摘要：玻璃窯爐加料機是塞維斯公司玻璃絕緣子生產(chǎn)過程中的重要設備，隨著國家節(jié)能減排的要求越來越嚴格以及石化類能源的供應日趨緊張，在保證企業(yè)生產(chǎn)正常的同時開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品、節(jié)能設備顯得尤為重要與迫切。為此，對玻璃加料口與窯頭料倉進行了創(chuàng)新設計改造研究，創(chuàng)新使用德國SORG公司的EMS封閉式螺旋加料機代替老的擺動式加料機，可降低能耗，減少污染物排放，提升產(chǎn)品合格率，實現(xiàn)了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

關鍵詞：玻璃窯爐加料機;能耗;玻璃液位;控制方式

0 引言

玻璃窯爐是玻璃工業(yè)主要的熱工設備，保證熔化狀態(tài)下的玻璃液位穩(wěn)定，對于提高玻璃熔化質(zhì)量、穩(wěn)定窯內(nèi)熱工工況、提高玻璃制品合格率以及延長窯爐使用壽命等具有重要的意義。加料方式對玻璃液熔制質(zhì)量有很大的影響，保持加料量與出料量的動態(tài)平衡，是保證玻璃液面線穩(wěn)定的主要措施。馬蹄焰池窯使用的加料機有往復式、電振動式、裹入式和螺線式等，不論使用何種加料機，最重要的是控制料層厚度。過厚的料層推入熔池后，其所帶入的冷空氣流會影響熔制溫度，料層表面會吸收大量的輻射熱，并起隔離作用，使輻射溫度無法傳遞到下面的料層，造成未熔融石英顆粒因熔化時間不足而流入工作池，導致出現(xiàn)未熔融石英顆粒的結石?？拷Ａб好娌糠值牧蠈訒沾罅康臒崃浚斐扇鄢販囟燃眲〗档?。故較厚的料層會對熔池的溫度控制、玻璃液的對流等產(chǎn)生一系列影響，因此控制合適的加料層厚度是一個迫切需要解決的工藝難點。

影響加料的另一個重要因素是加料速度，加料速度直接與玻璃的熔化率、出料量及料層厚薄有關。要求加料速度在維持均衡的前提下，堅持慢速、薄層、少加、勤加的原則。

窯爐作為玻璃窯爐企業(yè)的能耗主體，消耗掉玻璃生產(chǎn)需要的絕大多數(shù)能源，同時它又是玻璃廠能源散失的主要源頭，在熱能散失過程中，加料口散失是一個非常重要的散熱途徑。有資料顯示，采用傳統(tǒng)形式的加料機和加料口，通過加料口散失的能量可能占到窯爐熱能散失量的9%，因此如何提升窯爐熱能利用率一直是行業(yè)發(fā)展的難點。

我們針對馬蹄焰池窯配套使用的加料機在應用中存在的工藝問題，加強了工藝創(chuàng)新與研發(fā)設計，優(yōu)化了控制給料方式，實現(xiàn)加料速度的均衡，改變加料口設計，使玻璃的熔化率，窯內(nèi)溫度、氣氛及窯壓的分布穩(wěn)定性，窯爐能量的利用率等性能得到了提升。本文在認真分析加料系統(tǒng)特點和能耗產(chǎn)生機理的基礎上，提出了引進一種新型加料機的設想。

1 節(jié)能創(chuàng)新型加料機的設計及實現(xiàn)

1.1? ? 實施目的

創(chuàng)新使用新型EMS封閉式螺旋加料機，對玻璃加料口與窯頭料倉進行創(chuàng)新設計改造研究;運用技術改革創(chuàng)新，提高窯爐內(nèi)能量的使用率，降低能源成本;加大研發(fā)科技投入，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量性能得到優(yōu)化。

1.2? ? 引用及設計

創(chuàng)新使用德國SORG公司的EMS封閉式螺旋加料機代替老的擺動式加料機，對玻璃加料口進行設計改造，由原來的敞開式改為封閉式，并加長了預熔池的長度。

螺旋輸送機控制原理：當物料進入固定機槽內(nèi)時，由于物料的重力及其與機槽間的摩擦力作用，堆積在機槽下部的物料不斷隨螺旋體旋轉，在旋轉著的螺旋葉片的推動下向前移動。加料系統(tǒng)控制原理如圖1所示。

