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玻璃電熔爐冷卻循環水系統的設計

發布日期: 2020-08-10 18:12:02    閱讀量(375)    作者:

作者:趙麗麗,馬志純等

加熱原件是全電玻璃電熔爐中的重要組件之一。玻璃電熔爐一般使用鉬電極做為電熔爐的加熱原件,鉬電極通過玻璃中的鈉、鉀離子參與導電,所形成的焦耳熱效應對玻璃進行熔化和保溫。然而鉬電極在空氣中受熱時容易氧化,在電熔爐運行中,電極需配備特制水套并且確保有連續不斷的冷卻水輸入到水套中對水套進行冷卻,這樣才可以使水套與電極之間的玻璃液固化,對電極起到密封加固的作用,從而保證鉬電極不被氧化。因此,電熔爐冷卻循環水系統是電熔爐系統中非常重要的設計項目之一。

1、冷卻循環水系統的設計要求

(1)冷卻循環水系統的水壓要求: 0.1 ~ 0.2 MPa。

(2)冷卻循環水的水溫要求: 20 ~ 40℃。

(3)冷卻循環水的硬度要求: 小于 40×10-6,由于水套的結構不同,頂插電極水套一般要求循環水的硬度不大于 25×10-6。

(4)盡量避免斷水,一旦出現斷水,必須有應急處理措施。

(5)純凈度要求: 外觀清澈,過濾無砂,無懸浮物。

2、冷卻循環水系統的組成

冷卻循環水系統的設計必須滿足上述要求,我們以 15 t 鈉鈣玻璃全電熔爐為主體進行設計,循環水系統圖如圖 1 所示。

電熔爐冷卻循環水系統由儲水池、軟水系統、高位應急水系統、電熔爐循環水冷卻系統、電熔爐上下水系統等幾部分組成。

圖 1 循環水系統

2.1 儲水池

儲水池的作用是儲存供電熔爐循環系統使用的水。

儲水池的設計說明: 電熔爐上水和冷卻塔上水全部使用儲水池內的水源供水; 電熔爐回水和冷卻塔回都流回到儲水池。儲水池內需要設計一個浮子開關,通過浮子開關反饋信號控制儲水池的水位。

儲水池的設計要點:

(1) 儲水池的高度一定要低于電熔爐回水收集器和冷卻塔的安裝高度,這是由于電熔爐回水和冷卻塔的回水全部是依靠自然壓力回流到儲水池。如果儲水池的高度高于電熔爐回水水收集器和冷卻塔,很容易造成回水不暢通或回流現象。

(2) 儲水池可以是鋼制水箱,也可以采用混凝土水池。但需要注意的是普通鋼制水箱內部要做防銹理(例如刷防銹漆) ,不銹鋼的水箱成本較高,一般很少使用; 混凝土水池可以在水池內做防水處理,為了防止混凝土表面粉化、污染水池的水質,可以刷瀝青漆,也可以在水池內部貼瓷磚等。

(3) 儲水池的儲水量可以根據電熔爐水冷套的使用數量以及安裝上下水管道的長度進行計算。一般水平安裝的水冷套需要的水量為 7 L /min( 注意: 水套結構不同用水量也不同) ,計算出每小時所有水冷套的用水量后再增加 20%即為儲水池的總儲水量。一般 15 t 電熔爐儲水池的儲水量在20~30 t之間。

(4) 儲水池設計排污與溢流,排污的作用是定期清理水池底部沉積的污物以保證水質; 溢流的作用是一旦儲水池內的浮子開關失靈,而儲水池內的補水工作不能停止時,儲水池內高于浮子上限的水能夠自動從儲水池內排出至廠內的排污主管道,避免儲水池的水溢出。

2.2 軟化水系統

軟化水系統的作用: 儲水池內的水全部是由軟水器制出的軟化水,去除水中的鈣鎂離子,使儲水池內的水達到循環水系統的硬度要求,避免水冷套使用一段時間后結垢發生堵塞。

軟化水系統的設計說明: 軟化水系統由軟水器、上下水管道、閥門、電磁閥等組成。軟化水系統中安裝電磁閥與浮子開關,當儲水池內的浮子到水位下限時,浮子開關反饋信號給電磁閥,閥門打開軟水器開始工作,制造軟化水補充到儲水池中,直至浮子達到最高水位時,浮子開關反饋信號控制電磁閥使軟水器停止工作。

軟化水系統的設計要點:

