13.1.2 供料道加熱的現(xiàn)狀

目前普遍采用的供料道加熱方法有:

(1)用城市煤氣多噴嘴加熱:該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約燃料和電力、減少噪聲、便于調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是設(shè)備投資大,由于采用零壓煤氣引射,故安全性差,且城市煤氣供應(yīng)緊缺。由于一般設(shè)計(jì)為串級(jí)調(diào)節(jié),所以自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定難度較大。

(2)用油類(lèi)噴嘴、天然氣燒嘴加熱:其特點(diǎn)是設(shè)備投資小,投入運(yùn)行較容易,但控制精度不高,不如煤氣多噴嘴系統(tǒng),且噪聲大、節(jié)能差,故較少采用。

(3)輻射式電加熱:該系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)方式與電爐類(lèi)似,它通過(guò)裝在料液面上部的硅碳棒、硅鉬棒電熱元件加熱,以調(diào)節(jié)電壓大小來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)供料道空間溫度,這種方式同樣存在慣性大、調(diào)節(jié)精度低等缺點(diǎn)。同時(shí),該系統(tǒng)的維修管理等較為不便。

(4)電極埋入式加熱:采用埋入式電極,利用通過(guò)玻璃液本身的焦?fàn)栃?yīng)對(duì)玻璃液進(jìn)行直接加熱。它能使供料道的上部結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷減輕,并可減少玻璃液沿深度方向的溫度梯度,即在升高玻璃液溫度的同時(shí),進(jìn)一步改善了玻璃液溫度的均勻性,且有熱效率高、調(diào)節(jié)靈敏、無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)。

為了使玻璃具有優(yōu)良的熱均勻性、化學(xué)均勻性和粘度均勻性。國(guó)內(nèi)外投入了大量人力、物力對(duì)供料道電加熱進(jìn)行了廣泛深入的探討和研究,各生產(chǎn)廠家正越來(lái)越多地使用供料道電加熱。隨著高速成型機(jī)的使用和薄壁制品的生產(chǎn),對(duì)玻璃液溫度的均勻性、化學(xué)成分的均勻性及料滴重量的要求越來(lái)越嚴(yán)格。采用供料道電加熱是解決料滴溫度和重量波動(dòng)的有效手段。

我國(guó)電力資源豐富,推廣以電作為能源的方式,不僅可以改善供料道玻璃液溫度分布,而且可以大大節(jié)約能源。

13.2 供料道電加熱的優(yōu)越性

供料道電加熱與燃料火焰加熱相比有以下優(yōu)越性:

    1.節(jié)約能源  在火焰加熱時(shí),由于供料道內(nèi)燃燒空間有限,通常燃燒不完全,熱效率只有8%,使用煤氣多噴咀加熱,其熱效率也不過(guò)20%左右。如使用硅碳棒元件加熱,采用良好保溫措施,其熱效率約為80%(棒體引電部分有焦耳熱散失,電極間隙處有輻射散熱),使用浸沒(méi)式電極加熱,其熱效率可達(dá)90%。由上可知,供料道電加熱的熱效率為火焰加熱的8-10倍。例如某廠一條每天燒300Kg輕質(zhì)柴油的火焰供料道,改為供料道電加熱后,最高用電時(shí)的功率僅為15Kw,供料道電加熱的每日能源耗資約為火焰加熱供料道的1/5。

    2.玻璃液溫度穩(wěn)定性好  在一條電極安裝合理并加以適當(dāng)控制的供料道電加熱內(nèi),玻璃液的表面、中部及底部的溫差可控制在3℃以下,而火焰加熱的供料道溫差則高達(dá)30-50℃。據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì),供料道電加熱中,每安裝一對(duì)2-4Kw電極就可使橫截面內(nèi)的溫度差下降2-4℃。

    3.玻璃液的熱均勻性好,料滴的重量波動(dòng)小  對(duì)輕量瓶、薄壁制品或細(xì)頸壓吹制品來(lái)說(shuō),供料道內(nèi)玻璃的熱均勻性是決定生產(chǎn)穩(wěn)定的重要因素,是生產(chǎn)所有的產(chǎn)品所必需的?；鹧婕訜釙r(shí),對(duì)于無(wú)色透明的玻璃上下溫差并不大,對(duì)于透熱性較差的顏色玻璃來(lái)說(shuō),上、中、下部的溫差很大,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。使用電加熱,可大大改善玻璃液的熱均勻性。例如細(xì)頸壓吹工藝生產(chǎn)線,需要嚴(yán)格控制料滴重量,這類(lèi)生產(chǎn)線上生產(chǎn)的典型容器是半升奶瓶,標(biāo)準(zhǔn)重量為185g,采用供料道電加熱后,其料滴重量的偏差小于±1g。                      

