低铁高透太阳能玻璃的关键技术

低铁高透太阳能玻璃的关键技术摘要太阳能玻璃生产中要严格控制玻璃成分中着色氧化物的含量，以提高玻璃的透光率。为此，要从多方面着手，首先要选择优质的原料；其次在原料的储存、运输加工、称量、混合过程中要尽量减少铁等金属氧化物的混入，防止原料被污染；第三对生产过程中混入的铁等要减少上料斗提机料斗的磨损和壳体的锈蚀会带人机械铁和氧化铁措施尽量除去；第四要根据高透过玻璃液的特点优化熔窑池底结构和窑池深度，通过计算机模拟我们不仅可以科学地获得生产超白玻璃熔窑的最佳池深，而且还可以通过对窑池结构进行优化，获得稳定、优质的熔化玻璃液质。关键词太阳能玻璃，原料，防铁，除铁，熔窑结构KEYPRODUCTIONTECHNOLOGYFORSORLARGLASSABSTRACTSOLARGLASSTOSTRICTLYCONTROLTHEPRODUCTIONOFCOLOREDGLASSCOMPOSITIONINTHEOXIDECONTENTINORDERTOIMPROVETHETRANSMITTANCEOFTHEGLASSTOTHISEND,FROMDIFFERENTAREAS,THEFIRSTCHOICEOFQUALITYRAWMATERIALSSECONDLY,RAWMATERIALS,STORAGE,TRANSPORTATIONPROCESSING,WEIGHING,MIXINGPROCESSTOMINIMIZETHEMIXEDOXIDESOFIRONANDOTHERMETAL,TOPREVENTCONTAMINATIONOFRAWMATERIALSTHIRDOFMIXEDWITHTHEIRONPRODUCTIONPROCESSSUCHASTOREDUCETHEHOPPERONTHEHOPPERTOMENTIONWEARANDCORROSIONOFTHESHELLWITHSOMEPEOPLEANDMACHINERYWILLBEMEASURESTOTRYTOREMOVETHEIRONANDIRONOXIDEFOURTHLIQUIDTHROUGHTHEGLASSACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFHIGHOPTIMIZEDSTRUCTUREOFFURNACEBOTTOMANDKILNPOOLDEPTH,WECANNOTONLYBESCIENTIFICALLYULTRAWHITEGLASSFURNACEPRODUCINGTHEBESTOFTHEDEPTH,BUTCANALSOOPTIMIZETHESTRUCTUREOFTHEKILNPOOL,STABLE,HIGHQUALITYMOLTENGLASSLIQUIDQUALITYKEYWORDSSOLARGLASS,RAWMATERIALS,IRONPREVENTION,IRONREMOVING,FURNACESTRUCTURE目录前言1第1章太阳能发展前景211太阳能发展前景介绍212太阳能发电原理313光伏玻璃414铁对光伏玻璃的影响4第2章太阳能玻璃生产过程中的关键621原料的选择与质量控制622铁的二次污染控制723除铁9第3章通过计算机模拟优化窑炉结构1031窑池深度与玻璃熔化质量关系的研究1032熔窑池底结构与玻璃熔化质量关系的研究11结论14谢辞15参考文献16外文资料翻译18前言与普通平板玻璃相比，太阳能超白玻璃要求铁含量低，一般在120PPM以下，太阳能玻璃生产中要严格控制玻璃成分中着色氧化物的含量，以提高玻璃的透光率。为此，要从多方面着手，首先要选择优质的原料，包括澄清剂；其次在原料的储存、运输加工、称量、混合过程中要尽量减少铁等金属氧化物的混入，防止原料被污染；第三对生产过程中混入的铁等要采取措施尽量除去。与普通平板玻璃相比太阳能超白玻璃具有高热透性。熔融的超白玻璃液的导热系数也是相当高的，是普通玻璃的34倍，这就给超白玻璃熔化带来了极大的难题，玻璃液澄清困难，玻璃液中的微气泡不易排出，同时熔窑的池底温度偏高，如窑池结构、尺寸设计不合理，耐火材料选型不当，则残留在玻璃原板中的微气泡会更多，恶化玻璃液澄清与均化效果。所以要根据高透过玻璃液的特点优化熔窑结构。本文主要通过对原料控制及现代计算机仿真模拟技术，对玻璃熔孝窑池结构的变化与太阳能超白玻璃液的质量、热耗等关系的影响进行了研究，从而达到对太阳能超白玻璃熔窑的窑池结构进行优化设计的目的。第1章太阳能发展前景11太阳能发展前景介绍在全球能源危机日渐突出的今天，太阳能作为一种取之不尽无污染的真正绿色能源，被认为是21世纪新型能源的重要来源，正被越来越多的国家所重视。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光伏电转换的，因此又称太阳能光伏技术。二十世纪五十年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破一是1954年美国贝尔实验室研制出6的实用型单晶硅电池。二是1955年以色列TABOR提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性吸收太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。