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        液晶玻璃窯爐節(jié)能設(shè)計(jì)開發(fā)與應(yīng)用

        2018-05-21 12:24:28穆美強(qiáng)蘇記華韓軍趙玉樂李青
        江蘇建材 2018年2期
        關(guān)鍵詞:窯爐冷卻系統(tǒng)風(fēng)壓

        穆美強(qiáng) ,蘇記華 ,韓軍 ,趙玉樂 ,李青 ,2

        (1.鄭州旭飛光電科技有限公司,河南 鄭州 450000;2.平板顯示玻璃技術(shù)和裝備國家工程實(shí)驗(yàn)室,河北 石家莊050035)

        0 引言

        傳統(tǒng)窯爐采用的保溫及冷卻方法的管理形式均較為粗獷。在窯爐啟動(dòng)初期,冷卻系統(tǒng)伴隨啟動(dòng),卻缺少相關(guān)的系統(tǒng)控制,窯爐設(shè)計(jì)過程中采用簡單的保溫材料,造成窯爐生產(chǎn)過程中熱散失大,能量消耗快,同時(shí)在生產(chǎn)初期冷卻風(fēng)系統(tǒng)沒有溫控系統(tǒng),生產(chǎn)過程中爐內(nèi)外溫差的變化造成窯壁磚容易出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,再加上高溫玻璃液對(duì)窯壁裂紋的侵蝕,從而嚴(yán)重影響窯爐的使用壽命,因此傳統(tǒng)的窯爐無法解決液晶玻璃在生產(chǎn)過程中溫度高、揮發(fā)量大、侵蝕快等難點(diǎn)問題。

        1 液晶玻璃窯爐節(jié)能設(shè)計(jì)原理

        液晶玻璃屬于高鋁無堿玻璃,熔解難度較大,使用純氧燃燒系統(tǒng)及電助熔系統(tǒng)雙重加熱,窯爐內(nèi)空間及玻璃液溫度較高,必須對(duì)窯爐本身進(jìn)行分區(qū)域冷卻,以減少窯爐耐火材料的侵蝕,延長窯爐耐火材料的使用壽命。

        通過改進(jìn)窯爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),增加窯爐溫控和壓控方案,提升冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定性,再利用優(yōu)化窯爐啟動(dòng)初期的冷卻和窯爐安裝期間加強(qiáng)窯爐設(shè)備相關(guān)部位保溫等方法,以減少窯爐內(nèi)能量的消耗、減少熱散失、減少窯爐本體裂紋,以達(dá)到節(jié)能降耗延長窯爐壽命的目的。

        2 液晶玻璃窯爐節(jié)能設(shè)計(jì)難點(diǎn)

        2.1 窯爐內(nèi)溫度高

        液晶玻璃熔解難度較大,采用純氧燃燒及電助熔系統(tǒng)高效率雙重加熱,窯爐內(nèi)玻璃液溫度可達(dá)到1 600~1 650℃,長期高溫運(yùn)行會(huì)加劇窯爐耐火材料的侵蝕。

        2.2 窯爐溫度控制精度高

        液晶玻璃窯爐,為保證液晶玻璃熔解質(zhì)量,窯爐溫度控制精度要求±2℃,同時(shí)對(duì)窯爐內(nèi)壓力控制標(biāo)準(zhǔn)要求在±2 Pa,窯爐內(nèi)溫度及壓力的較大波動(dòng)均會(huì)影響到玻璃液的熔解質(zhì)量,影響產(chǎn)品品質(zhì)。

        2.3 環(huán)境穩(wěn)定性要求高

        液晶玻璃窯爐的爐體較小,對(duì)溫度、壓力等數(shù)據(jù)控制的要求較高,對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性要求高,環(huán)境因素的波動(dòng)會(huì)直接造成窯爐溫度及壓力等重點(diǎn)控制參數(shù)失真,進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)。

        2.4 窯壁磚裂紋多

        液晶玻璃窯爐內(nèi)溫度達(dá)1 550~1 600℃,玻璃液溫度達(dá)到1 600~1 650℃,窯爐長期高溫運(yùn)行,為保證運(yùn)行安全,對(duì)窯壁采用風(fēng)冷進(jìn)行保護(hù),但窯壁內(nèi)外溫差大,窯壁裂紋易高發(fā),玻璃液會(huì)加劇對(duì)窯壁裂紋處的侵蝕,影響窯爐使用壽命。

