電阻式電熔窯及玻璃纖維生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃纖維的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，具體是一種電阻式電熔窯及采 用該窯生產(chǎn)玻璃纖維的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前玻璃纖維的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝分為兩大類：
[0003] 1、坩堝法
[0004] 在耐火材料制成的坩堝爐內(nèi)，以玻璃球為原料，用硅碳棒對玻璃球加熱使之熔化 而導(dǎo)電，進而用置于已熔化的玻璃液中的鉬電極或鉑銠合金電極電流通過導(dǎo)電的玻璃液產(chǎn) 生的熱使玻璃溫度達到1250°C左右，再用鉑銠合金制成的多孔漏板進行拉絲。
[0005] 2、池窯法
[0006] (1)燃料池窯：以天然氣或重油等為燃料，將玻璃粉料（由多種原料混合而成）加 熱至熔化狀態(tài)（1400°C~1500°C )，再經(jīng)澄清均化，冷卻至1250°C左右，再將玻璃溶液送到 設(shè)有若干鉑金漏板的通道進行拉絲。
[0007] (2)電極式電熔窯：在用耐火材料制成的爐體內(nèi)設(shè)有多組鉬或二氧化錫電極，以 玻璃粉料為原料，以硅碳棒在爐頂加熱，使玻璃粉料熔化而導(dǎo)電，再以電極通入電流，使玻 璃進一步熔化至1400°C~1500 °C，經(jīng)澄清均化，冷卻至1250 °C左右，將玻璃液送入設(shè)有若 干鉑金漏板的通道進行拉絲。
[0008] 上述設(shè)備及工藝的缺陷在于：
[0009] 1、坩堝法產(chǎn)量低，爐內(nèi)溫度不均勻，單位產(chǎn)品電耗高，原料消耗高等缺點，已經(jīng)逐 步淘汰，僅在生產(chǎn)高支紗（比較細的玻璃纖維紗）時有少量使用。
[0010] 2、燃料池窯：隨著天然氣，重油的價格不斷上漲，其能源成本已經(jīng)不再具有優(yōu)勢。 其主要缺點是：
[0011] (1)環(huán)境污染大：燃料在燃燒時要產(chǎn)生二氧化碳、氮氧化物、硫化物等有害氣體， 盡管目前大型天然氣窯都采用純氧燃燒，使用脫硫氣，這樣使氮氧化物、二氧化硫大量的減 少，但無疑增加了生產(chǎn)成本。同時二氧化碳的排放也是無法解決的。玻璃原料在熔化過程 有大量的硼化物、氟化物也隨著煙道氣排出，要將此類有害氣體捕捉下來，使其達標(biāo)排放， 其代價也是巨大的。
[0012] (2)建造成本高：由于此類玻璃窯是由爐膛（燃燒室）由上而下對玻璃加熱，因此 傳熱慢且不均勻，為此在池窯內(nèi)需設(shè)有用鉑金制成的鼓泡管對玻璃液進行鼓泡，攪拌，需要 使用昂貴的貴金屬。在整個窯池系統(tǒng)中，爐膛是溫度的最高點，當(dāng)玻璃液的溫度為1450°C 時，爐膛局部熱點溫度超過1700°C，這就必須使用昂貴的高溫耐火材料。同時一次燃燒的排 放煙氣溫度都超過l〇〇〇°C，為了提高熱能利用率，這類池窯均設(shè)有熱交換器（蓄熱器）來回 收煙氣熱量，這又增加了建造成本。盡管如此，其熱效率也只有50%左右。
[0013] (3)運行中不能停爐，烤爐再啟動的時間很長，達20~30天。
[0014] 3、電極式電熔窯：此類電熔窯的主要缺點是不能用于大規(guī)模生產(chǎn)無堿玻璃纖維。 這是因為無堿玻璃纖維熔液電阻率很高，在中、大型窯內(nèi)電極間距離都在1500mm以上， 要使其達到熔化玻璃所需的功率很大（達200~10000KW)，電極間的工作電壓可能超過 2000V，而很多耐火材料在熱態(tài)下的電阻率都與無堿玻璃溶液差不多，這樣在耐火材料上就 存在旁通電流，既不利于工作的穩(wěn)定，又加速耐火材料的侵觸。同時電極引入線的接頭都需 水冷，絕緣問題很難解決，此類電熔窯對供電的保證要求很高，一旦停電造成玻璃液冷卻結(jié) 塊，很難再起動，甚至使?fàn)t窯報廢。同時由于功率較大，應(yīng)使用三相電源，這樣爐內(nèi)電流紊 亂，不易控制，溫度場也不均勻。
[0015] 由于如上所述的缺陷，到目前為止，電熔窯僅用于生產(chǎn)中堿的日用玻璃，尚無生產(chǎn) 無堿玻璃纖維的實例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有玻璃纖維窯爐及生產(chǎn)方法的缺陷，提供一種可實現(xiàn) 連續(xù)式生產(chǎn)無堿玻璃纖維的電阻式電熔窯及采用該窯生產(chǎn)玻璃纖的工藝。
