生产管理知识_玻璃生产工艺及装备培训教材

玻璃生产工艺及装备 程俊华 主要内容 一 玻璃生产的基本流程二 常用原料三 浮法玻璃工厂的基本构成四 配合料制备工艺和设备五 玻璃熔制工艺和设备六 浮法玻璃成型工艺和设备七 主要污染物及防治措施 1 原料贮存 粉料散装汽车进厂 直接卸入库 当运输车辆超大时 可采用移动皮带机等措施倒运入库 袋装粉料进厂 储存在综合原料库内 使用时用叉车运至原料车间 提升入配料仓 重碱为袋装粉料进厂 储存在综合原料库内 使用时用叉车运至原料车间 经提升 筛分后 筛下合格料分别送入配料仓 筛上物 结块 经笼型碾破碎后返回系统重新筛分加工 芒硝 焦锑酸钠为袋装合格粉料进厂 储存在综合原料库内 使用时用叉车运至原料车间 经提升 筛分 筛下合格料分别送入配料仓 筛上物 结块 经笼型碾破碎后返回系统重新筛分加工 一 玻璃生产的基本流程 2 原料混合 用混合机作为混合设备 混合好的料用皮带输送机送入窑头料仓 为了防止错料进入熔窑 在各原熔皮带机上均设有电动犁式卸料器 当有错料发生时 由计算机自动给出信号 电动犁式卸料器启动 将错料排入废料仓 为了防止机械铁进入混合机和熔窑 在混合料皮带机上设有永磁除铁器 以除去机械铁 3 熔化 原料车间制备好的配合料通过提升机或配合料带式输送机输送到窑头料仓 窑头料仓下设投料机进行连续投料 将料推入熔窑 熔窑以天然气等为燃料 配合料经高温熔化 澄清 均化后形成合格的玻璃液 经卡脖进入通路 以1150 左右的温度流入成型机 4 成型 根据用户的要求 成型机组把玻璃液成型为不同厚度或形状的玻璃 再经活动辊台进入退火窑 5 退火 连续的玻璃带在退火窑内 按一定的温度曲线进行退火后 冷却到70 左右进入冷端机组 密闭式 采用循环自然风冷却 6 包装 平板玻璃带经纵切 横切 横掰 加速分离 掰边后输送至气垫桌 由人工或机械手取片 装箱入库 二 常用原料 1 原料分类1 1主要原料1 2辅助原料2 原料的质量要求 1原料分类 1 1主要原料 主要原料是形成玻璃结构主体的原料 它们决定着玻璃的基本物理 化学性能 这些原料经熔融 反应后即生成硅酸盐构成玻璃液的主体 主要原料有石英砂 白云石 石灰石 长石 纯碱等 这些原料目前一般是以粉料进厂 酸性氧化物 SiO2 Al2O3 B2O3等碱性氧化物 K2O Na2O Li2O等碱土金属氧化物 BeO MgO CaO等二价金属氧化物 ZnO PbO CdO等多价金属氧化物 TiO2 ZrO2等 1 2辅助原料 辅助原料主要用以改善玻璃的熔化 澄清和成型性能或使产品具有某些特殊性能 使玻璃获得某些必要的性能和加速熔制过程的原料 辅助原料的用量虽少 但作用却很重要 根据作用的不同 辅助原料分为澄清剂 助熔剂 氧化剂与还原剂 着色剂与脱色剂等 如加入萤石作助熔剂 加入三氧化锑作澄清剂 加入碳粉作还原剂 加入硒 钴作着色剂等 澄清剂 As2O3 Sb2O3 硝酸盐等着色剂 Mn2O3 Cr2O3等脱色剂 硝酸钠 CeO2等乳浊剂 氟化合物 磷酸盐等氧化剂 硝酸盐 As2O3 CeO2等还原剂 碳粉等助熔剂 萤石 硼化合物等熟料 碎玻璃 三 浮法玻璃工厂的基本构成 1 原料车间 原料称量混合输送设备 2 浮法玻璃联合车间 玻璃熔窑 锡槽 过渡辊台 退火窑 冷端辊道及相应控制系统 3 保护气体站 氮气和氢气制造生产设备及混合计量输送 4 燃油供应站 燃油储存 过滤 加压输送设备及系统 5 气水供应站 压缩空气设备及管路 循环水设备及管路 6 厂区变电所 变电设备及控制柜系统 四 配合料的制备和设备 配料车间常用生产设备 A 1运输设备A 1 1胶带输送机A 1 2斗式提升机A 1 3螺旋输送机A 2破碎磨碎设备A 2 1颚式破碎机 圆锥破碎机A 2 2辊式破碎机A 2 3锤式破碎机A 2 4反击式破碎机A 2 5轮碾机A 3筛分设备A 4给料设备A 4 1电磁振动给料机A 4 2圆盘给料机A 5混料设备A 5 1混料设备一般以选用强制式的固定容器混料机为宜 