煤气炉产品自炸的检测与分析

煤气炉产品自炸的检测与分析

玻璃产品在瓶装瓶中爆炸。表现在温差实验中、货场堆放时或巴氏杀菌过程。持续时间短的一二小时,长的二三天,往往造成较大损失。笔者在工作中多次经历过产品自炸,对问题的发生、发展和解决方法积累了一点经验,本文对三种自炸现象、检测方法、原因分析以及控制预防措施做一介绍。1由炉温变化引起的产品自燃烧1.1巴氏杀菌及自炸试验我厂一座38m2蓄热式马蹄焰池窑运行至第4年,生产翠绿料啤酒瓶时出现条纹,时轻时重,温差实验个别产品炸裂,用户在巴氏杀菌阶段大量爆炸。其间出现过质量较好的阶段。换白料生产异型瓶后产品质量稳定,未再发生自炸事故。停炉冷修发现窑坎刚玉砖完全被侵蚀掉,刚玉砖下部的粘土砖大部分被侵蚀与池底平,局部玻璃液甚至钻入池底。1.2黄干涉色试验啤酒瓶发生自炸之前,在应力仪上检测到产品中有条纹。紫色与蓝色间隔,类似扫帚印,分布于瓶底及瓶身。条纹轻重有变化,当出现强烈黄干涉色时温差试验部分产品自炸,瓶身外观出现凹凸感的可视条纹。做玻璃全分析(见表1)其成分无明显变化。1.3池底粘滞层三次玻璃全分析与设计成分相比虽然有差异,仍可以认为在正常波动范围之内。从表中我们找不出产品发生炸裂时成分变化呈现的规律性,造成自炸的影响因素尚不能在玻璃全分析中反映出来。分析窑炉结构及运行工艺参数(见表2),其中1.35m池深是该炉此次冷修中重点改动的地方,目的是增加窑池的容量以利于提高熔化率。但是因无池底鼓泡、电助熔等辅助措施,熔制翠绿料玻璃时池底温度较低,将会形成一层较厚的粘滞层。由于比重的原因,粘滞层同时也是富含SiO2、Al2O3的玻璃。窑炉运行后期,煤气过道堵塞较重,不得不增大鼓风量和鼓风压力才能保证输送煤气的量,这造成了煤气炉操作不稳定,窑炉熔化温度指标得不到保证,炉温波动较大(见图1)。这种炉温波动具有周期性的特点,图1反映了一个波动周期。由跌温开始,逐步升温,然后温度超标,再回到指标范围波动。池底粘滞层的厚度随温度波动而变化。当一个波动周期温度从最低点升到最高点后,粘滞层的厚度逐步变薄,一直到最薄,此时含SiO2、Al2O3较高的玻璃和粘土砖被侵蚀形成的玻璃进入工作池和供料道参与成形。当这种过程发生较剧烈时,高SiO2、Al2O3玻璃来不及均化,在制品中形成结构不均质,应力仪上观察到强烈的黄干涉色条纹,高SiO2、Al2O3玻璃与基质玻璃界面上产生张应力,制品受热冲击时,由于膨胀系数不同而炸裂。从几起事故发生的规律分析,炉温低时产品中有气泡但不炸裂,炉温从低于指标持续升高超过指标20～30℃,保持1～2个班之后产品发生自炸。相比较而言白料玻璃导热性好,粘滞层薄,形成的条纹及结构应力要轻,不再出现产品自炸。1.4浅池炉气温度和水质对效率的影响⑴窑炉结构设计时在池深选择上应考虑玻璃料色、燃料种类、有无鼓泡、电加热等因素。若仅有气体燃料加热时,生产有色玻璃的窑炉池深以不超过1m为宜。许多厂家的经验表明,浅池窑炉生产啤酒瓶的质量比深池稳定。⑵对玻璃中的条纹应引起足够重视,坚持定时检测,及时发现黄干涉色的条纹,以便采取措施。温差试验可判定条纹对产品质量的影响,从而帮助发现不合格品,以8h一次为宜,出现异常情况应增加频度。⑶确保工艺指标特别是温度指标的稳定。以发生炉煤气为燃料的窑炉,当煤气过道堵塞影响熔化温度时,应彻底清理。本例所说的这座窑炉,运行三年半后,停产24h清理煤气过道,出口压力由1100Pa降为150Pa,确保了最后半年熔化温度及产品质量稳定。2材料路径冷却风和产品本身爆炸2.1高压风冷却问题生产普白料瓶罐玻璃的过火式料道,由于料温过高,使用高压风冷却,滴料料型发生弯曲,制品温差试验自炸,改用风葫芦冷却,冷却位置分散后移,问题得到解决。2.2应力仪检测产品的测定过火式料道一般料温偏高,普遍使用冷却风,用应力仪检测产品中的条纹也具有普遍性,蓝紫相间较少出现黄干涉色。条纹的轻重与冷却风的大小和风温有关,严重时温差试验炸裂,有时货场产品自炸。