光伏玻璃生產(chǎn)工藝管理與控制

0引言光伏超白壓延玻璃主要應(yīng)用于光伏組件產(chǎn)業(yè)的蓋板或背板玻璃，產(chǎn)品主要特點為低鐵、高透光率，采用壓延成形的工藝方式。為了實現(xiàn)低鐵高透光率的要求，原材料采用低鐵化工原料和礦物原料。玻璃成分、窯爐設(shè)計思路以及成形工藝特點要求均有別于普通浮法玻璃及超白浮法玻璃。本文就工藝設(shè)計、原材料、熔化、成形等相關(guān)工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響進行闡述。1工藝控制點及管理（1）金屬鐵管理光伏玻璃對鐵要求極為嚴格，金屬鐵主要為原材料鐵和外來帶入鐵，外來帶入鐵含機械鐵、外來鐵等，為實現(xiàn)低鐵的要求產(chǎn)線設(shè)計規(guī)劃時的原料工藝設(shè)備選型監(jiān)制及產(chǎn)線運行后現(xiàn)場防污染控制尤其重要。因此，對外來金屬物管理形成制度，對金屬物突發(fā)出現(xiàn)增多時，做好現(xiàn)場排查工作，及時進行整改，既有效排查出設(shè)備隱患，又能降低金屬物持續(xù)性增長給生產(chǎn)帶來的隱患問題。（2）碎玻璃管理碎玻璃作為外加原材料之一，作為配合料熔化有效的助熔劑，是玻璃生產(chǎn)企業(yè)寶貴的資源。近幾年，隨著光伏生產(chǎn)企業(yè)工藝技術(shù)和工藝管理的完善，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量跨越式提升，碎玻璃比例一般維持15%～25%，基本可以滿足內(nèi)部消化和吸收。（3）熔化工藝管理光伏玻璃窯爐基本結(jié)構(gòu)與浮法窯爐相同，存在的差異主要為應(yīng)對光伏玻璃低鐵成形工藝等特點需求進行特定的設(shè)計：一窯多線結(jié)構(gòu)、窯爐池深偏深結(jié)構(gòu)、溢流口結(jié)構(gòu)、通路結(jié)構(gòu)等。受此類差異性及產(chǎn)品需求特性的影響，光伏熔化工藝管理與浮法工藝制度存在一定差異性。①一窯多線設(shè)計光伏玻璃窯爐采用一窯多線的結(jié)構(gòu)方式，成形工序由于壓延壓輥損傷、溢流口唇磚侵蝕斷裂等因素影響，需不定期進行換機換磚作業(yè)，窯爐產(chǎn)能降低約25%，熔化溫度變化明顯，自成形換機換磚開始，熔化區(qū)池底玻璃液溫度逐步升高，前區(qū)對流強度增強，熔化區(qū)液流縮短，澄清部池底玻璃液溫度逐步降低，澄清區(qū)液流縮短，料堆泡界線相應(yīng)向投料口回收。由于成形換機換磚時間長短存在不確定性，目前基本為4h以上，熔化燃料分配制度作相應(yīng)調(diào)整，降低前區(qū)比例20%以上，穩(wěn)步維持基本制度，以降低換機換磚作業(yè)對熔化溫度制度的影響。換機換磚結(jié)束后，窯爐玻璃液溫度隨著產(chǎn)能的提升，熔化區(qū)池底玻璃液溫度逐步降低，前區(qū)對流強度減弱，熔化區(qū)液流逐步延長，澄清部池底玻璃液溫度逐步降低，澄清區(qū)液流縮短，料堆泡界線相應(yīng)向投料口外移，熔化燃料分配換機換磚結(jié)束前提前逐步恢復到位。②窯爐池深光伏玻璃生產(chǎn)企業(yè)均采用低鐵原材料，玻璃總鐵含量要求0.015%以下，玻璃液熱透性更強，沿玻璃液深度方向，所形成溫差更小，對流強度相對更弱，物料的熔化效率遠遠低于浮法玻璃熔化效率，能耗相對同級別的浮法窯爐高。受此制約，設(shè)計之初光伏玻璃窯爐一般采用設(shè)計池深為1500～1550mm，相對浮法1350～1400mm，增加上下溫差，有利于形成較強的對流，達到更高的熔化效率。經(jīng)長期生產(chǎn)摸索，從燃料分配比例上進行優(yōu)化，窯爐的溫度制度設(shè)計中需強調(diào)投料口與熱點間的溫差，熔化區(qū)燃料比例50%逐步提升至60%以上，熔化質(zhì)量及窯爐狀態(tài)達到預(yù)期要求，配合深池窯爐結(jié)構(gòu)改善熔化區(qū)玻璃液前后及上下溫差不足的問題。③通路結(jié)構(gòu)實際生產(chǎn)作業(yè)中，采取以下方式加以控制：窯爐設(shè)計中，除了考慮耐火材料實際膨脹系數(shù)和窯爐結(jié)構(gòu)膨脹外，盡可能地控制集中膨脹縫的數(shù)量；鋪設(shè)通路鋪面磚時，采用刷漿方式實施找平，禁止采用泥料找平，并且投產(chǎn)前窯爐清理時，重點清理通路橫向集中、上升臺階脹縫、蓋縫磚膨脹縫等部位；成本控制允許條件下，采用雙層鋪面磚結(jié)構(gòu)，相應(yīng)錯開集中膨脹縫，或采用較寬的條形磚壓蓋住集中脹縫；已投入生產(chǎn)的光伏窯爐，若出現(xiàn)通路池底空氣泡，為穩(wěn)定熔化工藝制度，確?！