浮法玻璃原片質(zhì)量優(yōu)化攻堅(jiān)成果及應(yīng)用

楊浩 程華 諸葛勤美

（1. 南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司 南寧 530409；2. 中國新型建材設(shè)計(jì)研究院有限公司 杭州 310022）

0 引言

南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司浮法玻璃生產(chǎn)線因整體搬遷升級(jí)改造，需要充分利用原有部分設(shè)備材料，同時(shí)要求提高浮法玻璃原片的生產(chǎn)質(zhì)量。結(jié)合優(yōu)質(zhì)玻璃原片中微缺陷、厚薄差、斑馬角和淋子等特殊高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量需求，不僅對(duì)廠區(qū)浮法聯(lián)合車間、原料系統(tǒng)、氮?dú)湔尽⒖諌赫?、油站、變電站、循環(huán)水泵房、污水處理系統(tǒng)和余熱發(fā)電系統(tǒng)等進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，應(yīng)用后，其產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升，成為行業(yè)技術(shù)改造和轉(zhuǎn)型升級(jí)的樣板工程。

1 浮法玻璃原片質(zhì)量研發(fā)攻堅(jiān)成果

1.1 原料工藝

采用先進(jìn)的玻璃原料純度控制及均化技術(shù)，使配合料在混合均勻度、成分波動(dòng)、粒度分布、水分波動(dòng)和料溫等方面達(dá)到生產(chǎn)高質(zhì)量玻璃原片的要求，為熔化優(yōu)質(zhì)玻璃液提供穩(wěn)定和精準(zhǔn)的工藝技術(shù)控制手段及方法。

（1）先進(jìn)的電氣自動(dòng)化配料系統(tǒng)

研究開發(fā)了新型配料系統(tǒng)，新系統(tǒng)優(yōu)化了控制算法，該系統(tǒng)通訊速率更快，給料設(shè)備具有更好的實(shí)時(shí)可控性，在進(jìn)一步提高稱量精度的基礎(chǔ)上提高了布料均勻度，可提高玻璃產(chǎn)品質(zhì)量。

將排料速度的控制轉(zhuǎn)化為排料量累計(jì)值實(shí)時(shí)設(shè)定值與排料量累計(jì)值之間的差值的控制，一般只要差值穩(wěn)定，排料速度就是穩(wěn)定的；物料排料速度的自動(dòng)控制采用PID控制，提高了玻璃原料自動(dòng)配料系統(tǒng)的自動(dòng)化程度；增加排料量累計(jì)值差值的變化趨勢判斷，用可靠的趨勢判斷結(jié)果鎖定控制輸出的調(diào)節(jié)方向，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，從而提高了物料排料控制的穩(wěn)定性。

（2）微量物料的精確給料及稱量

國內(nèi)目前使用微量螺旋進(jìn)行配料，螺旋電機(jī)自重較大，傳感器的精度要求高，達(dá)不到更高的精度控制要求。

通過研究高精度給料機(jī)微量秤，該新型微量秤在配料過程中可減少物料所受的剪切力和壓力，有利于保持配料原顆粒狀態(tài)，加快混料均勻熔化。采用輕量化振動(dòng)給料機(jī)排料可減小傳感器的量程，可使配料秤達(dá)到更高的配料精度，其動(dòng)態(tài)精度可達(dá)1/5000。解決了由于微量螺旋給料機(jī)自重大造成的傳感器量程大、配料精度相對(duì)受限的問題。代替人工配料，節(jié)約人工成本；改善配料工的生產(chǎn)環(huán)境，保護(hù)勞動(dòng)者。

1.2 玻璃熔窯及熔化工藝

研究開發(fā)了新型熔窯分層燃燒技術(shù)、耐火材料匹配技術(shù)、窯爐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保窯體的密閉性和安全性，確保熔窯玻璃液質(zhì)量優(yōu)、能耗低、窯齡長。

（1）開展燃燒方式組合（底燒+底插+側(cè)燒+頂插）系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)，通過建立燃燒區(qū)域三維模型系統(tǒng)和數(shù)值仿真，進(jìn)行分層燃燒控制。在各種燃料充分燃燒同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃燒區(qū)域氣氛精確調(diào)控，保證澄清劑的高效澄清。

（2）采用了富氧助燃技術(shù)，提高了熔化率，降低了能耗。

（3）優(yōu)化窯池深度及池底結(jié)構(gòu)；針對(duì)超白玻璃特性，采用多級(jí)階梯型池底結(jié)構(gòu)，減少玻璃液回流，并優(yōu)化鋪面磚結(jié)構(gòu)，提高玻璃液熔化質(zhì)量，降低能耗。

（4）熔化部胸墻采用特殊設(shè)計(jì)的上間隙結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了窯體的密閉性和整體性以及熱脹可調(diào)性，有利于節(jié)能和窯爐結(jié)構(gòu)的安全。

（5）采用冷卻部窯壓自控技術(shù)和優(yōu)化冷卻部長寬比，控制冷卻部的溫度及壓力。

（6）選取適當(dāng)?shù)男t結(jié)構(gòu)和合理的火焰空間設(shè)計(jì)；采用最新的節(jié)能工藝?yán)砟?，并?yōu)化各對(duì)小爐噴槍數(shù)量。重點(diǎn)增加熱點(diǎn)前的噴槍數(shù)量大幅提高火焰輻射效率，提高熔化率；采用喇叭型小爐口，改進(jìn)小爐膨脹縫設(shè)計(jì)，減少磚縫，加強(qiáng)小爐底部保溫，提高節(jié)能效率。

