14.2 料道與工作池的接口

料道入口與工作池接口通常有以下幾種形式：

1.敞開式：它指的是料道上部空間和澄清池空間是連通的。料道借助于工作池內(nèi)火焰。本意是減少料道電加熱量。結(jié)果是雖然在料道中使用了電加熱，但不能完全補(bǔ)償工作池帶來的溫度波動。所以這種料道一般用于成型溫度寬、質(zhì)量要求低的玻璃品種。

2.火焰空間隔離式：在敞開式料道入口處加一塊擋磚隔離工作池火焰。料道溫度由電加熱單獨控制。這種料道可獲得穩(wěn)定的成型溫度。但電加熱功率要相應(yīng)增加。

3.料道入口的截面較小：料道底部有斜坡，擋磚沉入玻璃液面下2-7cm，徹 底實現(xiàn)工作池和料道隔離。這種料道實現(xiàn)更為精 確的溫度控制，取工作池中下層料，避開工作池料皮可能引起的產(chǎn)品缺陷。但應(yīng)注意：由于料道入口處玻璃液流速較快，擋磚通常用氧化法生產(chǎn)的AZS41號磚，如用其它材料做擋磚玻璃液以下的部分很快就會被侵蝕掉；狹長的料道入口將導(dǎo)致玻璃液溫度下降100℃以上，所以這種料道要投入較多電加熱功率；料道入口玻璃液溫度低電阻大，變壓器為高電壓、低電流的工作方式，所以必 須有安全措施；狹長料道入口會給料道啟動帶來困難，所以變壓器二次側(cè)繞組應(yīng)有靈活抽頭和接法，啟動高壓一般不大于400伏。

14.3 電加熱料道能耗的計算和變壓器功率確定

變壓器功率的數(shù)值依賴于玻璃液的熱工參數(shù)：比熱C、出料量m和溫升△t。玻璃液每分鐘吸取的熱量為Q玻=GC△t=GC（t2-t1），并等效電加熱產(chǎn)生的焦耳熱量Q電=0.24P×60=14.4P，即GC△t=14.4P，式中G-出料量Kg/min，△t-溫升℃，C-比熱Kcal?！妫煌牟Ａб簻囟葘?yīng)著不同的玻璃比熱C，由表14.3.1給出了棕色啤酒瓶的比熱。在熔融玻璃液中，當(dāng)玻璃液的溫度有一微小變化時，將引起一個微小的電功率變化，當(dāng)玻璃液基本溫度t1=1000℃時，不同的加熱溫度代入式Q玻=GC△t=GC（t2-t1）計算的電功率數(shù)值見表14.3.2。通常料道溫度取1020-1070℃范圍，這時P的范圍在0.377G-1.33G（Kw）。(不考慮料道散熱)

1．電加熱能耗的計算

    電加熱的能耗是指料道正常生產(chǎn)時需要補(bǔ)充的熱量。玻璃液在料道中是一個降溫過程，因此理想的情況應(yīng)該是不需要補(bǔ)充熱量的。但是由于流入料道的玻璃液有溫差，而且玻璃液在料道中冷卻過程還會產(chǎn)生溫差。為了消除這些溫差，就需要外加熱量。

料道熱平衡如下：Qi+Qf=Ql+Qo+Qc+Qd，Qi-進(jìn)入料道的玻璃液帶入的熱量，Qf-電加熱帶入熱量，Ql-料道散熱損失，Qo-成型玻璃液帶走的熱量，Qc-冷卻風(fēng)帶走的熱量，Qd-克服玻璃液溫差所需的熱量。

電熱料道所需能耗與很多因素有關(guān)，很難用一個準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)概括。如果用每米千瓦數(shù)來比較，則在實際料道中，高的達(dá)30Kw /m以上，低的則為0.2 Kw/m以下。對于一條特定的料道，可以根據(jù)經(jīng)驗估計出該料道所需的每米千瓦數(shù)，而估計的原則基本上就是以下歸納的七條。其中，玻璃液進(jìn)入料道的溫度、出料量和產(chǎn)品必需的成型溫度是主要的影響因素。

（1）進(jìn)入料道的玻璃液溫度：從流液洞的結(jié)構(gòu)和火焰空間的分隔來估算進(jìn)入料道的玻璃液溫度。①流液洞結(jié)構(gòu)的影響：熔化池流過來的玻璃液在進(jìn)入流液洞時都有相當(dāng)大的溫度降低，而這個溫度降低值又和流液洞的結(jié)構(gòu)形式有很大關(guān)系。在一些, 生產(chǎn)瓶罐產(chǎn)品的池窯中，流液洞寬、高、短，則玻璃液在進(jìn)入料道時溫度降低不多。但對于那些深型、長程（800-1000mm）且通道面積小的流液洞，則這個溫降最高可達(dá)300℃。②火焰空間分隔的影響：有些池窯的熔化池與工作池的火焰空間完全分隔，則工作池玻璃液的溫度較低；而有些池窯的熔化池與工作池的火焰空間部分分隔或不分隔，則工作池玻璃液的溫度相對較高。