八男》€(wěn)”，同時采用通路池底冷卻降溫方式，降低通路池底溫度波動幅度，如增設(shè)冷卻風機局部冷卻，或采用通路整體增設(shè)冷卻風管系統(tǒng)的方式冷卻。④窯爐氣氛透過率是光伏玻璃的重要性能之一，其直接影響組件的光電轉(zhuǎn)換效率。影響玻璃基體透光率的成分主要為鐵，鐵在玻璃中的存在形式有兩種：Fe3+和Fe2+，而Fe2+理論上的著色能力是Fe3+的十倍左右。因此，控制原料COD值的同時，窯爐氣氛制度也需要得到有效的管理。結(jié)合各項指標要求，光伏玻璃窯爐工藝對窯爐氣氛進行必要的控制且對整體的氣氛控制要求要嚴于浮法。玻璃相同總鐵含量時，工藝控制應(yīng)采用抑制Fe2+產(chǎn)生，或Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)變，從而降低Fe2+對透光率的影響。光伏玻璃的料單中，采用硝酸鈉配合氧化銻、焦銻酸鈉或復合澄清劑使用，為達到更好的澄清效果，需對各小爐氣氛進行控制（以6對小爐光伏窯爐為例）。窯爐工藝控制中料堆區(qū)采用還原性氣氛，即1#、2#、3#小爐上游為還原氣氛，沫子區(qū)為氧化偏中性氣氛，即3#下游、4#小爐為氧化偏中性氣氛，泡界線后區(qū)采用氧化氣氛，即5#、6#小爐為強氧化氣氛，見表1。表1窯爐各氣氛分布在光伏玻璃的實際生產(chǎn)中，嚴格控制窯爐后部區(qū)域氣氛，確保玻璃液處于氧化氣氛，可有效降低Fe3+向Fe2+的轉(zhuǎn)變，降低Fe2+的含量占比，相同鐵含量玻璃透光率的提升帶來明顯的改善。（4）成形工藝管理成形工序作為企業(yè)生產(chǎn)的一個核心工序之一，有成形機構(gòu)、壓輥管理、唇磚管理等方面。①溢流口管理光伏窯爐成形端采用敞開方式的溢流口結(jié)構(gòu)，敞開區(qū)玻璃液寬度達2.5m以上，成形玻璃深度較淺，約110mm。玻璃液橫向溫差達50℃以上，溫降較大。在玻璃液流模擬分析中，光伏玻璃成形所需液流主要為上表面成形液流，抗外界干擾能力較弱。在采用壓輥材質(zhì)均勻、偏心一定的條件下，成形玻璃液溫度與玻璃厚度呈一定線性關(guān)系，壓延參數(shù)不動條件下，成形玻璃液溫度升高，玻璃原板厚度降低，反之，厚度提高，最終體現(xiàn)產(chǎn)能相應(yīng)變化。圖1為3.2mm玻璃有效板寬厚度與溢流口溫度關(guān)系。圖1溢流口溫度分布與橫向厚度關(guān)系②壓輥管理壓輥作為光伏生產(chǎn)成形設(shè)備關(guān)鍵構(gòu)件之一，其質(zhì)量穩(wěn)定性直接影響換機周期，入廠裝機前后需做好相關(guān)的檢查檢測工作，并對每根壓輥制定臺賬，主要為內(nèi)外輥徑、壁厚、花紋、粗糙度、運行跳動等參數(shù)，相關(guān)參數(shù)直接影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量及相關(guān)性能指標。一對壓輥上線后，其正常使用周期基本3個月以上，裝機后也需按相關(guān)壓輥管理制度進行嚴格檢驗檢測，對異常壓輥做好隔離處理。③唇磚管理目前唇磚基本采用α-β剛玉材質(zhì)和鋯莫來石材質(zhì)，兩種磚材由于材料特性及成型工藝的不同各有利弊。α-β剛玉材質(zhì)唇磚耐侵蝕能力優(yōu)于鋯莫來石唇磚，上線后可達6個月以上，但是排泡時間受α-β剛玉唇磚成型工藝影響較大，在磚材驗收過程中，無法通過外觀進行識別，上線后需有較為嚴格的升溫制度，對磚材需長時間的穩(wěn)步升溫預(yù)熱，防止投入使用后出現(xiàn)磚材斷裂，造成產(chǎn)品出現(xiàn)隱線、固定泡源問題。目前唇磚采用整體磚結(jié)構(gòu)逐步成為趨勢，長度可達2700mm以上，故引頭子前后按計劃調(diào)整唇磚頂絲，防止唇磚過度膨脹、中間位置鼓起或出現(xiàn)擠壓斷裂等問題，引發(fā)玻璃隱線重、固定泡源等質(zhì)量問題。2結(jié)語玻璃生產(chǎn)企業(yè)需控制物料的源頭，尤其是針對低鐵高透光率的光伏玻璃生產(chǎn)，企業(yè)應(yīng)實施提效降本管理，做好進場物料按品位實施等級管理，如物料的鐵含量、顆粒度、主體化學成分等，不同批次不同等級差異性搭配，最大化降低品位差異帶來