对日用玻璃窑炉零回流流液洞

设计探讨

孙曙光高级工程师

我们知道，在玻璃的熔化中，熔融的玻璃液要流动，玻璃液的流动大致分为两大类：①生产流（productioncurrent）其主要是由于成型部连续取出玻璃液，同时在加料口源源不断投入配合料而形成的玻璃液的强制流动。②自然流这是由于窑炉内各部位玻璃液的温度差异、重度差异而引起的流动。与窑炉中生产流方向相反的一种玻璃液流称为玻璃液回流。

图1池窑中玻璃液流示意图

在通常的日用玻璃窑炉中，流液洞是熔化池与工作池连接的通道，可以阻挡熔化池中未熔化好的浮渣进入工作池。但是由于流液洞的设计尺寸、冷却效果等等原因，会形成一部分玻璃液的回流。流液洞的回流已是成定论的客观现实，且回流量与流液洞的高度成正比。在玻璃制品的生产过程中，能源的消耗占了产品成本很大的比重。我们通常认为熔化好的玻璃液从工作室回流到熔化池，无疑是增加了吨玻璃液的能耗。所以，人们就考虑如何减少玻璃液的回流，认为最理想是零回流。于是就在流液洞的结构设计上做文章：有深下探式流液洞，有平底盖上倾式流液洞等等。目的就是为了阻断流液洞回流，降低能耗。

山东某玻璃包装有限公司是生产各种玻璃瓶的老企业，历史悠久，管理、技术和装备都是走在了行业前列，随着城市的发展搬迁到开发区。新公司传承了老公司的管理、技术和装备。新厂区在新窑炉的设计上，为降低单位玻璃液能耗，参考国外的设计，液洞采用了平底盖上倾的零回流设计。

自从新窑炉投产后，长时间成品率上不去。具体情况是，新窑炉投产后大概二十几天后，玻璃瓶上出现一条贯穿瓶子表面的条纹，两座窑炉基本上出现了同样的情况，瓶子的炸口等裂纹缺陷较多，长时间成品率在65%左右徘徊。为了消除瓶子上的表面条纹，公司采取了各种措施：改变供料道的温度制度，暂时能去掉玻璃表面条纹，但很快又出现；供料道液面深度调整、供料道加搅拌机、供料道由硅碳棒加热恢复到老厂的钼电极两侧加热等等。条纹依然难以去掉。因成品率低造成的直接经济损失每年用千万元级计算，间接的客户丢失更是难以估量。

影响产品质量的五大因素：“人、机、料、法、环”，工厂从老厂搬到新厂，人员、原料、生产环境、熔制和成型工艺、配料及成型设备基本没有变化，配料的精度只高不低。在老厂这批人员和设备曾创下公司成品率建厂以来的历史最高记录。要讲变化就是窑炉，原老厂的窑炉是德国索尔格式的窑炉，而新厂的窑炉设计时考虑节能降耗，池深加深；改变较大的是流液洞的设计，如上所述，采用了平底盖上倾的“零回流”方式。从为消除贯穿瓶身表面条纹，采取的各种改进措施无效果的情况，以及对开炉一段时间才出现表面条纹的现状综合分析，条纹就是密度较大的耐材，它下沉在供料道的底部，最后出现在瓶子的表面上。现在可以肯定罪魁祸首就是“零回流”式流液洞。窑炉中耐材的侵蚀是必然的，可以肯定在流液洞入口附近池壁、池底侵蚀下的耐材在熔化池没有均化好就被带到了工作室，如果这时流液洞有适量的回流，那么，密度使玻璃液1.5倍以上未均化好的耐材液就会回流到窑炉熔化池,参与进一步的均化，且回流过程也应该是一个均化过程，此过程反复进行直到均化合格。经过上述“筛选”过程之后，工作室就能将密度均匀一致的玻璃液提供给供料道，瓶子表面也不会有条纹缺陷，瓶口炸纹缺陷也会大大减少，成品率自然就会提上去，偶尔出现表面条纹与出料量短时增加较多有必然的联系，公司在老厂的运行情况也能充分地证明了这一点。鉴于以上的分析，虽然我们在料方上可采取一些措施，减少耐材的侵蚀，条纹能轻一点，但不能解决根本的问题。不消除流液洞零回流的隐患，成品率依然还是不会提高上来，仍然会在较低的水平徘徊。这显然是由“机”的隐患，导致了“料”问题，进而影响了产品的质量。

有关高密度料液可从工作室回流到窑炉熔化池现象，我们从帕斯卡定律亦可推演出来，玻璃液从熔化池到工作室，温度降低，密度上升。因此，工作室液面高度要比熔化池低（实际窑炉设计两者相差50毫米，我就是从这一数据中发现问题所在）。我们假设：

熔化池的液面高度为h1,玻璃液密度为d1；

工作室的液面高度为h2,玻璃液密度为d2;

未均化好耐材液的密度为d3。

依据帕斯卡定律：h1d1=h2d2；

因为d2d1所以h1h2;而d31.5d2

因此，如果控制流液洞有适量的回流，被夹带到工作室未均化好的高密度耐材液就会顺势压回到熔化池，继续进行均化。

从这一点上我们也就更能深刻的理解控制窑炉稳定的出料量的意义所在，特别是增加出料量时的控制，显得尤为重要。

在流液洞的设计中，可根据流液洞玻璃液流速要求和窑炉每天设计出料量，再参考德国索尔格等成熟流液洞的高度尺寸,确定合适的对流系数（factorofconvectioncurrent）来确定新流液洞的高度和宽度尺寸。

流液洞如同窑炉天然“搅拌器”，控制玻璃窑炉流液洞适量回流，为提供优质玻璃液打下坚实基础。保持流液洞适量回流，亦可说是保持了窑炉的“生态平衡”。换一种说法，零回流的流液洞破坏了窑炉的“生态平衡”，其结果就是瓶子的表面条纹、炸口等裂纹缺陷明显增多。

控制好了玻璃液的质量（密度均一），也就为玻璃制品的质量打下了基础。

综上所述，日用玻璃窑炉流液洞“零回流”方式是不可取的。它将给企业带来不可估量的损失，得不偿失。

以上观点不妥之处望同行们指正。