玻纖工業(yè)池窯拉絲50年

吳嘉培

（南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司，南京 210012）

0 前言

如果我國玻纖工業(yè)從1957年上海斯美玻璃纖維廠第一次在中國拉制出玻璃纖維開始算起，至今已走過了60多年；從1959年上海耀華玻璃廠有工業(yè)化規(guī)模的坩堝拉絲開始，也走過了60多年；從1964年建院開始，南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司（以下簡稱“南京玻纖院”）就著手研發(fā)對(duì)玻纖工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)能力有著重要影響力的池窯拉絲工藝技術(shù)，1965～1967年南京玻纖院對(duì)“8塊漏板中堿1 t/d全電熔池窯拉絲”課題開展試驗(yàn)。至今，池窯拉絲在我國經(jīng)歷了50多年的發(fā)展、成長、壯大直至成熟。

筆者著重對(duì)池窯拉絲生產(chǎn)的各重要階段與主要技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行歸納與整理，以便為我國玻纖工業(yè)留下一段珍貴的印記。

1 20世紀(jì)60年代

1965年3月，建工部在南京召開會(huì)議，通過了“1963～1972年玻璃纖維科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)書”，其中有3個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)課題，排在首位的是“采用池窯拉制連續(xù)玻璃纖維”。

1965～1966年，南京玻纖院即開展8塊漏板小型全電熔池窯拉絲中間試驗(yàn)。

1967年12月，南京玻纖院與杭州玻璃廠合作建成一座8塊漏板中堿0.85 t/d小型全電熔池窯。該窯采用一對(duì)前后布置的板狀石墨電極、中間加一支Ф150 mm棒狀鉬電極，電通路用6 mm×36 mm鉬電極，上升道與流液洞采用鋯剛玉磚；設(shè)熔化部、流液洞、上升道、過渡區(qū)，“一”字形通路，通路底設(shè)2列并行漏板，分4個(gè)成形區(qū)，實(shí)際生產(chǎn)能力0.60～0.70 t/d， 見圖1。該窯雖小，但卻成為我國池窯拉絲的先行者，拉開了我國池窯拉絲制連續(xù)玻璃纖維的序幕。

圖1 杭州玻璃廠中堿0.85 t/d小型全電熔池窯簡圖

1969年11月，在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，南京玻纖院與杭州玻璃廠進(jìn)行第2期中堿1.35 t/d 12塊漏板池窯拉絲試驗(yàn)。窯熔化部采用石墨加鉬的復(fù)合電極，在原中堿成分中再加入2.5%的 B2O3和2%的BaO，歷時(shí)1年，見圖2。

圖2 杭州玻璃廠中堿1.35 t/d小型全電熔池窯簡圖

2 20世紀(jì)70年代

1970年9月，南京玻纖院再與杭州玻璃廠合作，建成一座無堿1 t/d全電熔拉絲池窯。窯爐采用3根側(cè)插鉬電極，爐體耐火材料采用白泡石，投料口與流液洞采用鋯剛玉50%ZrO2，實(shí)際生產(chǎn)能力0.60 t/d， 窯與成形通路基本結(jié)構(gòu)與圖2類似。

1971年1月，南京玻纖院即開始1塊漏板高強(qiáng)全電熔池窯拉絲試驗(yàn)。1972年7月，南京玻纖院高強(qiáng)纖維第4期全電熔池窯拉絲。最大熔化能力0.60～0.70 t/d，熔化面積0.51 m2，所有耐火材料采用石英磚，4塊漏板、200孔，通路一字形通道，見圖3。

圖3 南京玻纖院高強(qiáng)纖維0.70 t/d全電熔池窯簡圖

1971年12月30日，上海耀華玻璃廠中堿38塊漏板第1期池窯拉絲投產(chǎn)。

池窯：因窯是一對(duì)橫火焰小爐，從頂上看下去像是一只螃蟹，故又稱“蟹”形窯；

通路：開始用電極加熱，由于當(dāng)時(shí)對(duì)電加熱技術(shù)認(rèn)識(shí)不足、電極保護(hù)不良、對(duì)地電壓過高，后全改成鋸齒碹，頂端設(shè)一支重油槍加熱的燃油通路；

窯爐控制：全面采用DDZ—Ⅱ電動(dòng)單元組合 儀表。

該窯雖然很不成熟，但它卻是我國第一座工業(yè)意義上的拉絲池窯，開創(chuàng)了我國池窯拉絲的新時(shí)代。到1984年上海耀華玻璃廠還是我國唯一的池窯拉絲生產(chǎn)廠。

1972年8月，中堿“蟹”形窯冷修后，重上第2期。作業(yè)通路油槍改成側(cè)燒，穩(wěn)定時(shí)200孔漏板對(duì)應(yīng)產(chǎn)量110 kg/d，總產(chǎn)量4.50 t/d。4～5個(gè)月后產(chǎn)量逐步下降，13個(gè)月后降至3.20～3.30 t/d，生產(chǎn)狀況見表1。同期還開展了800孔代鉑爐拉絲試驗(yàn)。

