退火窑-w
浮法玻璃退火窑分区及各区的温度: 玻璃进该区 玻璃出该区 区 时的温度 时的温度 加热均热预冷区(预退火区、A区) 590±10℃ 高退火温度 重要冷却区(退火区、B区) 冷却区(后退火区、C区) 高退火温度 低退火温度 低退火温度 370~380℃ 370~380℃ 220~240℃ 220~240℃ ~70℃
◆玻璃退火的目的 消除或减弱永久应力(热应力)至允许值。 ◆玻璃的退火过程 ◇玻璃的退火过程可分为两个主要过程: ① 应力的减弱或消除; ② 防止新应力的产生。 ※合理控制玻璃的温降速度及其温度均匀性,是退火窑的操作 关键。 ◇玻璃的退火分为一次退火与二次退火。
★一次退火 制品在成型后立即进行退火(即制品在高于退火温度情况下进 入退火窑的退火)。 由于制品进入退火窑时的温度往往高于所需的退火温度,为缩 短退火时间,需将制品先迅速冷却到高退火温度,通常将这一 段称为冷却带,在高退火温度与低退火温度之间需进行缓冷的 一段称为退火带。
※ STEIN式的B区结构: STEIN式采用热风循环逆流间接冷却玻璃板。
电加热器不直接布置在窑内,而是安装在窑外的冷却风系统 中,通过调节辐射冷却器进口的空气流量和初始温度来达到 控制窑内温度制度的目的。
◇C区(冷却区、后退火区)—— 该区作用:使从B区出来的低于低退火温度的玻璃带以较快的 冷却速度进行冷却。
※该区的冷却强度较大,主要是通过加大冷却风量和增大冷 却器面积来实现。(如图,上部设置三层、下部设置二层冷却风管) ※为了控制玻璃板边的温度,该区上面的两个边部仍设有电 加热器(只是功率较B区小些)。
◇D区—— 即C区和Ret区之间的过渡区,起连接作用,其形式为一不保 温的封闭壳体,不设加热器和冷却器,玻璃带在壳体内自然 冷却。
●辊道式退火窑: ◆辊道式退火窑用于各种平板玻璃的退火,其任务是将成型后 的玻璃带有控制地均匀冷却到可供切割和加工的温度,冷却 过程中产生的应力应在允许范围内。 ◆辊道式退火窑的设计计算内容包括: 1. 退火温度的计算(包括高退火温度,低退火温度), 2. 退火的工艺制度(即确定退火分区)。 ◆退火分区是为玻璃在退火窑中根据不同情况和要求进行退 火,以便分区加以控制,以达到提高退火质量的目的。 各区的长度与玻璃的拉引速度、玻璃带在该区的温降值、冷 却速度有关。
◆对退火窑的要求 不论哪一种退火窑都希望能满足以下几点要求: 1. 确保退火质量 退火窑应保证实现规定的退火工艺制度(如温度分布、退火 时间)。窑断面上的温度必须均匀(尤其是保温带和慢冷 带)。 2. 降低能耗; 3. 在“优质、低耗”的基础上做到“快速”; 4. 在保证退火质量下结构力求简单,操作也要道式退火窑
参考书: 1.《浮法玻璃生产技术与设备》,张战营等编著,化学工业出 版社。 2.《玻璃工业热工设备》,孙承绪主编,武汉工业大学出版社。 3.《浮法玻璃》,陈正树等编著,武汉工业大学出版社。
●概述 ◆玻璃中的应力 玻璃中的应力
暂时应力 热应力 永久应力 结构应力 ——属永久应力 机械应力 ——属暂时应力
☆加热保温带 在窑顶上设轴向风扇使气 流循环,气流从制品下面 向上,然后从窑两侧通道 向下,形成一个封闭循环 回路,使窑横断面上温度 均匀。燃料采用城市煤 气。
煤气喷嘴
☆慢冷带 采用间接冷却方法,即在 窑膛内设置一耐热钢方管 构成的热交换器,风机鼓 入方管的冷空气通过热交 换吸收制品放出的热量, 利用各部位鼓入风量的不 同来达到窑膛横截面上温 度均匀。
