,窑内温度不稳;过短——余热回收少,影响作业。一般20~30min。

2 程序:①发生炉煤气:先换煤气再换空气

②重油:先关油阀,再关小雾化剂阀,冷却喷嘴,以免油炭化,都实现了自动化操作。

退火窑

退火:热处理过程——消除或减小热应力。(温度梯度,应力) 1、热应力 ①暂时应力:玻璃在应变点温度一下加热冷却时,由于其导热能力差各部位形成温度梯度,从而产生热应力。随着温差的消失而消失。

②永久应力:当温度梯度消除后,暂时应力随之消失,但此时由于玻璃内部质点运动的不均衡所产生的应力就会显露出来,这就是永久应力。 2、玻璃中应力产生的原因

处于粘弹性状态的玻璃制品,在冷却过程中由于导热系数小,内外产生温度梯度而产生应力。应力的大小与温度梯度、玻璃制品的厚度和玻璃的热膨胀系数有关。

3、退火原理

将具有永久应力的玻璃制品重新加热到玻璃内部质点可以移动的温度,利用质点的位移使应力分散来减弱或消除永久应力。 退火温度上限,粘度为1012Pa.S时的温度 退火温度下限,粘度是1013.5Pa.S时的温度

粘度的上限和下限是玻璃的退火温度范围,也是慢冷温度区域。 4、退火过程

(1)加热(冷却)段

加热或冷却到最高退火温度,在此区域平板玻璃表面或侧面要进行加热,以消除温度差。

(2)高温保温段

在此阶段可消除大部分热应力(包括暂时和永久),由于热应力松弛带来的结果是永久应力的增加。 (3)慢速冷却段

该阶段玻璃温度已经低于tmin,由于粘度较大,热应力不能松弛,避免形成较大的暂时应力,需要慢速冷却。 (4)快速冷却

通过吹风冷却,一般玻璃板达到60度即可满足切割要求。 5、退火制度

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① 加热阶段 将制品加热至退火温度,或将高于退火温度的制品冷却至退火温度 ② 保温阶段 将制品在退火温度下保温,松弛应力 ③ 慢冷阶段 原有的应力消除后防止新的应力产生 ④ 快冷阶段 到退火温度范围之外,保证不在暂时应力作用下破裂的前提下尽快冷却

黏度随温度变化较快的(短性玻璃)退火温度区域较小;长性玻璃偏大。其黏度与玻璃的成分有关,也和形状有关。

6、辊道式退火窑:目前常使用钢结构,电加热,隔热好,安装快速。 (1)沿窑长方向一般分成:均热加热区(A区);重要退火区(B区);退火后区(C去);热绝缘区和非热绝缘区的过渡(D区);热风循环冷却区(Ret区);过渡区(E区)和强制冷却区(F区)。

(2)A、B、C设有电加热装置(若有在线镀膜(热镀膜)是在A区之前A0 D区:过渡区,既无加热装置也无冷却装置

Ret区即热风循环冷去区,它是利用退火窑内的热空气和一定量的冷空气配比,形成一定温度的热空气,通过风机重新喷吹到玻璃板上,使玻璃均匀的冷却而不炸裂。

E区是自然冷却区,玻璃板直接暴露于空气中,利用自然对流换热使玻璃板冷却。除辊道外无任何设备。

F区:强制冷却区,室温空气直接喷吹到玻璃板上,强制对流换热使玻璃板快速冷却。 7、日用玻璃退火过程与平板玻璃类似,多采用二次退火。网带式退火窑(平带、网带;电加热、隔焰、半隔焰、明焰加热)

8、玻璃钢化窑:退火是消除或减小玻璃制品的内应力,钢化是合理的增加其内应力。

(1)化学钢化法:将钠钙玻璃置于熔融的碱盐中,玻璃中的Na+会于其他碱离子交换由于离子半径不同冷却后会产生应力(高温和低温)。

影响因素:①温度:离子扩散 v.s. 应力松弛②离子半径③离子交换时间④热膨胀应力:表层的化学成分改变,膨胀系数的改变产生张应力抵消部分压应力⑤熔盐成分不纯⑥电场加强离子交换

(2)物理钢化法:玻璃的淬火,快热:迅速达到无应力状态,且不变形;快冷:表层冻结,内部收缩,表层产生压应力,内部张应力。

9、在玻璃池窑上常用的液体燃料是重油和柴油(液体燃烧器及安装位置) (1)气化燃烧:通过专门的设备裂解成油气,再按气体燃料的燃烧方法进行燃烧。设备复杂,投资大,不常用。

(2)雾化燃烧:将油喷成雾滴后,再与助燃空气混合和燃烧,最大限度地增加

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