表1 上海耀華玻璃廠蟹形窯池窯拉絲

1973年10月，中堿“蟹”形窯第3期（原設(shè)計(jì)無堿）投產(chǎn)。鋸齒通路改回頂燒，窯爐增加鼓泡裝置，見圖4。拉絲始終穩(wěn)定，斷頭飛絲少，200孔漏板對(duì)應(yīng)產(chǎn)量110 kg/d。

圖4 上海耀華玻璃廠中堿“蟹”形窯第3期拉絲池窯示意圖

從1968年到1973年，南京玻纖院還開展過玄武巖電窯拉絲、黃金漏板、無堿400孔拉絲、插片冷卻器材料與形狀等拉絲工藝研究試驗(yàn)。

1974年3月，南京玻纖院與上海耀華玻璃廠合作，全面開展池窯拉絲的研究與設(shè)計(jì)工作。

1974年10月，上海耀華玻璃廠開展1000孔漏板拉絲實(shí)驗(yàn)，見圖5。熔化區(qū)17 kW、成形區(qū)9～10 kW，漏板底平均溫度1 212 ℃（偏差+8 ℃、-12 ℃），這是我國第一次對(duì)大漏板拉絲的嘗試。

圖5 1000孔漏板拉絲試驗(yàn)代鉑爐剖面圖

1974年12月，南京玻纖院參觀日東紡池窯拉絲生產(chǎn)線：

窯爐：設(shè)計(jì)產(chǎn)能20 t/d、單元窯、長寬比為3、耐火材料采用鉻剛玉磚、檔磚結(jié)構(gòu)、2組鼓泡裝置、燃料為燈油（輕柴油）、壽命5年；

金屬換熱器：助燃空氣預(yù)熱到600 ℃；

通路：“H”形、燃料為液化石油氣，預(yù)混燃燒，燒嘴間距120～130 mm，通路有很小坡度，以保證液面水平；

每個(gè)通路4塊漏板，間距850～900 mm，拉絲作業(yè)區(qū)用耐熱鋼板隔開；

漏板：400、800、1 200、2 000孔均有，每200孔為 一個(gè)單元，用水冷銅托梁分開，銅插片冷卻，單塊漏板臺(tái)對(duì)應(yīng)產(chǎn)量416 kg/d，漏板用ZrO2增強(qiáng)，漏板溫控±1 ℃；

纖維：6～18μm；

溫度測(cè)量：窯頂有3支頂插電偶，主通路有2支頂插電偶，通路電偶見圖6；

圖6 日東紡第2座拉絲池窯平面圖

自動(dòng)控制：用電子計(jì)算機(jī)全盤控制溫度、壓力、液面、燃燒系統(tǒng)。

1974年12月，上海耀華玻璃廠中堿單元窯池窯拉絲投產(chǎn)，同時(shí)開展1 000孔池窯拉絲試驗(yàn)，見圖7、8。

圖7 上海耀華玻璃廠中堿單元窯拉絲池窯平面圖

單元窯：設(shè)計(jì)產(chǎn)能10 t/d（實(shí)際產(chǎn)量4.90 t/d）、采用雙碹頂、燃料為重油、熔化部耗油7 t/d、成形耗油2.80 t/d、2組鼓泡裝置；

金屬換熱器：高6 m，2節(jié)雙套筒，內(nèi)層含有 1 Cr18Ni9Ti，內(nèi)層加螺旋式導(dǎo)流片；雙碹頂排出1 300 ℃廢氣、經(jīng)水管冷卻到1 100 ℃從上而下進(jìn)入換熱器、換熱先順流后逆流、換熱溫度600 ℃；

主通路：長27 m、液面降落30 mm、寬870 mm、底設(shè)2列漏板、平行間距650 mm；

支通路：寬500 mm、1列漏板、間距950 mm；

漏板結(jié)構(gòu)：每排125孔、每2排間1個(gè)托梁、分叉電極；

拉絲工藝：雙層作業(yè)、捷式排線、噴霧冷卻、單絲涂油（Ф80，60 r/m）、拉絲速度為3 200 m/min；

1 000孔拉絲試驗(yàn)：工藝裝置見圖9，位置：主通路尾部。

圖9 1 000孔漏板試驗(yàn)工藝布置圖

1975年1月21～25日，南京玻纖院與耀華廠合作對(duì)該單元窯進(jìn)行全面的熱工測(cè)定，包括：單元窯、主通路、支通路結(jié)構(gòu)的表面、空間、玻璃體等全部溫度、壓力分布測(cè)定；換熱器熱工參數(shù)測(cè)定；漏板電工與熱工參數(shù)測(cè)定及油站、油路與噴槍等熱工參數(shù)的測(cè)定等。

