用於生產玻璃產品的換向窯爐及複合消泡劑使用方法與流程
2023-12-04 06:31:51 1
本發明涉及玻璃生產設備和熔制技術領域，尤其涉及一種用於生產玻璃產品的換向窯爐及複合消泡劑使用方法。
背景技術：
複合消泡劑主要應用在玻璃生產線熔制玻璃液的窯爐上，而生產玻璃產品的窯爐主要分為兩大類，一類為上部空間單側火焰加熱、兩側等時交替換火的換向窯爐（如圖1主視圖所示），另一類為上部空間兩側火焰同時加熱的換向窯爐，複合消泡劑的裝置系統和使用方法必須匹配窯爐工藝。
生產玻璃產品的換向窯爐，主要包括2大類型：空氣（含富氧）助燃火焰加熱窯爐、空氣（含富氧）助燃火焰加熱和電助熔結合的複合加熱窯爐，其生產的玻璃產品包括普通平板玻璃、超白太陽能玻璃、各類顯示器用平板玻璃、各種電子設備用保護玻璃、導光板玻璃、玻纖、瓶罐玻璃等。通常窯爐上部空間單側火焰加熱時間一般不小於10分鐘，通常採用內的是20分鐘換一次火，兩側交替換火過程所需時控制在1分鐘內；換向窯爐內氣泡層的覆蓋面積佔整個面積的三分之一，大面積的氣泡層存在，一方面嚴重製約熔窯的排泡效率，影響最終產品質量，另一方面，氣泡層造成空間火焰輻射熱大量反射，降低了玻璃液對輻射熱的吸收效率，大量反射的輻射熱加速了熔窯碹頂的侵蝕，影響這個窯爐的使用壽命。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種用於生產玻璃產品的換向窯爐及複合消泡劑使用方法，旨在高效去除換向窯爐內玻璃液表面的氣泡層，同時促進玻璃液深度方向的氣泡上浮並破裂。
為了達到上述目的，本發明提出一種用於生產玻璃產品的換向窯爐，包括窯爐本體、主路系統裝置以及支路系統裝置，其中，
所述主路系統裝置包括設置於窯爐本體兩側的用於向窯爐本體內噴入複合消泡劑的兩組噴入器機構，每組噴入器機構均包括依次設置的前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器，所述前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器在窯爐本體上噴入位置為玻璃液的表面張力小於350mn/m的泡沫層覆蓋區；
所述支路系統裝置包括依次連接的攪拌桶、高壓輸送泵和換向閥，所述換向閥通過管路與兩組噴入器機構連通以切換其一噴入器機構工作，所述換向閥採取與火焰加熱方式相同的單側使用方式。
優選地，每一所述前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器的入口管路上均對應設置有一支路流量調節閥、一支管路壓力計和一支路流量計。
優選地，所述前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器的支路流量調節閥和其對應的支路流量計電連接以形成聯動，所述高壓輸送泵與支管路壓力計電連接以形成聯動。
優選地，每一所述前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器的入口管路上均對應設置有一支路單向閥。
優選地，所述中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器可活動安裝於窯爐本體上以調整其複合消泡劑噴入位置。
優選地，所述攪拌桶設置有攪拌裝置以確保複合消泡劑中的固體成分充分溶解或懸浮於溶劑成分之中。
本發明進一步提出一種基於上述的用於生產玻璃產品的換向窯爐的複合消泡劑使用方法，控制前端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的35%~70%，中端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的20%~50%；後端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的0%~15%。
優選地，控制前端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的45%~60%，中端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的25%~45%；後端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的0%~10%。
優選地，兩組噴入器機構上的前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器其使用的工藝參數相同。
優選地，換向閥的換向過程中其開度最小值為0，換向閥正常運轉時其閥位開度設定值為單側支路流量計等正常運轉時流量值之和的1.0~1.3倍。
