鈉鈣硅高白料玻璃全電熔爐工藝控制

于長友

（敘永郎酒東方玻璃有限公司 瀘州 646499）

0 引言

盡管全電玻璃窯爐在國內已研制探索了較長時間，但大多是在硼硅浮法玻璃、高硼硅玻璃、硼硅酸鹽玻璃、乳白玻璃等方面的應用報道［1-7］，在高白料玻璃上應用的公開報道較少。在碳達峰、碳中和的大環境下，我司引進了一臺熔制高白料玻璃的全電熔爐，在開始投產及后續生產過程中，出現一定的熔化缺陷，通過不斷地探索研究，優化料方、出料量、單耗、冷頂層方面的控制，將玻璃液合格率由92%提升至99.45%，同時保證了全電熔爐穩定運行。

1 熔爐概況

全電熔爐是上大下小“T”型六角形，熔化面積28 m2，總池深3.12 m，電極采用鉬電極，18根斜底插鉬電極（3根電極為一組，6根為一對，一共3對電極）、6根底部啟動電極和1根流液洞電極及2根上升道電極。日常使用過程主要用斜底插電極，其余電極不開。理論設計出料量60 t/d。

2 全電熔爐料方控制

電熔窯爐的玻璃成分與火焰爐基本相似，但火焰爐可以使用的料方電熔爐不一定能使用，需要做一些調整，包括原材料顆粒度的選擇、配合料水分控制、澄清劑的選擇（不選擇與鉬電極發生反應的物質，如Na2S O4、 As2O3［8］等，且配合料氣體率需控制不宜超過18%），原料用量的選擇及原料純度的控制等，要分別去調試［9］。全電熔爐玻璃基本組成及優化調整見表1。

表1 全電熔爐玻璃基本組成及優化調整 %

2.1 料方的設計及優化

（1）降低氧化鈣，增加氧化鎂，增加玻璃液黏度；

（2）降低氧化硅，增加氧化鋁，調整玻璃性質；

（3）降低氧化硅，增加氧化硼，提高耐水性及澄清效果；

（4）增加氧化鈰用量，提高澄清效果；

（5）增加氧化鋯用量，調節耐水性，提高機械性能。

每次改過料方后，觀察一周再進行下一次調整，要求調整幅度小。料方優化方面，達到性能及質量要求后，不頻繁更改料方。通過調節后的料方，玻璃的耐水性達到HC3級以上，且條紋及氣泡滿足質量要求。

2.2 原材料方面控制

（1）純堿由輕質堿改為重質堿，冷頂層控制較好；

（2）方解石由顆粒狀改為粉狀，冷頂層效果較好；

（3）石英砂水分控制，由原來的人工每4 h測量一次，改為在線接觸式測水分儀，可及時修改料方，料方的準確性更優；

（4）配合料水分的控制，根據料的干濕度，由原來的4.2%控制在3.5%左右。

通過控制粉料的顆粒度、石英砂水分和配合料水分，最終確保了冷料層厚度在（150±30）mm，且不透紅，比較穩定。

3 出料量的穩定控制

出料量增加，相應的電流要提高，如電流不增加，功率不夠，會造成冷頂層偏厚，總的電阻增加，最終導致有效的熔化區域減小，導致氣泡產生［10］。出料量減少，相應要降低電流，否則會出現冷頂層變薄，熔化過剩。計劃性更換行列機耐材或出料量降低50%時，需要在行列機停機之前提前5 h，斜底插電極（UR項、VS項、WT項）三項各降電流20 A，待行列機停機軋料開始時，電流可以降低到保護電流，防止控制不當，產生紅頂。待恢復下料目標時間提前4 h開始升電流，需注意電壓，待電流恢復正常值時，需補充投入冷料需要的熱量，比正常單耗稍高20%，待玻璃液質量正常后恢復正常單耗。

全電熔爐熔化需服務于生產成形，有計劃地調整出料量，是合理安排成形生產的必要保障。出料量需要調整時，生產部門需提前3天制定好調整計劃，并提前24 h通知熔化部門，熔化部門根據下列調整步驟進行調整：