1992年，美国颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。日本在70年代制订了“阳光计划”，1933年将“月光计划”（节能计划）“坏境计划”“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发太阳能和可再生能源成为国际社会的一大中提和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。自“六五”以来我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技功过计划，大大推动了我我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。二十多年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。与太阳能开发和利用有关的技术和产品发展迅猛，太阳能光热发电、光伏发电、太阳能建材化、太阳能建筑一体化、产品化的技术不断发展进步，相关产品不断被开发和完善，市场前景广阔。太阳能玻璃基片，也称低铁玻璃、高透过玻璃或超白玻璃，作为一种太阳能产业的基础产品，要求其能最大限度地让太阳光和热透射，以提高太阳能的光电转换率。其作为一种高附加值的绿色能源产品，这几年国内发展较快，有新设计建线的，有在原普通平板玻璃生产线基础上改造的。改造的首要和绝大部分工作是在原料车间和熔窑上进行的，改造的目的就是要严格控制和减少原料中的铁等使玻璃着色金属氧化物的含量，使玻璃中FE2O3。控制在0015以下，在3002500NRN光谱范围内，折合3MM标准厚度的太阳光直接透射比达到91以上。太阳能超白玻璃作为光伏产业的基片玻璃，其需求量也在不断地扩大，同时光伏产业对其质量要求也是越来越严格。12太阳能发电原理太阳能电池发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为带负电的N型半导体；若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成带正电的P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到PN结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。制作时，多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成PN结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。发电系统成本中，电池组件约占50，电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外50。太阳能电池芯片是具有光电效应的半导体器件，半导体的PN结被光照后产生电流，当光直射太阳能电池芯片，其中一部分被反射，一部分被吸收。一部分透过电池芯片、被吸收的光激发被束缚的高能级状态下的电子，使之成为自由电子，这些自由电子在晶体内向各方向移动，余下空穴（电子以前的位置。空穴也围绕晶体飘移，自由电子（）在N结聚集，空穴（）在P结聚集，当外部环路被闭合，电流产生。13光伏玻璃光伏玻璃就是超白玻璃又称无色玻璃、高透明玻璃、低铁玻璃，是玻璃产品中最高档的品种，具有高透光率、高透明性，产品晶莹剔透、高贵典雅，有玻璃家族“水晶王子”之称。透光率决定玻璃的品质，浮法玻璃的透光率为86，而超白玻璃透光率可达92以上，主要应用于高档建筑的内外装修、电子产品、高档轿车玻璃、太阳能电池、高档园艺建筑、高档玻璃家具、各种仿水晶制品等行业。太阳能的开发与应用也将为超白玻璃的发展提供巨大商机太阳能光伏发电系统的玻璃基片就需要使用超白玻璃，因为超白玻璃的透光率在92以上。超白玻璃科技含量高，生产难度大，具有较强的获利能力。较高的品质决定了其不菲的价格，超白玻璃售价是普通玻璃45倍（有人分析甚至可达610倍），成本仅为普通玻璃23倍，具有较高的附加值。光伏玻璃是一种超白高透低铁玻璃，是玻璃产品中最高档的品种，具有高透光率、高透明性。14铁对光伏玻璃的影响目前光伏玻璃的主流产品为低铁钢化压花玻璃亦称之为钢化绒面玻璃，厚度为32MM，在太阳能电池光谱响应的波长范围内3801100RIM，透光率可达91以上，对于大于1200RIM的红外光有较高的反射率。它是采用特制的压花辊，在超白玻璃表面压制特制的金字塔形花纹而制成的。它是太阳能光伏电池不可或缺的重要组成部件。超白玻璃科技含量高，生产难度大，具有较强的获利能力。光伏玻璃为一般钠钙硅玻璃，它的核心技术在于低铁超白高透，在380“1100NM范围内，透光率可达91以上1。在实验室状态下，我们选定了三组样品第一组我们选用一般石英砂FE2O3为200PPM、纯碱、方解石FE2O3为1000PPM、氢氧化铝等主要原料按照配方进行配料，混合均匀以后，在实验炉里用白金坩埚进行熔制后，进行双面研磨抛光后测试透过率，厚度D32MM，玻璃中铁含量为650PPM。