玻璃熔化工藝

玻璃熔化工藝第1頁/共42頁浮法玻璃熔化工藝

一、玻璃熔窯的結構與耐火材料二、熔化工藝基礎知識三、熔化制度控制與操作四、熔化的故障與處理五、熔化缺陷的識別與控制

第2頁/共42頁一、玻璃熔窯的結構與耐火材料熔窯；是用耐火材料砌成的熔制玻璃的熱工設備，其作用是把合格的配合料制成無氣泡、無條紋、無析晶的透明玻璃液，并使其冷卻到成型所需的溫度料倉L吊墻胸墻大碹噴火口矮碹吊墻后山墻投料機池底鋪面磚流道熔化部冷卻部卡脖第3頁/共42頁熔窯的立面圖斜坡碹池壁池底底煙道支煙道分支煙道爐條碹大碹小爐碹托板格子體噴火口第4頁/共42頁熔窯胸墻池壁結構大碹掛鉤磚下間隙磚上池壁下池壁池底垛磚基礎主梁次梁立柱下巴掌鐵胸墻上巴掌鐵碹角拉條上間隙轉面磚第5頁/共42頁煤氣窯小爐結構小爐碹空水平道空上升道空蓄熱室小爐后墻舌頭碹風火隔墻斜坡碹平碹煤上升道煤上傾角煤蓄熱室前墻煤下傾角小爐底板第6頁/共42頁煤氣窯換火結構為了避免熔窯局部溫度及格子體上部溫度過高，減少窯體耐火材料的燒損，減小兩側溫差必須定期對窯爐的火焰方向進行換向。由于窯爐結構和使用燃料的不同換火的方式也會有所不同。1、煤氣窯爐換火換火時要先換煤氣再換空氣，因為如果先換空氣就會使一部分煤氣被吸入空氣蓄熱室及煙道，造成空氣與煤氣相遇，當煤氣與空氣的濃度達到一定比例時會發(fā)生爆炸的危險。中間煙道煤氣廢氣第7頁/共42頁SiO2>96%Al2O30.35%~0.6%Fe2O3~0.7%CaO~0.25%K2O+Na2O≤0.1%荷重軟化點≥1680℃真密度2.30~2.35g/cm3常用耐火材料的性質及使用1、硅磚硅磚是玻璃窯爐上較常用的耐火材料，是單一氧化物組成的酸性耐火材料，熱穩(wěn)定性好，在650℃以下抗熱沖擊性極差。因此烤窯時，在650℃以下要緩慢升溫。硅磚的耐火度不是很高，但荷重軟化溫度高，可承受很高的壓力，適用于高溫下長期使用。。性質；使用部位；承重的墻體及碹體部位，如；胸墻、大碹。第8頁/共42頁常用耐火材料的性質及使用2、粘土磚粘土磚是偏酸性的耐火材料，隨著磚中氧化鋁含量的增加，其酸性逐漸減弱。它的導熱系數(shù)和熱膨脹率是所有耐火材料中最低的，其耐火度很高(1580~1770℃)但荷重軟化溫度低，粘土磚的抗熱振性較好，波動范圍大，一般均大于10次，在玻璃窯爐中用作池底大磚。性質；使用部位；池底SiO250~70%Al2O3≥40%Fe2O3≤1.5~1.8%荷重軟化點≥1400℃第9頁/共42頁Al2O3高鋁磚＜80%剛玉磚＞80%Fe2O3~0.7%常用耐火材料的性質及使用3、高鋁耐火材料性質；使用部位；高溫和易侵蝕部位的墻體及碹體如；池壁、小爐噴火口。高鋁磚是指含Al2O346%以上的鋁硅酸質或純氧化鋁質的燒結制品。一般高鋁磚含Al2O380%以下，含Al2O3在80%以上的稱為剛玉磚。高鋁磚呈中性，它的真密度、耐火度、熱膨脹率、荷重軟化溫度都隨Al2O3含量的增加而提高，導熱系數(shù)隨溫度升高而降低。剛玉磚按生產(chǎn)方法有燒結法和電熔燒鑄法兩種。燒結剛玉磚耐火度可達2000℃，使用可達1800℃，但其熱膨脹性大，與氣孔率相同的莫來石質耐火材料比較，其抗熱沖擊性差?，F(xiàn)基本已被剛玉磚替代第10頁/共42頁第11頁/共42頁第12頁/共42頁以氧化鎂為主成分以方鎂石為主晶相的耐火材料統(tǒng)稱為堿性耐火材料。它的導熱系數(shù)大，使用壽命長，體積密度大，氣孔率較低；熱膨脹系數(shù)隨溫度上升而直線增加，是各種耐火材料中最大的，使用中應注意留足夠的膨脹縫。在40~160℃時長時間與水蒸汽接觸會發(fā)生水合作用，這會使磚體結構松散而損壞，所以貯存時要保持干燥。4、堿性耐火材料(含鎂耐火材料)常用耐火材料的性質及使用①普通鎂磚含MgO91%左右，②直接結合鎂磚含MgO95%上，③鎂硅磚含SiO25%~11%，。④鎂鉻磚，含Cr2O38%~20%。⑤鎂橄欖石磚⑥鎂鋁磚富含Al2O3的材料，。⑦鎂鈣磚含CaO6%~10%。性質；使用部位；蓄熱室格子磚，第13頁/共42頁常用耐火材料的性質及使用5、電熔耐火材料電熔耐火材料是將精確配好的混合料在電弧爐中熔融，然后在砂型模中澆注成形后再進行機械加工。與燒結耐火材料比較，它具有結構致密、氣孔率很低、體積密度大、機械強度和高溫結構強度高、耐玻璃液侵蝕性強等特點。性質；使用部位；高溫及易侵蝕部位，如；前幾對小爐胸墻、舌頭碹、池壁。主要品種有；電熔莫來石磚、電熔鋯剛玉磚、電熔鉻鋯剛玉磚、電熔石英磚、電熔剛玉磚等。比高鋁磚要好第14頁/共42頁常用耐火材料的性質及使用6、輕質耐火材料輕質耐火材料可以隔熱，屬于隔熱材料，能減少窯體散熱、節(jié)約能源，還可以減輕窯體質量，降低窯爐造價。作用；使用部位；墻體及碹頂外部部位，如；大碹外、胸墻外、池壁外。按照使用溫度分為低溫型(小于900℃)，如硅藻土磚；中溫型(900~1200℃)，如硅酸鈣、輕質黏土磚、硅酸鋁纖維；高溫型(1200℃以上)，如輕質高鋁磚、氧化鋁空心球。按照密度分為次輕質(1.0~1.3g/cm3)、輕質(0.4~1.0g/cm3)和超輕質(0.4g/cm3以下)。第15頁/共42頁結構部位耐火材料熔化部L型吊墻熔鑄33#AZS、燒結鋯莫來石磚、優(yōu)質硅磚碹頂優(yōu)質硅磚胸墻熔鑄33#AZS、熔鑄?—Al2O3磚