   4.料滴溫度變化的響應(yīng)速度快  當(dāng)料滴溫度要求變化時(shí),供料道內(nèi)必 須盡快形成所需的新的溫度制度,并建立新的正常生產(chǎn)的條件,然后立即開(kāi)始工作。電加熱系統(tǒng)使玻璃液溫度變化迅速,而火焰加熱供料道則是通過(guò)升高玻璃液表面的溫度來(lái)進(jìn)行的。雖然火焰加熱對(duì)玻璃液表面的溫度看起來(lái)改變很快,對(duì)整個(gè)玻璃液的溫度改變實(shí)際上是比較緩慢的。

   5.維修量小,操作方便,無(wú)噪音,大大改善了供料道周?chē)h(huán)境。

   6.采用電加熱后,料筒、料芯不再受火焰直接沖擊,因而破筒斷芯情況大大減少,使用壽命延長(zhǎng)。

13.3供料道電加熱分類(lèi)

    供料道電加熱有兩種分類(lèi)方法。第 一種按加熱方式分:分為間接式電加熱、直接式電加熱和混合式電加熱。第二種按電加熱供料道內(nèi)玻璃液流量分:可分為高流量供料道、低流量供料道和中等流量供料道。

1.直接式、間接式和混合式電加熱

    (1)間接式電加熱。硅碳棒和硅鉬棒電熱元件安裝在供料道玻璃液面之上,其熱交換靠輻射和對(duì)流在玻璃液面上進(jìn)行。這種形式的電加熱可防止供料道局部過(guò)熱,且供料道縱向和橫向的熱均勻性好。然而,由于玻璃液面受熱溫度高,供料道底部溫度低,使供料道垂直方向的溫度梯度較大,間接式電加熱的熱效率為70-80%。

(2)直接式電加熱。電極安裝在玻璃液內(nèi),其熱交換以傳導(dǎo)形式為主。這種加熱方式,不僅供料道縱向和橫向的溫度梯度很小,垂直方向的溫度梯度也較小,但調(diào)節(jié)不當(dāng)易出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象,這是由于玻璃液具有導(dǎo)電作用,電極附近玻璃液電阻最 小、電流密度最 大,因而溫度也最高。直接式電加熱的熱效率較間接式高,可達(dá)90-95%。

    (3)混合式電加熱。將間接式和直接式電加熱的長(zhǎng)處綜合在一起。

2.小流量、中流量、大流量供料道

     (1)小流量供料道。小流量供料道是指溫度高、出料量小的供料道。常用于生產(chǎn)很小的玻璃產(chǎn)品,要求料滴溫度高。當(dāng)用氣體燃料加熱時(shí),由于廢氣排出溫度高,所以熱效率很低,理所當(dāng)然的能耗高。并且在料道深度方向上玻璃液的溫度梯度也高,有色玻璃的情況更壞,往往為了加熱下層玻璃液而使上層玻璃液過(guò)熱到產(chǎn)生氣泡的程度。這類(lèi)供料道如果采用埋入式電極,利用通過(guò)玻璃液的焦?fàn)枱崛ミM(jìn)行加熱就非常有效,可降低玻璃液沿深度方向的溫度梯度,所需熱量很少,其耗熱量只是為了補(bǔ)償供料道的熱損失。除非是要求的滴料溫度比進(jìn)入供料道的玻璃液溫度還要高,才有增加加熱量的需要,即使如此,所需增加的熱量也不多,對(duì)一個(gè)產(chǎn)量為5噸/天的供料道來(lái)講,要將溫度提高50℃,也只要耗電5Kw就夠了。另外,這種類(lèi)型的供料道幾乎不需要冷卻裝置,因此簡(jiǎn)化了供料道上部結(jié)構(gòu)。

    (2)中流量供料道。中流量的供料道是指滴料溫度和出料量變化很大的供料道。這種供料道生產(chǎn)的品種變化頻繁,要求靈活操作,能夠迅速輸入能量,使供料道快速升溫和快速降溫。常規(guī)的火焰加熱供料道熱容量大,溫度響應(yīng)慢,不管是需要快速加熱還是需要快速冷卻,這都是一缺點(diǎn)。

開(kāi)始,供料道電加熱主要是用輻射加熱元件,當(dāng)生產(chǎn)正常穩(wěn)定時(shí)雖然額定功率是足夠的,但它們卻無(wú)法快速改變料滴溫度。有些供料道加了保溫,但因提高了上部結(jié)構(gòu)的熱容量,而又給很快降溫帶來(lái)了困難。