本發明提出的用於生產玻璃產品的換向窯爐，通過設置兩組噴入器機構，每組噴入器機構均包括依次設置的前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器，在多個區域噴入複合消泡劑，高效去除了玻璃液表面的氣泡層，提高了玻璃產品合格率和能源的利用效率，延長了窯爐使用壽命。複合消泡劑的使用明顯減少氣泡層區域及減薄泡層厚度，大幅降低了玻璃氣泡缺陷和單位玻璃液能耗值。另外，將前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器在窯爐本體上噴入位置為玻璃液的表面張力小於350mn/m的泡沫層覆蓋區，在玻璃液表面張力為350mn/m時，消泡效率高於30%，且隨著溫度的連續增加，表面張力的降低，消泡效率成倍增加；此區域噴入可最大化地提高複合消泡劑的使用效率。
附圖說明
圖1為本發明用於生產玻璃產品的換向窯爐的俯視結構示意圖；
圖2為本發明用於生產玻璃產品的換向窯爐的主視結構示意圖；
圖3為本發明用於生產玻璃產品的換向窯爐的系統圖。
圖中，1-窯爐本體，2-料堆區，3-氣泡層區，4-鏡面區，5-電極棒，6-1號區火焰噴槍，7-2號區火焰噴槍，8-3號區火焰噴槍，9-4號區火焰噴槍，10-5號區火焰噴槍，11-前端複合消泡劑噴入器，12-中端複合消泡劑噴入器，13-後端複合消泡劑噴入器，14-攪拌桶，15-高壓輸送泵，16-換向閥，17-支路流量調節閥，18-支路流量計，19-支管路壓力計，20-支路單向閥。
本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
需要說明的是，在本發明的描述中，術語「橫向」、「縱向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，並不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
參照圖1至圖3，本優選實施例中，一種用於生產玻璃產品的換向窯爐，包括窯爐本體1、主路系統裝置以及支路系統裝置，其中，
主路系統裝置包括設置於窯爐本體1兩側的用於向窯爐本體1內噴入複合消泡劑的兩組噴入器機構，每組噴入器機構均包括依次設置的前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13，前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13在窯爐本體1上噴入位置為玻璃液的表面張力小於350mn/m的泡沫層覆蓋區；
支路系統裝置包括依次連接的攪拌桶14、高壓輸送泵15和換向閥16，換向閥16通過管路與兩組噴入器機構連通以切換其一噴入器機構工作，換向閥16採取與火焰加熱方式相同的單側使用方式。
前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13的前後兩側均設置有一火焰噴槍。兩組噴入器機構的前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13可對稱設置於窯爐兩側、也可以非對稱設置窯爐兩側；兩側必須同時使用，且使用的系統工藝控制參數相同。
進一步地，每一前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13的入口管路上均對應設置有一支路流量調節閥17、一支管路壓力計19和一支路流量計18，從而實現對支路上複合消泡劑噴入量進行監控。
進一步地，前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13的支路流量調節閥17和其對應的支路流量計18電連接以形成聯動，高壓輸送泵15與支管路壓力計19電連接以形成聯動。
高壓輸送泵15確保複合消泡劑的輸送壓力≥0.3mpa。高壓輸送泵15與三個支管路壓力計19電連接以形成聯動，從而自動調整壓力，保持複合消泡劑噴入的壓力穩定。支路流量調節閥17與支路流量計18形成聯動，從而實現支路上複合消泡劑噴入量的精確自動控制。
進一步地，每一前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13的入口管路上均對應設置有一支路單向閥20，從而實現對每一前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13進行單獨控制。
中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13可活動安裝於窯爐本體1上以調整其複合消泡劑噴入位置。後端複合消泡劑噴入器13其安裝位置隨泡沫層的變化向前調整或可以取消。中端複合消泡劑噴入器12其安裝位置隨泡沫層的變化向前調整。
具體地，攪拌桶14設置有攪拌裝置以確保複合消泡劑中的固體成分充分溶解或懸浮於溶劑成分之中。
將本用於生產玻璃產品的換向窯爐用於具體生產時，在某公司500噸/天的換向窯爐平板玻璃生產線（同圖1、圖2近似），其採用空氣助燃加熱結合電助熔加熱的方式，每個循環內單側火焰時間為20分鐘，換火過程耗時為40秒；其採用了5對小爐燃燒的加熱方式，即火焰噴槍分成5個區，窯爐內料堆區為投料口至2號小爐區，氣泡層區為2號小爐至4號小爐區，鏡面區為5號小爐以後的區域，其中，氣泡層區最厚的氣泡層位於2號小爐至3號小爐之間，厚達80mm。