第二组我们选用酸洗石英砂FE2O3为80PPM、碳酸钙FE2O3为300PPM、纯碱、氢氧化铝等主要原料按照与上同样配方进行配料，混合均匀以后，在实验炉里用白金坩埚中熔制后熔制温度和时间与上同，进行双面研磨抛光后测试透过率，厚度D32MM，玻璃中铁含量为120PPM。第三组我们选用4MM厚窗玻璃，经研磨抛光后厚度变为32RAM，玻璃中铁含量为1100PPM。综上，我们可以得到明确的结论，要生产优质的光伏玻璃，提高玻璃的阳光透光率，最重要的就是减少玻璃中的铁含量。在原料中含铁氧化物的多少，对太阳能玻璃质量的优劣产生直接影响。因为铁氧化物不仅使玻璃着色，影响玻璃的透光率；而且由于铁的氧化物对热辐射具有较强的吸收作用，辐射热大部分被表层玻璃液吸收，使玻璃液上层和下层产生明显的温度梯度，导致熔窑内玻璃液的对流困难，增加了熔制和澄清难度。因此，我们要在严格控制光伏玻璃中的铁含量2。第2章太阳能玻璃生产过程中的关键21原料的选择与质量控制太阳能玻璃的化学组成与普通平板玻璃没有太大的区别，属于钠钙硅玻璃。但对引入各种氧化物的原料选择更严格，尤其是硅质原料。SIO2是形成玻璃骨架的主体，引入的SIO2硅质原料是玻璃生产中最主要和用量最大的原料，也是太阳能玻璃生产中首先要解决和控制的。要求其化学成分中SIO299、FE2O3001、TIO2002。其来源主要有2种。一种是优质的石英，其本身的品位就满足低铁玻璃生产的要求，在加工过程中要尽量减少铁的混入，磨矿不能采用常用的棒磨，可以采用传统的石碾，这种矿的储量不大并且分布的矿点很少，国内只有安徽风阳等少数几个地区有。另外一种是对普通平板玻璃用优质硅砂进行浮选等选矿处理，使其满足要求，这种砂的成本相对较高，是前述天然优质石英岩的2倍以上，其生产过程中的尾矿和废水对环境的影响较大，必须处理后才能排放。氢氧化铝可提高玻璃的光学性能，降低膨胀率，增强抗热冲击力和抗化学腐蚀性能。氧化铁有多种存在形式，FEO、FE2O3、FE3O4，它们都会使玻璃着色，降低玻璃的透光度。玻璃中通常以FEO和FE2O3存在，而FEO的着色能力比FE2O3强10倍，因此在玻璃配合料中加入适量的氧化剂，使其在熔化过程中将FEO氧化成FE2O3，从而降低铁的着色能力，提高玻璃透光度。譬如，可以同时加入适量硝酸钠和三氧化二锑，硝酸钠在较低温度350分解放出氧，而三氧化二锑在低温阶段吸收氧气形成高价的五氧化二锑，后者在高温下1050放出氧，将FEO氧化成FE2O3350时2NANO32NANO2O2SB2O3O2SB2O51050时2SB2O58FEO2SB2O34FE2O3五氧化二锑高温阶段释放出的部分氧气还能起到澄清作用，有利于解决高透过玻璃液澄清难的问题。22铁的二次污染控制生产普通平板玻璃时，合格原料在储存、输送、称量、混合过程中由于设备、料仓等的磨损、锈蚀或多或少会混人一些铁或氧化铁。在太阳能玻璃的生产中要采取必要的措施，尽量减少铁的混人。上料斗提机料斗的磨损和壳体的锈蚀会带人机械铁和氧化铁。为此壳体可用非金属材料或在其内壁安装一层高分子塑料板等，以防止生锈或锈渣落入原料中。用于生料的料斗可采用高分子塑料斗，用于碎玻璃的料斗可采用硫化工艺衬耐磨橡胶的料斗，取代普通的钢斗，这样还可以解决斗内粘料、挂料的现象。底部的弧形板也要进行防铁处理3。石灰石是除硅砂外另一种主要矿物原料，其化学成分中FE2O3也要控制在001以下。普通玻璃制品通常由长石引入A12O3，但天然的长石矿一般储量较小，品位不稳定，伴生矿物多，不可避免要混进有害杂质，最主要的是氧化铁，对玻璃的熔化质量和透光率都要造成不利的影响。因此在太阳能玻璃生产中用氢氧化铝代替长石引入A12O3。氢氧化铝是一种化工产品，其特性见表1。表21氢氧化铝的特性指标氧化铝/二氧化硅/氧化铁/氧化钠/粒度容重/（KG/L）要求6503500203010020目10512上料斗、配料储仓和设备之间连接溜管内壁的磨损和锈蚀也是铁污染的重要来源之一，为此在生料的料仓和溜管内壁安装一种超高分子量的耐磨聚乙烯板文中简称UPE板，这是一种分子量在200万以上的线性结构聚乙烯材料，由于其分子量极高，具有极强的耐磨损、耐压、耐冲击、耐低温、自润滑、抗结垢等优异性能，比不锈钢、黄铜等还耐磨数倍。其主要特性见表2。表22UPE板的主要特性分类项目指标ASTM试验方法物理相对分子量200万D2857性质密度094G/CM3D1505断裂强度4045MPAD638断裂伸长率300400D638机械弯曲模量600MPAD747性质抗冲击强度140KJ/M2D250洛氏硬度4050HRMD747磨损量70MG/1000次D1175热熔点136D2117性质热变形温度85D648线膨胀系数1225104/D696使用这种板材还可以很好地解决料仓和溜管内的粘料和堵料现象，既经济又实用。由于碎玻璃棱角锐利，具有很强的划伤性，在料仓和溜管内壁不能采用上述UPE板。可以采用一种复合耐磨合金板制作，它由二层熔融复合而成，背面基板为普通的钢材，工作面为一层镍、铬、钼合金。其洛氏硬度6365HRC，耐磨性比较见表3。表23耐磨复合板与一般钢材耐磨性比较材料磨损量/（G/5000转）耐磨系数不锈钢低合金钢耐磨复合板1121512002910007353802这种材料由法国最先开发，现在国内也有生产。