玻璃电熔炉冷却循环水系统的设计
发布日期： 2020-08-10 18:12:02 阅读量（2039） 作者：
作者：赵丽丽，马志纯等
加热原件是全电玻璃电熔炉中的重要组件之一。玻璃电熔炉一般使用钼电极做为电熔炉的加热原件，钼电极通过玻璃中的钠、钾离子参与导电，所形成的焦耳热效应对玻璃进行熔化和保温。然而钼电极在空气中受热时容易氧化，在电熔炉运行中，电极需配备特制水套并且确保有连续不断的冷却水输入到水套中对水套进行冷却，这样才可以使水套与电极之间的玻璃液固化，对电极起到密封加固的作用，从而保证钼电极不被氧化。因此，电熔炉冷却循环水系统是电熔炉系统中非常重要的设计项目之一。
1、冷却循环水系统的设计要求
(1)冷却循环水系统的水压要求: 0.1 ～ 0.2 MPa。
(2)冷却循环水的水温要求: 20 ～ 40℃。
(3)冷却循环水的硬度要求: 小于 40×10-6，由于水套的结构不同，顶插电极水套一般要求循环水的硬度不大于 25×10-6。
(4)尽量避免断水，一旦出现断水，必须有应急处理措施。
(5)纯净度要求: 外观清澈，过滤无砂，无悬浮物。
2、冷却循环水系统的组成
冷却循环水系统的设计必须满足上述要求，我们以 15 t 钠钙玻璃全电熔炉为主体进行设计，循环水系统图如图 1 所示。
电熔炉冷却循环水系统由储水池、软水系统、高位应急水系统、电熔炉循环水冷却系统、电熔炉上下水系统等几部分组成。
图 1 循环水系统
2.1 储水池
储水池的作用是储存供电熔炉循环系统使用的水。
储水池的设计说明: 电熔炉上水和冷却塔上水全部使用储水池内的水源供水; 电熔炉回水和冷却塔回都流回到储水池。储水池内需要设计一个浮子开关，通过浮子开关反馈信号控制储水池的水位。
储水池的设计要点:
(1) 储水池的高度一定要低于电熔炉回水收集器和冷却塔的安装高度，这是由于电熔炉回水和冷却塔的回水全部是依靠自然压力回流到储水池。如果储水池的高度高于电熔炉回水水收集器和冷却塔，很容易造成回水不畅通或回流现象。
(2) 储水池可以是钢制水箱，也可以采用混凝土水池。但需要注意的是普通钢制水箱内部要做防锈理(例如刷防锈漆) ，不锈钢的水箱成本较高，一般很少使用; 混凝土水池可以在水池内做防水处理，为了防止混凝土表面粉化、污染水池的水质，可以刷沥青漆，也可以在水池内部贴瓷砖等。
(3) 储水池的储水量可以根据电熔炉水冷套的使用数量以及安装上下水管道的长度进行计算。一般水平安装的水冷套需要的水量为 7 L /min( 注意: 水套结构不同用水量也不同) ，计算出每小时所有水冷套的用水量后再增加 20%即为储水池的总储水量。一般 15 t 电熔炉储水池的储水量在20～30 t之间。
(4) 储水池设计排污与溢流，排污的作用是定期清理水池底部沉积的污物以保证水质; 溢流的作用是一旦储水池内的浮子开关失灵，而储水池内的补水工作不能停止时，储水池内高于浮子上限的水能够自动从储水池内排出至厂内的排污主管道，避免储水池的水溢出。
2.2 软化水系统
软化水系统的作用: 储水池内的水全部是由软水器制出的软化水，去除水中的钙镁离子，使储水池内的水达到循环水系统的硬度要求，避免水冷套使用一段时间后结垢发生堵塞。
软化水系统的设计说明: 软化水系统由软水器、上下水管道、阀门、电磁阀等组成。软化水系统中安装电磁阀与浮子开关，当储水池内的浮子到水位下限时，浮子开关反馈信号给电磁阀，阀门打开软水器开始工作，制造软化水补充到储水池中，直至浮子达到最高水位时，浮子开关反馈信号控制电磁阀使软水器停止工作。
软化水系统的设计要点：
(1)软化水系统的关键设备是软水器，根据储水池的水量来选择软水器的处理量。
(2)选择能够达到循环水系统要求的水质、硬度指标。
(3)软化水系统的上水为自来水，自来水的压力不能小于软水器的进水压力要求，否则会影响软水器的正常工作。