、優(yōu)質硅磚拐角熔鑄41#AZS池壁熔鑄33#AZS

、熔鑄36#AZS、熔鑄41#AZS小爐底板、斜碹、側墻熔鑄33#AZS

、優(yōu)質硅磚小爐口熔鑄33#AZS、熔鑄?—Al2O3池底熔鑄33#AZS

、燒結鋯莫來石磚、鋯莫來石倒打料、鋯剛玉倒打料、粘土大磚、低氣孔粘土磚卡脖分隔優(yōu)質硅磚、燒結莫來石磚、硅線石磚蓄熱室碹頂優(yōu)質硅磚側墻優(yōu)質硅磚、直接結合鎂鉻磚、鎂橄欖石磚、尖晶石磚、低氣孔粘土磚格子體上段高純鎂磚、電熔鎂砂磚、熔鑄?—Al2O3

、鋯莫來石磚、熔鑄鋯剛玉磚、鎂鋯磚中段.熔鑄鋯剛玉磚、鎂鋯磚、直接結合鎂鉻磚、鎂橄欖石磚、尖晶石磚下段低氣孔粘土磚、熔鑄鋯剛玉磚、硅線石磚爐條低氣孔粘土磚、熔鑄33#鋯剛玉磚冷卻部碹頂優(yōu)質硅磚、BG—96硅磚胸墻優(yōu)質硅磚、BG—96硅磚池壁.熔鑄a—?Al2O3磚、熔鑄33#鋯剛玉磚池底熔鑄a—?Al2O3磚、.粘土大磚.入口平碹?—Al2O3

