zprávy

E-sklo (bezalkalické sklolaminát)Výroba ve vanových pecích je složitý proces tavení za vysokých teplot. Profil teploty tavení je kritickým bodem řízení procesu, který přímo ovlivňuje kvalitu skla, účinnost tavení, spotřebu energie, životnost pece a konečný výkon vlákna. Tohoto teplotního profilu se dosahuje především úpravou charakteristik plamene a elektrickým zesilovačem.

I. Teplota tání E-skla

1. Rozsah teplot tání:

Úplné roztavení, vyčeření a homogenizace E-skla obvykle vyžaduje extrémně vysoké teploty. Typická teplota tavicí zóny (horkého místa) se obvykle pohybuje od 1500 °C do 1600 °C.

Konkrétní cílová teplota závisí na:

* Složení šarže: Specifické složení (např. přítomnost fluoru, vysoký/nízký obsah boru, přítomnost titanu) ovlivňuje charakteristiky tavení.

* Konstrukce pece: Typ pece, velikost, izolační účinnost a uspořádání hořáku.

* Cíle výroby: Požadovaná rychlost tavení a požadavky na kvalitu skla.

* Žáruvzdorné materiály: Rychlost koroze žáruvzdorných materiálů při vysokých teplotách omezuje horní teplotu.

Teplota v čeřící zóně je obvykle o něco nižší než teplota v horkém místě (přibližně o 20–50 °C nižší), aby se usnadnilo odstraňování bublin a homogenizace skla.

Teplota pracovního konce (předpecí) je výrazně nižší (obvykle 1200 °C – 1350 °C), což vede k tomu, že sklovina dosáhne vhodné viskozity a stability pro tažení.

2. Důležitost regulace teploty:

* Účinnost tavení: Dostatečně vysoké teploty jsou klíčové pro zajištění úplné reakce směsi (křemenný písek, pyrofylit, kyselina boritá/colemanit, vápenec atd.), úplného rozpuštění zrn písku a důkladného uvolnění plynu. Nedostatečná teplota může vést ke vzniku zbytků „suroviny“ (neroztavené částice křemene), kamenů a zvýšeného množství bublin.

* Kvalita skla: Vysoké teploty podporují čiření a homogenizaci skloviny, čímž se snižují vady, jako jsou provazce, bubliny a kamínky. Tyto vady výrazně ovlivňují pevnost vláken, míru lomu a kontinuitu.

* Viskozita: Teplota přímo ovlivňuje viskozitu skloviny. Tažení vláken vyžaduje, aby sklovina měla specifický rozsah viskozity.

* Koroze žáruvzdorných materiálů: Příliš vysoké teploty drasticky urychlují korozi žáruvzdorných materiálů pecí (zejména elektrolyticky svařovaných cihel AZS), zkracují životnost pece a mohou způsobit usazování žáruvzdorných kamenů.

* Spotřeba energie: Udržování vysokých teplot je primárním zdrojem spotřeby energie ve vanových pecích (obvykle představuje více než 60 % celkové spotřeby energie při výrobě). Přesná regulace teploty, aby se zabránilo nadměrným teplotám, je klíčem k úsporám energie.

II. Regulace plamene

Regulace plamene je základním prostředkem pro řízení rozložení teploty tavení, dosažení efektivního tavení a ochranu konstrukce pece (zejména koruny). Jejím hlavním cílem je vytvořit ideální teplotní pole a atmosféru.

1. Klíčové parametry regulace:

* Poměr paliva a vzduchu (stechiometrický poměr) / Poměr kyslíku a paliva (pro kyslíko-palivové systémy):

* Cíl: Dosažení úplného spalování. Nedokonalé spalování plýtvá palivem, snižuje teplotu plamene, produkuje černý kouř (saze), které kontaminují sklovinu a ucpávají regenerátory/výměníky tepla. Přebytečný vzduch odvádí značné množství tepla, čímž snižuje tepelnou účinnost a může zesílit korozi způsobenou oxidací koruny.

* Nastavení: Přesná regulace poměru vzduchu a paliva na základě analýzy spalin (obsah O₂, CO).E-skloTankové pece obvykle udržují obsah O₂ ve spalinách na úrovni přibližně 1–3 % (spalování s mírně přetlakem).

* Vliv atmosféry: Poměr vzduchu a paliva také ovlivňuje atmosféru pece (oxidační nebo redukční), což má nepatrný vliv na chování určitých složek kmene (jako je železo) a barvu skla. U E-skla (vyžadujícího bezbarvou průhlednost) je však tento vliv relativně malý.

