新型玻璃池炉低频脉冲鼓泡技术介绍

新型玻璃池炉低频脉冲鼓泡技术介绍 发布者： chiefway   发布时间： 2009-12-11 15:51     浏览次数： 11 新型玻璃池炉低频脉冲鼓泡技术介绍 北京华宇达玻璃技术开发有限公司 杨京亭 　　玻璃池炉鼓泡技术是上世纪五十年代出现的一种强制熔化新技术，经过半个多世纪的发展和不断完善，已经成为现代化的玻璃池炉不可缺少的强制熔化的技术措施之一。我国是从上世纪七十年代中期开始将鼓泡技术首先应用于棕色和绿色瓶罐玻璃的熔制中，目前已广泛的应用在熔化各种玻璃的池炉上。 　　三十多年来，我国的玻璃池炉鼓泡技术经过几代人的研究和改进，经历了连续式鼓泡、脉冲式鼓泡和低频脉冲鼓泡等过程，目前已达到相当成熟和完善的程度。特别是低频脉冲鼓泡技术及装备，以其更贴进熔化工艺的、确保玻璃液的高质量、操作调控极为准确方便、运行安全稳定、装备配套更为合理等突出特点，一出现就受到使用单位的肯定和好评。 　　本文就池炉鼓泡技术对玻璃熔化和玻璃液质量的影响，以及连续式鼓泡、脉冲鼓泡、低频脉冲鼓泡的特性进行讨论和评述。供玻璃生产企业在选择采用池炉鼓泡技术及装备时参考。 　　一、玻璃池炉鼓泡技术与熔化间的相互关系 　　池炉鼓泡技术对于强制熔化、提高池炉熔化率、改善玻璃液质量、节约能源及降低熔化成本等方面的作用已得到同行公认。但是什么样的鼓泡方式更能适合玻璃的熔化工艺、更能充分发挥鼓泡技术的作用呢？首先就这一问题进行和探讨。 　　１、池炉鼓泡技术在玻璃熔化过程中的作用 　　(1)改善玻璃液理化均匀性、提高产品质量：有鼓泡池炉生产的玻璃瓶罐比无鼓泡池炉生产的玻璃，环切均匀度提高1个等级，一般达到B级，玻璃密度差值缩小一般可达△d≤5×10-4；玻璃中结石明显减少，可见气泡几乎可以完全消除。 　　(2)提高玻璃池炉熔化率、增大出料量：一般采用鼓泡的池炉熔化率可提高5～15％。 　　(3)降低池炉的燃料消耗、实现节能减排：一般采用鼓泡的池炉能耗(单耗)可降低5～10％。 　　(4)调整玻璃配方，降低配合料成本及其它：  　　采用池炉鼓泡技术能增加玻璃液的氧化性和气体量，可以减少配合料中的脱色剂和澄清剂。在瓶罐玻璃中可以用价格低廉的芒硝做澄清剂，实现用控制玻璃氧化还原指数的还原性硫澄清技术。不仅降低配合料成本，且保证玻璃液的澄清质量。 　　采用池炉鼓泡技术，能提高碎玻璃的掺合比例。为增加使用外购碎玻璃生产高质量的玻璃提供了工艺条件。 　　采用池炉鼓泡技术，大大缩短池炉换料时间．能很快的得到所需要的合格玻璃液(保证玻璃液成分和颜色的均匀性)。 　　２、池炉鼓泡技术为什么具有提质、增产、降耗的作用？ 　　在玻璃池炉内部，火焰的辐射热量传给配合料和玻璃液、以及玻璃液在熔化池内的流动是池炉熔化与均化的基本原理。所有的强制熔化和提高玻璃液质量的技术措施都是为了以配合料获得最大的热量、提高玻璃液温度、强化玻璃液的流动和使玻璃液的热对流更为合理且稳定而进行的。 　　池炉鼓泡技术，是从热点附近的池炉底部鼓入气体形成气泡，随着气泡的上升，周围的玻璃液向上流动形成机械循环流，当机械循环流与熔化池热点的液泉区相吻合时，玻璃液的热对流体系得到强化变得更为激烈。当鼓泡工艺指标合理、运行正常时，所形成的激烈的、稳定的热对流便增加了面玻璃液的吸热能力，同时促进了玻璃液内部各层间的传热，使玻璃液的整体温度提高；同时也有力的保证了玻璃熔制过程中的各阶段，在各自的区域内能够顺利完成，使玻璃液熔制质量得到根本保证。 　　