所以進(jìn)入料道的玻璃液溫度，應(yīng)考慮到窯爐流液洞的結(jié)構(gòu)形式（流液洞是短程還是長程）。料道是深層取料還是中層取料，截面積是扁窄還是寬大。火焰空間是全分隔還是部分分隔。

（2）料道玻璃液的出料量:出料量大時，所需補(bǔ)償?shù)臒崃烤托?；出料量小時，所需補(bǔ)償熱量就大；在零出料量時，需補(bǔ)償?shù)臒崃窟_(dá)到極限值。在設(shè)有刮料、放料的料道中，不要把這部分出料量算進(jìn)去，而以正常生產(chǎn)中的最小出料量為依據(jù)。若電氣設(shè)備可以滿足零出料量，則非常有把握滿足其它情況下的料道運行。但流液洞過來的玻璃液溫度不能太低，否則在硼硅酸鹽玻璃、氟化物玻璃中有可能出現(xiàn)析晶；在含鋇玻璃和硫碳著色的玻璃中可能出現(xiàn)大量二次氣泡。

能耗確定和設(shè)備選取以零出料量進(jìn)行設(shè)計是很不經(jīng)濟(jì)的。因為零出料量情況是發(fā)生在更換料盆或其它停止出料的情況，不是常態(tài)。但為了保證再起動順利，設(shè)備容量必須是正常使用值四倍以上，這就大大增加了投資并且大大降低了設(shè)備使用效率。所以在有條件的場合，不按零出料量來確定設(shè)備功率。在停止出料而使玻璃變硬后，再起動可由燃料（煤氣、重油、柴油或輻射電加熱）來輔助進(jìn)行。

對于浸沒式料道（料道內(nèi)沒有火焰加熱，玻璃液全部充滿料道），功率確定必須按零出料量來設(shè)計，因為燃料是無法協(xié)助再起動的（首次起動仍必須依靠火焰）。

（3）料盆的散熱：料道溫度由后向前是逐漸降低的，料盆處安裝電極主要是想獲得一個較均勻的溫度以利于成型，此處的電加熱功率有5Kw即滿足需要。對于有攪拌漿、觀察孔或煙囪等的料道，這部分散熱（煙囪在不用時雖已封死，但仍為一個散熱體。攪拌槳間隙也有輻射散熱）一般取10-15Kw補(bǔ)償值。

（4）料道保溫情況：料道保溫好與差將影響功率投入量的20%左右，對于有良好保溫措施的料道，其料道外部溫度不高于100℃。料道的保溫應(yīng)該考慮四周保溫。

（5）料道上部空間的大小：料道上部空間愈大，散熱面積愈大，散熱愈多，但用火焰再起動的料道中，這個空間又不能太小，一般取上部空間的高度為195mm左右。還有一些料道，上部與工作池連通，借助于工作池的余熱來補(bǔ)充料道的熱損，減少電耗。這時的料道空間可以寬大些。

（6）與產(chǎn)品的成型溫度有關(guān)：①產(chǎn)品的大小及形狀的影響，對于如保溫瓶膽這樣的大產(chǎn)品，料盆處玻璃液溫度約為980℃左右，而對于小件產(chǎn)品（料滴重約數(shù)十克），料滴溫度在1050℃左右。小件物品耗電量大，一是成型溫度要求高，散熱加??；二是由于出料量小，從工作池由玻璃液帶來的熱量少。所以，小件物品的耗能隨其重量減少而成倍增加。對于同重量的產(chǎn)品，口徑大小亦影響功率，口徑大者，在機(jī)制成型時容易打上口，而小口徑者，溫度稍高些才易打上口。所以后者所需補(bǔ)償能耗要稍大些。②與玻璃的品種有關(guān)，玻璃品種影響電耗是指其粘度不同所產(chǎn)生的影響。例如重量大約相等的小瓶，生產(chǎn)化工用的棕色瓶的料盆處玻璃液溫度為1060℃，而生產(chǎn)白料墨水瓶的料盆處玻璃液溫度為1200℃，顯然，這一百多度的差別會使后者的補(bǔ)償能耗大大高于前者。在料盆處，當(dāng)把玻璃液溫度從1000℃加熱到1050℃用數(shù)千瓦電就足夠了，但要把玻璃液溫度從1150℃加熱到1200℃是困難的。所以對于粘度較高的玻璃，應(yīng)提前加熱，并保證玻璃液從流液洞出來后就有較高溫度。例如白料，以1350℃左右為好，然后才能方便地控制玻璃液溫度沿料道長度斜向下降，直到料盆處的成型溫度為止。

