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玻璃窯爐的電助熔加熱技術在普通玻璃熔窯內,隨著熔化量的增加,料堆逐漸加長,當熔化量超過熔窯的設計值時,單靠空間溫度形成的熱障不足以阻擋料堆向前運動,料堆便沖破泡界線,進人成型流,在玻璃上形成結石、氣泡等缺陷。采用電助熔可以解決這問題,其機理如圖2-17所示。電極由池底或池壁插人。通電后,電極附近的玻璃液在焦耳熱效應的作用下溫度逐漸升高,密度變小,玻璃液向上運動,上升到液面后向兩邊運動,形成熱障。電能產生的焦耳熱效應使得熱點和投料端溫差加大,強化了熱點的作用,所產生的有益對流,有助于配合料的合理分布,便于穩定熔窯操作。不同品種、不同類型的玻璃窯爐,電極插入和排布方式、位置有較大差別,插人方式主要有水平插人方式和垂直插入方式。原則是,對于中小型窯爐,盡量用水平插入方式,對于大型玻璃窯爐,一般采用底插方式。電助熔池窯的電極布置即電場的分布是一個很關鍵的問題,決定了電助熔的效果,直接影響著電助熔設備的運轉效率。由于窯型結構、玻璃的顏色和組成、操作、控制不同,必須經過模擬試驗才能決定電極布置。電極的位置,對于常規的火焰窯,安裝電助熔的最簡單、最直接的目的是增加熔窯的出料量。這種情況下,電極一般安裝在熔窯的尾部,即熔化區。電能在玻璃熔體內直接釋放,這給熔化帶來兩個好處一是增加了出料量$二是可以給火焰不能直接覆蓋加熱的區域進行直接電加熱。對于熔化鈉鈣玻璃的馬蹄焰窯,其典型的電極布置是在兩小爐下的池壁布置4個電極,另兩側壁各相對布置4支電極,形成3個加熱區域,如圖2-18所示。這種電極的布置受制于熔窯的長和寬尺寸,靈活性較小。由于火焰窯內玻璃液上表面溫度高,靠近池底的玻璃液溫度低,這就導致水平電極電助熔裝置的能量主要在靠近玻璃液上表面的部分釋放,而恰恰需要加熱的、靠近池底的、溫度低的玻璃液卻沒有被很好地加熱,這就大大降低了電助熔的效率。這種現象在小型窯上可能不明顯,但在大型窯上其影響是巨大的。底插電極的電助熔系統則提供了更多的靈活性。電極可以布置在熔窯內的任何位置,不受熔窯長與寬的限制。當電極布置合理且電極的插人深度合適時,不會出現表面過度加熱的現象,而直接加熱底部溫度低的玻璃。典型的底插電極布置如圖2-19所示。水平電極和底插電極除功率分布不同之外,它們的損耗模式也不相同。水平電極由于存在尖端放電現象,即電流大部分是從電極的頂部釋放,這就導致電極的端部損耗較快,電極尖端呈現錐形。當錐尖損耗完后,電極的長度即變短,所以電極需要定期推進。電極的定期推進帶來電極水套和耐火材料的應力增加,加大了熔窯運行的風險。而底插電極的電流釋放是在整個電極表面進行的,電極電流釋放平穩,一般情況下,一個爐齡電極不需推進。決定使用底插電極或水平電極的另一個因素是碎玻璃的含鐵量。如果碎玻璃中含鐵量較高,在池底會形成一層薄的含鐵量極高的導電層,會導致底插電極之間的短路,這種情況下,就不適宜使用底插電極,除非能保證除盡碎玻璃中的含鐵夾雜物。安裝電助熔的目的不同,電極布置也不一樣。在熔化部(即池窯的熱點處)配置電助熔的電極時,一般包括一排或兩排底插電極,這些電極布滿整個熔窯的寬度且與玻璃液的流動方向垂直,形成熱壩電極用來提高玻璃的質量而非產量。