一般以板材出厂，也可以根据使用要求加工成各种异形，如可以用于制造碎玻璃给料机的槽体。电子秤是配料的关键设备，在振动料斗内壁和电磁振动给料机槽体内表面涂一层防锈耐磨涂层，防止生锈。由于物料在给料机槽体内是作抛物线运动的，对槽体的磨损本来就少，这样带来的铁污染就很少。在秤量斗内壁内及其它可能接触物料的地方安装前述UPE材料4。普通的混合机在混合过程中也会带入较大量的铁，主要来自衬板、刮板、铲片等的磨损，因此要对混合机进行改造。内外筒壁衬板、底衬板改用耐磨的UPE板或复合耐磨合金板；在刮板、铲片表面嵌焊耐磨合金或喷涂碳化物；加水、加气装置，采用不锈钢管材并在管材表面喷涂耐磨涂层，喷嘴采用铜材。混合过程中铁含量增加控制在8PPM以下。对运送散状原料如砂和碎玻璃的车辆，也要进行防铁处理。23除铁即使采取了上述措施仍难免会有少量的铁杂质混人，为此要采取除铁措施。由于刚磨损下来的基本上是铁，尚未被氧化，可以采用磁力吸除。在入库的溜管上安装管道除铁器，在物料处于半失重状态下，更容易将铁吸除，以碎玻璃为例，通过化验分析比较，吸除后FE2O3减少15PPM以上。在输送皮带机适当位置的上方安装悬挂式除铁器，除去料层上部的铁；小功率皮带机的头轮可采用电磁滚筒，除去料层下部的铁。碎玻璃磨损下来的铁基本都在细粉当中，可以增加一套筛分系统，对筛下来的细粉除铁后再投入使用。通过采用以上控制技术以后，高透过太阳能玻璃的FE2O3总含量完全可以控制在150PPM以内，生产过程中二次污染增加的FE2O3含量在20PPM以下，见表4。表24普通玻璃与低铁高透过太阳能玻璃铁含量控制比较配合料二次污染增加的玻璃的铁含量/PPM铁含量/PPM铁含量/PPM普通玻璃70010002003001000130太阳能玻璃8010020100120第3章通过计算机模拟优化窑炉结构太阳能用玻璃具有高透热性，因此其熔融的玻璃液的导热系数也很高，是普通玻璃液的34倍，这将造成玻璃液的澄清困难，玻璃液中的微气泡不易排出，池底温度偏高，这就要求熔窑的结构设计和耐火材料的选型要与之相适应。高透过玻璃中FE2O3含量低，热透过能力强，因此熔窑内玻璃液在池深方向的温度梯度相对较小，池底的温度要高于普通透明玻璃。与玻璃液接触的池底铺面砖电熔锆刚玉砖一般在1400时就开始有玻璃相析出，并伴随有大量的气泡，池底温度过高不仅大大影响熔窑的寿命，还将对玻璃液造成严重污染。适当加深熔化部的池深有利于池底砖，延长其使用寿命，但太深将增加熔窑的投资、不利于节能降耗、对降低池底的温度也没有明显的效果，因此要选择合适的池深。加大池深，池底玻璃液的“不动层”区域将变大，由于池深方向温度梯度减小，“不动层”区域内的玻璃液易受池底温度波动的影响而被翻动、带走和上升，这就容易增加玻璃中的气泡和夹杂物。池深方向温度梯度变小还使得成形流下方的玻璃液在回流过程中温度不断上升，使得本已被玻璃液吸收的微气泡在热化学的作用下又重新释放到玻璃液中，这也是低铁高透过太阳能玻璃生产中微气泡难以控制的原因。为此还要对熔窑结构进行优化，一是适当加大澄清区的长度，使微气泡有足够的时间溢出；二是将池底设计成台阶式结构，控制玻璃液的回流，以提高澄清部表层玻璃液的温度，延长澄清时间，利于微气泡的溢出，确保成形玻璃液的质量5。31窑池深度与玻璃熔化质量关系的研究通过对熔窑窑池深度与玻璃熔化质量关系的研究，以确定合理的池深，保证玻璃液的质量以及熔窑的寿命。太阳能超白玻璃中由于FE2O3含量较低，玻璃液对火焰的热辐射能力较弱，但其热透过能力相对较强，因此池内玻璃液在池深方向温度梯度相对较小，对于一定池深的玻璃熔窑，生产太阳能超白压延玻璃时池底温度必然要高于生产普通透明玻璃6。池深的合理选择无论是对玻璃熔窑的寿命还是对玻璃液的质量都有着重大影响。与玻璃液相接触的池底铺面砖一电熔锆刚玉砖一般在1400时就开始有玻璃相析出，并伴随有大量的气泡析出，如池底温度过高，不仅严重地威胁着熔窑的使用寿命，而且也严重地污染了玻璃液。在正常生产情况下，池底长期工作温度不宜过高，否则会对玻璃液质量及熔窑寿命产生影响。通过计算机仿真模拟得出当熔化部池深设计为15M池深时，熔化部池底最高温度为1278，其距投料池前墙距离为21M，如将熔化部池深由15M减浅为135M时，熔化部池底温度除投料池入口约6M和卡脖前约2M外均有升高，最高温度升高至1291，其距投料池前墙距离为20M，缩近了LM左右，如再将熔化部池深减浅12M时，熔化部池底温度除投料池入口约6M外均普遍升高，且最高温度升高至1318，其距投料池前墙距离为18M如进一步将池深加深至16M时我们发现熔窑的熔化部池底温度反而比池深为15M时略有升高，特别是热点后池底温度升高幅度相对更大，这是由于熔窑的纵向对流除与温差有关外还与池深的三次方成正比，池深加大后熔窑的纵向对流明显加强可见，对于生产太阳能超白压延玻璃，由于玻璃液的透热性高，适当加深熔化部的池深有利于保护熔化部的池底砖，利于延长熔化部池底砖的使用寿命，但过深既加大了熔窑的投资，又对降低池底温度起不到明显的效果，更不利于节能降耗。池深较浅时，虽然池底处玻璃液加权温度明显大幅度提高，但投料口附近池底温度还是相对较低，不利于配合料的熔化；池深较深时，如不对窑池结构及相关操作制度加以改善，则热点后玻璃液的温度较低，不利于玻璃液的澄清。