、優(yōu)質硅磚、BG—96硅磚流道和流槽流道熔鑄

a—?Al2O3磚閘板熔融石英磚唇磚熔鑄

a—?Al2O3磚各部位常用耐火材料的選擇第16頁/共42頁二、熔化工藝基礎知識料倉泡界線泡沫區(qū)料層冷卻區(qū)卡脖水管攪拌稀釋風第17頁/共42頁配合料在此溫度范圍發(fā)生一系列物理的、化學的和物理—化學的反應，如受熱、水分蒸發(fā)、鹽類分解、多晶轉變、組分熔化以及石英砂與其他組分之間進行的固相反應。很快形成一層薄薄的熔體，它的厚度僅幾毫米，在重力的作用下往下流入到配合料縫隙中，同時配合料內部會放出大量的氣泡快速上升將熔體穿透并將熔融層與配合料推開，此種現(xiàn)象會不停的往返發(fā)生。之后形成由硅酸鹽及游離二氧化硅組成的不透明燒結物，其形成速度取決于配合料的性質和加料方式溫度。（一）玻璃的熔制過程1、硅酸鹽形成階段800~1000℃玻璃液水分料堆熔體薄膜氣體第18頁/共42頁隨著溫度的不斷升高，硅酸鹽和石英砂顆粒完全溶解于熔融體中，形成含有大量可見氣泡，條紋，在溫度上和化學上不均勻的透明玻璃液，在此過程中由于石英砂的溶解和擴散速度比各種硅酸鹽的溶解和擴散速度要慢的多，玻璃的形成速度實際上取決于石英砂的溶擴過程，而擴散速度又比溶解速度要慢的多，所以玻璃的形成速度最終還要看石英砂的擴散速度。此階段與上一階段很難劃分，在上一階段尚未結束時，玻璃形成階段已經(jīng)開始。（一）玻璃的熔制過程2、玻璃形成階段1000-1300℃玻璃液水分條紋可見氣泡氣體第19頁/共42頁隨著溫度的繼續(xù)升高，玻璃液的黏度降低約為10Pa.s，玻璃液中的可見氣泡，溶解氣泡，體積不斷增大，而逸出玻璃液進入熔窯氣氛當中，這些大量的氣體和水分的損失的質量可能占配合料質量的15%-18%。這也就是說同等質量的配合料不可能生產(chǎn)出同等質量的玻璃的原因。通常玻璃的熔成率為83%。玻璃的澄清溫度大多在熔化部的尾端前1米處測量，一般不低于1390℃----1420℃。（一）玻璃的熔制過程3、澄清階段1400-1500℃水分條紋粘度不均氣體溫度不均第20頁/共42頁當玻璃液長時間處于高溫下，由于對流、擴散、溶解等作用，玻璃液中的條紋逐漸消除，化學組成和溫度逐漸趨向均一。此階段結束時的溫度略低于澄清溫度。玻璃液的均化過程早在玻璃液形成階段時已經(jīng)開始，然而主要的還是在澄清后期進行。它與澄清過程混在一起，沒有明顯的界限，可以看作一面澄清，一面均化，且澄清加速了均化的進程，均化的結束在澄清之后，并一直延續(xù)到冷卻階段。此外，攪拌是提高均勻性的一個很好的方法。（一）玻璃的熔制過程4、玻璃液均化階段溫度均勻粘度均勻整體溫度高不適合成型第21頁/共42頁將澄清和均化了的玻璃液均勻降溫，使玻璃液具有成型所需的黏度在冷卻階段應不破壞玻璃液的質量。浮法玻璃冷卻階段結束的溫度在1100~1050℃左右。（一）玻璃的熔制過程5、玻璃液冷卻階段溫度、粘度均勻整體溫度降至適合成型稀釋風冷卻自然冷卻熔制；將合格的配合料經(jīng)過高溫和熱熔融形成透明、純凈、均勻并適合于成型的玻璃液的過程稱為玻璃熔制。熔化率；每平方米熔化面積上每晝夜熔化的玻璃液量。熔化面積；從投料池末端到最末一對小爐中心線一米處的熔化部的部分面積。第22頁/共42頁

(2)原料的性質原料的性質及其種類的選擇對熔制影響很大，如硅砂顆粒大小、形狀及所含雜質的難熔性；配合料氣體含率，所含氣體的化學組成；為引入同一氧化物而達到最有利于熔制的礦物及化工原料的合理選擇等，都影響著玻璃熔制速度和熔化質量。（二）玻璃熔制影響因素

(1)配合料化學組成它對玻璃熔制速度具有決定性的影響，配合料的化學組成不同所需的熔化溫度就不相同，配合料中堿金屬氧化物含量等對SiO2和Al2O3總量比值越高，則配合料越容易熔化。第23頁/共42頁