在混料过程中应加入适当水量 混料机一般应设吸风罩 A 6窑头加料设备A 6 1窑头料仓一般宜采用斗式提升机或胶带输送机的方式上料 并设备密闭罩或大容积密闭室 辅以吸尘装置 对以箕斗或料罐方式上料的 应设置敞开式吸风罩 A 6 2窑炉加料应选用密闭性良好的机械加料设备 加料口不可敞开过大 并设吸风罩 排厍 由于粉库成横排列而得名 其布置的方案如图所示 一 颗粒组成 构成配合料的各种原料均有一定的颗粒组成 它直接影响配合料的均匀度和熔制速度 玻璃液的均匀度 配合料的颗粒组成不仅要求同一原料有适宜的颊粒度 而且要求各原料间有一定的粒度比 其目的在于提高混合质量与防止配合料在运输过程中的分层 为此 应使各种原料的颗粒重量相近 对难熔原料其粒度要适当的减小 在整个熔制过程中 影响硅酸盐形成速度和玻璃形成速度的主要因素之一的是原料的颗粒度 尤其是玻璃形成速度主要取决于剩余砂粒的熔化与扩散 从热力学观点看 当增加物质的粉碎度时 该物质的等温等压位也增加 也即物质的饱和蒸汽压 溶解度 化学活度也相应增大 因此 小粒度的原料比大粒度的原料更容易加速硅酸盐形成和玻璃形成 玻璃也更快均化 当然 过细的原料也会给其他工艺环节带来不利的影响 二 水分在配合料中加入一定量的水是必要的 湿物料比干物料有利于减少粉尘 防止分层 提高熔制速度 提高混合均匀度等 直接向配合料加水会引起混合不均 所以常先润湿石英质原料 使水分均匀地分布在砂粒表面形成水膜 此水膜约可溶解5 的纯碱和芒硝 这有利于玻璃的熔制 砂粒越细 所需的水量也越多 当使用纯碱配合料时 水分以3 5 为宜 使用芒硝料时 水分宜在7 以下 三 气体的含量为加速玻璃熔制 要求配合料有一定的气体比是必要的 它们在受热分解后所逸出的气体对配合料和玻璃液的搅拌作用有利于硅酸盐形成和玻璃均化 对钠钙玻璃而言 配合料中的气体比应在15 20 内最为适宜 四 配合料的均匀性配合料均匀度的优劣将影响玻璃制品的产量和质量 所以均匀度良好的配合料是熔制均匀玻璃液的前提 一般玻璃制品对配合料均匀度有如下要求水不溶物 允许误差小于士0 1 酸不溶物 允许误差小于土0 1 含碱量 允许误差小于 0 6 水分 允许误差小于土0 6 五 玻璃熔制工艺 1 玻璃的熔制过程硅酸盐形成玻璃的形成玻璃液的澄清玻璃液的均匀玻璃液的冷却 2 影响玻璃熔制过程的工艺因素 3 玻璃熔制的温度制度 六 浮法玻璃成型和设备 浮法的成型原理远比其它传统方法优越得多 浮法玻璃成型的原理与传统的方法不同 玻璃的摊平 抛光 展薄 或积厚 冷固等各个阶段层次分明 成型是在自由锡液面上进行的 玻璃液所受的重力完全由锡液承受 缓慢而均匀地冷却 表面张力充分发挥作用 使玻璃表面得以在锡槽中有足够的时间抛光进行 锡槽中具有均匀的温度场 锡液温度分布可自由调节 且横向温差极小 玻璃液与锡液几乎不浸润 无化学反应 在成型过程中对玻璃带各部位粘度控制方法是多种多样的 玻璃带离开成型室至退火窑时 玻璃与传动辊接触 对玻璃的压力很小 是单辊承托 且温度低 辊子对玻璃质量不会造成缺陷 五 成型工艺 玻璃液在锡液面上是液 液 气三相 玻璃液层大约有1 3厚度沉入锡液中 如图所示 当平衡时 三个表面张力之间必须满足下列条件 t gcos gt 在玻璃生产工艺过程中 玻璃粘度起着十分重要的作用 浮法生产工艺要求的玻璃粘度 抛光103 7 104 2dPa s拉薄105 25 106 75dPa S锡槽出口1011dPa s1011dPa s是玻璃的荷重软化点 此时 玻璃带已具有固定的形状 但还略带塑性 在这样的粘度下将玻璃带拉引出锡槽 不容易断裂 粘度大于1011dPa s时 玻璃则呈现一定程度的脆性 容易发生断板事故 粘度小于1011dPa s 玻璃带在出口处常常会变形和被擦伤 显然 在玻璃生产过程中 必须严格控制各工艺阶段玻璃的粘度 一定成分的玻璃在某温度时的粘度为常数 所以 通常只要对温度进行控制 就可以间接地控制粘度 当然 要做到这一点 必须掌握所生产的那种成分玻璃的准确的温度 