付寶祥（阜新旭科光伏玻璃有限公司，遼寧 阜新123000）

在玻璃的生產過程中引入電能，借助其“焦爾熱效應”，實現玻璃液的輔助加熱。該技術稱為輔助電加熱技術（Supplementary Electric Heating Technology），簡稱電助熔技術。

在20世紀50年代，以鉬材料做成的棒狀電極的電助熔技術首次得到應用。在20世紀80年代，電助熔技術得到快速發(fā)展，不僅在玻璃熔窯得到廣泛應用，而在浮法玻璃的生產過程中，也逐漸得到應用[1]。

本文對電助熔采用分類討論的方法來進行闡述，深入探討了浮法玻璃生產過程典型的三種電助熔電極的應用布局方案。從而為電助熔技術在浮法玻璃生產過程中的應用提供有力的參考依據。

1 電助熔分類

電助熔技術按照工藝可劃分為三類[2]：1）對流式的電助熔技術；2）分布式的電助熔技術；3）電極側插式的電助熔技術。

1.1 對流式的電助熔技術

以鉬為材料，電極底插，使得玻璃液在熱源附近進行集中放熱，見圖1。

圖1 對流式的電助熔技術

對流式的電助熔技術，通過控制爐內所形成的液流，有效改進傳熱空間，使玻璃熔體均勻化，形成相對穩(wěn)定的玻璃液。其電源采用錫槽的剩余電能來實現。長期的經驗表明，若日出料1噸，需消耗20千瓦電能，該種電助熔技術是能耗最低的[3]。對流式的電助熔技術對于有色玻璃與無色玻璃的生產均有效。其不足之處在于，電極的布置空間有限，其整體功率較低，大約在400~1100KVa左右。

1.2 分布式的電助熔技術

以鉬為材料，電極采用分布式方式進行布置，從而對玻璃溶化區(qū)域實現大范圍加熱，見圖2。

圖2 分布式的電助熔技術

采用電極分布式布置方案，可以有效解決玻璃液豎直方向加熱時，溫度變化幅度較大的問題。而玻璃液的加熱不均衡問題，常常會大幅縮減玻璃拉引量，質量較差。應用案例：某鐵含量較高的玻璃加熱，其氧化鐵的含量達到0.7%~1.7%。該種玻璃在汽車業(yè)中得到大范圍推廣。分布式的電極布置方案，在深色玻璃的生產過程中，其節(jié)能效果顯著。

1.3 電極側插式的電助熔技術

以鉬為材料，電極側插，從而對玻璃溶化區(qū)域實現大范圍加熱，見圖3。

圖3 電極側插式的電助熔技術

若電極以池壁插入，可以對邊緣區(qū)域的玻璃液進行很好的加熱，從而處于兩側的泡界線逐漸開始回縮，其泡界線也由完全變?yōu)橹本€，見圖3。側插式電助熔設備的裝機功率處于前兩種形式之間，對于有色玻璃及無色玻璃的生產均適用。其不足之處在于電極頭部受到比較嚴重的腐蝕，需要定期對電極進行更換。

2 電極布置方案

在浮法玻璃生產過程中，引進電助熔技術，其主要目標就在于，在保證玻璃液的生產產量的同時，提高其質量，減少能源消耗，達到節(jié)能經濟的效果。而電助熔技術中，最重要的則是電極的布置形式，查閱大量相關文獻，總結出3種布置形式[4]。

2.1 電極的集中布置

將電極沿著與玻璃液流動相垂直的方向，均勻布置。其主要目標在于使玻璃液均勻受熱，改變其回流狀態(tài)，延長玻璃液的整體受熱時間，從而達到提升器質量的效果。其不足之處在于，玻璃液產量受到一定的限制，若玻璃液溫度過高，與之接觸的耐火磚會縮短壽命。同時電極也嚴重沖刷，侵蝕嚴重，容易形成電流的三相不平衡，從而對供電系統(tǒng)產生干擾。

2.2 熔化區(qū)與熱點布置相結合

若將一些電極安裝在玻璃液的溶化區(qū)域，其余的電極則安裝在熱點。較前一種布置方式，可以彌補其玻璃液產量不高的缺點。其不足之處在于，玻璃液的回流將受到一定的影響，若對其施加熱點鼓泡，則將是一種比較完美的布置方案。

2.3 滿天星式的布置

在電極以矩陣的形式，在底板上均勻布置。該種方式，可以使玻璃液溫度從下至上，呈良好線性的變化趨勢，解決了玻璃液流的加熱死角問題。同時電極數量的增加，則分配到每一支電極上的功率則相對較少，減輕對玻璃液回流的干擾。

