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玻璃全電熔和電助熔窯爐技術(shù)的最新進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：

2019-01-22

隨著鉬電極的研究發(fā)展，特別鉬電極安全地投入使用，推進(jìn)了玻璃電熔和電助熔的商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。大約在60年前，美國(guó)人LarryPenberthy首次采用電助熔，在電助熔技術(shù)發(fā)展初期，為了安全使用鉬電極，需要一個(gè)專門(mén)的電極冷卻系統(tǒng)，以確保鉬電極在600℃時(shí)不被氧化。第一個(gè)電極冷卻水套采用濺射冷卻結(jié)構(gòu)，水套為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的水管噴射冷卻水到水套的端部，然后水沿著鉬電極回流，最后經(jīng)過(guò)回水管進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)的水池。這種水套效果顯著，對(duì)側(cè)墻電極而言是一個(gè)相當(dāng)好的冷卻裝置，該水套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也有缺點(diǎn)和不足。這種濺射冷卻水套對(duì)循環(huán)水的水質(zhì)要求不高，但是對(duì)于今天規(guī)模越來(lái)越大的玻璃電熔窯爐來(lái)說(shuō)是不太適用的。

　　1、水套的介紹

　　隨著鉬電極的研究發(fā)展，特別鉬電極安全地投入使用，推進(jìn)了玻璃電熔和電助熔的商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。大約在60年前，美國(guó)人LarryPenberthy首次采用電助熔，在電助熔技術(shù)發(fā)展初期，為了安全使用鉬電極，需要一個(gè)專門(mén)的電極冷卻系統(tǒng)，以確保鉬電極在600℃時(shí)不被氧化。第一個(gè)電極冷卻水套采用濺射冷卻結(jié)構(gòu)，水套為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的水管噴射冷卻水到水套的端部，然后水沿著鉬電極回流，最后經(jīng)過(guò)回水管進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)的水池。這種水套效果顯著，對(duì)側(cè)墻電極而言是一個(gè)相當(dāng)好的冷卻裝置，該水套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也有缺點(diǎn)和不足。這種濺射冷卻水套對(duì)循環(huán)水的水質(zhì)要求不高，但是對(duì)于今天規(guī)模越來(lái)越大的玻璃電熔窯爐來(lái)說(shuō)是不太適用的。

　　隨著窯爐規(guī)模的增大和更有效的底插電極技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，形成了改進(jìn)的電極水套，即一種有內(nèi)在水路的水套。這種水套在目前的玻璃行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，但是它也有許多不足，主要是（1）容易堵塞；（2）對(duì)周邊的耐火材料提出了抗熱震的要求；（3）在推進(jìn)電極方面有一定危險(xiǎn)；（4）在窯爐使用后期很難進(jìn)行回收利用

　　2、可推進(jìn)電極的水套

　　近幾年來(lái)，窯爐的爐齡增長(zhǎng)很快，這需要冷卻水套在連續(xù)操作工藝中能使用15年。

　　電極水套的最大問(wèn)題在電極的推進(jìn)過(guò)程。依照電極的推進(jìn)設(shè)計(jì)，最快一般每3個(gè)月需要推進(jìn)一次，最少的每7年才推進(jìn)一次，如FIC設(shè)計(jì)的浮法玻璃窯爐。推進(jìn)時(shí)間差異如此大，主要是由于玻璃種類，熔化率，特別是推進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定的。電極水套通常損壞在推進(jìn)過(guò)程中，原因主要是為了能推進(jìn)電極，需要關(guān)閉冷卻水，從而使水套整體溫度上升，導(dǎo)致水套附近固化的玻璃軟化達(dá)到推進(jìn)的目的。幾乎所有的電極水套都是由耐熱不銹鋼制作，需要承受1100℃的高溫。然而，在推進(jìn)水套后，最大的問(wèn)題出現(xiàn)在水套的再次進(jìn)水。因?yàn)樗浊岸藴囟雀哌_(dá)1100℃，冷卻水需要非常緩慢的加入，以防止巨大溫差造成的損害。然而，由于窯爐操作工在電極推進(jìn)過(guò)程中已經(jīng)又熱又疲勞，希望早點(diǎn)結(jié)束該項(xiàng)工作，在實(shí)際操作過(guò)程中往往總是不夠緩慢的進(jìn)水。

　　很明顯，冷卻水因?yàn)樽⑷胩於馃釠_擊，但是已經(jīng)在推進(jìn)過(guò)程耽誤的時(shí)間，如果不及時(shí)推進(jìn)也會(huì)造成水套的損壞。一旦發(fā)生了熱沖擊，水套焊縫會(huì)開(kāi)裂或者堵塞水套，將造成水套的永久性破壞，因而造成冷卻水外濺和浪費(fèi)。因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)的推進(jìn)系統(tǒng)都是關(guān)于垂直電極的，流到地面的水損耗是很高的，導(dǎo)致電極的鉆孔或者改變電極位置，這是一個(gè)需要深入研究的工作，而且費(fèi)用昂貴。