(4)加料方式我國浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)采用薄層加料的方式，即料層的厚度控制在50~150mm左右。上層的配合料由輻射和對流獲得熱量，下層則由玻璃液面通過熱傳導取得熱量，薄層投料使配合料中各組分容易保持分布均勻，使硅酸鹽形成和玻璃液形成速度加快。而且由于料層薄，有利于氣泡的排除，也縮短了澄清所需的時間。（二）玻璃熔制影響因素

(3)配合料的調制包括配合料的均勻性、含水量、碎玻璃用量的控制等。是否混合均勻對玻璃質量和熔制速度有極大關系，因此，應盡可能的將配合料混合均勻，并注意在輸送和儲存過程中不受到較大振動以免引起分層現(xiàn)象。第24頁/共42頁(6)窯內壓力、氣氛、玻璃液面以及泡界線是否穩(wěn)定。熔化的“四小穩(wěn)”直接影響到玻璃熔制的質量，只有控制四穩(wěn)，才能生產(chǎn)優(yōu)質合格的玻璃。（二）玻璃熔制影響因素

(5)熔制的溫度制度熔制溫度決定玻璃的熔化速度，溫度越高，硅酸鹽生成反應越劇烈，配合料顆粒熔解越快，玻璃液形成速度也越快。在溫度1400~1500℃范圍內，熔化溫度每提高1℃，熔化率就會增加2%。因此，提高熔化溫度是強化玻璃熔制、增加熔窯產(chǎn)能的有效措施。第25頁/共42頁小爐序號1#2#3#4#5#6#山形曲線溫度分布oC143014801530155015201440燃料分配16182021168~9橋形曲線溫度分布oC149015101540157015501500燃料分配1520.320.721.7193.3雙高曲線溫度分布oC147515101550157515451500燃料分配18.118.514.122.121.37.0三、熔化制度控制與操作1、溫度作業(yè)制度

溫度曲線；是一條沿窯長方向的由幾個溫度測定點的溫度值連成的折線，反應的是窯爐上部空間的溫度，而不是玻璃液的溫度。一般測量小爐掛鉤磚的溫度。第26頁/共42頁雙高熱負荷點曲線，即在配合料區(qū)投入較多的燃料，強制熔化。增大熱點燃料量，強化玻璃的澄清和均化。適當減少泡沫區(qū)的燃料量，形成兩個熱障，有利于料堆和泡界線的穩(wěn)定。山形曲線，熱點明顯、玻璃液對流強烈、泡界線清晰穩(wěn)定，因此，應用較多。特別適合小型窯爐使用橋形曲線，熱點不明顯，向投料口的對流弱，泡界線模糊，容易產(chǎn)生跑料現(xiàn)象，目前應用較少。各種曲線的特點1.各種曲線的分類第27頁/共42頁影響窯壓的因素；1.煙囪抽力的大小2.溫度高低的影響3.阻力的大小4.廢氣量的大小窯壓是熔化工藝的重要參數(shù)，必須要求窯內的壓力能保持穩(wěn)定和微正壓，對生產(chǎn)高質量的玻璃起到重要的作用。不同規(guī)模窯爐的生產(chǎn)過程中，窯壓參數(shù)的確定，跟窯內壓力的測量方式和測量位置有關。2、壓力作業(yè)制度計算機取壓點旋轉閘板大閘板第28頁/共42頁1.溫度高低的影響2.投料速度的影響3.化料速度的影響4.拉引量的影響泡界線投料機的推力，投料回流，物流的熔化作用，三者相互作用并平衡時。物料的前沿就會固定在某一個位置消失并與純凈的玻璃液之間形成一條整齊明晰的分界線。3、泡界線穩(wěn)定作業(yè)制度影響泡界線穩(wěn)定的因素；投料回流料機推力生產(chǎn)回流熱點料山區(qū)泡沫區(qū)第29頁/共42頁泡界線

；在玻璃行業(yè)中是一個非常重要的受控點，其形狀、位置、厚薄、清晰度是反應熔化作業(yè)好壞的重要標志，質量好的泡界線形狀應向外突出，相對對稱，位置應較穩(wěn)定以利穩(wěn)定各部位的液流穩(wěn)定，清涼整齊，線外鏡面區(qū)干凈無沫子，泡沫區(qū)應有一定的厚度。生產(chǎn)中要嚴格控制投料，穩(wěn)定拉引量，合理穩(wěn)定的控制風火配比，控制穩(wěn)定的溫度及溫度梯度，有利于穩(wěn)定泡界線。3.1泡界線控制要求投料回流生產(chǎn)回流第30頁/共42頁液面正常生產(chǎn)中，玻璃液面的穩(wěn)定不但能保證產(chǎn)品質量，而且也有利于延長窯爐的使用壽命。因此，玻璃液面的控制是熔化工藝控制中的一個重要指標，也是玻璃窯爐的“四小穩(wěn)”之一。玻璃液面的高低是以投入配合料的數(shù)量來控制的，投入熔窯的配合料量和成型取用的玻璃液量相平衡時，液面就能保持不變。4、液面穩(wěn)定作業(yè)制度參照物圖像采集倒影料機計算機第31頁/共42頁1、熱點以前的為弱還原氣氛，燃燒產(chǎn)物檢測為a＜1，以保證與芒硝預先混合的碳粉不被燒掉，以利以后階段芒硝的高溫充分分解。