在全電熔爐運行穩定（即出料量固定）階段，根據出料量和熔化部輸入功率計算出熔化單耗（即kW·h/kg玻璃液）。

（1）出料量提高范圍在1%～2%的，提前4 h開始調整參數，分2～3次完成，以現有熔化單耗為依據，逐步調整。在成形調整完成后，根據生料層厚度情況逐步、緩慢地調整參數到合理的熔化單耗。若降低出料量，則向相反的方向調整。

（2）出料量提高范圍在2%～5%的，提前8 h開始調整參數，每2 h調整1次，以現有熔化單耗為根據，逐步調整。在成形調整完成后，根據生料層厚度情況逐步、緩慢地調整參數到合理的熔化單耗。若降低出料量，則向相反的方向調整。

（3）若出料量提高5%～10%（原則上不這樣操作，因為會對窯爐的壽命和料質造成極大的影響），為了盡量保證生產穩定，調整分為兩步進行。第一步先調整一半，待穩定2～3天后，觀察料質沒有變化，再調整另外一半。

在所有換產的過程中，料道不能停止出料，除了更換剪刀外，必須按照生產運行的機速進行沖、剪料，保證出料量和熔化的參數穩定。

4 加料及液面的控制

液面調整可影響有效熔化深度、爐內電流運動狀態及料道不動層變化，控制不當易產生氣泡、條紋缺陷。我司采用華富制造的全自動加料機，工作原理：料倉的料下到小皮帶上，小皮帶傳送到大皮帶，大皮帶在冷頂層上面擺動，料經過分料裝置均勻分布在冷料層上?？煽刂拼笮∑俣?，邊緣加料及加料過程，加料量在冷料層中下料速度等。

（1）液面對全電熔爐的控制非常重要，且比火焰爐更嚴格，不同的是火焰爐要求控制在±1 mm，而全電爐液面控制在-0.7 mm到+0.3 mm之間為宜，確保加料機均勻的連續加料，且加料量要穩定。

（2）在液面控制中要特別注意加料機的堵料，尤其注意加料機前端的分料裝置。分料裝置的設置及選擇：根據混合料的干濕程度，顆粒度等，確保配合料均勻地掉落在粉料裝置上，保證冷料層的全覆蓋。應特別注意大小皮帶的配合及大小皮帶的速度匹配性。

（3）無特殊情況，確定好標準液面后，不輕易調整標準液面。

5 冷料層的控制及測量

本廠采用人工測量，每1 h測量一次，觀察冷頂層均勻程度。冷頂層的影響因素很多，幾乎所有的工藝控制，最終都反饋在冷頂層厚度上。通過實踐經驗得出冷頂層厚度在（150±30）mm時利于排泡［10］。不同的窯爐設計，冷頂層厚度可能會有一定差異，要因地制宜，探索出全電熔爐合適的冷頂層厚度。

6 電流控制

全電熔爐的電流控制至關重要，我司采用恒流控制熔化單耗，正?？刂圃?.0 kW·h/kg玻璃液。值得注意的是各項電流須均衡，我司控制的斜底插電極（UR項、VS項、WT項）三項電流大致是相差100 A。優質玻璃液固化工藝范圍見表2。

表2 優質玻璃液固化工藝范圍

7 意外停電和計劃性停電檢修

停電對全電熔爐影響很大，一旦意外停電，需要按停電流程逐漸啟動。首先第一時間切換電極水套水，使用備用水對電極冷卻，確保電極處不出現漏料并迅速啟動發電機，開冷卻池壁、流液洞風機，開啟保護電極（底插電極、流液洞電極及上升道電極），來電后，需要按來電流程逐漸啟動，并補充停電時間投入冷料的熱量需求。如計劃性檢修停電，需注意做好計劃安排，停電后對電爐再次系統檢查，避免重復停電檢修。

8 玻璃的條紋控制

通過在料道底部放料，把帶有條紋的玻璃液或組成差異較大的玻璃老料排出，大大降低了成品條紋的產生。嚴格控制液面的波動，保證溫度制度及各生產線出料的穩定。

9 結論

通過設計料方與調整、控制配合料質量、出料量、玻璃液面、冷頂層、電流、意外停電和計劃性停電檢修、條紋解決等各工藝過程，優化整體工藝細節，最終實現采用全電熔爐后提升玻璃液質量，玻璃穩定生產，達到提質增效，窯爐安全運行的效果。