螺旋輸送機主要部件包括驅(qū)動裝置、末端軸承座、螺旋軸、螺旋葉片、末端加料口、中間加料口、中間軸承座、首端軸承座、中間卸料口、首端卸料口、機槽等。加料口和卸料口的數(shù)量在使用中可根據(jù)實際情況選取。其中，驅(qū)動裝置是螺旋輸送機的動力部分，分為單驅(qū)動和雙驅(qū)動兩種方式;軸承包括首、末端軸承和中間軸承，首、末端軸承設置在機槽外，方便安裝和維修，同時可避免粉塵進入軸承中;機槽是螺旋輸送機的重要組成部分，用于支承螺旋軸、中間軸承和輸送物料。由于加料機的前端接觸高溫部分（溫度達上千攝氏度），接入工廠現(xiàn)有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，對前端所有設備進行水冷卻，延長設備的使用壽命。

螺旋輸送機的使用特點是便于多點裝料與卸料，兩臺螺旋輸送機可以單獨或同時給料;現(xiàn)場控制柜設有手/自動切換裝置，加料速度由變頻器調(diào)節(jié)，可以組態(tài)變頻器的調(diào)節(jié)參數(shù)，以滿足具體工況所需要的條件，快速調(diào)節(jié)玻璃液位以實現(xiàn)玻璃液位穩(wěn)定;推桿速度和推進距離在允許范圍內(nèi)可以隨意調(diào)整;輸送過程中還可同時完成攪拌、混合等功能;對超載敏感，易堵塞，能耗大;在輸送粗粒物料時有破碎現(xiàn)象，更適用于輸送細粒料。其結構特點是結構簡單，容易維修，工作可靠;橫斷面系數(shù)小，布置緊湊靈活;密閉運輸，對環(huán)境污染小;改善勞動條件，但是機件磨損嚴重。

封閉式加料口創(chuàng)新設計，將原先敞口式加料口改為密封式加料口，改善了加料口火焰密封性，提高了窯爐熱效率，提升了公司能耗使用效率，對于促進節(jié)能減排具有重要意義。同時，封閉式加料口在加料過程中，大大減少了揮發(fā)到工作環(huán)境中的原料粉塵量，極大地改善了員工的工作環(huán)境，另外，該加料機采用了密封性良好的加料口設計，增加了原料的預熔溫度，顯著地減少了原料通過煙氣排到大氣中顆粒物的排放量。

控制方式改進：在現(xiàn)場設置控制箱可以隨時切換至現(xiàn)場控制方式，現(xiàn)場設有兩臺變頻器調(diào)節(jié)加料速度，以確保玻璃液位的穩(wěn)定性。

2 改善效果

玻璃窯爐使用封閉式加料口，減少了能量的散失;螺旋給料機加料，增加了料帶的均勻性;減少了粉塵污染，改善了工作環(huán)境，降低了產(chǎn)品爆炸率;加料分布更均勻，玻璃液面波動更小，提高了產(chǎn)品質(zhì)量;減少了熱量散失，增加了玻璃混合料的預熔溫度，節(jié)省了能源。

新型加料機的先進性在于：配合料在預熔池內(nèi)初熔，進入熔化池后不會因粉塵飛揚造成上部結構的耐火材料、蓄熱室格子磚和小爐損壞;采用更薄層的加料，使料堆的受熱面積更大，減少了融化時間;減小了玻璃液面的波動范圍，之前玻璃液面的波動范圍是0.5 mm，現(xiàn)在液面的波動范圍是0.25 mm，國內(nèi)玻璃液面的波動水平是0.5 mm，玻璃液面波動測試如圖2所示;單位玻璃能耗由原來的1 340 kcal/kg降低到1 270 kcal/kg，國內(nèi)的單位玻璃能耗水平為1 400 kcal/kg;產(chǎn)品合格率提升1%;產(chǎn)品爆炸率降低1%以上。

3 結語

玻璃窯爐加料機的改進取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

經(jīng)濟效益方面：新型加料機投入使用后，玻璃窯爐能源損耗（天然氣+玻璃窯爐加熱電極的電能消耗）減少了4%，每年約節(jié)省100萬元;爆炸率降低約1%，產(chǎn)品合格率提升1%，對于公司單位產(chǎn)品成本及資金占用成本均有明顯改善，同時產(chǎn)品性能有較大提升。社會效益方面：促進公司提高資源利用率，提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)自動化管控水平，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，減少污染物排放，增強企業(yè)的市場競爭力。

收稿日期：2020-05-27

作者簡介：張殿樹（1972—），男，河南商丘人，工程師，主要從事儀表自動控制方面工作。