玻璃的熔化制度及控制

1、玻璃的熔化制度及控制配合料投入熔窑之后，很快就产生含有大量气泡的一层熔 融的玻璃薄膜，厚度约10余mm，熔融体不断向下流淌，逐渐 形成小料堆及密集的泡沫层，最后小料堆完全消失，只有泡沫 层留在熔化带内，有待进一步的澄清及均化。配合料上表面由火焰辐射和对流，下表面受1300对左右投 料回流玻璃液传热面进行熔化。配合料、泡沫层、玻璃液的吸 热是不同的。泡沫层为配合料吸热量的50%，玻璃液为30 40%。玻璃液的导热系数很小，50mm深处辐射热量已被吸收 约90%，依靠玻璃液的辐射传热将上层热量依次向深层传递， 加热下层玻璃液，它与玻璃吸热性的关系极大。无色玻璃透热 性好，投料回流玻璃液的温度高，带

2、的热量多，加速了玻璃配 合料的熔融。配合料不断地吸收投料回流的热量，回流温度不 断降低，距投料口越近回流温度越低，比重增大而下沉，经由 窑池深部又流到热点。投料回流量大有利于熔化及节能（约占 化料热耗1520% ）,能延长配合料堆在熔化部高温带的逗留 时间，热交换充分，还能阻止泡沫熔融体越过热点。加大投料 回流就必须突出热点，温差应为100300度。稳定的投料回 流是稳定池底温度、熔化及泡界线的重要因素。含铁高、颜色 较深的玻璃透热性差，投料回流小、温度低，能耗也高。一、熔化火焰及其控制火焰是进行热交换的主体，它以辐射、对流、传导的方式 将热量传给配合料、玻璃液及窑体。在耐火材料允许的条件下

3、温度应高些，横向温差尽可能小些，火焰覆盖面积尽可能大。 各小炉的温度是由熔化温度制度决定的。1、窑内气氛及火焰亮度在理论上，空气过剩系数等于1时为中性，小于1为还原 性，大于1时为氧化焰。对于纯碱-芒硝配合料到1#、2#小炉应 为还原焰，不使煤粉烧掉，保证芒硝分解所需的煤粉，但还原 性不宜太强，防止芒硝过早分解完，在澄清时过饱和不足，达 不到硫澄清的目的，在玻璃液中残留的小气泡不能浮出。如果 太弱甚至是氧化焰，芒硝不能完全分解，在澄清后或均化带仍 在热分解，产生SO2、SO3气体，对于SO2玻璃液是不能吸收 的，气泡残留在玻璃液中。3#小炉为中性，已被玻璃吸收而看 不见的气体SO3会变成SO2

4、( SO3+COtSO2+CO2),使澄清好 的玻璃液又产生气泡(再生气泡)而残留在玻璃液中。芒硝含 率3%以下不加煤粉,1#小炉可为中性或弱的氧化焰，其余均为 氧化焰。火焰气氛的性质用气体分析法确定。在正常生产中可按火 焰亮度来估计，火焰明亮为氧化焰，亮度不大稍有点浑为中性 焰，火焰发浑且飘为还原焰。窑内火焰气氛对熔化的玻璃液质量有极大的影响，芒硝过 早分解完，起活性剂的作用没有了，也就起不到先溶入后澄清 作用，石英颗粒溶入玻璃液中也变得困难。玻璃液中不但有气 泡还可能有石英颗粒。如芒硝没有完全分解，过热点后还进行 热分解，同样会产生气泡而残留在玻璃液中。因此，必须十分 重视窑内的气氛变化，