1975年2月秦皇島玻纖廠中堿單元窯池窯拉絲投產(chǎn)，其生產(chǎn)線平面、剖面見圖10、11。

圖10 秦皇島玻纖廠中堿單元窯池窯拉絲平面圖

窯爐：單元窯、熔化面積6.83 m2、設(shè)計(jì)產(chǎn)能7.20 t/d（實(shí)際產(chǎn)量3 t/d）、爐體耐火材料采用電熔33#鋯剛玉磚、燃料為重油，采用間距為900 mm、2×7只R型噴槍；2段煙氣向下金屬換熱器、設(shè)總煙窗、無流液洞；

通路：雙通路、鋸齒碹，與圖8類似、底部設(shè)漏板、端部設(shè)制球機(jī)；

圖8 上海耀華玻璃廠中堿單元窯拉絲池窯剖面圖

漏板：每條通路底部設(shè)兩列漏板、間距1 200 mm、 共48塊，平均每塊漏板對(duì)應(yīng)產(chǎn)量69.36 kg/d。

圖11 秦皇島玻纖廠中堿單元窯池窯拉絲剖面圖

1975年3月天津玻纖廠按上海耀華廠“蟹”形池窯的形制設(shè)計(jì)并建造施工了2座拉絲池窯。中堿、76塊200孔漏板、“一”字形通路、通路為7個(gè)鋸齒碹，通路壁采用白泡石，通路底采用剛玉磚。實(shí)際并未投入運(yùn)行。

1975年5月，上海耀華玻璃廠無堿單元窯拉絲項(xiàng)目投產(chǎn)。

窯爐：單元窯、設(shè)計(jì)產(chǎn)能10 t/d、長寬比為3.6、池深800 mm、無流液洞（水冷檔磚結(jié)構(gòu)）、窯底采用2組鼓泡裝置、8對(duì)噴槍、7.40 m金屬換熱器；

通路：主通路為鋸齒碹、底部設(shè)漏板、10條支通路、間距為5 100 mm、斜碹、端部設(shè)一支重油槍、每個(gè)支通路4塊漏板；

漏板：40塊（32塊×200孔+5塊×400孔+2塊× 800孔+1塊×1 200孔），每2排漏嘴間1支托梁。

1976年4月，上海耀華玻璃廠中堿單元窯2#池窯項(xiàng)目投產(chǎn)，40塊漏板，見圖12［1］。

圖12 上海耀華玻璃廠中堿單元窯2#拉絲池窯平面圖

窯爐：單元窯，長寬比為3.75、雙碹、熔化面積25.30 m2、液深900 mm，油耗9 t/d，設(shè)計(jì)產(chǎn)能12.70 t/d （實(shí)際產(chǎn)量8 t/d）；

通路：10條支通路、底部設(shè)單列漏板、漏板間距950 mm，流液槽向下倒喇叭，通路耗油8 t/d；

漏板：40塊（16塊×300孔+8塊×400孔+11塊× 500孔+4塊×600孔+1塊×800孔），分叉電極；

拉絲：其中400孔、600孔2分拉、單絲涂油、作業(yè)線高2 550 mm、卷裝量5～10 kg，機(jī)頭直徑 200 mm、機(jī)頭長350 mm、線速度3 000～3 600 m/min， 成品率70%；

溫控：熔化部為±5 ℃、通路為±3 ℃、漏板為±1 ℃；

1976年8月，針對(duì)池窯拉絲與代鉑爐拉絲的落后現(xiàn)象，南京玻纖院開展以改善拉絲作業(yè)為目標(biāo)的“消滅斷頭飛絲大會(huì)戰(zhàn)”課題研究［2］，此時(shí)國內(nèi)又出現(xiàn)一批以“組合爐”形式研究與生產(chǎn)的小高潮。組合爐即以球?yàn)樵?，將多塊200孔或400孔漏板組合到一個(gè)小型窯體內(nèi)（多以電窯為主）。

1978年10月，南京玻纖院投運(yùn)一座“新中堿5-2料2 t/d球窯”。該窯雖不是拉絲池窯，但很多技術(shù)要素都與現(xiàn)代的池窯技術(shù)相通，如單元窯、燃?xì)?助燃風(fēng)加熱、流液洞、帶電助熔、空間與玻璃液Pt管保護(hù)測(cè)溫、鉑漏碗恒溫控制等。南京玻纖院對(duì)全窯所有熱工過程控制對(duì)象特性進(jìn)行研究，獲取包括：窯溫、窯壓、液面、投料、通道溫度、漏板溫度、電助熔玻璃液溫度等全部控制通道對(duì)象特性數(shù)學(xué)模型，并實(shí)現(xiàn)了全熱工過程自動(dòng)控制與停電自恢復(fù)。該研究成果為20年后泰安玻纖廠第1座萬噸池窯DCS組態(tài)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1979年2月，南京玻纖院又對(duì)日本玻纖行業(yè)進(jìn)行考察。公司包括：日東紡、旭玻纖、中央玻纖、富士玻纖、日電機(jī)玻纖、UNC公司等。內(nèi)容包括：玻璃成分和原料、配制工藝和自控、玻璃質(zhì)量檢測(cè)、單元窯、波歇爐、拉絲機(jī)、漏板加工與冷卻器、制球與坩堝法拉絲、C工藝?yán)z、自動(dòng)控制等［3］。

