熱風(fēng)工藝浮法玻璃退火窯的開發(fā)

熱風(fēng)工藝浮法玻璃退火窯的開發(fā)

0浮法玻璃退火窯20世紀(jì)80年代初，一些中國浮法玻璃廠先后引進(jìn)了雀里孔公司和法國斯通爾特公司的火山爐。但整體引進(jìn)價(jià)格較高,僅有少量具備資金實(shí)力的玻璃廠有條件實(shí)施。后來,國內(nèi)的玻璃設(shè)計(jì)院通過消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù),開發(fā)出全鋼全電的浮法玻璃退火窯。通過專業(yè)技術(shù)人員的努力,我院于90年代中期開發(fā)出熱風(fēng)工藝浮法玻璃退火窯,已申報(bào)了國家專有技術(shù)。在后來若干年的設(shè)計(jì)及使用中,又進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn),以滿足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃的需要。1熱風(fēng)冷卻技術(shù)浮法玻璃退火窯由兩個(gè)獨(dú)立的部分組成,即退火區(qū)和冷卻區(qū)。退火區(qū)由A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)組成;冷卻區(qū)由D區(qū)(或RET區(qū))、F區(qū)組成。退火部分的工藝為輻射間接冷卻,冷卻風(fēng)通過位于玻璃帶上方和下方的密閉熱交換器與玻璃帶進(jìn)行輻射換熱。冷卻部分的工藝為直接強(qiáng)制冷卻,通過噴嘴向玻璃帶上方及下方吹冷卻風(fēng)。圖1為某350t/d浮法玻璃退火窯的溫度制度(退火曲線)。熱風(fēng)工藝退火窯就是在退火窯A區(qū)、B區(qū)玻璃板上采用熱風(fēng)循環(huán)冷卻玻璃板。該兩區(qū)的風(fēng)機(jī)分別將窯內(nèi)經(jīng)過與玻璃板輻射換熱后的熱氣體加入適量冷空氣,達(dá)到設(shè)定溫度的熱氣體再由風(fēng)機(jī)送入各自區(qū)內(nèi)冷卻器,形成熱氣體循環(huán)流動(dòng)。通過改變窯內(nèi)冷卻器中的風(fēng)溫來調(diào)整玻璃板的溫度。其它各區(qū)與冷風(fēng)工藝退火窯相近,部分細(xì)節(jié)有差異。圖2為熱風(fēng)工藝退火窯A區(qū)、B區(qū)溫度控制示意圖。該退火窯主要有以下特點(diǎn):(1)在A區(qū)、B區(qū)板上采用熱風(fēng)工藝,冷卻風(fēng)與玻璃板溫差較小,使玻璃板在柔和、均勻的冷卻風(fēng)的作用下,按照一定溫度制度控制逐漸冷卻,退火后玻璃的平面應(yīng)力曲線平滑,玻璃易切裁。(2)退火窯殼體為節(jié)能型的保溫結(jié)構(gòu)。其內(nèi)殼體是活動(dòng)的,通過螺栓與外殼體相連接。此結(jié)構(gòu)可保證殼體在制造時(shí)保溫材料填充得均勻密實(shí)。提高了殼體的保溫隔熱效果,為玻璃板的退火降溫創(chuàng)造了良好的基本條件。(3)電加熱裝置設(shè)置在退火窯殼體外的冷卻風(fēng)系統(tǒng)中,便于安裝和維修?？捎行У卣{(diào)整玻璃板不同區(qū)域的溫度并能滿足退火窯烤窯升溫的要求。電加熱器的功率可在控制室進(jìn)行調(diào)節(jié)。(4)退火區(qū)采用板上、板下冷卻按比例控制,可減少玻璃板的溫度波動(dòng),改善玻璃的冷卻均勻性,因此也改善了殘余應(yīng)力。(5)在D區(qū)前設(shè)隔離區(qū)及窯壓監(jiān)控系統(tǒng),減少氣流對(duì)前面各區(qū)的影響。(6)C區(qū)板下采用矩形風(fēng)箱做冷卻器,改變了以前投產(chǎn)的退火窯的C區(qū)板下溫度高,玻璃板上、下溫差大的狀況。2改進(jìn)的技術(shù)是浮法玻璃退液裝置的技術(shù)2.1風(fēng)機(jī)熱壓的優(yōu)化熱風(fēng)工藝退火窯先后有兩條線投產(chǎn),使用效果很好,但推廣卻有困難。因?yàn)閮蓷l線的熱風(fēng)循環(huán)區(qū)風(fēng)機(jī)都從國外購買,價(jià)格較高。經(jīng)過與某國有大型風(fēng)機(jī)廠的技術(shù)人員反復(fù)溝通,最終確定了能滿足設(shè)計(jì)要求的風(fēng)機(jī),解決了主要問題,并根據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)退火窯進(jìn)行優(yōu)化:(1)在A區(qū)、B區(qū)板上各增加1臺(tái)備用風(fēng)機(jī),保證生產(chǎn)的連續(xù)性。(2)將A區(qū)窯內(nèi)冷卻風(fēng)流向改為順流,可降低冷卻風(fēng)的進(jìn)口溫度,減少風(fēng)機(jī)功率。A區(qū)冷卻風(fēng)的流動(dòng)方向與玻璃帶前進(jìn)方向相同,B區(qū)和C區(qū)冷卻風(fēng)的流動(dòng)方向與玻璃帶前進(jìn)方向相反,可使各區(qū)的冷卻風(fēng)溫度曲線連接較平滑,更接近玻璃的退火溫度曲線,在各區(qū)相連接的區(qū)域降低了風(fēng)溫的波動(dòng),即減少了冷卻速度的變化。