E-glass (sợi thủy tinh không kiềm)Sản xuất trong lò bể là một quá trình nấu chảy phức tạp ở nhiệt độ cao. Biên độ nhiệt độ nóng chảy là một điểm kiểm soát quy trình quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thủy tinh, hiệu suất nấu chảy, mức tiêu thụ năng lượng, tuổi thọ lò và hiệu suất sợi cuối cùng. Biên độ nhiệt độ này chủ yếu đạt được bằng cách điều chỉnh đặc tính ngọn lửa và tăng cường điện.
I. Nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh điện tử
1. Phạm vi nhiệt độ nóng chảy:
Quá trình nấu chảy, làm trong và đồng nhất hoàn toàn thủy tinh E thường đòi hỏi nhiệt độ cực cao. Nhiệt độ vùng nóng chảy (điểm nóng) điển hình thường dao động từ 1500°C đến 1600°C.
Nhiệt độ mục tiêu cụ thể phụ thuộc vào:
* Thành phần theo mẻ: Các công thức cụ thể (ví dụ: sự có mặt của flo, hàm lượng bo cao/thấp, sự có mặt của titan) ảnh hưởng đến đặc tính nóng chảy.
* Thiết kế lò: Loại lò, kích thước, hiệu quả cách nhiệt và cách bố trí đầu đốt.
* Mục tiêu sản xuất: Tốc độ nóng chảy mong muốn và yêu cầu về chất lượng thủy tinh.
* Vật liệu chịu lửa: Tốc độ ăn mòn của vật liệu chịu lửa ở nhiệt độ cao giới hạn nhiệt độ trên.
Nhiệt độ vùng tinh luyện thường thấp hơn một chút so với nhiệt độ điểm nóng (thấp hơn khoảng 20-50°C) để tạo điều kiện loại bỏ bọt khí và đồng nhất hóa thủy tinh.
Nhiệt độ ở đầu làm việc (mặt trước) thấp hơn đáng kể (thường là 1200°C – 1350°C), đưa thủy tinh nóng chảy đạt độ nhớt và độ ổn định thích hợp để kéo.
2. Tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ:
* Hiệu suất nóng chảy: Nhiệt độ đủ cao là yếu tố quan trọng để đảm bảo phản ứng hoàn toàn của các vật liệu trong mẻ (cát thạch anh, pyrophyllite, axit boric/colemanite, đá vôi, v.v.), hòa tan hoàn toàn các hạt cát và giải phóng khí triệt để. Nhiệt độ không đủ cao có thể dẫn đến cặn “nguyên liệu thô” (các hạt thạch anh chưa nóng chảy), đá và tăng bọt khí.
* Chất lượng thủy tinh: Nhiệt độ cao thúc đẩy quá trình làm trong và đồng nhất hóa thủy tinh nóng chảy, giảm thiểu các khuyết tật như dây, bọt khí và đá. Những khuyết tật này ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền, tỷ lệ vỡ và tính liên tục của sợi thủy tinh.
* Độ nhớt: Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhớt của thủy tinh nóng chảy. Quá trình kéo sợi yêu cầu thủy tinh nóng chảy phải nằm trong một phạm vi độ nhớt nhất định.
* Ăn mòn vật liệu chịu lửa: Nhiệt độ quá cao làm tăng tốc độ ăn mòn vật liệu chịu lửa của lò nung (đặc biệt là gạch AZS nung chảy bằng điện), làm giảm tuổi thọ của lò nung và có khả năng phát sinh đá chịu lửa.
* Tiêu thụ năng lượng: Duy trì nhiệt độ cao là nguồn tiêu thụ năng lượng chính trong lò nung bể (thường chiếm hơn 60% tổng mức tiêu thụ năng lượng sản xuất). Kiểm soát nhiệt độ chính xác để tránh nhiệt độ quá cao là chìa khóa để tiết kiệm năng lượng.
II. Điều chỉnh ngọn lửa
Điều chỉnh ngọn lửa là phương tiện cốt lõi để kiểm soát sự phân bố nhiệt độ nóng chảy, đạt được hiệu quả nóng chảy và bảo vệ cấu trúc lò (đặc biệt là đỉnh lò). Mục tiêu chính của nó là tạo ra trường nhiệt độ và bầu không khí lý tưởng.
1. Các thông số điều chỉnh chính:
* Tỷ lệ nhiên liệu-không khí (Tỷ lệ thành phần) / Tỷ lệ oxy-nhiên liệu (đối với hệ thống oxy-nhiên liệu):
* Mục tiêu: Đạt được quá trình đốt cháy hoàn toàn. Quá trình đốt cháy không hoàn toàn gây lãng phí nhiên liệu, làm giảm nhiệt độ ngọn lửa, tạo ra khói đen (bồ hóng) làm ô nhiễm thủy tinh nóng chảy và làm tắc nghẽn bộ tái sinh/bộ trao đổi nhiệt. Không khí dư thừa mang theo một lượng nhiệt đáng kể, làm giảm hiệu suất nhiệt và có thể làm tăng cường quá trình ăn mòn oxy hóa đỉnh.
* Điều chỉnh: Kiểm soát chính xác tỷ lệ không khí-nhiên liệu dựa trên phân tích khí thải (hàm lượng O₂, CO).Kính điện tửlò đốt thùng thường duy trì hàm lượng O₂ trong khí thải ở mức khoảng 1-3% (đốt cháy áp suất hơi dương).
* Tác động đến Khí quyển: Tỷ lệ không khí/nhiên liệu cũng ảnh hưởng đến khí quyển lò nung (oxy hóa hoặc khử), điều này có tác động nhỏ đến hoạt động của một số thành phần trong mẻ nung (như sắt) và màu sắc của thủy tinh. Tuy nhiên, đối với thủy tinh E (yêu cầu độ trong suốt không màu), tác động này tương đối nhỏ.