回顧60年代池窯拉絲起步階段，70年代由上海耀華玻璃廠帶起的池窯拉絲小高潮，為我國玻纖工業(yè)進(jìn)步邁出了第一步，然而由于當(dāng)時(shí)國力不足、燃料單一、燃燒技術(shù)落后、耐火材料落后、拉絲工藝技術(shù)與裝備落后等，盡管行業(yè)做出巨大努力也未能有所突破。

3 20世紀(jì)80年代

1986年10月，重慶玻纖有限公司全套引進(jìn)日東紡E玻璃1800 t/a波歇爐生產(chǎn)線投產(chǎn)［4］。其特點(diǎn)有機(jī)械拌料，氣力輸送，漏板為8塊×800孔、帶式涂油器、雙層作業(yè)線、噴霧冷卻，見圖13。波歇爐盡管和我們常見的玻璃池窯不一樣，但如果從配合料進(jìn)窯（爐）熔制，直接拉制玻璃纖維來定義為池窯法生產(chǎn)，也將其列為池窯拉絲技術(shù)之列。

圖13 波歇爐示意圖

1987年3月，四川涪陵準(zhǔn)備引進(jìn)美國原絲公司E玻璃0.50～1.00萬 t/a池窯，生產(chǎn)增強(qiáng)型玻璃纖維。

4 20世紀(jì)90年代

1990年正是國家“八五”發(fā)展計(jì)劃制訂之時(shí)，國家計(jì)委和國家建材局明察玻纖工業(yè)的落后現(xiàn)狀，果斷決策，下達(dá)了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目85-517《玻璃纖維生產(chǎn)技術(shù)研究》。要求通過學(xué)習(xí)、考察和剖析國外池窯拉絲先進(jìn)技術(shù)和裝備，組織行業(yè)內(nèi)外力量進(jìn)行攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，從而掌握成套池窯拉絲無紡生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝備國產(chǎn)化，用中國自己的池窯拉絲技術(shù)建成示范生產(chǎn)線，以推動(dòng)玻纖企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

1990年4月，廣東東莞南方玻纖有限公司引進(jìn)美國原絲公司E玻璃4600 t/a池窯拉絲生產(chǎn)線投產(chǎn)，生產(chǎn)增強(qiáng)型玻璃纖維。

原料：氣力混合、氣力輸送；

窯爐：單元窯、熔化率1.30 t/m2·d，燃料為20#燃油、9對(duì)噴槍，油耗800 kg/t（原絲）；

通路：“H”形、LPG 燃?xì)忸A(yù)混，耗液化氣210 kg/t原絲；

漏板：19塊（18塊×800孔+1塊×2 000孔），布置與通路成45°角；

拉絲：采用C工藝技術(shù)，無氣流控制，成品率87%；

控制系統(tǒng)：英國歐陸DCS。

1990年6月15日，南京玻纖院參股珠海玻纖有限公司成套引進(jìn)日東紡E玻璃4 000 t/a池窯拉絲技術(shù)生產(chǎn)線投產(chǎn)，生產(chǎn)G75紗、7628布等［5］。

配合料：計(jì)算機(jī)控制、機(jī)械行星攪拌、氣力輸送；

窯爐：單元窯，熔化面積18.2 m2，液深600 mm、耐火材料采用致密氧化鉻磚，燃料為燃油、Pt檔磚結(jié)構(gòu)、壽命4年；

通路：“H”形、LPG燃?xì)忸A(yù)混加熱；

漏板：19塊漏板（400～2 000孔）、插片冷卻；

拉絲：雙層作業(yè)、氣流控制、溫濕度控制；

控制系統(tǒng)：東芝可編程調(diào)節(jié)器熱工過程控制；

同時(shí)引進(jìn)了制品、織布、后處理等生產(chǎn)工序。

盡管投產(chǎn)后較長時(shí)期沒有達(dá)到設(shè)計(jì)能力，但此時(shí)一座真正意義上的、產(chǎn)品高性能多種配套的、在玻纖工業(yè)起到示范作用的、現(xiàn)代池窯拉絲技術(shù)展現(xiàn)在我們面前。珠海玻纖有限公司池窯一共4期，見表2。

