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(chǎn)過程中引入電能，借助其“焦爾熱效應(yīng)”，實現(xiàn)玻璃液的輔助加熱。該技術(shù)稱為輔助電加熱技術(shù)（Supplementary Electric Heating Technology），簡稱電助熔技術(shù)。

在20世紀50年代，以鉬材料做成的棒狀電極的電助熔技術(shù)首次得到應(yīng)用。在20世紀80年代，電助熔技術(shù)得到快速發(fā)展，不僅在玻璃熔窯得到廣泛應(yīng)用，而在浮法玻璃的生產(chǎn)過程中，也逐漸得到應(yīng)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(chǎn)過程典型的三種電助熔電極的應(yīng)用布局方案。從而為電助熔技術(shù)在浮法玻璃生產(chǎn)過程中的應(yīng)用提供有力的參考依據(jù)。

1 電助熔分類

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

1.1 對流式的電助熔技術(shù)

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(shù)

對流式的電助熔技術(shù)，通過控制爐內(nèi)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(xiàn)。長期的經(jīng)驗表明，若日出料1噸，需消耗20千瓦電能，該種電助熔技術(shù)是能耗最低的[3]。對流式的電助熔技術(shù)對于有色玻璃與無色玻璃的生產(chǎn)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(shù)

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?qū)崿F(xiàn)大范圍加熱，見圖2。

圖2 分布式的電助熔技術(shù)

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(zhì)量較差。應(yīng)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(chǎn)過程中，其節(jié)能效果顯著。

1.3 電極側(cè)插式的電助熔技術(shù)

以鉬為材料，電極側(cè)插，從而對玻璃溶化區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大范圍加熱，見圖3。

圖3 電極側(cè)插式的電助熔技術(shù)

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(cè)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(cè)插式電助熔設(shè)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(chǎn)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(chǎn)過程中，引進電助熔技術(shù)，其主要目標就在于，在保證玻璃液的生產(chǎn)產(chǎn)量的同時，提高其質(zhì)量，減少能源消耗，達到節(jié)能經(jīng)濟的效果。而電助熔技術(shù)中，最重要的則是電極的布置形式，查閱大量相關(guān)文獻，總結(jié)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(zhì)量的效果。其不足之處在于，玻璃液產(chǎn)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(chǎn)生干擾。

2.2 熔化區(qū)與熱點布置相結(jié)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(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(xiàn)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(shè)計師以及相關(guān)的技術(shù)人員，可以實際的目標以及應(yīng)用經(jīng)驗來進行選取布局方式，并進行優(yōu)化。

3 電助熔設(shè)計與應(yīng)用中的要點

在浮法玻璃生產(chǎn)過程中，對于電助熔系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)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(dǎo)電性能，在施加電助熔技術(shù)以后，需要將其換為導(dǎo)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(dǎo)電性能

一般玻璃的導(dǎo)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(shè)備

諸如熱電偶等一系列的測溫設(shè)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(chǎn)生強烈的干擾，對系統(tǒng)造成一定的安全隱患。

4 應(yīng)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(jīng)使用過電助熔技術(shù)，其與秦皇島凱維科技有限公司合作，凱維公司為其設(shè)計并安裝，采用的是側(cè)插式的電阻熔技術(shù)（如圖3），采用三組共18根鉬電極，300噸浮法線設(shè)計輸入功率為1800KW,實際生產(chǎn)輸入功率達到了1600KW。500噸浮法線設(shè)計輸入功率為3000KW，實際生產(chǎn)輸入功率達到2400KW。從4個月的使用情況看，電助熔技術(shù)能克服窯爐末期產(chǎn)質(zhì)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(chǎn)量質(zhì)量照未使用前均提高了10%左右。300噸浮法線從日產(chǎn)260噸提高到280噸，產(chǎn)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(chǎn)480噸提高到495噸，產(chǎn)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(jié)論

在浮法玻璃生產(chǎn)過程中，電助熔技術(shù)的應(yīng)用已取得了一定的經(jīng)驗。根據(jù)用戶的實際需要，選擇合適的電助熔設(shè)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(chǎn)效率，在保證產(chǎn)量的同時，提升生產(chǎn)質(zhì)量。不僅如此，該技術(shù)在一定范圍內(nèi)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(chǎn)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(jīng)濟效益。若采用現(xiàn)代先進的計算機仿真技術(shù)，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(shù)在浮法玻璃生產(chǎn)中的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。并且現(xiàn)在玻璃行業(yè)普遍推廣了余熱發(fā)電技術(shù)，再結(jié)合太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，使之與電助熔技術(shù)相結(jié)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(shù)的應(yīng)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(yīng)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(shù) [J].玻璃，2009,12：28-30.

[4]StuartHAKES.玻璃全電熔和電助熔技術(shù)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(yīng)用[J].玻璃纖維 ,2003,05：167-168.