粘度关系 七 国家发改委 平板玻璃行业准入条件 2007年第52号 新建或改建平板玻璃项目技术装备要求 1 原料配料与称量系统 硅质原料采用粉料进厂和建有大型硅质原料均化库 采用高精度电子称量系统 静态精度1 2000 动态精度1 1000 采用优质配合料混合设备和加水 加汽过程的自动检测与控制 生产控制系统应配备快速分析仪表 含在线水份测量 离线成份分析和原料及碎玻璃中COD值的测定 2 熔窑 应结合消化吸收引进技术及自行攻关成果优化设计 采用先进熔窑结构和优质耐火材料 优化和改善燃烧控制系统 温度控制精度应达到 1 采用节能新技术 并实施熔窑全保温 确保合理燃烧 节能降耗 提高热效率 3 锡槽 采用玻璃液流量控制技术 控制精度达1 1000以上 采用新型石墨档坎及配置方案 控制锡液横向温差 2 优化锡槽进出口整体密封技术 槽压达30Pa以上 保护气体应确保纯度 5PPm以下 数量 500T 日规模 1700m3 H以上 和氢气含率 5 以上 以及保护气流量 氢含率在锡糟不同部位的合理分配 采用高精度 高稳定性全自动拉边器 采用直线电机 扒碴机等锡液净化装置 4 退火窑 改善保温材料铺设结构和电加热器布置方式 建立上 下独立的冷却风系统 确保冷却风和电加热的可控手段 前区边部电加热需可调 温度控制精度为 1 采用Ret区整体化设计 提高玻璃退火质量 5 冷端机组达到行业先进水平 采用在线玻璃缺陷自动检测设备 优选切割系统及先进的堆垛设备 6 熔窑 锡槽 退火窑 三大热工设备 采用国际先进的自控系统 实现计算机网络一体化管理 对生产和管理数据进行自动采集 7 设置原板厚度 应力等在线检测设备及断面均匀性测试 露点分析设备 实现对生产过程的有效控制 新建或改建平板玻璃项目技术装备环境保护要求 玻璃熔窑应采用烟气脱硫除尘 富氧燃烧等技术 安装烟气自动在线监测系统 并与环保部门联网 经处理后排放的烟气达到国家标准GB9078 1996 工业窑炉大气污染物排放标准 中二级标准的要求 待 平板玻璃工业污染物排放标准 发布实施后 各项污染物按新标准达标排放 新建或改 扩 建平板玻璃生产线除采用除尘 脱硫设施外 还应预留脱硝污染治理设施场地 工业炉窑大气污染物排放标准 GB9078 1996 玻璃生产配料车间防尘技术规程 GB6528 86 工业企业设计卫生标准 TJ36 79 作业场所空气中粉尘测定方法 GB5748 85 清洁生产标准平板玻璃行业 八 主要污染物及防治措施 清洁生产标准平板玻璃行业 要求 所有企业的污染物通过采用脱硫 脱硝 除尘措施后必须达标排放 国家发改委发布 平板玻璃行业准入条件 2007年第52号 1 熔窑烟气 玻璃熔窑燃烧天然气及原料分解会产生烟气 排放的污染物主要是烟尘 SO2和NOX玻璃熔窑的烟气温度较高 含有大量热能 先进入余热换热器生产过热蒸汽 所产蒸汽推动汽轮发电机发电或向厂内的用热单位供热 经过余热换热器后的熔窑气再进入 湿法石灰 石膏脱硫系统 对烟气进行净化 经净化处理后的玻璃熔窑烟气由烟囱排放 熔窑烟气中各种污染物的排放满足 工业炉窑大气污染物排放标准 GB9078 1996 二级标准要求 2 粉尘 玻璃生产配料车间防尘技术规程 GB6528 86定期检测车间空气中的粉尘浓度 严格按GB5748 85 作业场所空气中粉尘测定方法 的有关规定进行 配料车间防尘设计 1 执行标准 玻璃生产配料车间防尘技术规程 GB6528 86 工业企业设计卫生标准 TJ36 79 作业场所空气中粉尘测定方法 GB5748 85 清洁生产标准平板玻璃行业 参考常用生产设备的密闭防尘措施参考常用生产设备的除尘吸风量参考指标2 基本措施 1 凡可能发散粉尘的地方 均应密封 并利用局部抽风排出污浊空气 2 所有房间均应有送排气通风 举例1 胶带输送机在输送粉料时 应根据输送物料的散尘程度和工艺布置 分别设置局部密闭罩 整体密闭罩或大容积密闭罩 并辅以吸尘装置 密闭罩上吸风口的位置 离落料溜槽边