第二十五章 浮法生产机组

第二十四章浮法生产机组 第一节概述 一 浮法玻璃的成型工艺目前国外有两种浮法生产技术 皮尔金顿法 简称PB法 和匹兹堡法 简称LB法 1 皮尔金顿法的生产工艺过程从窑炉出来的优质玻璃液 以严格控制的温度通过液流道和唇砖 成为厚而窄的液流股进入锡槽 并在锡槽熔锡表面上摊平 硬化形成连续的玻璃带 在锡槽出口处被抬起 经过渡辊道进入退火窑 2 匹兹堡法的生产工艺过程熔化和澄清好的优质玻璃液 在一定温度下 首先在大窑出口处通过由调节闸板 侧面挡板和流槽构成的可调流液口 形成所要求板宽的玻璃液流进入锡槽 在锡液上完成摊平 成型 逐渐冷却直至硬化 然后抬到过渡辊上输送至退火窑 皮尔金顿法与匹兹堡法在熔窑的出口及锡槽的进口结构有所不同 由于匹兹堡法在熔窑出口就形成了原板宽的液流 特别是液面与流槽上表面标高相差无几 玻璃液层大致上是以水平状态流入锡槽的 玻璃液从唇砖至锡槽不存在明显的垂直落差问题 因此避免了由此产生的紊流 滞流与玻璃析晶等现象 提高了玻璃质量 此外 由于匹兹堡法避免了玻璃在锡槽内摊开的过程 因而可在皮尔金顿法工艺的基础上缩短锡槽长度 减少锡槽宽度 节省电能约30 减少了锡耗量 提高了经济效益 二 浮法生产工艺线设备概况设备主要有 1 玻璃熔窑 2 锡槽 3 退火窑 4 输送辊道 5 保护气体制备的设备 一 玻璃熔窑玻璃熔窑是个带有蓄热室和数对小炉的池窑 它是使配合料熔制成硅酸盐熔体的玻璃液之热工设备 蓄热室作为燃烧余热和预热助燃空气的设备 小炉作为烧煤气熔窑的热源供给设备 浮法玻璃窑 熔制部分 组成有投料口 熔化部 冷却部分 隔装置等 1 投料口 A作用 将玻璃配合料送入窑内并接受来自窑内的部分热量将表面部分物料熔融 玻璃熔化时的重要部位 其作用是将玻璃配合料加热熔化使之成为玻璃液 B结构 组成 投料池 突出于窑池外和池窑相通的矩形小池 上平面与窑池上平面平行 上挡墙 又称前脸墙处于投料池与池窑连接处的上方形状为L形 作用 投料池 用来集中配合料 摊平配合料并与使配合预热到一定的温度 前脸墙 阻挡火焰不外溢 降低投料口的环境温度 2 熔化空间 上空间 火焰空间 下空间 窑池 胸墙 大碹 提供熔化玻璃所需要的热量供给空间 池壁 池底 构成配合料熔化成玻璃液并进行澄清的空间 作用是进行配合料熔化和玻璃液澄清 均化 耳池 布置在平板玻璃两侧 与窑池相同 向外突出的长方形或正方形小池耳池处玻璃液温度较低 其处玻璃液横向流动加强 对玻璃液流能够起到调节和澄清作用 3 冷却部 作用 进一步均化玻璃液 将温度降低到一个合理的范围 分配玻璃液到各个供料通道 结构形式 结构 平板 压延 浮法为矩形结构 上部空间 起冷却作用 下部空间 起供料 分配作用 4 分隔装置 包括玻璃液的分隔装置和气体空间的分隔装置 气体空间分隔装置 减小熔化部高温火焰对冷却部的影响 将玻璃池窑的熔化部和冷却部之间分隔 玻璃液的分隔装置 作用 1 使澄清好的玻璃液迅速冷却2 挡住液面上的未熔化的砂粒和沧渣3 调节玻璃的流量4 减少玻璃液从冷却区向熔化区回流 分隔装置的类型 卡脖 常用 窑坎 可以延长玻璃液在熔化部的时间 卡脖作用 减少流向冷却部的热气流和玻璃液的对流量 以及降低熔化部气体向冷却部的辐射传热量和溢流量 其目的都是为了使玻璃液通过卡脖后能用较小的冷却面积就使其冷却下来 玻璃窑对热源供给设备的要求 