鼓泡系统在盖板玻璃生产中的应用

王耀君 李建业 李志广 程志悦

（1. 东旭集团有限公司 北京 100036；2. 河北光兴半导体技术有限公司 石家庄 050035）

0 引言

鼓泡系统的工作原理是通过安装在浮法玻璃窑炉底部的鼓泡管将一定量的受控气体通入窑炉内的玻璃液中，受控气体以气泡的形式上升并排放到窑炉的火焰空间内。在此过程中，气泡将窑炉下层的低温玻璃液带动到玻璃液表面，使得火焰空间的热量加快向玻璃液传递，同时提高玻璃液的物理化学均匀性，通过这种方式形成对玻璃液独特的搅拌作用。

鼓泡系统对玻璃液的这一独特的搅拌作用，使得鼓泡系统在玻璃窑炉特别是特种玻璃窑炉的设计中广泛应用。

高强盖板玻璃由于其具有优异的耐划伤、抗冲击性能，在手机屏领域广泛应用，但是也具有难熔化、难澄清的特点，需要采用一些特殊的技术设备如鼓泡系统来实现生产优质玻璃液的目的。

1 鼓泡器位置的确定

鼓泡系统设置在玻璃窑炉的位置不同，其所起的主要作用也不同。

1.1 设置在熔化区

鼓泡系统设置在配合料熔化区域，其主要作用倾向于助熔功能，即通入玻璃液内的受控气体形成的气泡在从窑底向玻璃液面上升过程中，主要将玻璃液内未熔化好的原料颗粒重新推送到温度更高的玻璃液表面，进行再次熔化，同时，提高玻璃液的温度，也加速了玻璃液中未熔原料颗粒的熔化。

在普通浮法玻璃高温池炉的前段，由各种化工原料和矿物原料组成的经过充分混合的配合料漂浮在玻璃液表面，上面通过火焰空间的热辐射吸收热量，下部通过热传递吸收玻璃液的热量，从而进行熔融分解，熔化成带有许多微小颗粒的液态进入玻璃液中。这种熔化工艺需要的时间比较长，熔化质量不高。

为了改善配合料的熔化，提高熔化效率和熔化质量，一般在浮法玻璃池炉前段的底部设置鼓泡装置，见图1。

图1 鼓泡系统设置在熔化区结构示意图

从图1中可以看出，通过鼓泡装置从池炉底部通入玻璃液中一定量根据工艺需要的气体，通入气体受到高温急剧膨胀上升并从玻璃液表面喷涌而出，同时带动玻璃池炉下部的未熔化好的玻璃液翻涌到玻璃池炉的表面，对玻璃液起到了搅拌的作用，促进和加速配合料的熔化。通过在熔化区设置鼓泡装置的方式能够提高窑炉熔化能力和熔化效率。

1.2 设置在澄清区

鼓泡系统设置在玻璃液澄清区域，所起的主要作用倾向于对玻璃液的排泡和澄清功能，即通入玻璃液内的受控气体形成的气泡在从窑底向玻璃液面上升过程中，主要将玻璃液内的小气泡汇聚融合成大气泡推送到玻璃液表面排出，同时提高玻璃液的温度，加速玻璃液的高温排泡、澄清过程。

普通浮法玻璃窑炉的澄清，主要靠窑炉后段的高温环境排出玻璃液中的小气泡，这种澄清工艺属于被动排泡，澄清质量难以保证。

对于质量要求更高的高档浮法玻璃，需要采取主动澄清的手段，在浮法玻璃窑炉的后段，即澄清区域的池底设置鼓泡装置，加速玻璃液澄清，见图2。

图2 鼓泡系统设置在澄清区结构示意图

同熔化区域一样，通过鼓泡装置从池炉底部通入玻璃液根据工艺需要的气体，控制合适的气体流量和压力，气体在玻璃液内部膨胀上升过程中，促使熔解到玻璃液内部的微小气泡不断汇聚成长为较大的气泡，最终通过浮力从玻璃液表面排出，从而促进和加速了玻璃液的澄清。通过在澄清区设置鼓泡装置提高玻璃液的澄清质量和澄清效率，从而能够得到更优质的玻璃液。

2 鼓泡系统组成

鼓泡器一般分为水冷式和干式两种，可根据不同的需求配置。

水冷式鼓泡器本体采用钢材制作，成本较低，但是需要配套建设冷却水循环系统，对水质要求较高，日常的维护成本较高。

干式鼓泡器本体一般采用贵金属制作，初期投资成本较高，但是日常维护成本低。

水冷式鼓泡系统由洁净气源、冷却水系统、鼓泡控制系统和鼓泡器组成，其结构如图3所示。

图3 水冷式鼓泡系统结构

干式鼓泡系统由洁净气源、鼓泡控制系统、鼓泡器组成。与水冷式鼓泡系统相比，干式鼓泡系统不需要水冷系统，因此日常维护的工作量相对较少。

3 鼓泡系统的应用

在高档浮法玻璃窑炉中，设置鼓泡系统的基本目的是改善玻璃液流，实现玻璃液的物理化学均化。在实际生产过程中，通过气泡在玻璃液中自下而上的沸腾现象，实现对玻璃液的搅拌均化。鼓泡系统的设置参数对其实施效果十分重要。

3.1 鼓泡器设置深度

为了达到最佳的搅拌均化效果，需要将鼓泡器设置到距离玻璃液面合适的深度。过深会加快窑炉耐火材料的侵蚀，影响窑炉寿命；过浅达不到搅拌均化作用。因此，需要对鼓泡器设置合适的深度。

通过对产品质量与鼓泡器插入玻璃液深度的跟踪研究发现，当鼓泡器插入玻璃液深度h 设置为玻璃液总深度H 的1/4～3/4时，可以获得较好的均化效果以及对耐火材料较轻微的侵蚀。当玻璃窑炉换料或者改色操作时，可以短时间将插入深度h 数值设置得小一些，一般为H 的1/10～1/3更佳，待窑炉换料或者改色完成以后再调整到正常深度。见图4。

图4 鼓泡器设置深度示意图

3.2 鼓泡器参数

要获得良好的均化效果，需要控制合适的鼓泡频率和气泡直径。在日常生产中，通过控制系统来调节气源到合适的压力流量，实现连续鼓泡或者断续鼓泡，并可控制气泡频率和气泡直径，以达到预期的搅拌效果，通过软件可以实现鼓泡系统的自动控制。

鼓泡频率并不是越快越好，过快的频率有时反而会引起玻璃液澄清不良。鼓泡直径过大或者过小都会对玻璃液有影响。通过对玻璃产品质量与鼓泡器泡频、泡径的跟踪研究发现，泡频控制在20～30个/min为佳，泡径控制在300～500 mm为佳。

3.3 鼓泡器的维护和保养

为了保证鼓泡系统稳定工作，日常需要对其进行良好的维护和保养。对于水冷式鼓泡器，首先要保证冷却水质，确保其硬度、酸碱度、水温水压达标，定期清理过滤器，定期检修水泵、水塔，定期对水质进行检测和定期更换。

4 结语

鼓泡系统的应用，对于难熔化、难澄清的高档玻璃生产，是一个较好的提高玻璃液均化效果的手段。对于降低熔化温度、保护耐火材料、延长窑炉寿命是一个好的措施。鼓泡系统的应用，对于提高高档浮法玻璃窑炉的熔化质量、澄清质量，获得优质玻璃液，对于提高窑炉生产能力有很好的促进作用。