表2 珠海玻纖有限公司池窯

1991年5月14日，國家建材局在北京召開池窯拉絲專題會(huì)，南京玻纖院、上海耀華廠、山東泰安復(fù)材廠參加本次會(huì)議。張人為局長明確提出：85計(jì)劃通過引進(jìn)攻關(guān)把池窯作為重中之重的項(xiàng)目，對(duì)國家、行業(yè)、南京玻纖院都是大事。

南京玻纖院以林樹益院長為首組成以點(diǎn)菜拼盤引進(jìn)設(shè)計(jì)為主，和以消化吸收科研為主的2支池窯拉絲技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)并進(jìn)開展工作。

在山東泰安復(fù)材廠引進(jìn)池窯拉絲技術(shù)的期間：上海耀華玻璃廠準(zhǔn)備引進(jìn)美國PPG公司池窯，南通南原玻纖有限公司準(zhǔn)備引進(jìn)美國原絲公司池窯，沈陽東方玻璃纖維有限公司準(zhǔn)備引進(jìn)韓國HFG公司池窯，天津玻纖廠準(zhǔn)備舊池窯改造。在此過程中進(jìn)行報(bào)價(jià)與技術(shù)交流的還有：日本日東紡公司、日本NBL公司、美國GII公司、美國TBA-BISHOP公司、原蘇聯(lián)玻纖玻鋼研究院。

1993～1995年，南京玻纖院3次赴美與TECO公司合作設(shè)計(jì)山東泰安池窯。

1994年，上海耀華玻璃廠設(shè)計(jì)浙江桐鄉(xiāng)巨石玻璃纖維有限公司中堿8 000 t/a 池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

1996年，南京玻纖院設(shè)計(jì)重慶玻纖公司E玻璃3000 t/a單元窯投產(chǎn)。

1996年4月，南京玻纖院與河南安裝公司、珠海玻纖合作，在山東泰安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備驗(yàn)收、施工、安裝與調(diào)試。

1997年4月13日，山東泰安復(fù)材廠 E玻璃1萬t/a池窯拉絲生產(chǎn)線點(diǎn)火投產(chǎn)，生產(chǎn)增強(qiáng)型玻璃纖維［6］。

配合料：氣力混合、氣力輸送、計(jì)算機(jī)控制（美國AB公司PLC）；

窯爐：單元窯、熔化率1 t/m2·d、長寬比為3，燃料為燃油+預(yù)熱680 ℃助燃風(fēng)、設(shè)計(jì)產(chǎn)能36 t/d、油耗為424 kg/h，采用鼓泡裝置和工業(yè)電視；

通路：“H”形，LPG燃?xì)忸A(yù)混加熱，液化氣消耗量153 Nm3/h；

漏板：32塊（22塊×1 600孔+10塊×2 000孔）， 鉑耗＜0.40 g/t（原絲）；

拉絲：氣流控制、雙層作業(yè)，溫濕度控制，產(chǎn)量為42 t/d，成品率86%；

控制硬件與算法：DCS（美國BALY公司INFI—90）、Cs137核子液位計(jì)，液面使用Smith預(yù)估，通路使用串級(jí)+Smith預(yù)估；

控制精度：窯溫±3 ℃、通路溫度±1 ℃、漏板±0.5 ℃、窯壓±1 Pa、液面±0.2 mm。

1997年6月1日，玻纖工業(yè)池窯拉絲第一套DCS（INFI—90）在泰安池窯上全面投入運(yùn)行［7］?，F(xiàn)場(chǎng)全智能儀表、拉絲機(jī)與DCS通訊，從此完成了池窯拉絲設(shè)備層計(jì)算機(jī)控制，為今后全廠智能化打下基礎(chǔ)。

該項(xiàng)目分別引進(jìn)配合料、金屬換熱器、主耐火材料、投料機(jī)、燃?xì)忸A(yù)混、熱工智能儀表、拉絲機(jī)、漏板等硬件，窯爐與鋼結(jié)構(gòu)合作設(shè)計(jì)，DCS硬件國內(nèi)配套，控制軟件自主設(shè)計(jì)，真正做到以點(diǎn)菜拼盤為主的池窯攻關(guān)設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目的成功，實(shí)現(xiàn)了玻纖人30年的夙愿，為我國玻纖工業(yè)打開了一條強(qiáng)國之路。“泰安萬噸無堿玻璃纖維池窯拉絲工程”獲全國第九屆優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)。

1998年11月16日，南京玻纖院與杭州玻璃集團(tuán)公司合作的“玻璃纖維池窯拉絲技術(shù)與裝備開發(fā)”85攻關(guān)項(xiàng)目，在杭州玻纖廠投建E玻璃7500 t/a池窯拉絲項(xiàng)目點(diǎn)火投產(chǎn)，生產(chǎn)紡織型玻璃纖維。