有一定的火焰长度要有足够的火焰覆盖面积 且要紧贴玻璃液面火焰不发漂 不发散 不分层 要满足窑内所需的温度 气氛 压力 热源所用燃料 重油 发热值高 燃烧速度适中 火焰长度长天然气 发热高 与助燃空气混合性好 火焰长度可调节 煤气 其特点是火焰长度短 热值较低 但它价廉易得 成为大多数玻璃窑的首选燃料 一般是发生炉煤气 热源部分 小炉的组成及作用 气道 舌头 预燃室 喷火口 空气通道作用 为空气进入窑内提供通道 煤气通道作用 为煤气进入窑内提供通道 起改变空气 煤气为水平运动方向的调向作用 分隔空气 煤气 并调节它们的混合状态 控制火焰长度和火焰刚度 将空气与煤气混合并点燃以得于燃烧 使预燃的混合气体加速 形成具有一定速度和刚度的火焰进入窑内 它直接关系到火焰的长度 厚度 宽度 距液面的距离及燃烧程度 燃烧室 小炉 小炉是玻璃窑系统中一个重要的组成部分 它的好坏直接影响着池窑的工作性能和玻璃液的质量 有舌小炉 烧煤气的小炉 余热回收利用部分 国内浮法玻璃能耗为7500kJ kg玻璃液 而国际知名公司平均水平为6500kJ kg玻璃液 相差15 按现有规模 每年多耗油45万吨 国内锡耗3 4g 重箱 国际知名公司平均水平为0 7 1g 重箱 每年多耗锡624吨 窑炉寿命国内平均水平是5 7年 国际知名公司平均水平为8 12年 平均少4年 目的作用 1 回收余热 减少热量的损耗 提高热量利用率 2 提高窑内燃料燃烧温度 3 加速煤气充分燃烧 节约燃料 余热回收设备 蓄热室 1 结构简单 2 处理气体量大3 运行可靠 经济 4 热交换直接5 间歇工作 排烟供气部分 作用 保证窑炉正常 连续 有效的排除烟气维护窑炉正常工作 并提供空气空气输送 烟气排出的通道 组成 换向器 空气 煤气通道 中间烟道 风机 总烟道 烟囱 玻璃的熔制是一个非常复杂的过程 在此过程中按一定重量比混合的均匀配合料 在高温作用下生成了均匀而粘性的硅酸盐熔体 称为玻璃体 玻璃熔制一般分成五个阶段 1 硅酸盐形成阶段 在800 1000 温度范围 这个阶段结束时 大部分气态产物从配合料中逸出 配合料最后变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物 温度升到1200 时 硅酸盐和石英砂粒完全熔解于熔融体中 成为含大量可见气泡 条纹 在温度上和化学成分上不够均匀的透明的玻璃液 2 玻璃形成阶段 3 玻璃液澄清阶段 1400 1500 时 玻璃液的黏度约为10Pa s 从玻璃液中去除可见气泡的过程称为玻璃液的澄清 4 玻璃液均化阶段 由于对流 扩散 溶解等作用 玻璃液中的条纹逐渐消除 化学组成和温度逐渐趋向均一 此阶段结束时的温度略低于澄清温度 5 玻璃液冷却阶段 将澄清和均化了的玻璃液均匀降温 使玻璃液具有成型所需的黏度 在冷却阶段应不破坏玻璃液的质量 浮法玻璃冷却阶段结束的温度在1100 1050 左右 锡槽由三部分组成 进口端 主体 出口端 二 锡槽 进口端结构 流槽 流道 调节闸板 安全闸板 锡槽通过流道 流槽与熔窑出口端相连接 是玻璃液从熔窑流入锡槽的通道 调节闸板位于流道后端 靠近锡槽的部位 安全闸板位于流道前端 靠近熔窑的部位 1 与熔窑和锡槽的衔接要紧凑 不能使玻璃液外漏 2 阻止熔窑气氛进入锡槽 以免影响玻璃质量 3 尽量减少锡槽的保护气体逸出 对进口端结构的要求 作用 承担着玻璃液的摊平 