5、使气氛稳定是十分重要的。2、火焰的长度及角度（方向）火焰长对配合料的覆盖面积大，有利于热交换，熔化速度 快。但火焰过长，火梢强烈冲刷对面胸墙及小炉砌体，不但使 这些部位加速侵蚀，还会使耐火材料颗粒落入玻璃液成为结石。 如AZS砖较容易形成霞石、铝硅质、错质结石。若废气中有可 燃物还可能在格子体中燃烧，导致格子体温度过高而倒塌。火 焰太短覆盖面积小，也不利于熔化。一般火梢末端距对面胸墙 0.5米左右。火焰贴近玻璃液面掠过，加强火焰与配合料及玻璃液的热交 换，还能将液面上滞留的附着气层驱除掉，加速了玻璃的熔化。 火焰下倾多会冲击料堆及液面，加剧粉料飞扬，侵蚀窑体、堵 塞格子体，还会增加玻璃液中的气

6、泡。同时也与空气混合不好， 燃烧黑区大，火焰覆盖面积小，加大横向温差，破坏了正常对 流，降低热交换，不利于熔化。若火焰上倾较大，使碹顶温度 过高，可能局部过热而烧坏大碹。在火焰与配合料、玻璃液之 间存在一层温度较低的气体，阻碍热交换，不利于熔化，还降 低热效率，增加能耗。第一次安装油枪，可定为6角，观察火 焰状况，再进行调整直到合适为止，一般角度为58。3、火焰应有足够刚度，燃油火焰刚度大，因重油雾化介质 是在有压力的条件下喷出的，所以火焰速度快、方向性强、刚 度也大。4、燃油熔窑火焰的控制。重油燃烧是否完全，燃烧是否符合熔化要求，均与油枪喷嘴 的选型、雾化介质的选择及温度、压力、重油粘度、油

7、温、油 压和操作等因素有关。（1）油枪喷出的油滴要细而均匀，黑区要短，不能有空 心，喷射的射程保证稳定不变。火焰覆盖面积大，与助燃空气 混合的好，燃烧速度快、刚度好，燃烧热效率高。在火焰长度 方向上放热均匀，辐射强，这对液面传热效率高且均匀。雾化 介质消耗要少，对油及雾化介质压力要求低，噪声小，结构简 单，易拆装、清洗和检修。油压及雾化介质压力应根据油枪使 用说明书确定，太高或太低会离开最佳工作范围，雾化效果恶 化，不能完全燃烧，不但增加油耗，对熔化不利，且加剧对窑 砌体的烧损。喷嘴型号应根据油流量、火焰长度进行合理的选 择，使其达到最佳状态。（2）重油必须很好地雾化，小于50微米的油滴要超过

8、 85%，在一定范围内油的粘度与油滴大小成正比。目前雾化介 质多数已采用压缩空气，因其稳定且压力大，利于雾化，同时 它本身也参加燃烧（约占燃烧所需空气的510%）用它时火 焰易于调节，刚性强、火根温度高、横向温差小。如将压缩空 气加热效果更好，节油明显。有时用调节雾化介质的方法调节火焰的长度及亮度（压力 大，火短而亮），短时间尚可，但并不可取，这会增加油耗。雾 化介质的用量，在满足雾化要求的条件下越少越好，也越节油。 一般高于油压0.5kg/cm2就可满足要求。最大不应超过1kg/cm2。（3）根据重油的粘度决定其加热温度，喷嘴处的粘度为35E ,具体的加热温度由表查得，温度低粘度大，雾化不好

9、， 燃烧不完全，温度高粘度小易结焦、气化、火短，油温应稳定。 油的最高加热温度一般不应超过150对。油站油的出口压力不应大于0.9MPa，到窑头换向室的压力 0.60.7MPa，枪前压力0.3MPa，不超过0.35MPa，回油压 力应大于0.1MPa。油枪前的油压增加油流量同时增加，火焰变 长且浑，油压降低油量减少，火焰短而亮（助燃风不变）因此， 在生产中应保证油温、油压稳定。（4）为保证合理燃烧，满足熔化对火焰的要求，油、气、风 的比例必须合理，达到合理燃烧，这对节油非常重要。废气中 氧含量控制在23%，不应低于1%或高于5%。空气过剩系数 一般为1.11.15。1kg重油完全燃烧需要10.