配合料：氣力混合、氣力輸送、計(jì)算機(jī)控制并與DCS通信；

窯爐：單元窯、熔化率0.80 t/m2·d、長寬比3.46，燃料為燃油+預(yù)熱670 ℃助燃風(fēng)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 28 t/d（ 實(shí)測(cè)23.80 t/d）、采用鼓泡裝置和工業(yè)電視，油耗0.48 t/t（原絲）；

通路：“H”形、LPG燃?xì)忸A(yù)混加熱，耗液化氣75.60 kg/t（原絲）；

漏板：28塊（15塊×800孔+8塊×1600孔+5塊× 2 000孔）；

控制硬件與算法：DCS（國產(chǎn)HS-2 000），窯溫：雙交叉限輻，液面：采樣PID［8］；

控制精度：窯溫±4 ℃、通路溫度±1.0、漏板±0.5 ℃、窯壓±1 Pa、液面±0.3 mm；

該項(xiàng)目最大的特點(diǎn)是從原料、窯爐、自控、到拉絲機(jī)等設(shè)計(jì)與裝備基本做到國產(chǎn)化，國產(chǎn)化達(dá)85%，獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、全國第十屆優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)。

回顧20世紀(jì)90年代，在改革開放的大潮下，“泰安池窯”與“杭州池窯”的成功，使我國玻纖工業(yè)池窯拉絲技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，這種變化不單表現(xiàn)在工廠的現(xiàn)場(chǎng)，工程設(shè)計(jì)、新裝備研制開發(fā)、國內(nèi)配套、現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)、投產(chǎn)調(diào)試與故障處理等工程能力也都大大提升，更重要的是大批人才得到了鍛煉與成熟，從此奠定了我國玻纖工業(yè)大發(fā)展的人才、技術(shù)與物質(zhì)基礎(chǔ)，迎來了后10年的玻纖工業(yè)大發(fā)展。

5 21世紀(jì)初

2000年3月，泰安復(fù)材1.50萬 t/a池窯（2線）投產(chǎn)。鼓泡裝置+電助熔，漏板1 600～4 000孔，項(xiàng)目大大擴(kuò)大了國產(chǎn)化的內(nèi)容，從此我國玻纖工業(yè)進(jìn)入了自主開發(fā)的年代。

2000年12月，巨石集團(tuán)1.60萬 t/a池窯投產(chǎn)。

2001～2002年，泰安復(fù)材1.50萬 t/a和1.60萬 t/a （3線，4線）池窯投產(chǎn)。

2002年，廣東忠信玻纖1.20萬 t/a G75紗池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。在控制內(nèi)容上把浸潤劑配制過程納入到DCS的范疇［9］。

2002年2月，重慶復(fù)材2萬 t/a池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2002年6月，四川康達(dá)集團(tuán)3 000 t/a馬蹄焰池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，南京玻纖院在該廠原馬蹄球窯車間的基礎(chǔ)上，保留馬蹄窯，設(shè)計(jì)一條“T”字形通路、預(yù)混燃?xì)狻?塊漏板（4塊× 1 600孔+4塊×2 000孔）、采用C工藝技術(shù)、DCS控制包括換火在內(nèi)的全部熱工過程。

2002年11月，淄博金晶1.60萬 t/a池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2003年是玻纖池窯拉絲大豐收的一年，有河北金牛玻纖1.60萬 t/a 池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。拉絲機(jī)的主要運(yùn)行參數(shù)全部通過Profibus—DP總線輸送到DCS操作站進(jìn)入管理系統(tǒng)，電助熔也被納入DCS系統(tǒng)。

2003年，鄒城佳斯達(dá)1萬 t/a池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2003年，廣東忠信玻纖池窯2線投產(chǎn)。

2003年，巨石集團(tuán)九江玻纖廠1.60萬 t/a池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2003年，重慶國際復(fù)材3萬 t/a池窯投產(chǎn)。

2003年，還有上海、江蘇昆山3座臺(tái)灣企業(yè)的玻纖池窯、杭州圣哥班（杭玻2線）玻纖池窯項(xiàng)目相繼投產(chǎn)。

2003年，泰山玻纖5號(hào)、6號(hào)生產(chǎn)線投產(chǎn)。

2004年6月，四川威玻集團(tuán)7500 t/a馬蹄焰池窯拉絲（2線）投產(chǎn)。

2004年，中材金晶3萬 t/a池窯投產(chǎn)，采用DCS加FCS控制系統(tǒng)。

2006年，巨石集團(tuán)建成10萬 t/a級(jí)的池窯拉絲生產(chǎn)線。正是由于巨大的生產(chǎn)能力的需求，巨石與北京自動(dòng)化所合作，建成以鏈掛、鏈板、在線機(jī)器人為主體的原絲全自動(dòng)物流輸送線，具有原絲輸送、工位識(shí)別、稱量、存貯、烘干、包裝等功能，為玻纖工業(yè)物流自動(dòng)化向前推進(jìn)了一大步［10］。

