浅析泡沫玻璃熔窑的温度控制及监测

浅析泡沫玻璃熔窑的温度控制及监测

胡斯友

武汉理工大学 湖北武汉 430070

摘要：泡沫玻璃熔窑的温度控制及监测制系统情况会对产品质量产生重要影响，窑炉内温度常常被外界因素影响，若不能对其进行合理调节，势必会对产品成品率与能源消耗产生影响，有必要合理控制和监测窑内温度。基于此，文章就泡沫玻璃熔窑的温度控制及监测工作展开详细分析，希望能对熔窑温度控制工作带来一定帮助。

关键词：泡沫玻璃熔窑；温度；控制及监测

前言：温度控制及监测是窑炉装备燃烧的重点，其既能反映窑炉热技术，还能充分反映窑炉质量与运行情况。窑炉温度作为影响泡沫泡沫玻璃生产的重要因素，实际生产期间受到多种因素影响，若温度控制不精准，势必会导致泡沫玻璃制造出现很多缺陷。因此，有必要加强泡沫玻璃窑炉温度控制及监测。

1、泡沫玻璃熔化温度曲线

针对操作连续的泡沫泡沫玻璃熔窑，泡沫玻璃形成不同阶段是在不同泡沫玻璃熔窑位置内进行的，且操作时间一致。泡沫玻璃液中不同时间发生的物理反应相同，且不同阶段对温度的要求各不相同。所以，沿泡沫玻璃熔窑纵向设置，应结合泡沫玻璃熔窑原材料、结构、成型方式、熔化率等情况，创建稳定熔制的泡沫玻璃制造温度。这一过程既符合泡沫玻璃熔化需求，还确保泡沫玻璃液有效流动，便于建立稳定清晰熔化界线，确保泡沫玻璃稳定熔化，泡沫玻璃液流向成形。

不管应用哪种温度曲线，当曲线确定完后，势必要遵照生产管理机制认真执行相关操作。现阶段，温度制度的建立可以明显提升泡沫玻璃液熔化质量，因此这一阶段必须要合理采取措施开展熔化操作，保证熔化温度稳定。若因某一原因造成温度曲线波动，窑内泡沫玻璃液也会发生不规则流动，则会导致不同程度产品质量波动。尤其当热点位置出现变化后，朝着成型方向流动的泡沫玻璃液将带走部分未融化原料与气泡，有时还会带动脏泡沫玻璃层流到成形方向中，最终导致泡沫玻璃质量逐渐降低。因而当温度出现变化时，一定要及时找出原因，然后及时采取措施进行调整，确保温度制度稳定。

2、设计泡沫玻璃溶化合理温度区

遵循温度曲线合理开展泡沫玻璃熔化过程，与此同时，各个温度区都应对温度进行严格要求，确保各区都应经历熔化过程。硅酸盐成形区：配合料经由投料机进到熔窑当中，接着当炉内温度在750～1050°，配合料将发生系列化学反应，与此同时，将有很多气体出来，最终变为二氧化硅与硅酸盐构成的不透明烧结物。泡沫玻璃成形区：当温度达到1150-1250℃，烧结物内低共熔物相继熔化，且在温度不断提升的当下，将有很多条纹状泡沫玻璃液产生。澄清泡沫玻璃液区：随着温度的上升，当这一温度超过1350-1450℃后，泡沫玻璃液黏度下降，气泡随之全部排出。泡沫玻璃液均化区：若泡沫玻璃液温度一直不变，在扩散、对流及溶解风方面影响下，泡沫玻璃液内条文相继消除，均化以后温度将会逐渐降低。降温成形阶段：均匀沉降泡沫玻璃液，确保泡沫玻璃液具备一定黏度，冷却期间温度需要控制在1150-1200℃。