經(jīng)過風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化并改進(jìn)冷卻風(fēng)系統(tǒng)后,先后為國內(nèi)、外多條生產(chǎn)線提供退火窯設(shè)計(jì),獲得客戶認(rèn)可,并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。2.2退窯裝復(fù)后的工作措施隨著我國玻璃工業(yè)的快速發(fā)展,為了節(jié)能降耗,2001年以后,熔化量700t/d以上的大規(guī)模玻璃生產(chǎn)線開始被各玻璃廠選用。我院開發(fā)的熱風(fēng)工藝退火窯就有一定的局限性:(1)這種退火窯比較適合噸位較小、板寬較窄的生產(chǎn)線;(2)只有一個(gè)熱風(fēng)循環(huán)直接冷卻區(qū)(D區(qū)),在生產(chǎn)厚板時(shí),會(huì)因?yàn)椴ＡО宄隹跍囟雀叨笷1區(qū)風(fēng)機(jī)不能充分利用,造成在退火窯出口玻璃板溫度較高;(3)部分電加熱箱因質(zhì)量問題易損壞,生產(chǎn)中調(diào)整玻璃板溫度比較慢等。我院在熱風(fēng)工藝退火窯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,總結(jié)多年設(shè)計(jì)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn),對(duì)退火窯進(jìn)行了較大改進(jìn)。并在2004年設(shè)計(jì)了國產(chǎn)第一條900t/d浮法玻璃生產(chǎn)線退火窯,于當(dāng)年年底一次引板成功。該線運(yùn)行狀態(tài)良好,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。結(jié)束了當(dāng)時(shí)國內(nèi)大噸位浮法玻璃生產(chǎn)線退火窯全部需要引進(jìn)的狀況。經(jīng)過不斷完善,該退火窯已在國內(nèi)、外多條600～1000t/d浮法玻璃生產(chǎn)線上使用,運(yùn)行效果均較好,達(dá)到了提高玻璃退火質(zhì)量的目的,獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在的退火窯設(shè)計(jì)保留了原設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn),對(duì)部分區(qū)進(jìn)行了優(yōu)化,增加了有效提高玻璃退火質(zhì)量的一些措施。主要有:(1)將A區(qū)改為順流冷風(fēng)冷卻,可大幅度降低冷卻風(fēng)量,減少風(fēng)機(jī)功率及體積,節(jié)約能源。(2)將A區(qū)和B區(qū)、B區(qū)和C區(qū)之間的窯內(nèi)冷卻器的縱向間距減小?？蓽p少保溫段各區(qū)之間無冷卻的部分,提高冷卻效率及冷卻的連續(xù)性。(3)為了加強(qiáng)玻璃退火效果,加大B區(qū)長度,在B區(qū)設(shè)置2套控制系統(tǒng),用有溫度梯度的冷卻風(fēng)進(jìn)行冷卻,可有效減少厚玻璃產(chǎn)品炸裂的危險(xiǎn),降低玻璃板的破損率。還可減少F區(qū)的長度。(4)取消設(shè)置在殼體頂部的電加熱箱,采用邊部可調(diào)式電加熱器。電加熱元件設(shè)置在退火窯殼體內(nèi)兩側(cè),對(duì)玻璃板邊部的加熱效果明顯,且能夠內(nèi)外調(diào)節(jié),可滿足對(duì)玻璃板不同區(qū)域的熱量補(bǔ)償和退火窯烤窯升溫的要求。加熱功率可連續(xù)調(diào)節(jié)。這種便捷的電加熱裝置結(jié)構(gòu)合理,安裝方便,可在正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行更換和維修,尤其在大噸位、大寬板的退火窯上,效果更加明顯。(5)在冷風(fēng)強(qiáng)制冷卻區(qū)增設(shè)可調(diào)節(jié)冷卻裝置。當(dāng)生產(chǎn)薄玻璃和厚玻璃時(shí),因玻璃板邊部與中間的厚度差較大,就要求單獨(dú)調(diào)節(jié)邊部的冷卻強(qiáng)度。我院設(shè)計(jì)的退火窯在冷風(fēng)強(qiáng)制冷卻區(qū)兩側(cè)板上邊部風(fēng)嘴上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)插板,可對(duì)玻璃板邊部的溫度進(jìn)行單獨(dú)、準(zhǔn)確的控制,提高玻璃板的退火質(zhì)量。(6)根據(jù)生產(chǎn)線的不同要求,將退火窯保溫區(qū)的進(jìn)、出風(fēng)口改在殼體側(cè)面,可將所有風(fēng)機(jī)安裝在殼體頂部,不需要另設(shè)風(fēng)機(jī)房。(7)退火窯殼體上設(shè)有相應(yīng)的熱電偶和紅外測(cè)溫儀。溫度信號(hào)通過DCS系統(tǒng)控制蝶閥的開度,從而準(zhǔn)確控制退火窯內(nèi)不同區(qū)域的溫度。此DCS系統(tǒng)具有反應(yīng)靈活、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn),提高了退火窯溫度控制的穩(wěn)定性。3質(zhì)浮法玻璃設(shè)計(jì)對(duì)材料的要求我院開發(fā)的熱風(fēng)工藝退