(1)軟化水系統的關鍵設備是軟水器,根據儲水池的水量來選擇軟水器的處理量。

(2)選擇能夠達到循環水系統要求的水質、硬度指標。

(3)軟化水系統的上水為自來水,自來水的壓力不能小于軟水器的進水壓力要求,否則會影響軟水器的正常工作。

(4) 自來水進入軟水器之前必須經過濾,避免雜質進入軟水器中。

2.3 高位應急水系統

高位應急水系統的作用: 在廠內停電或水泵損壞不能啟動時的短期備用水源,做應急用。

高位應急水系統的說明: 水系統由高位應急水箱、上下水管道、閥門、浮子開關、電磁閥等組成,高位應急水箱的上水管由電熔爐上水主管道引入,高位應急水系統的下水管接入電熔爐上水主管道,使應急水補充到

水冷套中。由浮子開關配合電磁閥控制高位應急水箱的自動補水及控制補水的水位上下限。當停電或水泵損壞時需要人工打開下水閥門,使高位應急水系統的水自然回流到電熔爐上水主管道。

高位應急水系統的設計要點:

(1)高位應急水系統的水箱儲水量按可以給電熔爐水冷套補水 40 ~ 60 min 左右設計。

(2)高位應急水系統的下水需自然回流到電熔爐上水主管道,保證自然回流有 9.81 ~ 19.61 N(1~2 kg)的水壓,所以高位應急水箱的安裝位置應高于電熔爐上水主管道 3 m 以上。

(3)停電時高位應急水系統的下水管要由值班人員打開,所以下水閥門必須安裝在電熔爐值班室附近,確保在1 ~ 2 min內打開閥門及時供水。

2.4 電熔爐循環水冷卻系統

電熔爐循環水冷卻系統的作用: 使電熔爐循環水儲水池內的水溫滿足循環水系統的要求,即 20~ 40℃。電熔爐循環水冷卻系統的設計說明: 冷卻系統由冷卻塔、上下水主管道、水泵、閥門組成。在儲水池內安裝一個熱電阻,監測儲水池內的水溫,一旦水溫達到溫度設定的上限,熱電阻反饋信號到 3#泵(冷卻系統的上水泵),啟動水泵及冷卻塔,開始對循環水進行冷卻,直至達到水溫設定的下限,水泵停止工作。

電熔爐循環水冷卻系統的設計要點:

(1)根據儲水池的總儲水量,選擇冷卻塔的處理量。如果冷卻塔的處理量過小,會造成水溫降低得較慢,冷卻塔會持續工作,建議冷卻塔的處理量與儲水池的儲水量相同。

(2)水溫上限與下限的設定,可以根據水冷套的結構適當調整水溫的上下限。如果廠內有利用電熔爐做余熱利用的,可以適當將水溫上限提高到 50℃。

(3)冷卻塔放置的位置需要防塵處理,以免在冷卻過程中有污物進入到循環水中。

2.5 電熔爐上下水系統

電熔爐上下水系統的作用: 儲水池內的水輸送到電熔爐冷卻鉬電極的水冷套中,對水冷套進行降溫后,自然匯流到水收集器中,通過回水主管道回流到儲水池中。

電熔爐上下水系統的設計說明: 系統由水泵、壓力表、管道、水收集器等組成。上水水泵為一備一用,備用泵在工作泵有問題時,通過電接點壓力表反饋信號,備用泵自動開啟,保證供水。回水則通過自然壓力回流到儲水池。

電熔爐上下水系統的設計要點:

(1)為了確保水系統的連續供水,防止兩臺水泵同時損壞和高溫應急水用光等情況,需要在上水管道上引入一根應急自來水管,緊急時候打開閥門提供自來水供水。

(2)為保證回水的流暢,水收集器可以分成多個,分別安裝在電熔爐電極水冷套處的加固立柱上,安裝位置稍高于水冷套的回水管高度。這樣設計一旦循環水系統出現停水,水冷套內的水由于沒有進水壓力和回水壓力,水冷套內還可以儲存部分水,給水冷套提供短時的保護。

(3)水收集器設計有水流開關檢測或溫度檢測,主要功能是通過水流的通斷或水冷套的回水溫度來判斷循環水系統正常運行情況,當檢測出水冷套斷水時,可以自動報警,提醒值班人員檢查循環水系統。

以上介紹的是循環水系統的基本設計原理,在此循環水系統中還可增加余熱利用系統,也就是利用電熔爐爐壁熱量,提供廠內供熱系統和洗浴等處用的熱水,還可以增加軟水自動監測系統,實現在線檢測自動循環補水等功能。

冷卻循環水系統是保障電熔爐正常運行的重要設備之一,循環水系統的合理設計和運行穩定可靠,可以達到節電節能環保的目的。

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