（7）采用創(chuàng)新型蓄熱室結(jié)構(gòu)，根據(jù)燃料特點(diǎn)優(yōu)化格子磚選材，加強(qiáng)墻體穩(wěn)定性，并采用新型的無上間隙蓄熱室結(jié)構(gòu)，大幅提高蓄熱室的使用壽命。

技術(shù)改造研發(fā)前后熔窯參數(shù)對(duì)比見表1。

表1 技術(shù)改造前后熔窯對(duì)比

1.3 錫槽成形技術(shù)優(yōu)化

研究開發(fā)了錫槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、整體密封技術(shù)、新型錫槽頂蓋等。通過所開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用使錫槽在設(shè)備的可操作性和調(diào)節(jié)性以及密封性等方面得到了全面提升，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)玻璃原片的生產(chǎn)。

（1）整體密封技術(shù)

通過將流道拱碹雙向縮口，形成流道雙向縮口斜碹結(jié)構(gòu)，從而使流道上部空間內(nèi)熱氣體運(yùn)動(dòng)流暢，減少流道溫度波動(dòng)和污染物凝結(jié)。

優(yōu)化了錫槽前后隔墻，配置新型整體零貝密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)配置氣封，通過系列優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)改進(jìn)，顯著提高了錫槽進(jìn)出口端的密封性能。使錫槽槽內(nèi)出口壓力由原來的20 Pa提高到40 Pa以上。

（2）新型錫槽頂蓋

咬接密封式錫槽頂蓋開發(fā)成臺(tái)階式支承磚和搭接結(jié)構(gòu)承重磚，提供整體的穩(wěn)定性和密封性。解決了現(xiàn)有的錫槽頂蓋結(jié)構(gòu)存在著使用時(shí)的安全性不理想、穩(wěn)定性不理想和密封性不理想的問題，提高了錫槽頂蓋的使用壽命。開發(fā)了大模數(shù)高精度錫槽頂蓋，減少膨脹縫和玻璃上表面的光畸變點(diǎn)缺陷。技術(shù)改造前后錫槽成形參數(shù)對(duì)比見表2。

表2 技術(shù)改造前后錫槽成形對(duì)比

1.4 冷端

研究開發(fā)了冷端機(jī)器人堆垛系統(tǒng)和浮法玻璃冷端全線跟蹤控制系統(tǒng)，組合訂單模式，定制化控制與管理，先進(jìn)的優(yōu)化算法等技術(shù)。通過靈活的訂單管理和新國標(biāo)框架下的多重玻璃質(zhì)量控制以及合理的堆垛分配方案，有效降低不良品率，顯著提高一級(jí)品率，實(shí)現(xiàn)冷端最佳化控制和管理。

通過自主發(fā)明的玻璃缺陷在線檢測系統(tǒng)、各類切割系統(tǒng)和水平、機(jī)械手堆垛機(jī)系統(tǒng)，可跟蹤每一片玻璃并實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)控制。提供與實(shí)際運(yùn)行過程完全兼容的全仿真應(yīng)用場景，便于快速調(diào)試，查錯(cuò)糾錯(cuò)。

系統(tǒng)控制軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，適應(yīng)各種或簡單或復(fù)雜的應(yīng)用場合，使系統(tǒng)既能夠快速開發(fā)投運(yùn)，又能夠穩(wěn)定可靠，更方便維護(hù)及更新。

該線控系統(tǒng)可提供與實(shí)際運(yùn)行過程完全兼容的全仿真應(yīng)用場景，便于快速調(diào)試，查錯(cuò)糾錯(cuò)，還可幫助用戶確定冷端設(shè)備布置方案，并檢查方案所適應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)格范圍。

2 應(yīng)用效果

南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司700 t/d超白浮法玻璃生產(chǎn)線通過優(yōu)化玻璃熔窯結(jié)構(gòu)和錫槽本體結(jié)構(gòu)，提高熔窯能效和制造技術(shù)；提高原料均化與配置技術(shù)，使用更合理，利用效率更高。全線采用并貫通智能化操控檢測技術(shù)，全面提升管理水平和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；在提高熔窯熱耗利用率和外保溫效率的基礎(chǔ)上，探索玻璃熔窯煙氣余熱再利用技術(shù)，增加減排裝置，提升減排技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排新突破；采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)，不僅可以大大降低循環(huán)水補(bǔ)水量、節(jié)約水資源，而且可以保證循環(huán)水水質(zhì)、水壓、水量的穩(wěn)定。技術(shù)改造前后生產(chǎn)線參數(shù)對(duì)比見表3。

表3 技術(shù)改造前后生產(chǎn)線對(duì)比表

3 結(jié)語

南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司與中國新型建材設(shè)計(jì)研究院有限公司緊密合作，在南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司700 t/d超白浮法玻璃生產(chǎn)線上，通過技術(shù)升級(jí)和改造，在核心部位采用了目前國內(nèi)先進(jìn)的工藝、技術(shù)和裝備，生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量水平明顯提高，能耗水平、資源消耗和主線操作人員數(shù)量顯著下降，為國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)改造升級(jí)提供參考。