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      窯爐雜志

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      玻璃全電熔和電助熔窯爐技術的最新進展

      發布日期:2015-07-21    來源:中國窯爐網   瀏覽次數:1580

          隨著鉬電極的研究發展,特別鉬電極安全地投入使用,推進了玻璃電熔和電助熔的商業化的實現。大約在60年前,美國人Larry Penberthy首次采用電助熔,在電助熔技術發展初期,為了安全使用鉬電極,需要一個專門的電極冷卻系統,以確保鉬電極在600℃時不被氧化。第一個電極冷卻水套采用濺射冷卻結構,水套為管狀結構,內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,最后經過回水管進入水循環系統的水池。這種水套效果顯著,對側墻電極而言是一個相當好的冷卻裝置,該水套結構簡單實用,能耗低等優點,當然也有缺點和不足。這種濺射冷卻水套對循環水的水質要求不高,但是對于今天規模越來越大的玻璃電熔窯爐來說是不太適用的。隨著窯爐規模的增大和更有效的底插電極技術的實現,形成了改進的電極水套,即一種有內在水路的水套。這種水套在目前的玻璃行業中應用非常廣泛,但是它也有許多不足,主要是(1)容易堵塞;(2)對周邊的耐火材料提出了抗熱震的要求;(3)在推進電極方面有一定危險;(4)在窯爐使用后期很難進行回收利用。
       
          近幾年來,窯爐的爐齡增長很快,這需要冷卻水套在連續操作工藝中能使用15年。
       
          電極水套的最大問題在電極的推進過程。依照電極的推進設計,最快一般每3個月需要推進一次,最少的每7年才推進一次,如FIC設計的浮法窯爐中。推進時間差異如此大,主要是由于玻璃種類,熔化率,特別是推進設計結構決定的。電極水套通常損壞在推進過程中,原因主要是為了能推進電極,需要關閉冷卻水,從而使水套整體溫度上升,導致水套附近固化的玻璃軟化達到推進的目的。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,在推進水套后,最大的問題出現在水套的再次進水。因為水套前端溫度高達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過程中已經又熱又疲勞,希望早點結束該項工作,在實際操作過程中往往總是不夠緩慢的進水。
       
          很明顯,冷卻水因為注入太快而引起熱沖擊,但是已經在推進過程耽誤的時間,如果不及時推進也會造成水套的損壞。一旦發生了熱沖擊,水套焊縫會開裂或者堵塞水套,將造成水套的永久性破壞,因而造成冷卻水外濺和浪費。因為現在大多數的推進系統都是關于垂直電極的,流到地面的水損耗是很高的,導致電極的鉆孔或者改變電極位置,這是一個需要深入研究的工作,而且費用昂貴。 
       
          此外,在推進電極時,引進的冷卻水到達水套的高溫部分后,將產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來緩解這個過程。隨著時間的推移,封閉冷卻水套,即使使用處理過的水,也會慢慢的發生堵塞,最終冷卻水停止運行,不得不采用濺射冷卻。有時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,注入系統的檸檬酸可以減低水套被堵塞的幾率。當發生堵塞的時候,有些公司通過打開另外的獨立水路,來控制冷卻回路。FIC開發了一個可替換的獨立水路,后來發展到多個獨立水路。
       
          綜上所述的這些標準水套系統,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。這也導致了從耐火材料的熱吸收,并導致星型裂紋。一些供應商已經認識到了這個問題,并在水套的外面包裹上絕緣材料來減少其影響。FIC早在20年前,就發明了一種新的水套,克服了上述的所有不足。
       
          FIC的高‘Q’水套的生產已經超過了7000多支,代表了目前的先進水平,可拆卸的水路是它的主要特征。這個水路可以由普通員工進行拆卸需要不到十分鐘一次,僅需要三個工具來完全分離和完成整個過程。由于有很大的截面積,因而對冷卻水的水質要求不高。其實,必要的時候,也可以直接使用河水?裳b卸的水路并不直接接觸水套本身,它有一個空氣隔層,確保冷卻水僅僅對水套的前端起作用。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計的,他們在電助熔和電熔爐方面都有豐富的經驗,任何可能發生導致失敗的事,其解決問題的方法在設計的時候,已經考慮進去了。例如,為了防止萬一可拆卸水路與水套其他結構粘在一起了,通過設計一個 jacking系統來保證水路的正常抽出。同樣,用于測量水套前端溫度的熱電偶是獨立的,因此,需要更準確地測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,以確保電極的推進。這意味著可以很容易的確定什么時候推進電極。在這個問題上,還要說明的是,千萬不要在使用水壓水套的情況下來推進水套,這樣不僅會造成周邊耐火材料的損壞,還可能使整個水套散架。FIC的固定方法是通過使用螺桿結構,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,螺桿會受到損害,但是耐火材料和水套自身不會受到損害。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準件。如果耐火材料發現意外的損壞,如果需要,該固定結構還可以往外抽出水套。
       
          這種高‘Q’水套的另外一個重要創新點在于推進電極的時候,不必切斷冷卻水,因為冷卻水旋管是可移動的?s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。因為冷卻水并沒有停止,所以不會有產生過熱蒸汽的危險,也不會對工作人員造成燒傷。這也是目前健康與安全勞動法的重要特征。
       
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