供料道硅碳棒电加热技术应用

  在电加热变压器的初级采用可控硅移相调压技术调整电加热的功率 , 具有体积小 、 重量轻 、 成本低等很 多优点 。但是由于可控硅的移相 ,导致电源电压和电流的正弦波变形 ,使功率因数降低 、 高次谐波增加 ,直接 污染电源 ,影响供电质量 ,严重地干扰同一电网中其它用电设备的正常运行 。有很多玻璃厂的配料系统 、 行 列机控制 、 液面控制 、 退火炉控制以及同一电网内的民用电器 ,都不同程度地受到过电加热设备中可控硅造 成的干扰 ,严重时还会导致系统中的总闸跳闸 ,甚至设备自身失控没办法使用 ,使生产和生活都受到很大的影 响 。这是可控硅移相技术在大负载应用中的一个先天致命难题 ,缺少经验和教训的厂家对这一点要引起充 分的注意 。

  第 35 卷第 5 期 玻璃与搪瓷 ・2 1 ・ 采用次级可控硅控制技术后 ,可控硅的体积 、 重量 、 价格都有所增加 ,却带来了以下三点极大的好处 : ⑴ 可控硅所产生的干扰被隔离 、 吸收 ,不可能影响到电源和周围的其它用电设备 。 ⑵ 设备的安全性和可靠性都得到了极大的提高 ,少了很多生产上的担忧和麻烦 。 ⑶ 设备本身的电路得到简化 ,方便了使用和维修 。 由于有以上三大优点 ,所以在供料道硅碳棒电加热技术的应用中 ,设备制造厂家和玻璃厂家都应该采用 变压器次级可控硅控制 ,淘汰掉用可控硅控制供料道硅碳棒电加热变压器初级的做法 。 3. 3 三相平衡供 、 用电 一个厂区内的供 、 用电系统 ,应尽量做到三相的动态平衡 ,才能使自己的电力变压器效率最高 ,才有利于 节能降耗 。 供料道硅碳棒电加热设备属于较大功率的用电负载 ,若使用单相电加热变压器 ,不管是采用单段控制 还是多段控制 ,都没办法做到三相供 、 用电的动态平衡 。单相负载安排和使用不合理 , 就会影响三相供电的平 衡 ,严重时会使某一相的电流提高超过安全值 ,这种情况对于用电单位和发电供电系统都是很不经济的 ,而 且还有很大的危害性 。如果在供料道硅碳棒电加热设备中使用三相变压器与硅碳棒配套 ,就能够在负载发 生任何大小变化的情形下 ,始终保持三相供 、 用电都是平衡的 。 采用三相变压器和次级可控硅控制技术 ,能够同时解决三相平衡用电和防止可控硅产生干扰这两个大 问题 。因此 ,在玻璃行业日益增多的供料道硅碳棒电加热设备中 ,大家都要注意 : ⑴ 不采用初级可控硅控制 。 ⑵ 应该大力推广使用三相变压器 。 使用这样的装置 ,对玻璃厂的用电环境和对发电供电系统都是只有好处而没有坏处的 。

  在玻璃熔窑供料道上采用硅碳棒进行电加热 ,因其具有加热功率大 、 安全可靠 、 控温精度高 、 不污染玻璃 液等优点 ,近年来在国内的玻璃厂家中得到了广泛的应用 。这项技术在生产实际的应用中 ,只要做到电加热 变压器和硅碳棒很好的匹配 ,就能够使供料道内玻璃液的温度在很大的范围内得到提升和控制 。例如一条 长 4 460 mm 的供料道 ,在料道入口处温度波动达 ±( 20 ～30 ) ℃ 的状况下 ,如果采用三段或者四段温度控制 的办法来进行调控 ,就能很快地把供料道内空间温度的波动控制在 ± 1℃ 的范围以内 , 使流入料盆内的玻璃液 温度稳定 ,很好地满足成型机对玻璃液温度的严格需求 。

  一般情况下 ,硅碳棒电加热设备的设计容量主要是依据以下两点来考虑的 : ⑴ 要求供料道在零出料量的状态时 ,能够把料道内的空间温度提升到 950 ～1 000 ℃ 的范围内 。这样设 计 ,主要是为了在烤窑和停产检修时 ,料道内不会再使用燃油 、 燃气等方法就能够顺利地放料并尽快地投产 。 ⑵ 在窑龄的后期 ,由于熔窑老化 ,往往工作池内玻璃液的温度已经达不到设计时的指标 。此时如果采取 在供料道内多补充部分热量的做法 ,常能延续一段熔窑的使用时间 。这在经济上很合算 。不过这时 ,电加 热的用电量往往会达到或超出原有设计时的容量 。所以 ,在设计和选定电加热设备的功率时 ,应该留有一定的富 裕量去应对那些正常生产情况之外的情况 。 例如一条日出料量为 15 ～40 t,长 4 460 mm 的供料道 ,正常生产时只需 15 ～50 kW 的功率 ,根据计算 , 在烤窑时需要 80 ～90 kW 的功率 ,于是我们就将供料道的装机容量选定为 100 kVA , 再根据不同的产品需 求 ,确定采用三段或四段温度控制的办法来进行调控 ,或同时加进冷却装置 ,这样选定就是合理的 。 在正常生产时 ,根据炉温的高低和玻璃液流量的大小 , 硅碳棒电加热的日常用电量一般为设计容量的 10% ～50% 。产品越小 、 炉温越低 、 料道的保温越差 ,所消耗的电能就越多 。 有些新建熔窑的料道 ,在投产初期由于炉温高 、 流量大 ,不但不需要加温 ,反而需要吹风进行降温 。我们