10、918Nm3空气， 实际需要空气量12.0112.56Nm3/kg重油。二、熔窑内温度分布及控制玻璃的熔化过程是在同一时间不同的位置内进行的。沿熔 窑的长度方向上形成的各自区域（或称带）所需的热量和温度 是不同的，为保持熔化的正常进行，就必须保证各带热量的供 给及所需的温度。因此，制定合理且稳定的温度制度及燃料的 合理分配，对熔化具有决定性意义。在制定熔化温度分布曲线 时，根据玻璃的化学组成、配合料的性质，首先确定热点位置, 再根据耐火材料质量确定温度。可参照王承遇教授提出的玻璃 参考理论熔化温度计算公式：Tm=SCn-Pn+1400Tm :参考熔化温度(C)Cn :氧化计算系数Pn :氧化物

11、的重量百分数Cn: SiO2(70 75%)3.6；AO3(0 5%)6.5;MgO -3;CaO -5;Na2O(0 15%) -11;2O(0 5%) -8;Li2O -12目前热点温度多数定为1575C有的达到15801590C。 热点与1 #小炉的温差一般为100130C,这是以小炉腿温度 为基准的。有六对小炉的熔窑，热点多定为4#小炉或稍后，料堆与 泡界线的距离不应小于一个小炉位置，热点与泡界线重合或稍 后，泡界线之后是洁净的液面。实际上，热点是液面表层的最 高温度带。温度分布曲线多为山形(也有桥形的，这不很合理)， 因山形热点突出明显，泡界线清晰稳定。为了提高熔化率，提高热效率，降

12、低能耗，随着熔窑结构 的改进，耐火材料质量的提高，目前1 #、2 #小炉温度都有不同程度的提高，这也有利于高温大澄清的实现。在制定温度分布曲线时，要重视热点与冷却部及流道间的 温度关系，要均匀而合理地降温，降温太快，满足不了冷却部、 流道及成型的要求，降温太慢不利于气泡的吸收、消失、变小， 且增加能耗。还要增大冷却部的冷却强度-窑压增大、快速降 温、以满足成型要求，这显然是不合理的，因此，熔化部末端 温度（7#电偶）必须合理。应指出，冷却部微调风是保证冷却 部窑压稍大于熔化部窑压（约23Pa）,保证成型温度的稳 定，对温度进行微量调节。要建立合理的温度分布曲线，必须合理地分配各个小炉的 燃料消

13、耗量。一般山形温度曲线的燃料分配为：1#16 17%;2#18 19%;3#21%;4#20 21%; 5#15 16%;6 #小于 9%（7 8%）。这种燃料分配可能不太合理，因澄清排泡所需的热量较少，应 减少此处燃料的供给量，这就出现了“双高”燃料供给量：1#1920%;2#20%;3#1617%;4#2021%;5#18 19%;6#5 6%。如果热点在4#5 #之间还应减少3#供给量，增加5#6# 燃料供给量。化料及澄清排泡的燃料用量不应低于55%,加 热带不应高于4 5%。伍捷申教授建议的燃料分配为：1#20%;2#20%;3#19 20%;4#9 10%;5#19 20%;6#10

14、 13% ;热点在5#小炉前。据资料介绍国外浮法窑泡沫区的燃料 供给也较少，约为总量的89%。虽然2#及4#小炉燃料供给的最多，也基本相同，但温度是 不同的。因为2#是化料带，需要的热量多，4#需要的热量少， 温度必然高，绝不可能出现双热点。从工艺观点说，玻璃的熔 化过程也绝不允许出现双热点。对于熔窑内的温度分布及控制，燃料的分配等，伍捷申教 授在燃料的合理分配与窑内熔化过程的分带，陈恭源在“玻璃熔 化制度新概念”以及有关的资料中均有论述。笔者在“浮法玻璃的 熔化制度”、“浮法玻璃熔制工艺技术的实践与探讨”及“浅析石门 硅砂在生产中的应用”中都做了分析和表述。还应指出，池底温度的升降决定于最高

