浮法玻璃熔窯冷卻部溫度調節系統

馬津波

(中國建材國際工程集團有限公司，上海 200063)

自20世界50年代末，英國皮爾金頓玻璃公司研制成功浮法成形工藝以來，浮法技術廣泛的應用于玻璃制造業。我國于1971年成功地開發擁有自主知識產權的浮法玻璃生產技術，并通過幾代人的努力，使浮法玻璃生產技術在中國取得飛速發展，走出國門，服務世界[1]。

隨著我國平板玻璃產能的快速增長，國內市場的競爭變得非常激烈[2]。據統計，2009年以來，中國浮法玻璃產能快速增長，平板玻璃的增長速度，已明顯超過了房地產的增速。特別是近些年，國家對房地產業采取了一系列的調控政策，房地產對玻璃市場需求的拉動作用有所降低。當前市場已出現明顯“供大于求”的趨向，因此企業對于成本的控制，技術的優化提升就顯得尤為重要。

國內技術與國外先進技術相比，在技術細節和生產管理上還有一定的差距，這些差距都體現在玻璃產品的質量上。因此，對于玻璃生產技術的自主創新就顯得尤為重要，這決定了我國玻璃生產企業和玻璃生產技術的競爭力，并最終體現在企業的發展上。

玻璃生產過程中，玻璃熔窯冷卻部承擔著為成形工段提供優質玻璃液的責任，通過卡脖進入工作部中的玻璃液溫度約為1 350 ℃，而浮法玻璃的成形溫度約為1 100 ℃。因此玻璃液需在冷卻部由1 350 ℃降至約1 100 ℃，而后通過流液道進入錫槽成形[3]。而冷卻部玻璃液面上方的空間溫度很大程度上影響著冷卻部玻璃液的溫度，從而影響玻璃的最終質量。因此，對于冷卻部玻璃液面上方的空間溫度的調節與控制對于玻璃的質量至關重要。對于浮法玻璃的生產工藝來說，進入成形設備的玻璃液的溫度越穩定、質量越高，生產出來的玻璃質量就越高。該文介紹了一種對浮法玻璃熔窯冷卻部溫度進行調節且集成度較高的技術措施和設置情況。

1 研究對象

國內現有的玻璃熔窯冷卻部部調溫方法主要有兩種：1)需要降溫時，通過稀釋風系統用風機供風，將冷卻風通入冷卻部以達到降溫的目的。或者通過在冷卻部玻璃液上方設置水冷空間水包來進行降溫；2)需要升溫時，通過冷卻部天然氣加熱系統對冷卻部內玻璃液進行加熱。冷卻部加熱系統一般每個燃燒器都對應一套單獨的天然氣控制閥組及獨立的助燃風系統，一般在玻璃熔窯的冷卻部中需要多個獨立的冷卻部加熱系統。稀釋風系統、水冷空間水包和冷卻部加熱系統是各自獨立的系統，每個系統中都需要單獨設置，且稀釋風系統和冷卻不加熱系統需兩套助燃風系統供風。這些方法有設備利用率不高、重復投資建設、嚴重占用空間等問題。

2 系統介紹

該系統包括助燃風系統、天然氣燃燒系統。對于助燃風系統：風機一用一備，風機出口設置電動多葉閥，用以開啟和關閉主風管。主風管上設置流量計，主風管上可接出多條支線，各支風管上均設置手動蝶閥、流量計、壓力表、稀釋風風嘴。支風管可用于天然氣燃燒系統助燃，也可作為稀釋風使用，且每個支風管均可通過球閥來實現獨立的開啟和關閉。風機可通過變頻調速改變風量的大小，以滿足單獨供應一定量的助燃風，或滿足單獨供應一定量的用于各個稀釋風風嘴的冷卻風，或滿足同時供應一定量的助燃風用量和各個稀釋風風嘴的冷卻風用量。

對于天然氣燃燒系統：天然氣總管中設置天然氣過濾器對天然氣進行過濾，設置天然氣調節閥對管內天然氣壓力進行調節，設置切斷閥用以關斷和開啟天燃氣管道，并設置壓力表、流量計對管道內氣體壓力、流量進行監控。一般而言，冷卻部加熱系統設置一對天然氣噴槍，槍前天然氣支管上設置手動球閥、單向閥、壓力表、快速接頭、天然氣噴槍。