因此太阳能超白压延玻璃熔窑的池深至少为135M，但也不宜过深。32熔窑池底结构与玻璃熔化质量关系的研究研究熔窑池底结构对玻璃熔化的影响，主要内容为探索阶梯式池底的阶梯起点、终点位置和阶数对玻璃液回流、微气泡的影响变化规律关系以及耐火材料的合理匹配选择。生产超白玻璃时，影响玻璃液的澄清因素大致有以下几方面的原因1超白玻璃的透热性好，导致池底处玻璃液温度高，但表层玻璃液的温度低。2由于超白玻璃窑池内玻璃液平均温度高，玻璃液粘度低，玻璃液的对流强度大，成形环流在澄清区停留时间相对短。3超白玻璃中铁含量低，限制了通常硫酸盐澄清剂的低温分解作用，玻璃中的铁与芒硝的反应过程如下式所示2FEONA2SO4FE2O3NA2OSO2G反应温度约为1200这也是生产超白压延玻璃时不能采用单一的硫酸盐澄清剂的主要原因之一。4生产超白玻璃时整个池深方向垂直温度梯度明显要比普通玻璃小，这极不利于窑池中澄清后区的玻璃液中的微气泡的吸收，因成形流下方的回流玻璃液在前进的过程中温度在不断的上升，使得本已被玻璃液吸收的微气泡在热化学的作用下又被重新释放到玻璃液中，同时低钞玻璃液的粘度又较低，微气泡极易浮升到表面流中7。表31是池深分别为12M、135M和15M时不同池深的熔窑玻璃液表面流热泉位置与池底玻璃流的转向点之比较。从表1中可以看出生产太阳能超白压延玻璃时池深越深，池底玻璃液“滞止三角区”也越大，池底“滞止三角区”内玻璃液易受池底温度波动的影响，加大了停留在“滞止三角区”的不良玻璃液被带走的几率，增加了玻璃中的夹杂物主要是形成气泡析出的可能性，这也是太阳能超白压延玻璃的生产操作及质量控制难的原因之一。表31250T/D太阳能超白压延玻璃熔窑池深不同时玻璃液表面流热泉位置与池底玻璃流液的转向点之比较熔窑池深（M）池底玻璃液（投料池端墙距离）（M）玻璃液表面热点热泉距投料池端墙距离（M）玻璃液表面热点热泉与池底玻璃液拐之间距离（M）121751435135185138471519213656为了改善太阳能超白压延玻璃难澄清和避免池底“滞止三角区”对实际生产的影响，在以下两个方面对熔窑的结构进行了优化1适当延长澄清带的长度，使深层微气泡有足够的时间溢出。2将池底设计为台阶式结构，即在卡脖的人口窑底设成抬升式斜底，限制了卡脖后的回流，既提高澄清带表层玻璃液的加权温度，又延长了澄清带表层玻璃液的停留时间，有助于微气泡的逸出，确保了进入通路成形流玻璃液质量，如表32所示。表32250TD太阳能超白压延玻璃熔窑池深分别为平底和台阶式结构时相关参数之比较指标池深为平底结构池深为台阶式结构差值澄清带表层加权温度（）137521378129澄清带池底加权温度125901267484熔化部回流加热耗热KW782763601467微气泡澄清率70771305结论1在玻璃配合料中加入适量的氧化剂，使其在熔化过程中将FEO氧化成FE2O3，从而降低铁的着色能力，提高玻璃透光度。2在防铁方面，除碎玻璃外，应尽量采用类似UPE等高分子材料，虽然复合耐磨合金板的耐磨性、稳定性强，但其含铬、镍、钼等对玻璃有害的元素；另外其成本很高是普通钢材的7倍以上，且安装及附材费用也很高。3除要防铁外，与物料接触的部分尽量不用含镍的材料安装UPE板时用的不锈钢螺栓和压板，以免造成玻璃在后期钢化时和钢化后自爆。4通过借助现代计算机仿真模拟技术对250TD太阳能超白压延玻璃熔窑进行反复模拟对比试验，我们不仅可以科学地获得生产超白玻璃熔窑的最佳池深至少为135M，但也不宜过深。而且还可以通过对窑池池底设计为台阶式结构，获得稳定、优质的熔化玻璃液质。谢辞本论文是在刘缙和曹钦存老师的精心指导和悉心教诲下完成的，从论文的修改，直到论文的完成，老师不厌其烦地给予了极具耐心和深入细致地修改和最无私的教诲。他们渊博的学识和严谨的治学态度，都给我很深的影响，使我受益匪浅，受用终生。参考文献1姜宏浮法玻璃原料M北京化学工业出版社，20062倪植森ESIII专家系统在超薄浮法玻璃熔窑上的应用J玻璃，2009237403陈正树浮法玻璃M武汉武汉工业大学出版社，19954VOSSENJLINHASSGFRANCOMBEMH，HOFFMANRHEDSPHYSICSOFSINFILMSNEWYORKACADEMICPRESS，15艾博理太阳能玻璃的开发应用与市场J建筑玻璃与工业玻璃200756崔登国太阳能玻璃生产线原料车间设计生产要点J建筑玻璃与工业玻璃20077陈祖萌矿石学武汉武汉理工大学教材中200228王启机械零部件的可靠性设计M北京机械工业出版社，19969张战营浮法玻璃生产技术与装备M北京化学工业出版社，200510段云际大型弧毯式投料机的特点与应用玻璃J，20033282911濮良责机械设计M北京机械工业出版社，199712林毅，宋鹂，陈奇，等有机一无机透明导电薄膜的研究进展J材料导报。