(4) 自来水进入软水器之前必须经过滤，避免杂质进入软水器中。
2.3 高位应急水系统
高位应急水系统的作用: 在厂内停电或水泵损坏不能启动时的短期备用水源，做应急用。
高位应急水系统的说明: 水系统由高位应急水箱、上下水管道、阀门、浮子开关、电磁阀等组成，高位应急水箱的上水管由电熔炉上水主管道引入，高位应急水系统的下水管接入电熔炉上水主管道，使应急水补充到
水冷套中。由浮子开关配合电磁阀控制高位应急水箱的自动补水及控制补水的水位上下限。当停电或水泵损坏时需要人工打开下水阀门，使高位应急水系统的水自然回流到电熔炉上水主管道。
高位应急水系统的设计要点：
(1)高位应急水系统的水箱储水量按可以给电熔炉水冷套补水 40 ～ 60 min 左右设计。
(2)高位应急水系统的下水需自然回流到电熔炉上水主管道，保证自然回流有 9.81 ～ 19.61 N(1～2 kg)的水压，所以高位应急水箱的安装位置应高于电熔炉上水主管道 3 m 以上。
(3)停电时高位应急水系统的下水管要由值班人员打开，所以下水阀门必须安装在电熔炉值班室附近，确保在1 ～ 2 min内打开阀门及时供水。
2.4 电熔炉循环水冷却系统
电熔炉循环水冷却系统的作用: 使电熔炉循环水储水池内的水温满足循环水系统的要求，即 20～ 40℃。电熔炉循环水冷却系统的设计说明: 冷却系统由冷却塔、上下水主管道、水泵、阀门组成。在储水池内安装一个热电阻，监测储水池内的水温，一旦水温达到温度设定的上限，热电阻反馈信号到 3#泵(冷却系统的上水泵)，启动水泵及冷却塔，开始对循环水进行冷却，直至达到水温设定的下限，水泵停止工作。
电熔炉循环水冷却系统的设计要点:
(1)根据储水池的总储水量，选择冷却塔的处理量。如果冷却塔的处理量过小，会造成水温降低得较慢，冷却塔会持续工作，建议冷却塔的处理量与储水池的储水量相同。
(2)水温上限与下限的设定，可以根据水冷套的结构适当调整水温的上下限。如果厂内有利用电熔炉做余热利用的，可以适当将水温上限提高到 50℃。
(3)冷却塔放置的位置需要防尘处理，以免在冷却过程中有污物进入到循环水中。
2.5 电熔炉上下水系统
电熔炉上下水系统的作用: 储水池内的水输送到电熔炉冷却钼电极的水冷套中，对水冷套进行降温后，自然汇流到水收集器中，通过回水主管道回流到储水池中。
电熔炉上下水系统的设计说明: 系统由水泵、压力表、管道、水收集器等组成。上水水泵为一备一用，备用泵在工作泵有问题时，通过电接点压力表反馈信号，备用泵自动开启，保证供水。回水则通过自然压力回流到储水池。
电熔炉上下水系统的设计要点:
(1)为了确保水系统的连续供水，防止两台水泵同时损坏和高温应急水用光等情况，需要在上水管道上引入一根应急自来水管，紧急时候打开阀门提供自来水供水。
(2)为保证回水的流畅，水收集器可以分成多个，分别安装在电熔炉电极水冷套处的加固立柱上，安装位置稍高于水冷套的回水管高度。这样设计一旦循环水系统出现停水，水冷套内的水由于没有进水压力和回水压力，水冷套内还可以储存部分水，给水冷套提供短时的保护。
(3)水收集器设计有水流开关检测或温度检测，主要功能是通过水流的通断或水冷套的回水温度来判断循环水系统正常运行情况，当检测出水冷套断水时，可以自动报警，提醒值班人员检查循环水系统。
以上介绍的是循环水系统的基本设计原理，在此循环水系统中还可增加余热利用系统，也就是利用电熔炉炉壁热量，提供厂内供热系统和洗浴等处用的热水，还可以增加软水自动监测系统，实现在线检测自动循环补水等功能。
冷却循环水系统是保障电熔炉正常运行的重要设备之一，循环水系统的合理设计和运行稳定可靠，可以达到节电节能环保的目的。
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