展薄成型 冷却 固型等重要成型过程的任务要求 密封性能要好 温度可调性好 具有控制锡液和气流对流的设施 槽体材质能耐高温和耐锡液侵蚀 锡槽的主体结构 槽底 胸墙 顶盖 钢结构 电加热 保护气体 冷却系统 金属外壳 主体结构 槽底 盛装锡液 由于锡液的比重大 渗透能力强 不断对流 因此要求槽底材料密度大 耐冲刷 热稳定性好 不易开裂和剥落 强度高 使用寿命长 耐侵蚀和抗氢气扩散性好 无发泡现象 常采用固定固定方式 胸墙 顶盖 一般采用吊平顶全密封的结构形式 外壳为钢罩作用 1 密封 2 吊装和安装电热元件 测温元件 测压元件 3 安装保护气体管道 钢结构 由支撑钢结构 槽底钢结构和密封罩钢结构组成 作用是防止锡漏和加强密封性 分隔装置 固定胸墙型 固定 活动胸墙型 可拆胸墙式 锡槽空间分隔装置 作用是锡槽的温度分区和不同温度区域内保护气体成分的控制 二种形式 固定式分隔墙和活动式分隔墙 锡液分隔装置 用挡坎或档坝 可控制锡液对流 出口端锡槽和退火窑之间的一段热工设施叫出口端 也称过渡辊台 将玻璃带从锡液面抬起并送入退火窑 也是锡槽出口的密封设备 三 退火窑 退火窑结构概述 由于浮法玻璃是连续生产的 对玻璃表面平整度要求较高 所以 退火窑均采用隧道式辊道退火窑 玻璃带由辊道支承 并随着辊道的转动前进 砖结构退火窑的窑体主要由耐火砖砌筑而成 窑内设置加热 冷却装置 在施工现场砌筑安装 钢结构退火窑的窑体主要由内外两层金属壳体构成 中间填充保温棉 这种退火窑一般均在机械厂制造 在施工现场安装就位 为便于运输和吊装 整个退火窑分成若干节 每节长度3m左右 钢壳体的退火窑结构目前 全钢结构退火窑 CUND公司 一般分为5个区 从前到后分别是A区 B区 C区 RET区和F区 根据产量的不同 还可将各区再分成几个小区 其作用相同 如B区可分为B1区 B2区等 F区可分为F1区 F2区 F3区等 有的退火窑为能在线生产镀膜玻璃 在A区之前另设A0区 另外 在RET区前后设有过渡段D和E区 其长度一般为2 4 3 0m 1 加热均热预退火区 A区 2 重要冷却区 B区 3 冷却区 C区 4 热风循环强制对流冷却区 RET区 5 室温风强制对流冷却区 F区 四 保护气体制备设备为了防止锡液氧化 提高玻璃质量 降低金属锡的消耗量 需在锡槽的上部空间 充满能防止锡液氧化的保护气体氮和氢 氮气的制备采用空气液化分离法的制氮机 应尽量提高氮气的纯度 使之在99 9 以上 氢气的制备采用纯水电解法 以产生高纯度的氢气 氢气的纯度应在99 7 以上 第二节浮法生产机组 浮法生产机组包括有 辊道 活动辊台 纵切机 掰板机 掰边机和清扫装置等 一 辊道辊道位于输送线上 作为输送辊子和退火窑辊子之用 辊于的材料有石棉辊和钢辊两种 钢辊具有表面易加工 光洁度高 强度高 不易被擦伤等特点 但是辊子因上 下表面的温度差 易出现变形 石棉辊虽不易变形 但其表面易被嵌入的玻璃渣划伤 通过辊子材质的选择和采用不同的辊子直径 克服了钢辊变形的弱点 石棉辊逐渐被金属辊取代 浮法退火窑辊道 冷端输送辊道 辊子采用的材料与其工作温度有关 T 500 1Cr18Ni19Ti或Cr25Ni20Si20的耐热合金钢 T 300 500 15Al30MoWTi或Cr25Mo台金制 T 300 35或25号优质碳素钢 辊子直径可为215或315mm 壁厚不小于12mm辊子的间距有450 