2006年2月，長風(fēng)玻纖廠中堿21 t/d馬蹄窯全電料道投產(chǎn)。在沒有天然氣情況下，南京玻纖院保留原1期馬蹄窯，發(fā)生爐煤氣，將燃油料道改造成全電料道，見圖14。有天然氣后，2013年10月，該窯改成中堿1.20萬 t/a燃?xì)饬系礼R蹄窯。

圖14 長風(fēng)玻璃纖維廠21t/d中堿馬蹄窯全電料道簡圖

2006年11月，由南京玻纖院設(shè)計(jì)的我國第一座中堿1萬 t/a全電熔池窯拉絲生產(chǎn)線在如皋九鼎成功投產(chǎn)。它標(biāo)志著我國玻纖工業(yè)以電熔為主體的池窯拉絲技術(shù)獲得成功，見圖15。窯爐為六角型三層電極布置的全電熔窯，料道為“H”型燃?xì)忸A(yù)混。從電熔窯到拉絲機(jī)全部過程量都納入到DCS控制系統(tǒng)，除漏板外的現(xiàn)場(chǎng)溫度采用遠(yuǎn)程I/O單元DP總線傳輸，大大提高了mV信號(hào)的抗干擾能力。

圖15 如皋九鼎全電熔中堿池窯簡圖

該電窯4年后停爐。停爐前，廠方作部分改進(jìn)后又新建一座中堿1.20萬 t/a電窯，壽命4年，見表3。

表3 如皋九鼎中堿全電熔池窯主參數(shù)

2007年，南京玻纖院與捷克GS公司合作開展對(duì)河北金牛玻纖公司E玻璃6.50萬 t/a 池窯（含主通路和雙-H通路）的數(shù)模研究，讓數(shù)字研究技術(shù)為池窯熱工設(shè)計(jì)提供有力的幫助。

2007年，四川威玻集團(tuán)2萬 t/a（4線）單元窯生產(chǎn)線投產(chǎn)。在池窯控制上采用了完全意義上的FCS控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)PA與DP總線結(jié)構(gòu)包括：窯溫、燃燒、天然氣、料道、預(yù)混、漏板、冷卻水、鼓泡、浸潤劑、余熱鍋爐等。

2007年11月，江蘇長海玻纖制品有限公司E玻璃2.50萬 t/a、純氧燃燒、池窯生產(chǎn)線投產(chǎn)。該公司后來還參股收購了常州253廠［11］。

2008年前后，巨石集團(tuán)建成12萬 t/a的池窯拉絲生產(chǎn)線，浸潤劑配制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，引進(jìn)國外技術(shù)將浸潤劑配制從人工干預(yù)單體自控提升到系統(tǒng)自控，隨后與國內(nèi)合作，實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)國產(chǎn)化。

2009年2月，山東光力士中堿3萬 t/a 馬蹄窯投產(chǎn)。原料氣力輸送、機(jī)械混合，發(fā)生爐煤氣、電助熔+窯坎，采用“H”形燃?xì)馔罚?00塊漏板（800～1200孔）。

2009年10月，江西大華玻纖中堿3萬 t/a馬蹄窯項(xiàng)目投產(chǎn)，窯形與山東光力士類似。

2009年前后，巨石集團(tuán)還引進(jìn)了捷克GS公司的Composite Fiber Expert System ES ⅢTM專家控制系統(tǒng)（軟件）。該系統(tǒng)采用多變量輸入，矩陣建模學(xué)習(xí)，多變量輸出的MPC（Model based predictive control）控制系統(tǒng)，即基礎(chǔ)模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)。將現(xiàn)代控制論引入到玻纖生產(chǎn)過程控制，對(duì)玻纖工業(yè)自動(dòng)控制走向智能起到一個(gè)示范的作用。

南京玻纖院為臺(tái)玻設(shè)計(jì)3萬 t/a 與6萬 t/a 池窯拉絲生產(chǎn)線，包括窯爐主生產(chǎn)線DCS全過程控制。

2000～2010年，全國共投產(chǎn)26座池窯（含臺(tái)灣地區(qū)3座）。

從1997年到2007年，正是由于池窯拉絲生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)能、自控水平高，致使我國玻纖工業(yè)僅僅用了10年時(shí)間就得到了迅猛發(fā)展，總產(chǎn)量達(dá)160萬 t/a，一躍成為世界玻纖第一大國。

回顧21世紀(jì)初期，窯爐單體生產(chǎn)能力，從1萬 t/a 提升至12萬 t/a，其形態(tài)多樣，有單元窯、馬蹄窯、電窯；能源有燃油、天然氣、電、發(fā)生爐煤氣；助燃風(fēng)有熱空氣、純氧；通路有燃?xì)?、電，玻璃成分有中堿、無堿、無硼無堿、耐堿等。窯爐壽命從4年提升至10年，電助熔技術(shù)、鼓泡裝置、純氧技術(shù)成為常態(tài)。物流自動(dòng)化、公用工程自動(dòng)化，全廠智能化都在逐步成為現(xiàn)實(shí)。