    現(xiàn)代化的供料道電加熱常有更大的可用功率,常常是在零出料量的情況下,維持正常操作溫度所需功率的4-5倍。這一點(diǎn)再加上具有較小熱容量的上部結(jié)構(gòu),使得采用現(xiàn)代化供料道電加熱后的溫度快速變化的能力比用氣體燃料加熱的供料道和輻射式供料道電加熱要好得多。例如向過(guò)渡斷面或均勻斷面供料道加25Kw電能,在5分鐘之內(nèi)玻璃液溫度即能上升50℃。由于供料道上部結(jié)構(gòu)的熱容量小,要想使玻璃液溫度冷下來(lái)也很快?？偟膩?lái)說(shuō),這種供料道電加熱系統(tǒng)必 須能在沒(méi)有玻璃流過(guò)時(shí),例如在產(chǎn)品變化或生產(chǎn)停止期間,即在最壞的條件下,可提供足夠的熱量以補(bǔ)償供料道的熱量損失。它還必 須能給料盆提供溫度均勻的玻璃液,對(duì)溫度和產(chǎn)量的變化能迅速做出反應(yīng)。

     (3)大流量供料道。大流量供料道是指始終保持高產(chǎn)量的供料道。當(dāng)玻璃液流量大,即每天產(chǎn)量50-100噸時(shí),只要輸入較少的能量,甚至反過(guò)來(lái)需要冷卻,但是燃料加熱的供料道燒嘴一般都是一直點(diǎn)著的,這就需要在加熱的同時(shí)又要冷卻。而采用電加熱的話,不需要時(shí)可以自動(dòng)切斷全部電源,需要時(shí)又可以自動(dòng)接通。

改進(jìn)了上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的輻射式電加熱供料道,已成功地用于高出料量的供料道。雖然這種輻射式供料道電加熱增加了當(dāng)初的建設(shè)投資,但對(duì)適應(yīng)供料道產(chǎn)量的靈活性操作得到了很大的改善。這樣的供料道能適應(yīng)100噸/天的產(chǎn)量。

13.4 供料道電加熱時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

供料道電加熱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)從三方面考慮:(1)供料道電加熱的設(shè)備投資及折舊;(2)與柴油加熱供料道比較節(jié)省下來(lái)的費(fèi)用;(3)成品率提高后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。

1.設(shè)備投資

供料道電加熱所需的設(shè)備主要有變壓器、控制柜、電極、電纜線、耐火材料等。

(1)變壓器: 通常供料道中使用的變壓器有隔離變壓器和磁性調(diào)壓器兩種。

    (2)控制柜: 通常與隔離變壓器相匹配的有KYF和KTA兩種控制柜,價(jià)格與控制柜的變壓器功率大小有關(guān)。與磁性調(diào)壓器相匹配的控制柜的價(jià)格,與控制的磁性調(diào)壓器的功率關(guān)系不大。

    (3)電極材料: 根據(jù)供料道類(lèi)型及生產(chǎn)的玻璃品種的不同,所用的電極有硅碳棒、硅鉬棒、氧化錫、鉬電極等。

    (4)電纜線: 由于供料道中使用的是低電壓、大電流、所以需要較粗的電纜線,電流一般在300-500A左右,所需電纜線長(zhǎng)度由工藝布置的情況來(lái)確定,通常為了安全起見(jiàn),變壓器與供料道的距離在5-10m左右,電纜線的價(jià)格由當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)行情來(lái)定。   

    (5)耐火材料: 供料道電加熱中所需的耐火材料有AZS電熔鋯剛玉磚、保溫磚、保溫棉等。對(duì)壽命在2-3年的供料道來(lái)說(shuō),通常電極磚使用氧化法生產(chǎn)的AZS33#磚,其它的內(nèi)襯磚則使用優(yōu) 質(zhì)粘土磚,耐火磚的價(jià)格由當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)行情來(lái)定。

2.設(shè)備的折舊

    對(duì)一條運(yùn)行的供料道來(lái)講,變壓器、控制柜和電纜線通?？梢杂?年,鉬電極和氧化錫電極可以用3年,硅碳棒可以用3個(gè)月。下面舉例說(shuō)明。

例如一條日產(chǎn)10噸的普通鈉鈣硅玻璃供料道電加熱大概的投資在7萬(wàn)元左右,該供料道每年的折舊費(fèi)用1.35萬(wàn)元