通常來講，在浮法玻璃生產過程中施加電助熔系統(tǒng)，也要施加鼓泡。而兩者的合理組合可以出現很多新的布局方案，各有自己的特色。在實際工程實踐過程中，設計師以及相關的技術人員，可以實際的目標以及應用經驗來進行選取布局方式，并進行優(yōu)化。

3 電助熔設計與應用中的要點

在浮法玻璃生產過程中，對于電助熔系統(tǒng)設計及其應用需注意以下幾點[5]。

3.1 電極磚的選取

與玻璃液相接觸的部分，一般采用耐火性能較好的致密氧化鉻磚。同時，因氧化鉻具有良好的導電性能，在施加電助熔技術以后，需要將其換為導電性能相對較差，又具有良好耐熱、耐腐蝕性能的氧化鋯材料。

3.2 玻璃導電性能

一般玻璃的導電性能比較差，隨著溫度的增加呈逐漸上升的趨勢，因而若施加電助熔系統(tǒng)，其變壓器需要具有足夠的裕量。

3.3 鼓泡位置

在施加電助熔系統(tǒng)，進行鼓泡過程中，其電極和鼓泡之間的相對位置需引起足夠的重視，若兩者距離偏小，其電極的氧化速度會大幅提升。采用氮氣進行鼓泡比較適宜。

3.4 接地電極

需要保證電極的可靠接地，以防存在較大的漏電流，造成巨大的安全事故。

3.5 測溫設備

諸如熱電偶等一系列的測溫設備，需要進行嚴格的隔離，避免因強電場、電磁等對控制回路產生強烈的干擾，對系統(tǒng)造成一定的安全隱患。

4 應用案例

在2008年7月至12月，阜新300噸與500噸浮法線在窯爐末期曾經使用過電助熔技術，其與秦皇島凱維科技有限公司合作，凱維公司為其設計并安裝，采用的是側插式的電阻熔技術（如圖3），采用三組共18根鉬電極，300噸浮法線設計輸入功率為1800KW,實際生產輸入功率達到了1600KW。500噸浮法線設計輸入功率為3000KW，實際生產輸入功率達到2400KW。從4個月的使用情況看，電助熔技術能克服窯爐末期產質量下降問題，也能減輕窯爐末期熱效率降低對窯爐燒損的進一步加劇問題，產量質量照未使用前均提高了10%左右。300噸浮法線從日產260噸提高到280噸，產量從不足4000重量箱達到了4500重量箱，一級品率從75%達到82%。500噸浮法線從日產480噸提高到495噸，產量從8400重量箱達到了9100重量箱，一級品率從80%達到88%，效果非常明顯。

5 結論

在浮法玻璃生產過程中，電助熔技術的應用已取得了一定的經驗。根據用戶的實際需要，選擇合適的電助熔設備以及電極布置方式。有效解決玻璃液體對流、受熱均勻化問題。從而提高生產效率，在保證產量的同時，提升生產質量。不僅如此，該技術在一定范圍內提升了原材料的熱穩(wěn)定性能，增強了玻璃液對環(huán)境溫度變化的魯棒性能。施加電助熔系統(tǒng)以后，生產效率較其他加熱方式具有顯著改善，燃料的消耗大幅減少，節(jié)能環(huán)保效果顯著，具有實際的經濟效益。若采用現代先進的計算機仿真技術，對電助熔的布局、實際運營實施動態(tài)仿真，對電助熔系統(tǒng)加以優(yōu)化，使電助熔技術在浮法玻璃生產中的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。并且現在玻璃行業(yè)普遍推廣了余熱發(fā)電技術，再結合太陽能光伏發(fā)電技術，使之與電助熔技術相結合，進一步降低用電成本，同時也能減輕二氧化硫與氮氧化物排放，為十二五節(jié)能減排做出貢獻，其前景將非常光明。

[1]張寶芳.高硼玻璃池窯中電助熔技術的應用[J].玻璃與搪瓷 ,2007,08：52-54.

[2]張維祥.電助熔在無堿玻纖池窯上的應用[J].玻璃纖維 ,2003,05：24-25.

[3]肖凱生,董彥敏,胡玉良.大型玻璃窯爐電助熔技術 [J].玻璃，2009,12：28-30.

[4]StuartHAKES.玻璃全電熔和電助熔技術的最新進展[J].玻璃與搪瓷,2007,S1：42-44.

[5]張維祥.電助熔在無堿玻纖池窯上的應用[J].玻璃纖維 ,2003,05：167-168.