6 21世紀(jì)10年代

2010年1月，山東格賽博中堿3萬 t/a馬蹄窯項(xiàng)目投產(chǎn)，與山東光力士類似。

2010年，歐文斯科寧杭州余杭投入一座8萬 t/a Advanten 產(chǎn)品的池窯生產(chǎn)線。

2010～2011年，南京玻纖院對(duì)境外設(shè)計(jì)出口，包括臺(tái)灣地區(qū)和印度。

2011年，由南京玻纖院為臺(tái)玻設(shè)計(jì)的6萬 t/a生產(chǎn)線，在單元窯上實(shí)現(xiàn)了窯溫對(duì)各噴槍燃油比例的控制，從而改善與保證了大型池窯熔化部縱向溫度制度控制的合理性。

2011年2月，南京玻纖院為臺(tái)灣地區(qū)新竹大強(qiáng)森有限公司舊窯改造的“圭”字形通路E玻璃池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2011年，河南光遠(yuǎn)新材3.68萬 t/a 電子紗池窯生產(chǎn)線投產(chǎn)。

2013年，泰山玻纖8萬 t/a 生產(chǎn)線項(xiàng)目成功應(yīng)用了激光AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車輸送原絲，無軌道、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)稱量、自行充電，成為玻纖物流輸送的方向［12］。

2013年11月，巨石集團(tuán)埃及公司無堿8萬 t/a池窯項(xiàng)目點(diǎn)火投產(chǎn)。這表明我國玻纖工業(yè)的成熟，已經(jīng)成為世界有影響力的工業(yè)。

2014年3月，江蘇九鼎在開通天然氣后將原1線電窯改造成無氟低硼E玻璃2萬 t/a 池窯。

2015年7月，山東九鼎高模量（HME）5萬 t/a池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2015～2016年，泰安、巨石集團(tuán)開始向智能化工廠（企業(yè)）邁進(jìn)。2016年，泰山玻纖玻纖及制品的產(chǎn)量超70萬 t。2017年，重慶國際復(fù)材在巴西TM 7 000 t/a 池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2017年，重慶國際復(fù)材在巴林ECT 7萬 t/a 池窯項(xiàng)目投產(chǎn)。

2018年，巨石集團(tuán)總產(chǎn)量達(dá)160萬 t，池窯19座（國外3座）。

2018年，玻纖池窯拉絲總產(chǎn)量達(dá)438萬 t，從1995年開始池窯產(chǎn)量占比見表4。

表4 池窯產(chǎn)量占總產(chǎn)比

2018年5月1日，國標(biāo)“GB 51258-2017 玻璃纖維工廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”正式實(shí)施，這更是表明池窯拉絲技術(shù)在我國從成長走向成熟。“標(biāo)準(zhǔn)”從組織編寫到正式發(fā)布，歷時(shí)3年。

從2010年開始，我國池窯拉絲技術(shù)得到飛速的發(fā)展，本文僅做主要技術(shù)要點(diǎn)與發(fā)展節(jié)點(diǎn)，并未一一列出。

7 后記

回望50年的池窯拉絲技術(shù)發(fā)展歷程，我國的玻纖工業(yè)從“0”到“1”經(jīng)歷了30年，從蹣跚學(xué)步到大步邁進(jìn)，單臺(tái)池窯生產(chǎn)能力從300 t/a到12萬 t/a，看臺(tái)率從3臺(tái)（200孔）/人到30臺(tái)（4 000～6 000孔）/人，成分從中堿、無堿到無硼無堿、耐堿、高模、低介電等多品種，原絲從人力搬運(yùn)到AGV無人車全自動(dòng)輸送，從單臺(tái)儀表控制到全企業(yè)智能管理［13］，這一切都得益于改革開放與全體玻纖同仁的努力與奮斗。

在此筆者深深地感受到，正是在改革開放的大潮中，在原國家建材局的領(lǐng)導(dǎo)下，在南京玻纖院與珠海玻纖、泰山玻纖、杭州玻纖、河南安裝公司等同仁的努力下，我國的玻纖工業(yè)才有了今天的大發(fā)展。

歷史是不應(yīng)被忘卻的，正是一批批從業(yè)者為玻纖做出的艱苦努力才有了今天的飛速發(fā)展。在此，筆者深深懷念我國池窯拉絲技術(shù)的引路人林樹益院長，正是在這些前輩的帶領(lǐng)下，我國的玻纖工業(yè)才走上現(xiàn)在的強(qiáng)國之路。筆者力圖按歷史的原貌還原，如有不完善之處，歡迎指正。