　　此外，在推進(jìn)電極時(shí)，引進(jìn)的冷卻水到達(dá)水套的高溫部分后，將產(chǎn)生不易被觀察到的熱蒸汽，很容易燙傷旁邊操作工。不管怎樣，冷卻水仍然需要緩緩引入，有些公司利用空氣冷卻系統(tǒng)來(lái)緩解這個(gè)過(guò)程。隨著時(shí)間的推移，封閉冷卻水套，即使使用處理過(guò)的水，也會(huì)慢慢的發(fā)生堵塞，最終冷卻水停止運(yùn)行，不得不采用濺射冷卻。有時(shí)冷卻水逆流也可能清除堵塞的水套，另外解決的辦法就是注入檸檬酸。如果水套里的冷卻水液流減少，注入系統(tǒng)的檸檬酸可以減低水套被堵塞的幾率。當(dāng)發(fā)生堵塞的時(shí)候，有些公司通過(guò)打開(kāi)另外的獨(dú)立水路，來(lái)控制冷卻回路。FIC開(kāi)發(fā)了一個(gè)可替換的獨(dú)立水路，后來(lái)發(fā)展到多個(gè)獨(dú)立水路。

　　3、新型高質(zhì)量水套

　　綜上所述的這些標(biāo)準(zhǔn)水套系統(tǒng)，水冷卻旋管是水套的核心部分，它不但吸收水套前端的熱量，也吸收水套周圍的熱量。這也導(dǎo)致了從耐火材料的熱吸收，并導(dǎo)致星型裂紋。一些供應(yīng)商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題，并在水套的外面包裹上絕緣材料來(lái)減少其影響。FIC早在20年前，就發(fā)明了一種新的水套，克服了上述的所有不足。

　　FIC的高‘Q’水套的生產(chǎn)已經(jīng)超過(guò)了7000多支，代表了目前的先進(jìn)水平，可拆卸的水路是它的主要特征。這個(gè)水路可以由普通員工進(jìn)行拆卸需要不到十分鐘一次，僅需要三個(gè)工具來(lái)完全分離和完成整個(gè)過(guò)程。由于有很大的截面積，因而對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求不高。其實(shí)，必要的時(shí)候，也可以直接使用河水。可裝卸的水路并不直接接觸水套本身，它有一個(gè)空氣隔層，確保冷卻水僅僅對(duì)水套的前端起作用。這樣就減少或者完全消除由熱沖擊所引起耐火材料的星型裂紋。此外，這種水套是由資深人士設(shè)計(jì)的，他們?cè)陔娭酆碗娙蹱t方面都有豐富的經(jīng)驗(yàn)，任何可能發(fā)生導(dǎo)致失敗的事，其解決問(wèn)題的方法在設(shè)計(jì)的時(shí)候，已經(jīng)考慮進(jìn)去了。

　　例如，為了防止萬(wàn)一可拆卸水路與水套其他結(jié)構(gòu)粘在一起了，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)jacking系統(tǒng)來(lái)保證水路的正常抽出。同樣，用于測(cè)量水套前端溫度的熱電偶是獨(dú)立的，因此，需要更準(zhǔn)確地測(cè)出水套高溫部分和耐火材料的溫度，精確顯示水套周圍的玻璃軟化點(diǎn)，以確保電極的推進(jìn)。這意味著可以很容易的確定什么時(shí)候推進(jìn)電極。在這個(gè)問(wèn)題上，還要說(shuō)明的是，千萬(wàn)不要在使用水壓水套的情況下來(lái)推進(jìn)水套，這樣不僅會(huì)造成周邊耐火材料的損壞，還可能使整個(gè)水套散架。FIC的固定方法是通過(guò)使用螺桿結(jié)構(gòu)，在不破壞電極和耐火磚的情況下，給電極施加合適的壓力。如果施加太多的壓力，螺桿會(huì)受到損害，但是耐火材料和水套自身不會(huì)受到損害。如果有必要的話，這些螺桿是很容易更換的，而且是處處都有的標(biāo)準(zhǔn)件。如果耐火材料發(fā)現(xiàn)意外的損壞，如果需要，該固定結(jié)構(gòu)還可以往外抽出水套。

　　這種高‘Q’水套的另外一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于推進(jìn)電極的時(shí)候，不必切斷冷卻水，因?yàn)槔鋮s水旋管是可移動(dòng)的。縮回冷卻水管是為了不再接觸水套前端和電極，這樣玻璃就可以自然地升溫。因?yàn)槔鋮s水并沒(méi)有停止，所以不會(huì)有產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的危險(xiǎn)，也不會(huì)對(duì)工作人員造成燒傷。這也是目前健康與安全勞動(dòng)法的重要特征。

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