500 600mm三种 它根据生产实践确定 高温区辊子间距为450和500mm 适用于生产薄玻璃 低温区辊子间距为600mm 用途 是借助于玻璃带与输送辊道面之间的摩控力 把连续的玻璃带从锡槽拉引出来 经过渡辊台之后 顺序通过退火窑各区 通过不同区段的温降控制 使连续玻璃带内应力有控制地逐步降低而达到退火目的 同时把玻璃带连续输送到该生产线冷端该设备设有两个传动站 一个主动站带动辊道 另一个为辅助传动站 它以低于工作转速5 运行 当工作的主传动站出现故障时 辅助传动站自动投入正常运行 退火窑传动的最高速度为1500m h 是实际最高拉引速度的两倍以上 其作用是当锡槽出现意外事故的时候 可快速把锡槽里的玻璃液拉出 避免更大的损失 退火窑辊道 主要技术特性及参数 原板宽度 2800 5200mm玻璃原板厚度 2 25mm辊子线速度 80 1500m h退火窑辊子直径 216 365mm 冷端输送辊道 输送辊道是靠玻璃与输送辊子之间的摩擦力 将从退火窑出来的玻璃带输送到指定的地点 并在输送辊道线上装设有切割设备 掰断和掰边设备 加速辊道 转向设备 取板设备 破碎设备 清扫设备和除尘设备等组成 以便把玻璃带加工成各种规格的玻璃片 并将合格的玻璃片进行装箱 不合格的玻璃片送入碎玻设备破碎 掰边辊道 当玻璃原片经过纵切机 横切机 横向掰断装置等后 进入掰边辊道并在其上继续前进 而此时的掰边辊道辊面宽度将根据玻璃板宽 切痕位置 漂移量进行调整至最佳宽度 同时配合掰边装置顺利完成掰边 掰边辊道为了适应玻璃带的跑偏和板宽的变化 辊道两侧外端排列掰边支承辊位置要求能跟踪玻璃板边切痕变化进行调整 使辊道滚子的外侧两端的掰边支承辊外缘于玻璃板两边切痕和板宽变化保持在同一直线上 二 活动辊台活动辊台位于锡槽尾端和退火窑辊道首部之间 它是两者在空间位置上的过渡性设备 它的主要作用有二 一是辊子的旋转以曳引玻璃带 二是每根辊子都可作上 下调节 以适应刚从锡槽出来尚属软化状态的玻璃带 活动辊台座落于机架上 共有三根耐热钢辊组成 它们与退火窑辊子合用同一传动系统 但是每根辊了均有独立的蜗轮与蜗杆的传动机构 辊子轴头用万向联轴节与减速机相连 以满足辊子上 下调节的要求 过渡辊台由传动辊 挡帘 密封罩体 渣箱及传动装置组成 过渡辊台结构示意图 密封罩是方型钢壳结构 内设轻质保温材料 上部安装第一道挡帘 将锡槽出口的空间缩小到仅让玻璃带通过 在每根辊子上部设有挡帘 分割上部空间 挡帘的材质可选用波纹不锈钢或耐高温陶瓷纤维 下部的渣箱侧壁上留有扒渣门 以便清理碎玻璃渣 3根辊子呈爬坡状分布 可以上下调节高度 与退火窑辊子同步传动 三 切割装置浮法的水平生产线对于切割有其优越之处 即原板的切裁可在输送线上一次连续进行 所以 切割装置是斜置式横切机 固定式纵切机 掰板机和掰边机等联合装置 一 斜置式横切机其结构与工作原理 与垂直引上机的自动切割机基本上相似 若拉引速度超过600t h时 可以设置两个硬质台金切割刀轮同时工作 一般切割刀的循环工作时间约为5s 每一工作周期包括有如下动作 起刀 进刀 落架 切痕 退刀 复位和停车 横切机 二 固定式纵切机 它是对运行中的玻璃原板进行纵向切痕的装置 其安装位置应与横切机相垂直 它并列装有几个切割刀 可根据产品规格的需要 进行纵向切割 由于该机在切痕时 无位移动作 因而结构也较简单 三 掰板机当带有切痕 来自横