（7）電極尾棒的散熱：當(dāng)電極數(shù)量使用較多時，電極尾棒暴露在空氣中的這一部分散熱必須考慮?？拷吓杼幍碾姌O尾棒外露部分為50mm。一支電極的尾棒散熱約0.2-0.3Kw。例如對于端—端導(dǎo)電的半球狀電極，若使用窄高型截面的料道，使硬質(zhì)玻璃所呈現(xiàn)的電阻為2Ω則一對電極需輸入1Kw電，而電極尾棒則要散失0.4Kw電，其效率為60%。當(dāng)電極間電阻不能保證2Ω，例如是0.5Ω時，則電極所能投入的功率（按0.6A/cm2限制值）最大為0.25Kw，其尾棒散熱為0.4Kw，則這種加熱就毫無意義了。

2.變壓器功率的確定

電加熱所需功率主要取決于料道所需補(bǔ)償?shù)哪芎摹?nbsp;在決定變壓器容量時，還要考慮到：(1)因變壓器阻抗匹配而需富余的容量；(2)首次啟動和中修時二次啟動的情況；(3)停電之后，上部用煤氣加熱盡快恢復(fù)生產(chǎn)的情況。通常需按料道所需最高溫度(例如小產(chǎn)品時)和最大供熱情況（例如小出料量甚至是零出料量時）再次增加變壓器的富余容量。因此，一般情況下，變壓器容量是正常使用功率的4倍。

14.4 電極配置

插入玻璃液部分的電極是鉬棒，而暴露于空氣的電極采用耐熱鋼這樣可以不用水冷卻。這種電極使用壽命可達(dá)3年以上。

    電極插入深度為100mm，電極距料道底部的距離為玻璃液深度的4/9。這樣在玻璃液的側(cè)面和下部電流密度較大，因而可以補(bǔ)充散失的熱量，使料道橫截面上溫差減小。

    使用這一方法時，所用電極直徑一般為35mm，電流密度要控制在1A/cm2以下。所用電極數(shù)目要根據(jù)玻璃液的電阻和投入功率計算后確定。玻璃液電阻則要根據(jù)模擬試驗結(jié)果來決定。

    使用這種方法時，其溫度控制可以通過控制電極間平均電阻來實現(xiàn)。由于玻璃液電阻率是溫度的函數(shù)，因此當(dāng)電極間平均電阻率穩(wěn)定在某一數(shù)值時，玻璃液平均溫度也穩(wěn)定在一定值。

當(dāng)然，按照上述原理也可以用多個板狀電極，或氧化錫電極，如果設(shè)計合理也可以達(dá)到上述效率。

14.5電加熱料道用的耐火材料和保溫材料

料道所用的耐火材料以往常用硅線石磚。為了提高玻璃的質(zhì)量，現(xiàn)已普遍采用電熔鋯剛玉磚。也有使用α、β氧化鋁電熔澆鑄磚的，但是這種磚制成薄壁的或形狀復(fù)雜的制品是比較困難的。氧化法生產(chǎn)的AZS電熔鋯剛玉磚，不易使玻璃液中產(chǎn)生結(jié)石、條紋或氣泡，同時能制造相當(dāng)復(fù)雜的形狀，所以近來已廣泛用來制造料道磚。有些玻璃廠用標(biāo)準(zhǔn)形燒結(jié)剛玉磚來砌筑料道，砌筑時一定要使磚縫接合嚴(yán)密，否則玻璃液透過磚縫，對剛玉磚產(chǎn)生劇烈的向上穿孔侵蝕，致使玻璃產(chǎn)生結(jié)石、條紋等缺陷。

在電加熱料道中，耐火材料的導(dǎo)電率具有十分重要的意義。通常耐火材料的加熱溫度范圍為1000-1500℃，其導(dǎo)電率比玻璃液小9-15倍。從一般意義上講，耐火磚的導(dǎo)電率應(yīng)越小越好，這樣方可避免不必要的感應(yīng)電流加熱，并可防止耐火材料與熔融玻璃液間有害的離子交換，這種有害的離子交換將會污染玻璃液，導(dǎo)致質(zhì)量下降。

采用直接電加熱是在玻璃液內(nèi)部產(chǎn)生并交換熱量，這時與用火焰加熱相反，玻璃液表面溫度較低，因此料道必須砌筑較好的保溫層以減少散熱損失，提高熱效率。料道耐火材料外壁溫度通常在500℃以下，普通保溫材料均可使用，考慮到砌筑方便，材料具有一定機(jī)械強(qiáng)度，內(nèi)層可選用輕質(zhì)粘土磚保溫，外層用硅酸鋁纖維。