[0017] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0018] 本發(fā)明的電阻式電熔窯包括加料車、熔化室、均化澄清室、調(diào)溫冷卻室、通道、鉑金 漏板和拉絲機。熔化室與均化澄清室、調(diào)溫冷卻室、通道、鉑金漏板、拉絲機依次相連；在熔 化室與均化澄清室之間設(shè)有流液孔；熔化室、均化澄清室、調(diào)溫冷卻室和通道內(nèi)均設(shè)有鉬電 阻加熱元件。
[0019] 本發(fā)明的電阻式電熔窯由于采用的是電阻式加熱元件加熱，沒有燃料燃燒時產(chǎn)生 的二氧化碳、氮氧化物、硫化物等有害氣體，幾乎沒有有害氣體排放；在相同產(chǎn)能下，與燃燒 窯相比，投資約為使用天燃氣燃燒窯的1/3-1/5,節(jié)省了投資；運行及維護成本低；與電極 加熱式電熔窯相比，由于采用鉬電阻加熱元件通電后對玻璃粉料直接加熱，熱效率高，具有 比目前其它窯爐均勻得多的溫度場，因此物料溫度均勻。
[0020] 進一步的改進是：所述的鉬電阻加熱元件由鉬或鉬合金制成。
[0021] 由于鉬電阻加熱元件內(nèi)溫度場均勻，幾乎不存在過熱點，因而使物料溫度均勻。
[0022] 更進一步的改進是：所述的鉬合金是在鉬里添加含量小于等于1 %的鑭、錸、鉭形 成的鉬鑭合金、鉬錸合金、鉬鉭合金以及鉬鑭合金、鉬錸合金、鉬鉭合金的氧化物。
[0023] 采用鉬合金可使鉬的再結(jié)晶溫度提高至1600°C以上，更有利于對物料的加熱。
[0024] 更進一步的改進是：所述的鉬電阻加熱元件為蛇形，功率為50~2000KW。
[0025] 鉬或鉬合金制成的大功率蛇形電阻通電后對玻璃粉料直接加熱，熱效率高。蛇形 高溫鉬電阻加熱元件的工作電壓低，相鄰的電阻之間的電位差僅5V，因此電流幾乎全部從 鉬電阻加熱元件中流走，玻璃液及耐火材料表面幾乎不存在電流，因此調(diào)節(jié)功率和各層的 溫度十分方便。
[0026] 電阻式電熔窯的玻璃纖維生產(chǎn)工藝，是將鉬電阻加熱元件直接置于玻璃原料中， 通電后將玻璃料熔化為1400°C~1500°C的玻璃液，經(jīng)均化、澄清、調(diào)溫至1200°C~1300°C， 再送至通道加熱保溫，玻璃液經(jīng)通道進入鉬金漏板漏出后由拉絲機拉絲，制成玻璃纖維，具 體工藝流程如下：
[0027] (1)配料：將玻璃原料按所需要求配料；
[0028] (2)布料：將配置好的玻璃原料加入熔化室后；再用加料機沿熔化室的頂部往復(fù) 行走，邊行走邊布料，在窖爐的恪化室頂部形成200~300mm的玻璃粉料冷料層；
[0029] (3)熔化：將鉬或鉬合金制成的鉬電阻加熱元件直接置于玻璃原料中加熱，將玻 璃原料熔化至1400°C~1500°C ;
[0030] (4)均化澄清：熔化后的玻璃液通過流液孔進入均化澄清室而上升，玻璃液在均 化澄清室停留24~48小時，溫度為1300°C~1400°C ;
[0031] (5)調(diào)溫冷卻：將均化澄清后的玻璃液溫度調(diào)節(jié)至1200°C~1300°C ;
[0032] (6)通道加熱：將調(diào)溫冷卻后的玻璃液在通道中加熱保溫，使玻璃液溫度保持在 1200。。~1300。。；
[0033] (7)漏液：經(jīng)通道加熱保溫后的玻璃液通過鉑金漏板漏出；
[0034] (8)拉絲：從鉑金漏板流出的玻璃液，經(jīng)絲根冷卻，涂浸潤劑，由拉絲機拉成玻璃 纖維。
[0035] 本發(fā)明的玻璃纖維生產(chǎn)工藝采用耐高溫熔化狀態(tài)的玻璃液侵觸的大功率鉬電阻 加熱元件直接置于玻璃原料中加熱，對玻璃原料垂直熔化，在同樣的工作面積上，玻璃溶液 的熔化，澄清、均化的時間都比較長，同時由于爐內(nèi)溫度場極其均勻，所制得的玻璃熔液的 質(zhì)量高，使拉絲作業(yè)穩(wěn)定。由于熔化室采用冷窯頂（即在高溫玻璃熔液上始終存在200~ 300mm的粉料），玻璃熔化過程中產(chǎn)生的硼化物、氟化物在此被冷凝回流，幾乎沒有廢氣排 放。由于本發(fā)明是將鉬合金電阻元件直接置于玻璃液中，在停電死爐后啟動極為容易，不需 要用硅碳棒輔助啟動。
[0036] 本發(fā)明的效果在于：由于采用耐高溫大功率的電阻式加熱元件直接置于玻璃原料 中加熱，加熱效率高。在相同產(chǎn)能下，與現(xiàn)在的玻璃纖維生產(chǎn)窯相比，投資小，運行及維護成 本低；具有比目前其它窯爐均勻得多的溫度場，因此物料溫度均勻；對供電要求不高，系統(tǒng) 工作電壓低；由于鉬電阻式加熱元件是一直直接置于玻璃液中，在停電死爐玻