2005，151110510711213HOSONOHRECENTPROGRESSINTRANSPARENTOXIDESEMICONDUCTORSMATERIALSANDDEVICEAPPLICATIONJTHINSOLIDFILMS，2007，51515L6000601414SCHOPER,EBENEFICIATIONOFQUAAZSANDFROMRAWMATERIALTOFINISHEDPRODUCTAUFBEREITTEEH1991415刘理根,高惠民,张凌燕高纯石英砂选矿工艺研究J非金属矿1996416张占营,刘缙浮法玻璃生产技术与设备M北京化学工业出版社,2010917薛立莎,殷海荣等玻璃熔窑的节能新技术A庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文集汇编C2005596018孙承绪玻璃窑炉用能分析J玻璃与搪瓷2006,4242519刘缙,盛延红玻璃配合料与熔化过程的节能措施J玻璃与搪瓷2009,3121620王汉立,刘晓勇热工设备与测试技术M武汉武汉理工大学出版社,20058外文资料翻译OPERATIONALEXPERIENCEFROMTHEUNITEDSTATESFIRSTVERTICALROLLERMILLFORCEMENTGRINDINGABSTRACTFORSEVERALDECADESTHECEMENTINDUSTRYHASSUCCESSFULLYUTILIZEDVERTICALROLLERMILLSVRMFORGRINDINGOFRAWMATERIALSANDSOLIDFUELSMOSTRECENTLY,THISTECHNOLOGYHASBEENEMPLOYEDFORTHECOMMINUTIONOFPORTLANDCEMENT,BLENDEDCEMENTSANDSLAGCEMENTSTHEVRMOFFERSSEVERALBENEFITSCOMPAREDTOTHEBALLMILLINREGARDSTOOPERATINGCOSTSANDFLEXIBILITYHOWEVER,THEQUALITYOFTHECEMENTPRODUCEDISEXTREMELYIMPORTANTINCEMENTGRINDINGANDTHEREISLITTLEEXPERIENCEWITHCEMENTPRODUCEDFROMAVRMINTHEUSMARKETTHISPAPERRELATESTHEOPERATIONALEXPERIENCESFROMTHEFIRSTVRMFORCLINKERGRINDINGPUTINTOOPERATIONINTHEUNITEDSTATESIN2002INCLUDEDINTHEDISCUSSIONAREOPERATIONALDATA,MAINTENANCEDISCUSSIONANDLABORATORYDATAFOCUSEDONPRODUCTQUALITYALLOFTHEDISCUSSIONISBASEDONCOMPARISONTOBALLMILLOPERATIONATTHESAMEPLANTINTRODUCTIONTRADITIONALLY,THECLOSEDCIRCUITBALLMILLWITHHIGHEFFICIENCYSEPARATORHASBEENTHEMOSTCOMMONSYSTEMFORCEMENTGRINDINGHOWEVER,ASHAPPENEDWITHRAWGRINDINGOVERTHELAST25YEARS,THEVERTICALROLLERMILLVRMISNOWSUCCESSFULLYBEINGUSEDFORMANYCLINKERGRINDINGAPPLICATIONSANDISRAPIDLYBECOMINGTHESTANDARDFORNEWGRINDINGINSTALLATIONSTHEFIRSTSUCHVERTICALROLLERMILLINSTALLATIONINTHEUNITEDSTATESWASPARTOFATOTALPLANTEXPANSIONANDBEGANOPERATIONINAUGUSTOF2002PHOENIXCEMENTCOMPANYMODERNIZEDTHEIREXISTINGTHREEKILNPLANTTOASTATEOFTHEARTHIGHEFFICIENCYOPERATIONBYINCORPORATINGTHENEWESTTECHNOLOGYAVAILABLEINTHECEMENTINDUSTRYSPURREDBYAGROWINGDEMANDFORCEMENT,THECEMENTPRODUCERINCREASEDTHEIRCLINKERCAPACITYFROM1700STPD1590MTPDTOACAPACITYOF3000STPD2700MTPDFORTHENEWVRMCEMENTGRINDINGSYSTEM,THECEMENTPRODUCERCONTRACTEDWITHANEQUIPMENTSUPPLIERBASEDINBETHLEHEM,PENNSYLVANIAFORAPROVENMILLDESIGNTHATWASORIGINALLYDEVELOPEDINJAPANDURINGTHEEARLY1980SFIGURE1SHOWSTHEVRMINSTALLEDINTHEPLANTCEMENTGRINDINGINAVERTICALROLLERMILLTHEDIFFERENCESBETWEENRAWANDCEMENTGRINDINGHAVEBEENWELLDOCUMENTEDINNUMEROUSPUBLICATIONSANDPRESENTATIONSOVERTHERECENTPASTSPECIFICALLY,ASCOMPAREDTOLIMESTONE,CLINKERANDCEMENTRAWMATERIALSAREFINERANDHARDERTOGRINDTHIS,COUPLEDWITHTHEFINERANDMORESTRINGENTPRODUCTPARTICLESIZEDISTRIBUTIONREQUIREMENTS,ENTAILSDESIGNCONSIDERATIONSTOALLOWFORCONTINUOUSANDSTABLEOPERATIONOFTHEGRINDINGSYSTEMTHEPATENTEDGEOMETRYOFTHEMILLSGRINDINGPARTSHASDEMONSTRATEDITSSUITABILITYFORTHISAPPLICATIONATTHEARIZONACEMENTPLANTASSHOWNINFIGURE2,THEROLLERSARESPHERICALINSHAPEWITHAGROOVEINTHEMIDDLETHETABLEISALSOCURVEDFORMINGAWEDGESHAPEDCOMPRESSIONANDGRINDINGZONEBETWEENTHEROLLERSANDTHETABLETHEDUALLOBEDDESIGNISOPTIMALFORCLINKERGRINDINGBECAUSEITSUPPLIESTWODISTINCTGRINDINGZONES,ALOWPRESSUREZONEANDAHIGHPRESSUREZONE,ATEACHROLLERTHELOWPRESSUREAREAUNDERTHEINNERLOBEDEAERATESANDCONSOLIDATESTHEMATERIALTOBEGROUNDTHISENSURESACOMPACTWELLESTABLISHEDGRINDINGBEDFORMAXIMUMSTABILITYTHEPROPERGRINDINGTHENTAKESPLACEINTHEHIGHPRESSUREZONEUNDERTHEOUTERLOBETHEGROOVEINTHEMIDDLEOFTHEROLLERFACILITATESDEAERATIONOFTHEMATERIALWITHOUTFLUIDIZINGITPROCESSTHECEMENTPRODUCER,HEADQUARTEREDINPHOENIX,ISAREGIONALSUPPLIEROFPORTLANDCEMENTS,GYPSUM,ANDFLYASHPRODUCTSTHEIRVERTICALROLLERCEMENTMILLISONEOFTHEMOSTMODERNCOMPONENTSOFTHEPLANTALTHOUGHTHENEWMILLWASRATEDFOR130STPH118MTPH,ITHASOPERATEDCONSISTENTLYINTHERANGEOF140150STPH127TO136MTPHATAPRODUCTFINENESSOF39004000BLAINEFIGURE4SHOWSTHECEMENTMILLPRODUCTIONBOTHIMMEDIATELYAFTERCOMMISSIONINGANDAFTER2YEARSOFOPERATIONMAXIMUMCAPACITYOF165STPH150MTPHWASACHIEVEDSHORTLYAFTERCOMMISSIONINGGENERALOPERATINGCONDITIONSDONOTREQUIRETHISCAPACITYONANONGOINGBASISHOWEVERTHEAVAILABILITYTOMEETAFUTUREINCREASEINDEMANDHASBEENPROVENINADDITIONTOINCREASEDCAPACITY,ASIGNIFICANTPOWERSAVINGSWASREALIZEDONTHEORDEROF16KWH/MTOFFINISHCEMENTASSEENFROMTHEDATAINTABLE1,THEVRMFORCEMENTGRINDINGOFFERSASIGNIFICANTADVANTAGEINPOWERSAVINGSTYPICALLY,THEVRMUSES50LESSPOWERTHANABALLMILLWHENGRINDINGTHESAMECLINKERTO3900BLAINEVRMSAREALSOMUCHMOREADEPTATHANDLINGHOTFEEDCOMPAREDTOBALLMILLSTHESIMPLEANDCOMPACTVERTICALMILLLAYOUTISCOSTCOMPETITIVETOBUILDANDINEXISTINGPLANTSTODAYSIGNIFICANTOPERATINGEXPERIENCEHASBEENACCUMULATEDWITHVERTICALMILLSRANGINGFROMPLANTDESIGNANDLAYOUTTOOPERATIONWITHMULTIPLETYPESOFPRODUCTONEOFTHEMAINFOCUSPOINTSREGARDINGCEMENTVRMOPERATIONINTHEUSAHASBEENPRODUCTQUALITYANDTHEPRODUCTCOMPATIBILITYWITHEXISTINGBALLMILLSYSTEMSQUALITYINGENERALTHECEMENTGRINDINGSYSTEMISREQUIREDTOCONSISTENTLYGRINDTHEPREREQUISITECAPACITYOFCEMENTPRODUCTWHILEMEETINGALLESTABLISHEDPRODUCTQUALITYSTANDARDSTHENUMEROUSQUALITYPARAMETERSMEASUREDINACEMENTPLANTAREASSIGNEDVARYINGLEVELSOFIMPORTANCEDEPENDINGONGEOGRAPHICREGION,INDIVIDUALPLANTOPERATORSANDTHENEEDSOFSPECIFICCUSTOMERSFURTHER,ITISSAFETOSAYTHATCONSISTENCYISEQUALLYIMPORTANTASOBTAININGANYQUALITYPARAMETERTHEMOSTCOMMONLYUSEDMEASUREOFTHEMILLSYSTEMISPRODUCTFINENESSBASEDONESTABLISHEDCONDITIONSUNDERWHICHTHEPRODUCTYIELDSTHEDESIREDREACTIVITYANDCONSEQUENTLYSTRENGTHDEVELOPMENT,ASTANDARDPARTICLESIZECANBEUSEDTOMONITORMILLCONSISTENCYONANHOURLYBASISTHISUSUALLYTAKESTHEFORMOFASINGLESIEVERESIDUEORMOREOFTENTHESPECIFICSURFACEBLAINEBECAUSETHEEFFECTSOFTHEMILLONTHEQUALITYOFTHEPRODUCTAREMORECOMPLEXTHANWHATISPRACTICALLYREFLECTEDBYABLAINEVALUEORASIEVERESIDUE,THEFOLLOWINGPRODUCTQUALITYFACTORSSHOULDBEMEASUREDANDMONITOREDONAREGULARBASISVARIOUSFEEDMATERIALSAREKNOWNTOBEHAVEDIFFERENTLYFROMEACHOTHERASARESULTOFINHERENTDIFFERENCESINMATERIALCHARACTERISTICSHOWEVER,MATERIALSWILLALSOREACTDIFFERENTLYACCORDINGTOTHEMANYTYPESOFGRINDINGSYSTEMSINWHICHTHEYAREPROCESSEDACONSIDERABLEDATABASEOFBALLMILLOPERATIONHASBEENESTABLISHEDTHROUGHOUTTHEHISTORYOFBALLMILLCEMENTGRINDINGTHEDEFICIENCIESASWELLASADEQUACIESOFBALLMILLSAREWELLKNOWNWITHREGARDTOQUALITYISSUESMAKINGTHEEFFECTOFEACHQUALITYISSUECRITICALTOUNDERSTANDINGTHEVRMSRELIABILITYASACEMENTMILLQUALITYCONTROLINACEMENTVERTICALROLLERMILLGRINDINGISPERFORMEDINCLOSEDCIRCUITANDWITHANINTEGRALHIGHEFFICIENCYSEPARATORTHISARRANGEMENTWILLGIVEAGOODSTEEPPSDEXPERIENCEHASSHOWNTHATTHEOVERALLPRODUCTPARTICLESIZEDISTRIBUTIONISCONSISTENTWITHTHATOBTAINEDFROMABALLMILLGRINDINGPLANTWITHAMODERNHIGHEFFICIENCYSEPARATORDURINGTHEINITIALVRMOPTIMIZATIONPERIODTHEMILLISFINETUNEDTOMATCHITSPRODUCTTOTHEEXISTINGBALLMILLSBECAUSETHEVRMHASSIGNIFICANTLYHIGHERGRINDINGEFFICIENCYTHANABALLMILLTHEREISMUCHLESSHEATINPUTFROMTHEGRINDINGPROCESSTHISISEVIDENTINTHEALMOST50LESSINSTALLEDPOWER,BUTISFURTHERTAKENINTOACCOUNTWITHASMALLERPERCENTAGEOFTHEENERGYBEINGABSORBEDBYTHEMATERIALCOMPAREDTOBALLMILLSWHERE75OFINSTALLEDPOWERMAYBEABSORBEDAGOODVRMWILLTAKEONLY50OFTHEINSTALLEDMOTORPOWERASHEATTHEENDRESULTISTHATTHEPRODUCTWILLNOTBEHEATEDUPASMUCHASINABALLMILLTHISMEA