一般池炉鼓泡与窑坎共用。窑坎有阻挡玻璃液回流的作用，使已经澄清、均化并在工作池冷却了的玻璃液回流到熔化池的过程得到抑制，保持熔化池澄清区域的高温状态。 　　３、低频脉冲鼓泡对提高玻璃液质量和强制熔化的工艺效果最好 　　实践证明，目前国内的几种池炉鼓泡型式均能起到强制熔化和促进玻璃液均匀的作用，但是，不同的池炉鼓泡方式所起作用的程度是不同的。如何使池炉鼓泡技术对提高玻璃液质量、增大熔化能力、降低能源消耗等的作用达到最佳效果。根据多年来从事玻璃熔化工艺技术和池炉鼓泡技术工作的经验和认识，我们认为应具有以下特性和状态。 　　(1)池炉鼓泡的产生，应是一个大气泡从池底上升达到玻璃液面后胀破；而不是由大量一连串的小气泡借助玻璃液的粘度及表面张力聚合而成。因为小气泡是依靠在上升过程中不断的聚合浮出玻璃液面，所以会有一小部分在复杂的玻璃液流中飘离了上升环流而进入生产流，造成不能排出而形成制品中的气泡缺陷。为减少和消除制品中气泡的缺陷，一定要防止连续的小气泡进入玻璃液。 　　(2)池炉鼓泡是使熔化池内玻璃液的热对流得到强化，而不能使原来的热对流体系受到破坏。所以选择的鼓泡点应与池炉热点即玻璃液的液泉区相吻合。这样才能从根本上保证玻璃的熔制过程有序进行。 　　液泉区附近的鼓泡点保证了玻璃液澄清质量，同时也起到了挡料作用使泡界线稳定和明显。被强化了的玻璃液流动使玻璃液面吸收热量加大，且玻璃液内的传热增强。玻璃液温度提高，实现增产节能的效果。 　　(3)池炉鼓泡的频率应单独调节、汽泡频率与汽泡直径不受玻璃液温度和粘度影响，是鼓泡工艺稳定的主要因素。鼓泡的汽泡频率与汽泡直径应是根据熔化工艺的需要来调节，鼓泡装备应具备调节范围宽、准确度高、安全灵敏性强的特点。 　　正常情况下，池炉鼓泡应以较低的泡频和较大的泡径稳定运行，则能取得最佳的鼓泡效果。 　　(4)池炉鼓泡系统耐用性好，特别是其中的鼓泡器(即鼓泡管)的寿命应符合炉龄要求、满足日常熔化工艺需要、长期安全运行。池炉鼓泡装置最易出现的问题就是鼓泡管堵塞，产生堵塞的原因有两个：一是高温玻璃液进入鼓泡管的喷孔内，这是因某种原因而停气时极易发生的堵塞故障；二是鼓入的气体不洁净在鼓泡管内发生结垢堵塞。结垢堵塞是气体净化度不够的问题；目前配置的国产净化设备己能得到很洁净的气体。对于玻璃液堵塞，多年来提出了种种排堵措施，但均效果甚微。所以发生鼓泡管堵塞后只能采取热换管措施。 　　为了达到鼓泡技术的最佳效果，我们改进了鼓泡管的结构形式，具有防堵的功能，采用防堵鼓泡器是极为必要的，防堵鼓泡器即使在鼓泡系统气源中断的情况下也能实现防堵自保护，不会发生玻璃液堵塞的故障。(我们的实验是24小时关汽不堵鼓泡管) 　　(5)鼓泡工艺稳定的另一个主要因素是鼓泡装置的控制系统应具有对气泡频率与气泡直径单独精确调节的能力；我们重新，采用现代流行的可编程控制系统PLC(专利技术)，彻底消除老式控制装置中的电气零部件组合非匹配问题，使系统寿命彻底得到保障、精度进一步提高。即具备配置高、功能全、调控灵活、控制准确、精度高、监控直观、运行安全寿命长等特点，自动控制系统具备能够提供符合不同工艺状况下的多种自动运行模式。 　　(6)池炉鼓泡最好与窑坎配合使用。