2.3弹性玻璃的制备料道直接吹冷风的结果是玻璃液表面降温幅度大,形成硬的料皮。料皮的厚度与冷却强度成正比。玻璃被冷却后超过应变点温度,失去塑性,进入料盆来不及被重热均化,经匀料筒搅拌均布于制品上,形成与塑性基质玻璃密度不同的冷玻璃,在成形过程中冷玻璃的温度和密度的变化与基质玻璃变化不同步,退火过程中冷玻璃与基质玻璃之间的张应力得不到释放,形成类似于结构应力的效果,在应力仪上产生干涉色,即所看到的条纹。当这种玻璃超过一定的量时,张应力增大到超过玻璃的抗张强度就发生炸裂,裂纹沿着条纹方向展开。2.4冷却风的使用⑴采用设计合理、加热冷却方式科学的料道,以提高均化系数。⑵过火式料道使用冷却风时,冷却位置应离开料盆1.5m以外,以使被冷却的玻璃液能有被重热均化的时间,避免局部过冷。杜绝使用高压风强制冷却。⑶冬季是冷却风引起产品自炸的多发季节,应慎重增加冷却强度,必要时可降低出料量以减小冷却强度。3由于严重故障，产品本身爆炸3.1显色体系的产品21m2蓄热室马蹄焰窑炉生产啤酒瓶工艺稳定、熔化质量良好,但产品发生自炸。16h后窑炉大碹冒火,0.5m3轻质硅砖、硅藻土保温砖被烧蚀流入熔化池内,用热补料修复大碹后12h产品不再自炸。同样这座窑炉后期生产白料异型瓶,工艺指标稳定,产品中却出现大量针尖大小气泡,10个/cm2以上,伴有条纹,条纹轻重与气泡多少有正比例关系。每次发生持续时间不等,严重时产品自炸。调整炉温、该变配方、控制窑压等措施均不奏效。窑炉不久发生漏料,玻璃液从池壁砖缝溢出,侵蚀池壁外保温材料,呈持续渐进式,形成玻璃通道,经由料道砖缝进入成形流参与成形。当池壁外保温材料局部被侵蚀完之后发生漏料。3.2si2、al2o3含量测定气泡产生时应力仪上发现条纹,温差试验有自炸现象,货场产品也发生自炸,有时制品表面有局部凸出,用氢氟酸处理凸出部位不被侵蚀,取该处玻璃做全分析,SiO2、Al2O3含量明显偏高(见表3)。做环切均匀度分析,截面有较多粗大的黄条纹,属于D级。3.3玻璃液的溢出大碹冒火,保温材料熔烧蚀进入熔化池后,由于该处位于窑池纵向三分之二、横向二分之一位置,温度较高、气泡消除较快,熔蚀物很快变成玻璃,因其SiO2、Al2O3含量较高粘度大,随成形流进入料道过程中得不到充分均化,在制品中产生由于化学成分不均质造成的结构应力,严重时产品自炸。玻璃液从池壁砖缝溢出后,先是在垂直方向形成局部对流,热的玻璃液从上部砖缝流出,与保温材料发生反应温度降低,反应物从砖缝下部流进窑池。随这个过程的进展,玻璃液与保温砖的反应物不断被带进窑池,由于此处无火焰直接加热,玻璃液温度较低,气泡不能完全消除,这些带有气泡的玻璃液参与成形后使制品带有气泡和条纹。随这个过程的持续,侵蚀反应发展到了料道池壁,这里也有较大的砖缝,反应物从这个砖缝进入料道参与成形,对产品质量的影响变得更直接,产品自炸频频发生也就不足为奇了。3.4应注意做好产品的选择⑴对保温材料侵蚀产生的条纹用环切均匀度能准确定级,确定产品是否合格。⑵经常检查窑炉大碹、池壁等部位,及时发现冒火、池壁温度突然升高等异常现象。⑶产品出现自炸,检查工艺无异常,应从窑炉上找一找原因。⑷窑炉设计应充分考虑对产品质量的影响,结构合理、选材得当,细小部位处理精益求精,特别是窑坎,最好选用电熔AZS砖并确保砌筑质量。池壁外第一层慎重使用轻质保温材料,预防玻璃液溢出形成对流影响玻璃液质量。4早发现、早检测⑴产品发生自炸的原因是多方面的,当问题发生时应当从产品制造的整个工艺过程去分析研究。必须掌握准确可靠的第一手资料才能下结论。在管理正规的企业因原料及配合料偏差造成的质量事故是较少见到的,从玻璃全分析中找到答案的几率也非常小,不少企业常围绕这个环节大做文章往往耽误了时机。事实上熔制、供料和制造过程才是产品自炸的多发“地”。⑵检测手段要齐全。应立足于早发现,防止不合格品出厂,早诊断减少损失。必须检测的项目应包括:应力、温差、环切