3、利用温度差在泡沫玻璃熔窑助熔液流形成

配合料在高温条件下变为可流动泡沫玻璃液，在动力与温度高低作用下形成多方向泡沫玻璃液流。熔窑长度方向上随着温度呈现曲线分布，最高点温度又叫做“热点”。由热点一直到投料口、成形区等阶段会有较大温度差，另外受到连续投料与取料等操作影响，熔窑纵向方向可构成两大对流，其中一个为投料流，另一个为成形流。其中投料流主要是由热点至投料口间的温差产生的，成形流则是因流道口持续取料和热点及流道口温差产生的。因成形期间经常受到泡沫玻璃液拉力与投料推力等方面作用，故而将导致熔窑泡沫玻璃液朝着固定方向流动，此时可以称其为生产流。熔窑内不同位点泡沫玻璃液温度差流动，叫做热对流或自然对流。其中，自然对流又分为横向流与纵向流。这两种流动可以同时在泡沫玻璃池内产生作用。泡沫玻璃熔窑操作本质即需要形成稳定的投料回流与成形流，这一过程要求泡沫玻璃液温度场与热点位置稳定。唯有确保熔窑液流稳定，方能促进泡沫玻璃液朝着成形流迈进，保证泡沫玻璃成品中没有质量缺陷出现。

投料流和生产回流共同作用，可以在熔化后的泡沫玻璃液和未熔化配合料间建立起一定区限，此时，区限中会有较多泡产生，区限外液面十分明亮。随着熔化分界线逐渐靠近投料流，其可以有效监测熔窑内熔化品质。操作期间，若出现熔化分界线位移等问题都表明熔化区出现问题。熔化温度曲线出现波动也会对熔化分界线产生影响，最终影响泡沫玻璃板质量。

4、泡沫玻璃熔窑温度监测技术

在泡沫玻璃熔窑熔化操作当中，各区温度控制工作十分重要，随着泡沫玻璃液吸热要求与熔窑火焰燃烧波动的改变，碹顶温度常常发生波动，实际温度调整期间应结合窑内火焰情况，便于合理控制碹顶温度，保证泡界线形状与位置与实际工艺相符。可见图1、图2

泡沫玻璃熔窑温度监测图1 泡沫玻璃熔窑出料监测图2

早期，高温窑炉监控多是由人工来观察，但这种人工观察操作不仅不安全，而且也不准确，此外，炉外开孔相对较小，人为观察只能粗糙的进行，难以清晰的看到炉内现状，也难以对窑内情况及时调整，最终难以满足泡沫玻璃熔窑温度与工艺方面要求。所以，泡沫玻璃熔窑窑内火焰燃烧及料液熔化控制期间，利用高温图像技术对熔窑温度进行监测并进行合理控制，同时可引入专家系统比对和分析。能及时快速发现异常情况，并及时进行状况调整。

5、泡沫玻璃熔窑温度计算机控制技术

在泡沫玻璃生产中DCS系统主要熔合控制、计算机、通讯、图像处理等方面技术实现对生产阶段的集中管控，能解决传统设备难以解决的问题，且可以有效提升实际控制水平。以计算机控制技术为基础，现阶段，温度控制燃料调节方法主要有：窑温调节与定值调节。其中，定值调节需要结合温度制度方面要求，精准设定单加热器燃料量，接着结合实际燃烧情况供给最佳助燃空气量。窑温调节则为结合窑内特定位置温度变化情况。熔窑熔化温度调节合理则能使熔窑作业更稳定。随着计算机技术的大面积推广，很多新控制技术相继出现，这也为泡沫玻璃熔窑控制操作提供了新方法。

泡沫玻璃熔窑温度控制及监测图3

泡沫玻璃熔窑温度控制作为非线性系统，要想准确控制这一数值十分不易。目前，国内泡沫玻璃熔窑参数控制主要使用PID控制，现在可采用为更优的控制方法，如基于模糊逻辑的窑炉温度预测控制、图像专家识别控制等。

结语：综上，泡沫玻璃窑炉温度图像专家系统控制、高温图像监控等都是自动化控制系统范围内的，这先进技术的引入不仅可以帮助人员解决泡沫玻璃窑炉温度控制及测量，还能减少泡沫玻璃企业人力成本，帮助其不断提升生产效率和品质，同时促进泡沫玻璃控制及测量快速提升，促进泡沫玻璃行业全面发展。

参考文献：

[1]潘泓桥. 燃气泡沫泡沫玻璃窑炉控制系统研究[D].兰州理工大学,2011.

[2]袁耀. 硅酸钠窑炉温度控制系统的设计[D].武汉理工大学,2015.

[3]冯冬青,许雪燕. 泡沫玻璃窑炉气电混合智能控制系统[J]. 郑州大学学报(理学版),2017,49(01):96-102.