2、熱點區(qū)為還原氣氛或中性氣氛，燃燒產(chǎn)物檢測為a=1不能使該區(qū)為氧化焰，否則會形成大量的致密泡沫層，不利于玻璃的澄清和均化。

3、熱點后為氧化氣氛，燃燒產(chǎn)物檢測為a＞1這樣不僅可以將微氣泡中少量SO2.SO3.O2吸收，而且可以將未排出的極少量的CO2.CO轉化為CO2而被吸收，(CO2在玻璃中的溶解度遠遠大于CO)之后多余的O2可以使多余的碳粉燒盡而不會使玻璃著色。5、熔制的氣氛制度空氣過剩系數(shù)：燃料在實際燃燒中為防止不完全燃燒而造成的燃料損失常常第32頁/共42頁

料倉堵料；(1)料倉堵料:因配合料水分過高或溫度過低容易造成料倉堵料。處理方法是將料倉排空，取出堵料。(2)下料不均:主要原因是由于熟料分配不均或投料機調整料層的料板有問題，應及時與原料或設備維修部門聯(lián)系解決。投料機運轉正常跑空車?(1)投料機閘板掉落:配合維修工修理，提起閘板。(2)料塊或異物堵車:如配合料水份過大，屯積時間過長造成塊料堵車或料倉混入異物造成堵車，要盡快疏通堵料。(3)如檢查處理時間較長，不能維持正常液面時，可與成型聯(lián)系適當降速，降低拉引量。四、熔化的故障與處理1.投料故障第33頁/共42頁大閘板鋼絲繩斷落事故煙道上的大閘板是調節(jié)和控制熔窯內的壓力大小的主要設備，如果鋼絲繩段落，沒有及時處理就會直接影響到窯內壓力和煙氣的排放，甚至影響玻璃的質量。廢氣交換器閘板斷落時，就會影響到換火，處理不當會導致窯內溫度過高，橫向溫差過大，甚至燒壞攝像儀，因此發(fā)生此事故時必須及時正確處理。處理原則；降低拉引量、降低風火、避免設備的燒損、窯的后期要特別觀察是否漏液、及時排除故障并解除四、熔化的故障與處理2.設備故障第34頁/共42頁玻璃斷板事故（1）時間短時降低投料速度，嚴格控制液面。（2）時間長時停止投料，根據(jù)處理時間長短決定是否退出投料機（3）根據(jù)時間長短決定是否采取調整風火量等相應措施（4）調整的原則：保證配合料完全熔化、熔窯各部分不要過熱、冷卻部玻璃液不能過冷的基礎上調整窯內溫度和壓力;不燒損冷卻風噴嘴為度減少冷卻部微調風量。四、熔化的故障與處理3.關聯(lián)故障第35頁/共42頁停電（時間較長）處理的注意事項。（1）較長時間停電導致氣、風全停，窯壓控制失靈，此時應迅速打手動，人工手搖落大閘板，以保持窯壓，減慢降溫速度;（2）檢查是否斷水，如斷水，參照停水處理程序處理。如停電時間很長，則有必要拉出卡脖水包及攪拌器并對窯體保溫。（3）應注意巡回檢查池壁，防止跑玻璃液并做好應急措施。（4）切斷所有運轉設備電閘及風機閘板，防止突然來電造成新的事故。（5）來電后首先將窯內火焰恢復正常，然后依次打開助燃風機、保窯風機、投料機（池壁風機要緩慢增加風量）。（6）有計劃的提高溫度保證熔化質量。四、熔化的故障與處理4.特殊故障第36頁/共42頁停水事故處理的注意事項（1）停水時，根據(jù)持續(xù)時間決定是否拉出大水管、攪拌器。（2）適當抬高前臉水包，并盡量使水包下的料層厚一些，短時間內不會有危險。（3）對其他供水設備采取保護