浮法玻璃熔窑冷却部温度调节系统

马津波

(中国建材国际工程集团有限公司，上海 200063)

自20世界50年代末，英国皮尔金顿玻璃公司研制成功浮法成形工艺以来，浮法技术广泛的应用于玻璃制造业。我国于1971年成功地开发拥有自主知识产权的浮法玻璃生产技术，并通过几代人的努力，使浮法玻璃生产技术在中国取得飞速发展，走出国门，服务世界[1]。

随着我国平板玻璃产能的快速增长，国内市场的竞争变得非常激烈[2]。据统计，2009年以来，中国浮法玻璃产能快速增长，平板玻璃的增长速度，已明显超过了房地产的增速。特别是近些年，国家对房地产业采取了一系列的调控政策，房地产对玻璃市场需求的拉动作用有所降低。当前市场已出现明显“供大于求”的趋向，因此企业对于成本的控制，技术的优化提升就显得尤为重要。

国内技术与国外先进技术相比，在技术细节和生产管理上还有一定的差距，这些差距都体现在玻璃产品的质量上。因此，对于玻璃生产技术的自主创新就显得尤为重要，这决定了我国玻璃生产企业和玻璃生产技术的竞争力，并最终体现在企业的发展上。

玻璃生产过程中，玻璃熔窑冷却部承担着为成形工段提供优质玻璃液的责任，通过卡脖进入工作部中的玻璃液温度约为1 350 ℃，而浮法玻璃的成形温度约为1 100 ℃。因此玻璃液需在冷却部由1 350 ℃降至约1 100 ℃，而后通过流液道进入锡槽成形[3]。而冷却部玻璃液面上方的空间温度很大程度上影响着冷却部玻璃液的温度，从而影响玻璃的最终质量。因此，对于冷却部玻璃液面上方的空间温度的调节与控制对于玻璃的质量至关重要。对于浮法玻璃的生产工艺来说，进入成形设备的玻璃液的温度越稳定、质量越高，生产出来的玻璃质量就越高。该文介绍了一种对浮法玻璃熔窑冷却部温度进行调节且集成度较高的技术措施和设置情况。

1 研究对象

国内现有的玻璃熔窑冷却部部调温方法主要有两种：1)需要降温时，通过稀释风系统用风机供风，将冷却风通入冷却部以达到降温的目的。或者通过在冷却部玻璃液上方设置水冷空间水包来进行降温；2)需要升温时，通过冷却部天然气加热系统对冷却部内玻璃液进行加热。冷却部加热系统一般每个燃烧器都对应一套单独的天然气控制阀组及独立的助燃风系统，一般在玻璃熔窑的冷却部中需要多个独立的冷却部加热系统。稀释风系统、水冷空间水包和冷却部加热系统是各自独立的系统，每个系统中都需要单独设置，且稀释风系统和冷却不加热系统需两套助燃风系统供风。这些方法有设备利用率不高、重复投资建设、严重占用空间等问题。

2 系统介绍

该系统包括助燃风系统、天然气燃烧系统。对于助燃风系统：风机一用一备，风机出口设置电动多叶阀，用以开启和关闭主风管。主风管上设置流量计，主风管上可接出多条支线，各支风管上均设置手动蝶阀、流量计、压力表、稀释风风嘴。支风管可用于天然气燃烧系统助燃，也可作为稀释风使用，且每个支风管均可通过球阀来实现独立的开启和关闭。风机可通过变频调速改变风量的大小，以满足单独供应一定量的助燃风，或满足单独供应一定量的用于各个稀释风风嘴的冷却风，或满足同时供应一定量的助燃风用量和各个稀释风风嘴的冷却风用量。

对于天然气燃烧系统：天然气总管中设置天然气过滤器对天然气进行过滤，设置天然气调节阀对管内天然气压力进行调节，设置切断阀用以关断和开启天燃气管道，并设置压力表、流量计对管道内气体压力、流量进行监控。一般而言，冷却部加热系统设置一对天然气喷枪，枪前天然气支管上设置手动球阀、单向阀、压力表、快速接头、天然气喷枪。