* Chiều dài và hình dạng ngọn lửa:
* Mục đích: Tạo ra ngọn lửa bao phủ bề mặt nóng chảy, có độ cứng nhất định và khả năng lan tỏa tốt.
* Ngọn lửa dài so với ngọn lửa ngắn:
* Ngọn lửa dài: Bao phủ diện tích lớn, phân bố nhiệt độ tương đối đồng đều và ít gây sốc nhiệt cho đỉnh. Tuy nhiên, đỉnh nhiệt cục bộ có thể không đủ cao, và khả năng thâm nhập vào vùng "khoan" mẻ có thể không đủ.
* Ngọn lửa ngắn: Độ cứng cao, nhiệt độ cục bộ cao, khả năng xuyên sâu vào lớp mẻ, giúp làm tan chảy nhanh “nguyên liệu thô”. Tuy nhiên, phạm vi phủ sóng không đồng đều, dễ gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ (điểm nóng rõ rệt hơn) và sốc nhiệt đáng kể cho đỉnh đầu và thành ngực.
* Điều chỉnh: Điều chỉnh góc đầu đốt, tốc độ thoát nhiên liệu/không khí (tỷ lệ động lượng) và cường độ xoáy. Lò đốt thùng hiện đại thường sử dụng đầu đốt nhiều giai đoạn có thể điều chỉnh.
* Hướng ngọn lửa (Góc):
* Mục tiêu: Truyền nhiệt hiệu quả đến bề mặt mẻ nấu và thủy tinh nóng chảy, tránh ngọn lửa tác động trực tiếp vào đỉnh hoặc thành ngực.
* Điều chỉnh: Điều chỉnh góc nghiêng (theo chiều dọc) và góc lệch (theo chiều ngang) của súng đốt.
* Góc nghiêng: Ảnh hưởng đến sự tương tác của ngọn lửa với đống mẻ (“liếm mẻ”) và độ phủ của bề mặt nóng chảy. Góc quá thấp (ngọn lửa hướng xuống quá thấp) có thể làm xước bề mặt nóng chảy hoặc đống mẻ, gây ra hiện tượng lưu huỳnh làm ăn mòn thành ngực. Góc quá cao (ngọn lửa hướng lên quá cao) dẫn đến hiệu suất nhiệt thấp và làm nóng quá mức phần chóp.
* Góc quay: Ảnh hưởng đến sự phân bố ngọn lửa trên toàn bộ chiều rộng lò và vị trí điểm nóng.
2. Mục tiêu của việc điều chỉnh ngọn lửa:
* Tạo Điểm Nóng Hợp Lý: Tạo vùng nhiệt độ cao nhất (điểm nóng) ở phía sau bể nấu chảy (thường là sau chuồng chó). Đây là khu vực quan trọng để làm trong và đồng nhất thủy tinh, đồng thời đóng vai trò như “động cơ” điều khiển dòng chảy thủy tinh nóng chảy (từ điểm nóng đến bộ nạp mẻ và đầu làm việc).
* Làm nóng bề mặt nóng chảy đồng đều: Tránh tình trạng quá nhiệt hoặc quá lạnh cục bộ, giảm sự đối lưu không đều và “vùng chết” do sự chênh lệch nhiệt độ.
* Bảo vệ cấu trúc lò: Ngăn chặn ngọn lửa va chạm vào đỉnh và thành lò, tránh tình trạng quá nhiệt cục bộ dẫn đến ăn mòn vật liệu chịu lửa nhanh hơn.
* Truyền nhiệt hiệu quả: Tối đa hóa hiệu quả truyền nhiệt bức xạ và đối lưu từ ngọn lửa đến bề mặt mẻ và thủy tinh nóng chảy.
* Trường nhiệt độ ổn định: Giảm thiểu sự biến động để đảm bảo chất lượng kính ổn định.
III. Kiểm soát tích hợp nhiệt độ nóng chảy và điều chỉnh ngọn lửa
1. Nhiệt độ là mục tiêu, ngọn lửa là phương tiện: Điều chỉnh ngọn lửa là phương pháp chính để kiểm soát sự phân bổ nhiệt độ bên trong lò, đặc biệt là vị trí và nhiệt độ điểm nóng.
2. Đo và phản hồi nhiệt độ: Việc theo dõi nhiệt độ liên tục được thực hiện bằng cặp nhiệt điện, nhiệt kế hồng ngoại và các thiết bị khác được đặt tại các vị trí quan trọng trong lò (bộ nạp mẻ, vùng nóng chảy, điểm nóng, vùng tinh luyện, vùng trước lò). Các phép đo này là cơ sở để điều chỉnh ngọn lửa.
3. Hệ thống điều khiển tự động: Các lò đốt bồn quy mô lớn hiện đại sử dụng rộng rãi hệ thống DCS/PLC. Các hệ thống này tự động điều khiển ngọn lửa và nhiệt độ bằng cách điều chỉnh các thông số như lưu lượng nhiên liệu, lưu lượng khí đốt, góc đốt/bộ giảm chấn, dựa trên đường cong nhiệt độ cài đặt trước và các phép đo thời gian thực.
4. Cân bằng quy trình: Điều cần thiết là phải tìm được sự cân bằng tối ưu giữa việc đảm bảo chất lượng thủy tinh (nóng chảy ở nhiệt độ cao, làm trong và đồng nhất tốt) và bảo vệ lò nung (tránh nhiệt độ quá cao, va chạm với ngọn lửa) đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng.
Thời gian đăng: 18-07-2025