这样可以使熔化池内玻璃液的热对流得到强化，而不能使原来的热对流体系受到破坏。 　　以上述六条衡量，低频脉冲鼓泡技术及装备是最能符合要求的。 　　二、我国池炉鼓泡技术的三种型式 　　我国自上世纪七十年代出现池炉鼓泡技术，先后出现连续式鼓泡、脉冲式鼓泡和低频脉冲鼓泡三种型式，反映了池炉鼓泡技术的发展历程。 　　1、连续式鼓泡是上世纪七十——八十年代出现的。基本上是玻璃生产企业同科研单位结合研制的最初型式。具有系统简单、维修方便、投资少等优点，但在对于玻璃熔化的作用、运行的操作调控及防止故障等方面存在明显的不足和缺陷。 　　2、脉冲式鼓泡是针对连续式鼓泡的问题，借鉴国外的先进鼓泡技术经验研发的，在控制方式及运行精度上有了很大提高，但在系统运行寿命、运行模式及运行安全方面仍存在明显不足。 　　此装置从上世纪九十年代开始曾在我国玻璃工业中广泛应用。 　　3、低频脉冲鼓泡技术是二十一世纪初研制成功并推广应用。其突出的特点：(1)、采用防堵自保护鼓泡器(这是实现真正间歇低频脉冲鼓泡的关键)； 　　(2)、采用现代化的微电子控制技术。使鼓泡技术与装备水平达到了玻璃生产厂家的综合应用要求。成为玻璃生产中理想的配套设备。 　　连续式鼓泡、脉冲式鼓泡及低频脉冲鼓泡的特点和应用比较见下表。 连续式鼓泡、脉冲式鼓泡及低频脉冲鼓泡的比较   连续式鼓泡（自然鼓泡） 脉冲式鼓泡 低频脉冲鼓泡 成泡机理 　　气体以连续的气泡鼓入玻璃液中，在上升过程中小气泡不断聚合成为大气泡，达到液面后胀破完成一次泡频。 　　按给定的频率增减气压，实现增压脉冲给气，所以气体以较大的流速冲出鼓泡孔，形成一个大气泡迅速上升浮出液面。但在低气压的脉冲间隔时段因有保护气的不断鼓入，仍有连串的小气泡进入玻璃液。 　　按给定的频率停开气路，实现脉冲的独立大气泡。由于采用防堵鼓泡器，所以无需保护气。是真正的脉冲气泡且实现了满足工艺要求的低频运行。 控制系统特点 　　以针型阀或流量计调控气体的流量和压力，以转子流量计和压力表作为指示仪表，是手工调节。 　　采用电气零部件组合拼装的控制系统。具有时控、显示、报警等功能。 　　采用微电子程序控制，人机界面输入显示监控，自动运行，全方位监控，多种运行模式。 鼓泡指标的调整特点 　　①泡频、泡径调控范围小、精度低，不能进行低频运行往往造成“过频”状态。②泡频和泡径随玻璃液温度而变化的状况不符合熔化工艺要求，泡频和泡径不能单独调节。③难于适应多种熔化工艺的不同要求。④运行不稳定，易出现鼓泡管堵塞等故障。 　　①脉冲的大气泡可控，但由保护气形成的小气泡难于控制②因容易鼓泡管堵塞，所以泡频不能过低、保护气不能停。③泡频及泡径不够稳定。④基本上满足熔化工艺要求，但故障率高。 　　①独立调节泡频实现真正的间歇脉冲鼓泡②泡频可以很低(甚至为零)；泡径大小灵活调整。③泡频、泡径调节范围大，能满足各种熔化工艺的要求。④运行安全稳定：消除了鼓泡管堵塞与断裂的问题。 气压 　　0.05～0.1Mpa 　　0.2～0.25Mpa 　　＞0.2Mpa 泡频 　　20～40个/分 　　4～90个/分（带连续小气泡），一般8～10个/分 　　最小可以为0，一般3～8次/分 泡径 　　100～250毫米 　　200～400毫米 　　100～500毫米 应用特点及范围 　　系统简单、投资少，主要用于采用传统的池炉生产对其它要求不太严格的瓶罐玻璃，具有提高合格率、提高产量、降耗作用，但水平不高。 　　