生产能力:450 t/d 原板宽度:3.5 m 6 mm厚玻璃带的拉引速度:360 m/h
0
12 退火窑长度 (m)
36
48 51
63
◆浮法玻璃退火窑的型式: 目前,国际上浮法玻璃退火窑有两种代表型式:
☆克纳德式(比利时CNUD) ☆斯坦因式(法国STEIN)
国内目前运行的退火窑大多是以CNUD型式设计的,两种退火 窑在很多地方都是相似的。 以下以CNUD型式为例介绍退火窑各区的结构:
◇A0 区(喷镀区)—— 长度一般为2.7~9m(由用户要求确定),主要为生产镀膜玻 璃而设计,若不生产镀膜玻璃,则可取消该区。 ※当需要生产镀膜玻璃时,其上部结构可方便地拆卸,用于 安装喷镀设备。 ※若生产普通玻璃时,其作用与A区相同。窑顶和窑底均设置 有电加热器,底部还有辐射冷却器,该冷却器与A区相连。上 部不设冷却器(主要考虑到拆卸方便)。
t t高 t低
※对于浮法玻璃退火窑, 图中所示的冷却带、退 火带另有名称。
冷却带
退火带
★二次退火 制品冷却以后再进行退火的。 分为:加热,保温,慢冷,快冷四个阶段。
t t高 t低
t高-高退火温度 t低-低退火温度 Ⅰ-加热阶段 Ⅱ-保温阶段 Ⅲ-慢冷阶段 Ⅳ-快冷阶段
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
◆退火窑的分类与窑型: ◇间歇式退火窑(室式退火窑) 制品不移动,窑内温度按工艺要求随时间而变,通常与坩埚 窑配合退火。 ※又分为明焰和隔焰两种。 ◇半连续式退火窑 制品间歇移动,窑内各处温度基本按退火制度确定,且恒定 不变,但各处温度变化是不连续的,即跳跃式的。 ※有两种形式:牵引式、隧道式。 ◇连续式退火窑 制品连续移动,窑内各处温度恒定不变。 ★网带式-用网带输送制品,制品放在网带上,网带的移动 是连续的。适用于单件玻璃制品的退火。 ★辊道式-在窑内有一系列辊道,制品在辊道上向前移动。 适用于平板玻璃、压延玻璃的退火。
·
◇退火空间及窑长、窑宽 ★网带上面的窑膛空间就是退火空间。 ★窑膛高度应比网带上制品的放置高度稍高些,只要不碰倒制 品并有足够的热气体上升即可,过高反而会增大热量消耗, 甚至影响温度分布的均匀性。 ★窑的宽度取决于产量及窑长,一般从1.2~2.5m,不希望大于 2.5m。 ★窑膛长度根据退火曲线,并考虑网带的移动速度,以及为以 后的生产发展留有余地,兼顾厂房条件等来考虑。 ★窑长上分为加热保温、缓冷、快冷三带。快冷带有封闭与敞 开两部分,其长度根据季节调节。
★烧城市煤气或天然气的退火窑 ☆烧城市煤气或天然气时,常采用管状煤气燃烧器(亦称扩散 式多孔燃烧器)。(见图)
☆此种加热方式即明焰式,在使用中,沿纵向的温度容易调 节,沿横向的温度分布很均匀,特别适用于窑膛较宽时。 ☆此种退火窑不需烟囱,燃烧产物由窑膛空间排出。
★烧重油或冷发生炉煤气的退火窑 ☆烧重油与烧冷发生炉煤气时相同,均在加热保温带的网带下 面设燃烧室。 ☆燃烧室内用大砖砌成几条互相贯通的烟道(花格形式),使 火焰分布均匀,从而使整个网带平面上的温度比较均匀,烟 气从燃烧室两侧各部位通过两侧的夹墙通道上升到窑内,再 经支烟道汇总到总烟道排出。 窑内温度是通过调节各处的烟气量来控制的。(见附图1,2) ☆对制品的加热方式包括:窑底及夹墙对制品的辐射加热、烟 气对制品的辐射及对流加热。 ☆在燃烧室每侧设一只喷嘴即可。 ☆火焰流程如图所示: 喷嘴