        3 液晶玻璃窯爐節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        3.1 總體布局

        圖1為液晶玻璃窯爐節(jié)能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì),窯爐冷卻風(fēng)從①處把外界環(huán)境風(fēng)引入,經(jīng)過恒溫風(fēng)控系統(tǒng)②,由熱電偶③進(jìn)行自然風(fēng)溫度反饋,根據(jù)自然風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)整保證空氣溫度穩(wěn)定,由壓差計(jì)④反饋當(dāng)前冷卻風(fēng)壓力進(jìn)行風(fēng)壓監(jiān)控,可保證供給窯爐冷卻風(fēng)壓力穩(wěn)定。在窯爐前部分為左右側(cè)冷卻風(fēng),匯集在兩側(cè)風(fēng)箱內(nèi)⑤,風(fēng)箱入口前設(shè)計(jì)擋板,進(jìn)行風(fēng)速風(fēng)壓控制。然后流向各冷卻風(fēng)支管⑥,各冷卻風(fēng)支管均設(shè)計(jì)檔板,便于單獨(dú)控制,通過支管向窯爐⑦窯壁各個(gè)部位提供冷卻,減少窯壁侵蝕,保障設(shè)備高溫運(yùn)行安全,提升窯爐使用壽命,在窯爐碹頂上部鋪設(shè)兩層保溫棉⑧,窯爐后墻增加25 mm保溫板⑨,窯爐胸墻⑩采用5~10 mm保溫涂料,采用多種形式的保溫方法,降低爐內(nèi)熱量散失,減少能量使用,提高窯內(nèi)實(shí)際溫度。

        圖1 液晶玻璃窯爐節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        3.2 冷卻風(fēng)壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        在冷卻風(fēng)機(jī)采用變頻控制系統(tǒng),并采用PLC程序控制,風(fēng)壓控制系統(tǒng)根據(jù)主管道內(nèi)冷卻風(fēng)的壓力,進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋,并通過PLC程序?qū)崟r(shí)傳輸至DCS控制終端進(jìn)行在線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控,根據(jù)風(fēng)壓數(shù)據(jù)調(diào)整冷卻風(fēng)機(jī)頻率,保證冷卻風(fēng)壓的穩(wěn)定。

        3.3 冷卻恒溫風(fēng)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        在冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前增加加熱盤管及溫度控制系統(tǒng),并把溫度數(shù)據(jù)傳輸至DCS控制終端,系統(tǒng)根據(jù)主管道內(nèi)自然風(fēng)溫度,加熱盤管開度大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),保證供給的冷卻風(fēng)溫度的穩(wěn)定。

        3.4 減少窯壁裂紋設(shè)計(jì)

        窯爐安裝期間,啟動(dòng)窯壁冷卻系統(tǒng),在窯爐兩側(cè)冷卻箱處設(shè)計(jì)開度檔板,設(shè)備調(diào)試期間,對(duì)各單支冷卻風(fēng)管進(jìn)行風(fēng)速測(cè)試,通過testo風(fēng)速儀標(biāo)定各風(fēng)管風(fēng)速至 (6±0.3)m/s,同時(shí)標(biāo)記對(duì)應(yīng)檔板開度。窯爐升溫啟動(dòng)初期關(guān)閉冷卻系統(tǒng),根據(jù)窯爐內(nèi)玻璃液緩慢提升,按計(jì)劃方案逐步提升冷卻風(fēng)量。通過運(yùn)行證明,此方案實(shí)施可以有效減少窯壁磚裂紋的產(chǎn)生。

        3.5 窯爐保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        液晶玻璃窯爐,對(duì)液晶玻璃熔解溫度、質(zhì)量的要求較高。在窯爐安裝期間,窯爐胸墻除采用泡沫莫來石保溫磚外,再統(tǒng)一平涂5~10 mm厚保溫涂料,窯爐后墻根據(jù)墻體特點(diǎn)增加25 mm厚氧化鋁保溫板,窯爐碹頂頂部鋪設(shè)2層1 600℃的保護(hù)棉,加強(qiáng)窯爐本體保溫,減少熱散失,提升能量熱效率。

        4 結(jié)論

        通過此液晶玻璃窯爐的節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用,可以滿足窯爐溫度±2℃高精細(xì)化控制的要求,相應(yīng)能量下保證窯爐內(nèi)溫度穩(wěn)定,運(yùn)行對(duì)比,每小時(shí)節(jié)約天然氣 2 Nm3,節(jié)約氧氣 5 Nm3,節(jié)約電能 3~5 kW/h。通過使用此設(shè)計(jì)方案,可有效保護(hù)窯壁磚壽命,提升窯爐使用壽命1~2年。在此設(shè)計(jì)中采用風(fēng)壓控制系統(tǒng)、冷卻恒溫風(fēng)控系統(tǒng)、減少窯壁裂紋、窯爐保溫系統(tǒng)等方法,實(shí)現(xiàn)了冷卻風(fēng)量的穩(wěn)定供給,滿足液晶玻璃對(duì)窯爐爐壓、爐溫穩(wěn)定控制的要求,減少窯壁磚裂紋產(chǎn)生。系統(tǒng)中廣泛使用自動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了爐頭壓力、窯爐溫度、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的自動(dòng)控制。

        參考文獻(xiàn)

        [1]田英良,孫詩兵.新編玻璃工藝學(xué)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2009.

        [2]黃敏.熱工與流體力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:中國機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

        [3]陳金方,孫承緒.玻璃的電熔化與電加熱[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,2002.

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