基於上述狀況，在該線上安裝了主路系統裝置以及支路系統裝置，在2號小爐與3號小爐區、3號小爐與4號小爐區、4號小爐與5號小爐區設置了3對複合消泡劑噴入器，消泡劑噴入器的複合消泡劑質量比分別為55%、35%、10%；使用後8小時，最厚區的氣泡層厚度減薄到原來一半，氣泡層的尾部縮到了3號小爐和4號小爐之間，同規格產品，通過在線缺陷檢測儀統計，每小時氣泡缺陷總數由500個開始逐步降低；使用3天後，最厚區的氣泡層只看到薄薄一層漂浮在玻璃液表面，氣泡層區尾部縮到了3號小爐中心位置，每小時氣泡缺陷總數由約500個降低到大概200個，玻璃產品合格率提高了6%，同時由於氣泡層區的大幅度減小，氣泡層對火焰熱的反射作用大幅降低，玻璃液對火焰熱的吸收效率明顯提高，該區內窯爐底部的測溫點顯示溫度增加了近20度，為保證溫度穩定，適當降低了該區域內的燃料用量，同時，也將末對消泡劑噴入器的使用量調整到前面兩對；持續1個月使用後，平均每小時氣泡缺陷總數由500個降低到190個，玻璃產品合格率提高了7%，平均每公斤玻璃液的能耗由2000kcal降低到1800kcal。
本實施例提出的用於生產玻璃產品的換向窯爐，通過設置兩組噴入器機構，每組噴入器機構均包括依次設置的前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13，在多個區域噴入複合消泡劑，高效去除了玻璃液表面的氣泡層，提高了玻璃產品合格率和能源的利用效率，延長了窯爐使用壽命。複合消泡劑的使用明顯減少氣泡層區域及減薄泡層厚度，大幅降低了玻璃氣泡缺陷和單位玻璃液能耗值。另外，將前端複合消泡劑噴入器11、中端複合消泡劑噴入器12和後端複合消泡劑噴入器13在窯爐本體1上噴入位置為玻璃液的表面張力小於350mn/m的泡沫層覆蓋區，在玻璃液表面張力為350mn/m時，消泡效率高於30%，且隨著溫度的連續增加，表面張力的降低，消泡效率成倍增加；此區域噴入可最大化地提高複合消泡劑的使用效率。
本發明進一步提出一種用於生產玻璃產品的換向窯爐的複合消泡劑使用方法。
本優選實施例中，一種基於上述用於生產玻璃產品的換向窯爐的複合消泡劑使用方法，控制前端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的35%~70%，中端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的20%~50%；後端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的0%~15%。複合消泡劑在換向窯爐的有效作用區為玻璃液的表面張力小於350mn/m的泡沫層覆蓋區，並依據該區域內氣泡層的狀態差異，複合消泡劑的使用量分配也不同；
優選地，控制前端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的45%~60%，中端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的25%~45%；後端複合消泡劑噴入器噴入的複合消泡劑量佔整個噴入量的0%~10%。
進一步地，兩組噴入器機構上的前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器其使用的工藝參數相同。
換向閥的換向過程中其開度最小值為0，換向閥正常運轉時其閥位開度設定值為單側支路流量計等正常運轉時流量值之和的1.1倍。通過對換向閥閥位開度設定值的限定，可以防止高壓輸送泵異常時引發的流量大幅波動事故。
支路流量調節閥在換向閥換向過程中，其閥的開度變化範圍為設置開度值的90~100%。通過換向閥調整支路中的流量即進行0~設定值之間的調整，而支路流量調節閥只調整90~100%範圍，只是對在流量接近設定值時進行小幅精確調整，避免換向閥和微量調節閥同時微調引起的波動，優化了換向效率。
本實施例中，通過將前端複合消泡劑噴入器、中端複合消泡劑噴入器和後端複合消泡劑噴入器的複合消泡劑量噴入量按上述比例控制，一方面確保窯爐內玻璃液上的氣泡層在前端區域內消除總量的70%以上，餘下的30%基本在中端區域消泡，後端區域即可以消除零星的逃逸的氣泡，又可以消泡從玻璃液內重新上浮到表面的氣泡；另一方面，氣泡層絕大部分在中、前端被消除，因氣泡層存在對燃燒加熱火焰的輻射熱的反射率也大幅度降低，有利於提高玻璃液對輻射熱的吸收效率，從而加速玻璃液內深度方向存在的氣泡上浮到表面，進而被消除；所以本發明所述的複合消泡劑量噴入量比例控制，提高了複合消泡劑的使用效率，可高效去除氣泡層，從而提高玻璃產品合格率和能源的利用效率，延長窯爐使用壽命。
以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。