  由于供料道的结构最简单 ,在玻璃行业的传统观念中 ,对供料道的设计也就不太重视 。随着玻璃行业 机械化生产程度的逐步的提升 ,供料道的重要性也慢慢变得突出 。一条好的 、 设计合理的供料道 ,在保证产品质 量 ,提高成品合格率方面起着至关重要的作用 , 同时它对于延长熔窑的常规使用的寿命也有很大的帮助 。很多时 候 ,主要是因为供料道的设计不合理而浪费掉了很多的能源 ,有时甚至造成生产没有办法进行的恶果 。所以 ,现代 的玻璃企业 ,一定要象重视熔窑的设计那样去重视供料道的设计 。 为降低供料道电加热设备的用电量 ,在设计供料道时 ,一定要千方百计地加强对供料道上下左右各处 的保温 。保温是节能的最佳方法 ,建窑时多用点保温材料 ,投产后就会得到节能降耗的效果 。

  在供料道硅碳棒电加热系统中 ,只要采用变压器次级可控硅控制技术 ,就能避免可控硅产生的干扰 。 把可控硅从电加热变压器的初级移放到变压器的次级 ,由于电加热变压器起到隔离的作用 ,可控硅所产 生的干扰就污染不到电源 。它所产生的种种干扰 ,因为有电加热变压器作隔离 ,只能被硅碳棒所吸收 ,再也 不可能影响到网内的其它用电设备 。由于可控硅在次级 ,电加热变压器初级端输入的是完整的正弦波 ,因此 , 相比之下功率因数也得到提高 。更重要的是 ,当出现因触发不可靠 、 模块损坏 、 反并联的可控硅中损坏一 个或者一个未导通等这些电路中常见的故障时 ,如果可控硅在初级 ,就会出现总闸跳闸或者烧毁电加热变压 器等严重事故 。把可控硅放到次级后 ,再出现以上问题时 ,由于硅碳棒是定阻的阻性负载 ,电路中再也不会 引发总闸跳闸和烧毁电加热变压器等严重事故 。

  目前国内用于玻璃熔窑供料道上的硅碳棒电加热设备 ,都是由变压器 、 可控硅 、 触发器和调节仪这 4 个 主要单元器件加上部分外围元件和仪表所构成 。其中由变压器和硅碳棒组成了电加热系统中最基本的发热 单元对玻璃液加热 ; 由可控硅 、 触发器 、 调节仪 3 个单元构成了系统中的功率输出和调节 、 控制部分 。采 用先进的调节仪表和可靠的触发器 ,就能够把料道内空间温度的波动稳定地控制在 ± 1℃ 的范围以内 ,并且 可以在很宽的温度范围内对玻璃液的温度做调整和控制 。 对硅碳棒的要求 : ⑴ 冷热段电阻比大 ,发热效率高 、 损耗小 。 ⑵ 初始电阻维持时间长 ,高温下老化慢 ,常规使用的寿命长 。 ⑶ 高温强度好 ,在高温下横跨使用变形小 ,不易弯 、 折。

  和埋入式电极 、 燃油 、 燃气等加热方法相比较 ,硅碳棒电加热有以下几个优点 : ⑴ 埋入式电极虽然比硅碳棒省电 ,而且是目前供料道上所有加热方式中能耗最低的一种 ,但是使用中有 三个难点 : ① 使用中稍不注意就会引起气泡或电极污染玻璃液 。 ② 电极 、 电偶和设备的安装 、 维护 、 更换很难 ,对使用 、 维护人员的要求比较高 ,特别是钼电极 ,保护不 好极易氧化 。 ③ 料道稍长还得采用混装 ,因为玻璃液表面的温度还需要辐射热补充 。 所以从人员和资金两方面考虑 ,不如暂用硅碳棒来得快 ,既省事又安全 。对于条件较好的单位 ,可考虑 采用混装 ,以利节能和对料性的进一步改善 。 ⑵ 电能比其它能源好控制 。从单一的采样点上看 ,油 、 气的燃烧温度也能控制得很精确稳定 ,但是从大 面积分布上看 ,硅碳棒所覆盖的辐射温度要比烧油和烧气均匀得多 。 ⑶ 硅碳棒不是燃烧物 ,不会产生废烟废气去污染自然环境和腐蚀供料道内的耐火材料 。 硅碳棒电加热供料道可采用以下方法节约用电 : ⑴ 做好供料道上下左右全方位的保温 。 ⑵ 根据成型机 、 产品 、 流量 、 炉温 、 场地等因素 ,合理地设计供料道的长度 。 ⑶ 做好棒阻 、 可控硅导通角与变压器的最佳匹配 ,提高变压器的效率和功率因数 。 ⑷ 保证工作池的温度 。 参考文献 :

  摘要 : 介绍硅碳棒电加热料道的设计 、 装机容量的选定 。为保护用电环境和提高变压器效率 , 提出把可控硅放在电加热变压器次级并使用三相变压器与硅碳棒配套 。 关键词 : 供料道 ; 硅碳棒 ; 电加热 中图分类号 : TQ171. 6 22 文献标识码 : B 文章编号 : 1000 - 2871 ( 2007 ) 05 - 0019 - 03

  玻璃与搪瓷 2007 年 ・ 20 ・ 不能因此就去减少设计容量 。有些厂家为降低设备的投入 ,只在供料道的均化段或料盆区安装硅碳棒电 加热 。这种安装方法对于较长的料道在烤窑 、 做小产品和熔窑运行后期 ,都必须在料道的冷却段采用烧油 、 烧气等方法去补充料道内的热量 ,否则玻璃液的温度就满足不了成型的要求 。而且这时 ,供料道内必须装进 闸板以隔断火焰和烟气与硅碳棒的接触 ,因为火焰和烟气会使硅碳棒氧化 ,缩短硅碳棒的常规使用的寿命 。