★电热退火窑
即用电作热源,可用电热丝、电热板作为发热体,也可用远红外电热 板。 循环风机 优点:调节控制容易,退火质量高, 电加热器 可防止污染大气,减低噪音,操作安 全方便。 电热退火窑在日用玻璃行业已得到广 泛应用。 国内目前采用的是气流强制循环式。 其气流循环情况基本同前。
[横截面图]
◆网带式退火窑的选型计算 在选型计算之前,必须已知退火制度(即退火曲线),由此制 度即可得到退火时间,还要有制品形状及尺寸、单重、产量等 数据。 选型计算的内容及步骤如下: 1. 确定网带面积F(即退火面积); 2. 确定网带宽度b; 3. 确定网带工作长度l ; 4. 计算网带移动速度w; 5. 计算各带长度,各带长度应能满足工艺上的要求; 6. 计算网带荷重,即每米长网带上的最大负荷,其值应在允许 范围之内。
◇B区(重要冷却区、退火区)—— 该区作用:将已处于高退火温度的玻璃带以一定的冷却速度进 行冷却,从而使玻璃带内的永久应力控制在允许的范围内。
管束式辐射冷却器 电加热器
管束式辐射冷却器
在窑顶两侧设抽屉式电加热器,以调节边部温度,也可在启动 时用,在窑顶部和底部均设管束式辐射冷却器(用冷风逆流间 接换热方式冷却玻璃板)。
急 速 冷 却 区
热风循环强制对流冷却区 (Ret区、直接热风冷却区) 室温风强制对流冷却区 (F区、直接冷风冷却区)
玻璃退火曲线举例:
A区 600 500 550 475 玻璃带表面温度 窑内介质气体温度 390 280 B区 C区 D 区 Ret区
F区
温度(℃)
400 300 200 100 0
☆快冷带 快冷带又分为围蔽段和敞开段。 围蔽段的横截面有两种情况: 和加热段相似,在窑顶上装风 扇,气流循环情况也相似,所不 同的是,快冷段无喷嘴,而用风 机鼓入冷风,形成气流循环。 另外,在D-D截面上,窑底设有 冷空气吸入口,窑顶设热空气排 出口。 敞开段采用直接冷却方法,冷空 气鼓入风箱,通过风箱盖板上的 许多小孔直接吹到制品上。 强制气流循环式退火窑的优点 见教材叙述。
排烟 喷嘴
附图1:烧重油或冷发生炉煤气退火窑的加热保温带(外形)
附图2:烧重油或冷发生炉煤气退火窑的加热保温带(横剖面图 及纵剖面图)
★强制气流循环式退火窑 强制气流循环式(热风循环式、强制对流式)结构见图。 退火窑沿长度分成加热保温带、慢冷带、快冷带。
加热保温带 慢冷带 围蔽段 快冷带 敞开段
◇E区—— 即Ret区和F区之间的过渡区。 玻璃带直接暴露在空气中,利用自然对流使玻璃带得到冷却。 ※从该区开始,玻璃带直接暴露在空气中。
◇F区(室温风强制对流冷却区、直接冷风冷却区)—— 该区作用:以室温空气通过冷却器上的狭缝喷嘴或小孔直接喷 吹在玻璃带上下表面,利用其强制对流使玻璃带迅速冷却。
※与Ret区的内部结构基 本相同,其不同点只是 该区为敞开结构,且冷 却风量也比Ret区大。
◇其它: ☆除过渡区外,每区由若干节组成。根据产量的不同,还可将 各区再分成几个小区,其作用相同。如B区可分为B1、B2区, F区可分为F1、F2、F3区,Ret区可分为Ret1区和Ret2区。 ☆在A、B区间和B、C区间设挡板,避免各区间相互干扰。 ☆在窑侧墙上开设观察孔(观察窑内运行情况)和清扫孔(清 扫碎玻璃)。 ☆在每区顶部和底部都装有热电偶测温,测点距带面 50~ 100mm。 ☆设在窑底部的电加热器带有金属保护板,以防碎玻璃或杂物 掉入引起短路,同时便于清扫。