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1、日产8 0 公斤玻璃电熔炉的研究探讨 宁伟，汪庆卫，顾一泓，姚健 摘要：本文研究了一座日产8 0 公斤玻璃的超小型全电熔炉，介绍了其结构和设计，并指出了其中的不足。 关键字：超小型；电熔技术；六角形 1 引言 随着经济建设与生态环境协调发展以及电力产业政策的推行，中小型玻璃电熔炉倍受玻 璃制品行业的青睐。其节能效果显著，电热转换效率高、熔化率高，与火焰窑相比没有燃料 燃烧系统，不会因产生燃烧废气而带走热量。目前，国外在中小型玻璃电熔炉的机理、技术、 工艺等方面己经日趋成熟，有许多可以借鉴的理论和经验。就中小型玻璃电熔炉的设计而言， 不仅要遵循玻璃电熔炉的常规设计原则，而且还需要进一步深入探索和
2、实践。日池炉属于中 小型全电熔炉，它不仅容易控制，占地面积小，更适合家庭小户型生产，操作过程中可以灵 活处理，也可以作为实验用炉，减少在时间、金钱、人力和物力上的浪费，其最大的优点就 是可以根据市场需要来更换新品种，迅速将新产品投向市场，抢占先机，来获得巨大的经济 利益。 2 窑炉介绍 表1 玻璃电熔炉参数 科目参数 备注 熔化品种铅玻璃或颜色玻璃 用铅玻璃预熔 日出料量，吨 6 0 8 0 k g d a y 熔化率 0 8 1 1t m 2 d 总功率k w 2 8 6 5 视成型方式而定 熔化单耗( k W h k g g l a s s ) 2 5 5 5 视品种而定 加料方式人工 电
3、极材质二氧化锡； 熔化温度 1 4 2 0 1 4 6 0 视熔制状况而定 该窑炉呈六边形，上小下大，上部采用硅碳棒空间辐射恒温加热，下部采用6 根氧化锡 电极三相配电恒流控制加热。在加料池处有一对电极恒流单相控制加热，起到对玻璃料预热 的作用。该窑炉的熔化面积是0 0 7 2m 2 ，每天出料6 0 8 0 k g ，则熔化率为0 8 - 1 1t m 2 d ，熔化 区所用的材料是电熔锆刚玉3 3 号无缩孔砖。 2 1 1 一加料口 2 一取料口 3 一浇料口 空间辐射元件略 图1 窑炉结构简图 F i g u r elT h es t r u c t u r eo fF u r n a
4、c e 操作工艺：在本次窑炉中，试验了两种工艺，一种连续式操作工艺，即电熔炉工艺；一 种间歇式操作工艺，即日池炉工艺；两种操作工艺的成型产品都用于调料吹泡成型。 3 窑炉运行情况 该窑炉在一共运行4 个月，分别熔化了四种料方，先后为铅玻璃，。钾钡玻璃，锑 红玻璃及乳白玻璃，窑炉熔化的产品料质好，无明显气泡，条纹和结石，而且在换料过程中， 换料时间非常短，过渡期短。 4 窑炉结构与分析 电极的选用与分布 本窑炉设计采用氧化锡电极，与钼电极相反，氧化锡是一种具有氧化作用的氧化物陶瓷材 料。该电极适合用于熔化铅玻璃、硼玻璃、氟玻璃、磷玻璃、含A s 2 0 3 、C o O 、F e 2 0 3 等
5、玻璃。 氧化锡电极的比重约为6 2 x i 0 3 k g c m 3 ，耐急冷急热性高。氧化锡电极使用的温度一般不 得超过1 4 5 0 。因为超过这个温度后。氧化锡电极的侵蚀率就会大大提升。有效电极表面的 电流密度负载不得超过0 5 - 0 7 A e r a 2 否则，侵蚀率同样会大大提高 表2 使用的氧化锡电极列表 m l b l e2 I j s to fU s e dT mO x i d eE l e c t r o d e 采用氧化锡电极时，无需使用钼电极常用的支架，因为这种电极直接插入池墙砖中，可 以而且应该不作特别冷却。本窑炉采用的是8 根直径是6 6 m m 的二氧化锡电极
