浮法玻璃生产中鼓泡技术的运用范文

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《玻璃杂志》2016年第7期

摘要:

介绍了浮法玻璃熔窑中采用的鼓泡工艺原理及其作用，通过例举实际生产中的数据进行比对，分析鼓泡工艺技术的应用效果及其在浮法玻璃生产中的重要节能作用。

关键词：

鼓泡工艺；熔化温度；玻璃液反应；碹顶温度；浮法玻璃；窑炉节能

0引言

浮法玻璃熔窑鼓泡工艺是玻璃熔化过程中一种强制性的助熔措施，由于玻璃熔窑的鼓泡技术经济、安全、实用、易操作而被广泛地应用。目前，鼓泡工艺技术作为高效节能熔窑的现代技术手段之一，被企业应用于生产浮法玻璃尤其是着色玻璃，其颜色均匀性、熔化澄清等所起的效果非常显著，尤其是为企业节省燃料、降低生产成本做出了积极贡献。

1鼓泡技术原理

玻璃熔窑的鼓泡技术基本原理是将干燥、净化后的气体，通过熔窑池底特定位置设置的一组或多组鼓泡器向高温玻璃液鼓泡，但因窑炉底部玻璃液黏稠（尤其在生产颜色玻璃时），采用鼓泡器技术，可形成不断地自下而上移动并不断放大的气泡，最终在玻璃液面浮出破裂。鼓泡时，自下而上移动的气泡推动玻璃液移动，并使气泡周围的玻璃液形成环旋转的环流。见图1。如图1所示，在玻璃液热点处的池底，鼓泡器从窑炉底部垂直向上插入玻璃液内，安装鼓泡器装置的横排一行的多个管道喷枪，喷出鼓泡气形成多个环流，强化热点处的屏蔽作用和玻璃液的热对流。鼓泡工艺的屏蔽作用有效阻止未熔化完全的配合料进入澄清区，而热对流速度的加快则提高玻璃液的温度向下传递和均匀分布。采用鼓泡工艺技术，其玻璃液热流速度加大，比未采用鼓泡流速大几十倍。鼓泡工艺可以提高玻璃配合料熔化质量，缩短玻璃熔化、澄清和均化的时间，提高熔窑的熔化能力，降低燃料能源的消耗，实现了节能效果。

2鼓泡工艺在玻璃熔窑上的操作分析

在浮法玻璃生产过程中，鼓泡工艺流程如图2所示。为了更进一步了解鼓泡工艺在浮法玻璃生产过程中的运用情况，通过收集在实际生产过程中会对鼓泡工艺技术产生影响的因素进行对比分析，同时对比分析所采用的数据是以具有浮法玻璃生产代表意义的白玻与本体着色玻璃（绿玻）的实际生产参数，获得的依据。

2.1鼓泡工艺在生产白玻与绿玻时情况分析

表1是生产白玻与绿玻的碹顶温度数据，从#表1中可以看出在生产白玻与绿玻时，1小炉到澄清部测得的碹顶温度数值都高于采用鼓泡工艺后的碹顶温度。生产白玻与生产绿玻时其鼓泡前后所测得的池底温度如表2所示，无论是白玻还是绿玻其鼓泡后的池底温度都高于鼓泡前的池底温度。可见，生产浮法玻璃时采用鼓泡工艺有助于玻璃液对熔窑空间热量的吸收，加速玻璃配合料的熔化。自下而上移动的气泡加快玻璃液与熔窑空间的热交换，通过玻璃液对于空间温度的吸收、扩散等，降低了熔窑碹顶温度，避免了碹顶的烧损，同时带动玻璃液流动达到均化玻璃液温度与玻璃液成分的目的，降低窑炉碹顶温度和提高窑底层玻璃液温度。

2.2鼓泡工艺在生产色玻中情况分析

由表1、表2可以看出，鼓泡工艺在浮法玻璃生产中的应用对于生产本体着色玻璃（也称为色玻，如绿玻、灰玻和蓝玻等）的影响远比白玻影响大。为了加深对鼓泡工艺在浮法玻璃生产过程中影响的研究，选择色玻中的绿玻作为深入研究对象，进行鼓泡枪插入深度、鼓泡流量、碹顶温度和熔窑池底温度，并记录其采用鼓泡工艺与未采用鼓泡工艺的生产参数。

（1）鼓泡枪插入玻璃液深度不同对熔窑温度的影响分析在实际生产时，通过对把鼓泡装置安装在离玻璃液面不同高度的位置以及没有安装鼓泡器的情况进行生产操作分析，其具体碹顶与池底温度变化数据如图3、图4所示。图3中，从无鼓泡器、鼓泡器插入220mm、鼓泡器插入500mm的3种情况分析可以看出，鼓泡工艺的采用，对于绿玻生产时其碹顶温度具有明显的降低作用，随着鼓泡器与玻璃液表面的距离增大，浮法玻璃熔窑的碹顶温度越低，其变化##值为：1小炉碹顶温度低16℃、2小炉碹顶温度##低27℃、3小炉碹顶温度低40℃、4小炉碹顶温##度低47℃、5小炉碹顶温度低47℃、6小炉碹顶温度低32℃、澄清部碹顶温度低20℃。图4中，当鼓泡器枪插入玻璃液表面的距离增大时，熔窑池底温度也随着增加，距离玻璃液面位置从220mm增加至500mm时，温度变化值##为：1小炉高22℃、4小炉高16℃、澄清部高14℃。可见，鼓泡器安装的位置离玻璃液面越远，鼓泡时，可以带动的玻璃液就越多，其玻璃液与空间温度的热交换效果就越明显。