3 工作原理

系統原理見圖1，可實現單獨供應天然氣燃燒器的助燃風，也能單獨供應各個稀釋風風嘴的冷卻風，也能同時供應天然氣燃燒器的助燃風和各個稀釋風風嘴的冷卻風；換句話說，該系統可以使玻璃熔窯的冷卻部實現單獨運行冷卻部加熱系統或單獨運行稀釋風系統，或同時運行冷卻部加熱系統和稀釋風系統；該系統可以使玻璃熔窯內的玻璃液實現先升溫再一次或多次降溫的溫度制度，以達到調節冷卻部的降溫曲線以控制玻璃的質量的目的。且系統的流量計、壓力表、閥體均可與DCS系統通信連接，以實現對系統方便快捷的檢測和操作。

4 應用分析

加熱噴嘴磚的風孔的軸線沿水平方向開設，稀風噴嘴磚的風孔的軸線與水平方向呈傾斜向上設置，且稀風噴嘴磚的風孔的軸線與水平方向的夾角呈8°～15°。換句話說，使得稀釋風風嘴伸入稀風噴嘴磚的一端上翹。

系統還包括外置的DCS系統。DCS系統使得壓力表31、球閥32、天然氣切斷閥34、天然氣調節閥35、天然氣流量計36、球閥37、壓力表38、球閥41、單向閥42、壓力表43、風總管流量計521、助燃風流量計531、蝶閥532、壓力表533、稀釋風流量計63、蝶閥64、壓力表65均與DCS系統通信連接，從而達到對整個用于玻璃窯爐冷卻部的調溫系統進行合理調控。

天然氣總管的后端接出兩根支管分別與兩天然氣燃燒器連接的天然氣支管，玻璃窯爐本體的兩側分別嵌設一相應的加熱噴嘴磚；且設置有兩通風機，一用一備；其中，稀釋風管呈對設置，每一對包括兩個稀釋風管，且兩稀釋風管分別設置于玻璃窯爐本體的冷卻部的兩側，兩稀風噴嘴磚分別對應地設置于玻璃窯爐本體的冷卻部胸墻的兩側上；且該兩稀釋風管的連線方向與玻璃窯爐本體內的玻璃液的前進方向異面垂直設置，可設置若干對平行設置的稀釋風管；如圖2所示設置了三對稀釋風管。

當浮法玻璃生產中需要單獨運行稀釋風系統時，DCS系統控制天然氣總管，天然氣系統中切斷閥、球閥關閉，天然氣支管上的球閥、單向閥關閉，助燃風支管上的蝶閥關閉。通風機通過頻率調節使得輸出風量滿足稀釋風風量需要。稀釋風通過通風管、助燃風總管、稀釋風管，并最后進入玻璃熔窯本體的冷卻部，以達到降溫的目的。

當浮法玻璃生產中需要單獨運行冷卻部加熱系統時，此時DCS系統控制稀釋風管上的蝶閥關閉。通風機通過頻率調節使得輸出風量滿足助燃風量需要。天然氣通過天然氣總管上的天然氣調節閥調節天然氣的流量，通過助燃風支管的蝶閥調節助燃風流量，使天然氣與助燃風通過安裝在冷卻部加熱系統噴嘴磚上的天然氣燃燒器進入玻璃熔窯本體的冷卻部內進行燃燒，以達到升溫的目的。

當浮法玻璃生產中需要同時運行冷卻部加熱系統和稀釋風系統時，通風機通過頻率調節使得輸出風量滿足助燃風風量及稀釋風風量需要。天然氣通過天然氣總管上的天然氣調節閥調節天然氣的流量，通過助燃風支管的蝶閥調節助燃風流量，使天然氣與助燃風通過安裝在冷卻部的加熱噴嘴轉上的天然氣燃燒器進入熔窯冷卻部內進行燃燒。稀釋風系統通過稀釋風管上的蝶閥調節每根稀釋風管上的稀釋風流量。稀釋風通過稀釋風管、稀釋風風嘴、稀風噴嘴磚進入熔窯冷卻部。可使玻璃液一次或多次降溫。使玻璃熔窯內的玻璃液可以實現先升溫再一次或多次降溫的溫度制度，以達到調節冷卻部的降溫曲線以控制玻璃質量的目的。

5 結 語

隨著近年來我國玻璃技術的不斷進步和發展，已經極大縮小了與國外先進技術的差距，甚至在部分種類的玻璃生產技術上已經實現了跟跑、并跑、到領跑的超越，技術裝備與實物質量已達到國際先進水平[4]。但在高端玻璃的生產工藝上還是有著不小的差距，這需要我國玻璃從業人員對玻璃工藝精益求精，不斷提升。而對于玻璃生產有幫助且合理化的改進方案都會逐漸得到推廣，浮法玻璃熔窯冷卻部溫度調節系統就是其中一項嘗試。