3 工作原理

系统原理见图1，可实现单独供应天然气燃烧器的助燃风，也能单独供应各个稀释风风嘴的冷却风，也能同时供应天然气燃烧器的助燃风和各个稀释风风嘴的冷却风；换句话说，该系统可以使玻璃熔窑的冷却部实现单独运行冷却部加热系统或单独运行稀释风系统，或同时运行冷却部加热系统和稀释风系统；该系统可以使玻璃熔窑内的玻璃液实现先升温再一次或多次降温的温度制度，以达到调节冷却部的降温曲线以控制玻璃的质量的目的。且系统的流量计、压力表、阀体均可与DCS系统通信连接，以实现对系统方便快捷的检测和操作。

4 应用分析

加热喷嘴砖的风孔的轴线沿水平方向开设，稀风喷嘴砖的风孔的轴线与水平方向呈倾斜向上设置，且稀风喷嘴砖的风孔的轴线与水平方向的夹角呈8°～15°。换句话说，使得稀释风风嘴伸入稀风喷嘴砖的一端上翘。

系统还包括外置的DCS系统。DCS系统使得压力表31、球阀32、天然气切断阀34、天然气调节阀35、天然气流量计36、球阀37、压力表38、球阀41、单向阀42、压力表43、风总管流量计521、助燃风流量计531、蝶阀532、压力表533、稀释风流量计63、蝶阀64、压力表65均与DCS系统通信连接，从而达到对整个用于玻璃窑炉冷却部的调温系统进行合理调控。

天然气总管的后端接出两根支管分别与两天然气燃烧器连接的天然气支管，玻璃窑炉本体的两侧分别嵌设一相应的加热喷嘴砖；且设置有两通风机，一用一备；其中，稀释风管呈对设置，每一对包括两个稀释风管，且两稀释风管分别设置于玻璃窑炉本体的冷却部的两侧，两稀风喷嘴砖分别对应地设置于玻璃窑炉本体的冷却部胸墙的两侧上；且该两稀释风管的连线方向与玻璃窑炉本体内的玻璃液的前进方向异面垂直设置，可设置若干对平行设置的稀释风管；如图2所示设置了三对稀释风管。

当浮法玻璃生产中需要单独运行稀释风系统时，DCS系统控制天然气总管，天然气系统中切断阀、球阀关闭，天然气支管上的球阀、单向阀关闭，助燃风支管上的蝶阀关闭。通风机通过频率调节使得输出风量满足稀释风风量需要。稀释风通过通风管、助燃风总管、稀释风管，并最后进入玻璃熔窑本体的冷却部，以达到降温的目的。

当浮法玻璃生产中需要单独运行冷却部加热系统时，此时DCS系统控制稀释风管上的蝶阀关闭。通风机通过频率调节使得输出风量满足助燃风量需要。天然气通过天然气总管上的天然气调节阀调节天然气的流量，通过助燃风支管的蝶阀调节助燃风流量，使天然气与助燃风通过安装在冷却部加热系统喷嘴砖上的天然气燃烧器进入玻璃熔窑本体的冷却部内进行燃烧，以达到升温的目的。

当浮法玻璃生产中需要同时运行冷却部加热系统和稀释风系统时，通风机通过频率调节使得输出风量满足助燃风风量及稀释风风量需要。天然气通过天然气总管上的天然气调节阀调节天然气的流量，通过助燃风支管的蝶阀调节助燃风流量，使天然气与助燃风通过安装在冷却部的加热喷嘴转上的天然气燃烧器进入熔窑冷却部内进行燃烧。稀释风系统通过稀释风管上的蝶阀调节每根稀释风管上的稀释风流量。稀释风通过稀释风管、稀释风风嘴、稀风喷嘴砖进入熔窑冷却部。可使玻璃液一次或多次降温。使玻璃熔窑内的玻璃液可以实现先升温再一次或多次降温的温度制度，以达到调节冷却部的降温曲线以控制玻璃质量的目的。

5 结 语

随着近年来我国玻璃技术的不断进步和发展，已经极大缩小了与国外先进技术的差距，甚至在部分种类的玻璃生产技术上已经实现了跟跑、并跑、到领跑的超越，技术装备与实物质量已达到国际先进水平[4]。但在高端玻璃的生产工艺上还是有着不小的差距，这需要我国玻璃从业人员对玻璃工艺精益求精，不断提升。而对于玻璃生产有帮助且合理化的改进方案都会逐渐得到推广，浮法玻璃熔窑冷却部温度调节系统就是其中一项尝试。