（2）鼓泡器气体流量对玻璃熔窑情况的影响分析3在生产绿玻时，分别使用流量为0.2m/h与31.0m/h的压缩空气进行鼓泡，如表3与表4所示，鼓泡时采用的气体流量越大，产生的气泡越大，因气泡自下而上的移动所带动的玻璃液越多越有利于玻璃液与空间温度的热交换，加速玻璃配合料的化学反应，进而对熔窑热能利用效果越好。

（3）不同鼓泡工艺操作对其它设备工况的影响分析在生产绿玻时采用鼓泡后熔窑池底温度增高，碹顶温度变低，使整个熔窑温度有效地集中在玻璃液中，使玻璃液温度大幅提高，从而可以加速玻璃配合料的熔化。同时如表5所示，采用鼓泡工艺后，耗油量、助燃风以及总烟道温度都减少，鼓泡工艺的利用有利于在浮法玻璃生产过程中的节能。表6是鼓泡前后绿玻的生产指标数据。从表6中可以看出，采用鼓泡工艺后玻璃产品的合格率提升，夹杂物减少等生产指标都表明了鼓泡工艺有助于浮法玻璃生产，特别是对生产色玻所起到的效果更为明显。因此，在浮法玻璃生产中，采用鼓泡工艺不仅可以提高产品的合格率，还起到节能降耗的作用。

3鼓泡工艺在浮法玻璃生产中的作用

通过上述鼓泡工艺在浮法玻璃生产操作过程中所采集的数据可以归纳得到采用鼓泡工艺对浮法玻璃生产具有以下作用：

（1）节能作用鼓泡工艺技术过程中，由于气泡的上升，搅动玻璃液，加强垂直方向上玻璃液对流，增强固有的投料回流和成形回流，促使深层玻璃液的流动增强，使更多的深层玻璃液回流到上层，加强了玻璃液与火焰之间的热交换，有效提升熔窑的热效率。配合料在熔化过程中，由于玻璃液温度的提高而加快了熔化速度，鼓泡工艺技术，加强玻璃液对流，加快熔化速度，单位时间内，提高了玻璃拉引量，节约了燃料，起到了节能作用。

（2）澄清作用鼓泡工艺有利于玻璃液的澄清。根据玻璃液的澄清原理，优质的玻璃液需要将其夹杂的气泡排除。排除玻璃液夹杂的气泡，则是要求在澄清温度下有大的上升气泡来吸收夹杂于玻璃液中的小气泡以形成更大的气泡排出玻璃液面，并且该上升的大气泡需与溶解于玻璃液内的气体组成不同。而玻璃熔窑的鼓泡工艺就可以形成大的上升气泡，即可以吸收原先夹杂在玻璃液中的气泡，促使玻璃液内的小气泡不断被上升大气泡吸收，最后排出玻璃液面，继而达到澄清玻璃液的目的。

（3）均化作用鼓入玻璃液的气泡在上升过程中，搅动四周的玻璃液流上升与增强玻璃液的对流扩散，使玻璃液的成分和温度更加均匀，起到均化玻璃液的作用，提高了玻璃质量。

（4）屏障作用玻璃熔化时，会形成一个最高温度带即热点，并在热点处形成的投料回流，阻挡了配合料的前行，形成一定的化料区。鼓泡工艺的应用则是加强投料回流，降低配合料前行的速度，延长未熔融物在熔化区的停留时间，有效地减少料粉结石的逃逸。

（5）转色作用可以减少玻璃颜色转变的时间，玻璃转色即窑内的玻璃液都要转成均一的颜色。在无鼓泡器的情况下，只能靠窑内玻璃液形成的流动来实现换色生产。采用鼓泡工艺可以通过上升的气泡来增强与带动玻璃液的流动，加快玻璃液颜色的转变，缩短换色生产时间，减少原料与燃料的浪费。

4结语

（1）采用鼓泡熔化工艺技术，可以把喷枪火焰的热温直接传递至窑炉池底不同层面，使池底的玻璃液温度大幅上升，热效率得到大幅提高，加快了玻璃原料料山区的熔化速率，缩短了玻璃液澄清和均化时间，加速玻璃液熔化、澄清、均化，节能和保窑，尤其在生产色玻时，效果非常明显。

（2）采用鼓泡熔化工艺技术，解决颜色玻璃均匀性和澄清问题，继而在单位时间内提高了产量质量；与此同时，可以降低熔窑喷枪火焰的温度，节约了燃料，降低了能耗，也使得熔化部碹顶温度变低，有利于减轻耐火材料的烧损、减少耐火材料结石，有效保护了窑炉耐火材料不被高温侵蚀等。

（3）采用鼓泡熔化工艺技术，可推广应用于生产白玻工艺中，同样可以节能与提高玻璃质量，改变了以前认为只有生产本体着色玻璃时，才需要安装鼓泡器的想法。但在生产色玻时应用鼓泡器的效果远高于生产白玻时的效果，这也是人们为什么在生产色玻时，要求安装鼓泡器的原因。

（4）鼓泡工艺技术使配合料在熔化过程中由于玻璃液温度的提高而加快了熔化速度，加强玻璃液对流，单位时间内，提高了玻璃拉引量，节约了燃料。

参考文献：

［1］姜红,宋力昕,韩新生,何松申.玻璃熔窑三维数学模拟的应用及鼓泡模型分析[J].武汉理工大学学报,2002.24（2）:27-31.

［2］邱懿培.一种本体着色（灰色）浮法玻璃配方及其熔化工艺探讨[J].福建建材,2015（10）:7-9.2

［3］魏绍先,苗蔚华.脉冲鼓泡技术在85m玻璃熔窑上的应用[J].玻璃与搪瓷,2001,29（6）:26-30.1

作者:章凯 单位:漳州旗滨玻璃有限公司