6、，6 根是在熔化 部水平侧插，伸进炉膛内5 c m 。剩下2 根则是在加料口中部和底部，也是选择侧插的。 通过选择不同的窑型结构，使电极之间的电压达到正常的使用范围，即不能太高，也不 可太低。太高不安全；反之，电流太大，设备投资较大。在相同温度下，玻璃成分决定玻璃 的电阻率。玻璃成分中的钾钠含量低的玻璃时，要尽量缩短电极之间的间距，熔化钾钠含量 高的玻璃时，要加大电极间距。 熔化池 该窑炉将熔化池分为两个部分，即预熔池和主熔池，预熔池采用瘦高形式，用来加入配 合料，考虑到配合料的密度，预熔池比熔化池要高出3 0 0 r a m ，这样大大提高了预熔池的作用， 并且预熔池的一对二氧化锡电极距离较
7、远，也是提高该对电极的预熔效果，结果也表明该结 构效果良好，熔制的产品结石很少。 主熔池的池深为0 6 m ，相对来说池深比同类窑炉要大。而且我们采用的“上小下大”结 构，“上小”是为了缩小散热面，使得炉顶结构简单，容易控制；“下大”是为了提高窑炉的 体积，提高玻璃液在熔炉中停留时间，稳定料质。 六角形炉型 炉型相对瘦而高。小比重的未熔透的S i 0 2 难以随工作流下沉，所以产品中的未熔 颗粒和透明疙瘩极少，所有此类垂直熔化的全电炉和水平熔化的电助熔炉相比，都具有此优 势。本来气泡更轻和更难以下沉，但由于冷顶的澄清气泡的效果远不及火焰炉，这反倒成了 全电熔炉产品的欠缺点。由于碎玻璃本身有堆集
8、物理泡，特别是有难以澄清的再熔二次泡， 所以碎玻璃在配合料中的比例是受限的。 优点： ( 1 ) 输电方式为通用三相电力系统。可采用磁性调压器，感应调压器进行控制。如使 用三相调压可控硅，应增加容抗设备以消除五、七次谐波对电网的干扰和对系统稳定性的破 坏。 ( 2 ) 运行较稳定，特别是在人工加料液面有较大波动时仍能维持基本的熔化质量。这 得益于它较大的液深与表面积的比值。 ( 3 ) 六角型的结构使得炉体强度好且相对散热面积小( 侧面积容量) 。 缺点t 由于炉体面积小，水平电极的插入深度有限，再加上负载成Y 形连接，就使得电能 释放的高密区过分接近池壁。它带来两个难以克服的缺陷：一是侧壁砖
9、侵蚀较快，池炉寿命 短，一般在1 5 年左右。 换料工艺 由于该窑炉结构采用预熔池和主熔池分开的结构，使得换料过程很容易进行，并 且换料彻底，余料少，并且主熔池采用的上小下大结构，也对换料彻底有非常好的帮助，使 得预料不容易堆积。整个窑炉体积较小，只有0 0 5 m 3 ，因而换料时间短。 5 结论 通过窑炉的运行，该窑炉在作为日池炉熔化时，料质好，无气泡。结石和条纹，同时在 换料方面，时间短，换料干净，因而该窑炉用于多产品试验或中试推广有非常好的实用价值。 参考文献 【l 】宁伟，顾一泓实用玻璃电助熔技术玻璃与搪瓷，1 9 9 8 ( 4 ) ：2 5 2 8 【2 】沈长治小型全电熔炉的优势、风险和发展方向全国玻璃电熔技术专题研讨会论文 集，2 0 0 4 2 ：1 7 1 9 【3 】沃尔夫冈特里尔玻璃熔窑一构造与运行特点上海：全国玻璃搪瓷工业科技情报站， 1 9 8 9 ：p 2 2 6 【4 】秦诚，郑云峰，毛向云中小型玻璃电熔窑的设计要点和运行效果承德石油高等专 科学校学报，2 0 0 2 1 2 ，4 ( 4 ) ：1 9 2 1