15、温度带（热点处） 玻璃液的温度，也就是玻璃液投料回流与生产（成型）回流的 温度。并不决定于所对应的小炉温度，这在“硅酸盐通报”及“玻 璃”期刊中均有论述，并也为生产实践所证明。确定合理的温度 制度和对燃料的合理分配及对火焰进行有效控制是节能降耗、 优质、高产的决定因素。三、投料、液面及窑压的控制投料的正确与否将直接影响熔化速度，化料带的位置，熔 化温度的变化及液面的稳定。投入窑内的配合料所形成的玻璃 液量必须与成型的玻璃液量同步且相等，使之处于动平稳状态， 保持液面及窑压的稳定。1、 投料使用的投料机有垄式、辊筒式、毯式平毯式、 斜毯式、园弧式。毯式投料机有将配合料压入玻璃的趋势，有 利于熔化

16、，落差小，飞料少，易于密封，可靠性高，故障少， 不需备用，大型窑是一窑二机或一机。应采取快速薄层投料，使配合料充分覆盖玻璃液面，料堆 位置要稳定，不能接触池壁，不得跑偏。料堆发生偏移应及时调整，可采取正倒料或反倒料。正倒 料是哪边料长停哪边投料机。正常生产中如发现哪边料堆多、 见长、泡界线见远可用正倒料，关小闸板，减小下料量，防止 出长料及料堆跑偏。投料机各闸板开度是不同的，应边部料层 薄，中间最厚，有利于熔化。如已发生跑偏，可用人工倒料， 将靠近池壁的配合料推向窑的中部。偏料与窑温及配合料的质 量也有较大关系。2、玻璃液面均已实现自动控制，精度较高，故障很少，可 满足生产要求。但在发生某种事

17、故时，液面下降较多，且不可 继续使用自动，应改为手动，慢慢将液面位置长至确认值，再 投入自动控制，这可减少发生长料或顶泡界线，甚至泡界线外 移的现象。3、窑压自控系统有了很大发展。窑压自控投入之前，应将 窑压人工调节在给定指标范围内，且应留有较大的调节余量。 碹顶取压点水平面与玻璃液面上的压力差（H2Omm）可用下式 计算：P=n（y 空/1+阻空-y 烟/1+&t 烟）n：碹顶水平面距离玻璃液面的高度（m ）y空：窑周围空气密度（kg/Nm3 ） ,20C为1.21y 烟：窑内烟气密度（kg/Nm3）,1500C为 0.2 ,800C为 0.33 t空：周围空气温度（C）t烟：窑内烟气温度（

18、C）6：常数（1/273 ）一般y空取1.293 , t空取50C,t烟取1550C , P为压力差。 各厂窑的情况不同，配合料不同，窑压也有所不同，一般为5 10Pa。有的20Pa，应根据实际情况确定。在实际工作中并不计算，而是先给定一个指标，然后在末 对小炉后的上沿孔洞处放一支燃烧的木条，若火梢往外冒就定 为正式指标。火向窑内吸是窑压小，外冒厉害是窑压大了。窑 压一经确定就必须保持稳定。窑压大，火焰浑浊无力，废气排不出去，燃烧速度慢，燃 烧不完全，熔化部温度低，泡界线远且不清晰，加剧对窑体的 侵蚀。窑压大是抽力不够或阻力太大，可提高大闸板开度，根 据实际可适当调节风火比。应检查格子体堵塞情

19、况及各小炉闸 板的开度，烟道漏风、漏水等情况。窑压过小温度不稳，增大玻璃液的横向温差，增加能耗， 不利于熔化。应降低闸板开度，降低抽力，保证窑压在指标范 围内。窑压过高或过低不但增加能耗，对熔化、澄清、均化、成 型都会造成不利影响。、玻璃液的对流及泡界线的控制1、玻璃液的对流，主要是因密度不同及温差引起的，还有 投料的推动及成型的拉引力作用。配合料的容重约为1.3，较轻 而浮在上面，熔体较重沉入下面。由于上述各种原因使玻璃液 形成了纵向及横向对流。纵向对流主要是投料回流和成型回流。投料回流的成因是 热点与投料池间存在较大温差，从热点流过来的高温玻璃液（约 1500对）经过泡沫层和料堆下面时将热