玻璃中易出现气泡，不能用在对玻璃质量要求严格的池炉上。有较为明显的增产、节能效果。 　　应用在对产品质量要求严格的池炉上。对产品的合格率、增大出料量、降低能耗的作用可达到鼓泡的最佳效果，大大减缓鼓泡对炉底的侵蚀冲刷。 　　三、低频脉冲鼓泡的应用 　　面对日益激烈的竞争形势，玻璃生产企业对玻璃质量、窑炉熔化率及节能减排的要求越来越高。低频脉冲鼓泡技术及装备作为窑炉一项得心应手的工艺手段，以其具备的明显优势，在瓶罐、平板、拉管、电子、泡花碱等玻璃池炉上发挥了显著作用，受到使用单位的一致肯定，并正在被越来越多的玻璃生产企业所采用。 　　低频脉冲鼓泡技术的特点 　　(1)采用防堵自保护鼓泡器，实现了池炉鼓泡技术中的真正脉冲鼓入气体和低频运行。 　　防堵自保护鼓泡器(专利技术产品) 　　其特点是在不需要水冷却或保护气的情况下，不会发生玻璃液堵塞现象。即使停电停气后仍能保持鼓泡器畅通状态。所以泡频可从零开始。 　　采用防堵鼓泡器彻底的消除了通过鼓泡器从池底进入玻璃液中成串的小气泡。不会发生因鼓泡不当而产生的小气泡，保证了玻璃液的优良品质。 　　采用防堵鼓泡器消除了保护气对玻璃液流动的干扰，泡频和泡径稳定，保证了熔化池内玻璃液的稳定流动，既提高了玻璃液均匀度，又有利于成型。提高了产品的合格率。 　　采用防堵鼓泡器并实现低频运行、特别是祛除了连续成串的保护气，大大减缓了局部环流对鼓泡砖区域的冲刷，保证了池炉寿命。 　　采用防堵鼓泡器消除了鼓泡管堵塞的频繁故障。使鼓泡管寿命达到与炉龄相同，满足整个窑期的使用要求。 　　(2)采用先进的微电子程序自动控制系统，对鼓泡的运行实现智能型自动调控。具有工艺功能全、准确性高、灵活性大、运行安全可靠以及操作简便、监控直观、信息完善等特点。 　　控制系统既可对全系统实行“总控”，也可以对每个鼓泡器实行“单独控制”，能最大限度地满足熔化操作，使玻璃熔制状态得到准确控制。 　　(3)低频脉冲鼓泡对鼓泡用气进行严格的净化处理，杜绝了由于气体不洁净造成的鼓泡管结垢堵塞，(空气净化度达到国标一级)。 　　(4)低频脉冲鼓泡运行安全稳定、寿命长。当池炉运行正常、鼓泡操作正确，其寿命可完全符合炉龄要求。 　　为保证鼓泡池炉安全运行，此系统对炉底鼓泡砖进行风冷，减缓对鼓泡砖的侵蚀、冲刷和阻挡高温玻璃液局部向下渗透，并对其温度进行监控，防止玻璃液的突发渗漏事故。 　　2、低频脉冲鼓泡的应用 　　(1)应用范围：可满足增强不同品种、不同颜色的玻璃熔化的要求。 　　(2)应用鼓泡的注意事项 　　①切实做好使用鼓泡技术的基础工作： 　　根据熔化工艺要求做好鼓泡的设计工作以及对池炉鼓泡池底结构设计和材料的选择。 　　鼓泡工艺：投产后必须实行科学管理，严格、认真执行鼓泡工艺运行制度。不能顺其自然，放任自流。 　　鼓泡技术是强制熔化的措施之一。采用鼓泡技术后必须将熔化工艺制度与鼓泡运行有机的结合起来：鼓泡投入后要及时观察、检测炉内状况并作合理调整，使池炉运行于最佳状态。 　　必须切实做好鼓泡系统及其装置的运行管理和维护保养工作。 结语： 　　新一代低频脉冲鼓泡技术及装备的出现使鼓泡技术迈上了新的台阶，实践证明这一更新换代产品是符合现代化玻璃池炉整体生产运行需要的理想配套设备，相信这个成熟的工艺手段及装备会被越来越多的玻璃生产厂家所采纳并产生良好的经济效益。