* Délka a tvar plamene:

* Cíl: Vytvořit plamen, který pokrývá povrch taveniny, má určitou tuhost a dobrou roztíratelnost.

* Dlouhý plamen vs. krátký plamen:

* Dlouhý plamen: Pokrývá velkou plochu, rozložení teploty je relativně rovnoměrné a způsobuje menší tepelný šok na korunce. Lokální teplotní špičky však nemusí být dostatečně vysoké a průnik do zóny „vrtání“ šarže může být nedostatečný.

* Krátký plamen: Silná tuhost, vysoká lokální teplota, silný průnik do vrstvy směsi, což vede k rychlému tavení „surovin“. Pokrytí je však nerovnoměrné, což snadno způsobuje lokální přehřátí (výraznější horká místa) a významný tepelný šok na korunce a prsní stěně.

* Nastavení: Dosahuje se nastavením úhlu hořákové pistole, výstupní rychlosti paliva a vzduchu (poměru hybnosti) a intenzity víření. Moderní vanové pece často používají vícestupňově nastavitelné hořáky.

* Směr plamene (úhel):

* Cíl: Efektivní přenos tepla na vsázku a povrch skloviny, bez přímého dopadu plamene na korunku nebo hrudní stěnu.

* Nastavení: Upravte úhel sklonu (vertikální) a stáčení (horizontální) hořákové pistole.

* Úhel sklonu: Ovlivňuje interakci plamene s hromadou vsádky („olizování vsádky“) a pokrytí povrchu taveniny. Příliš malý úhel (plamen směřující příliš dolů) může odírat povrch taveniny nebo hromadu vsádky a způsobit přenos, který koroduje hrudní stěnu. Příliš vysoký úhel (plamen směřující příliš nahoru) má za následek nízkou tepelnou účinnost a nadměrné zahřívání korunky.

* Úhel natočení: Ovlivňuje rozložení plamene po šířce pece a polohu horkého místa.

2. Cíle regulace plamenů:

* Vytvořte racionální horké místo: Vytvořte zónu s nejvyšší teplotou (horké místo) v zadní části tavicí vany (obvykle za psí boudou). Toto je kritická oblast pro čiření a homogenizaci skla a funguje jako „motor“ řídící tok taveniny skloviny (z horkého místa směrem k dávkovacímu zavaděči a pracovnímu konci).

* Rovnoměrný ohřev povrchu taveniny: Zabraňte lokálnímu přehřátí nebo podchlazení, čímž se sníží nerovnoměrná konvekce a „mrtvé zóny“ způsobené teplotními gradienty.

* Ochrana konstrukce pece: Zabraňte dopadu plamene na korunu a hrudní stěnu, čímž se vyhnete lokálnímu přehřátí, které vede k urychlené korozi žáruvzdorných materiálů.

* Efektivní přenos tepla: Maximalizujte účinnost sálavého a konvekčního přenosu tepla z plamene na vsázku a povrch skloviny.

* Stabilní teplotní pole: Snižte výkyvy pro zajištění stabilní kvality skla.

III. Integrované řízení teploty tání a regulace plamene

1. Teplota je cílem, plamen je prostředkem: Regulace plamene je primární metodou pro řízení rozložení teploty v peci, zejména polohy a teploty horkého místa.

2. Měření teploty a zpětná vazba: Nepřetržité monitorování teploty se provádí pomocí termočlánků, infračervených pyrometrů a dalších přístrojů umístěných na klíčových místech pece (dávkovací zařízení, tavicí zóna, horké místo, čeřicí zóna, předpecí). Tato měření slouží jako základ pro nastavení plamene.

3. Automatické řídicí systémy: Moderní velkokapacitní vanové pece široce využívají systémy DCS/PLC. Tyto systémy automaticky řídí plamen a teplotu úpravou parametrů, jako je průtok paliva, průtok spalovacího vzduchu, úhel hořáku/tlumiče, na základě přednastavených teplotních křivek a měření v reálném čase.

4. Vyváženost procesu: Je nezbytné najít optimální rovnováhu mezi zajištěním kvality skla (vysokoteplotní tavení, dobré vyčiření a homogenizace) a ochranou pece (zabránění nadměrným teplotám a dopadu plamene) a zároveň snížením spotřeby energie.