20、量传给泡沫及料堆下表 面，本身温度逐渐降低，而泡沫及料堆形成的玻璃液下沉汇入 从热点过来的玻璃液流中，到投料口下沉到某一深度时转向往 热点流动，到热点时，这个回流有一部分仍进入投料回流，另 一部分与从冷却部末端回流（成型回流）来的玻璃液汇合成为 生产流（成型流），逐渐冷却而流向冷却部。在卡脖、大水管、 耳池等处有一部分下沉汇入生产回流，到达冷却部末端一部分 被成型为玻璃带，另一部分下沉，成为生产回流的主体。它在 流回热点的过程中，又被不断加热而上升，再进入新的生产流。 浅池回流量较少，有利于降低能耗。因熔窑池底散热，玻璃液温度低，粘度大，流动小，这部 分玻璃液不参加回流，一般成为相对的不动层。

21、在两个纵向回 流之间的池底上部存在密度大和颜色较深的相对不动层（较其 它部位厚），又称为三角滞止区。热点稳定时，玻璃液流稳定， 这部分玻璃液不动。但当泡界线（热点）位置移动时，这部分 玻璃液可能被带走。泡界线前移（近）玻璃进入生产流中去， 泡界线后移（远）这部分不动层玻璃液有的进入投料回流，有 的汇入生产流，这都会严重影响玻璃质量和生产的稳定。由此 可见，要保证对流的稳定必须有稳定的熔化温度制度，特别是 要有一个唯一的热点和稳定的热点温度。经常所说的稳定的泡 界线，其实质就是稳定的对流及稳定的温度。玻璃液是由温度高的地方向低的地方流动，在窑的宽度方 向上池壁附近温度低，必然由温度高的中部向池壁

22、的边部流动， 到池壁附近向下方或斜下方流动，称为池壁流。到达一定深度 后又由温度低的地方向温度高的地方流动。投料回流有利于熔化，还能阻止料堆和泡沫越过泡界线进 入生产流，降低料堆及泡沫前进速度，能降低能耗。生产回流 越大，能耗越高。横向对流对生产及玻璃质量均无益处，并加 剧对池壁的侵蚀，会引起偏料等。横向温差越小越好，温差越 小横向对流越小。对液面100mm以下池壁进行保温，除降低 能耗，提高热效率外，也起到了减少横向温差的作用。有的厂为阻挡料堆对池壁侵蚀，由投料口两边穿入冷却水 管，称为挡料水包，也有在二台投料机之间穿一根冷却水管， 称固料水包，长度611m。目的是不分料，料堆不接触池壁。2

23、、泡界线是投料回流和生产回流动态平衡的结果。配合料 的质量、温度分布、对流、投料、拉引量等稍有变化，在泡界 线上都会有所反映。因此，根据泡界线的位置、形状、清晰度 就能判断熔化情况，并进行调节。根据伍捷申教授的计算和论述，各带的热量消耗比例（%）: 化料带59.3，澄清带8.5，加热带32.2。化料带（泡沫消失为 止）约占熔化区面积的22%。均化区由末对小炉中心线外1m 到卡脖止。最后一对小炉的燃料量是调节进入卡脖玻璃液温度 的主要手段。澄清带占22%的面积是为了保证澄清有足够的时 间，确保硅酸盐形成后有足够的时间先完成SiO2的熔化，后完 成气泡的排除，否则将导致生料结石的出现。均化区及冷却部 所需的热量只靠生产流是不够的，因为受到玻璃液允许的降温 值所限制。现在400t/d熔窑燃料的分配为1#19.5%，2#20%，3#16%， 4#23%，5#21.5%，6#停用。泡界线 4#中，若 6#使