隨著(zhù)鉬電極的研究發(fā)展，特別鉬電極安全地投入使用，推進(jìn)了玻璃電熔和電助熔的商業(yè)化的實(shí)現。大約在60年前，美國人Larry Penberthy首次采用電助熔，在電助熔技術(shù)發(fā)展初期，為了安全使用鉬電極，需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電極冷卻系統，以確保鉬電極在600℃時(shí)不被氧化。第一個(gè)電極冷卻水套采用濺射冷卻結構，水套為管狀結構，內部的水管?chē)娚淅鋮s水到水套的端部，然后水沿著(zhù)鉬電極回流，最后經(jīng)過(guò)回水管進(jìn)入水循環(huán)系統的水池。這種水套效果顯著(zhù)，對側墻電極而言是一個(gè)相當好的冷卻裝置，該水套結構簡(jiǎn)單實(shí)用，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，當然也有缺點(diǎn)和不足。這種濺射冷卻水套對循環(huán)水的水質(zhì)要求不高，但是對于今天規模越來(lái)越大的玻璃電熔窯爐來(lái)說(shuō)是不太適用的。隨著(zhù)窯爐規模的增大和更有效的底插電極技術(shù)的實(shí)現，形成了改進(jìn)的電極水套，即一種有內在水路的水套。這種水套在目前的玻璃行業(yè)中應用非常廣泛，但是它也有許多不足，主要是（1）容易堵塞；（2）對周邊的耐火材料提出了抗熱震的要求；（3）在推進(jìn)電極方面有一定危險；（4）在窯爐使用后期很難進(jìn)行回收利用。
近幾年來(lái)，窯爐的爐齡增長(cháng)很快，這需要冷卻水套在連續操作工藝中能使用15年。
電極水套的最大問(wèn)題在電極的推進(jìn)過(guò)程。依照電極的推進(jìn)設計，最快一般每3個(gè)月需要推進(jìn)一次，最少的每7年才推進(jìn)一次，如FIC設計的浮法窯爐中。推進(jìn)時(shí)間差異如此大，主要是由于玻璃種類(lèi)，熔化率，特別是推進(jìn)設計結構決定的。電極水套通常損壞在推進(jìn)過(guò)程中，原因主要是為了能推進(jìn)電極，需要關(guān)閉冷卻水，從而使水套整體溫度上升，導致水套附近固化的玻璃軟化達到推進(jìn)的目的。幾乎所有的電極水套都是由耐熱不銹鋼制作，需要承受1100℃的高溫。然而，在推進(jìn)水套后，最大的問(wèn)題出現在水套的再次進(jìn)水。因為水套前端溫度高達1100℃，冷卻水需要非常緩慢的加入，以防止巨大溫差造成的損害。然而，由于窯爐操作工在電極推進(jìn)過(guò)程中已經(jīng)又熱又疲勞，希望早點(diǎn)結束該項工作，在實(shí)際操作過(guò)程中往往總是不夠緩慢的進(jìn)水。
很明顯，冷卻水因為注入太快而引起熱沖擊，但是已經(jīng)在推進(jìn)過(guò)程耽誤的時(shí)間，如果不及時(shí)推進(jìn)也會(huì )造成水套的損壞。一旦發(fā)生了熱沖擊，水套焊縫會(huì )開(kāi)裂或者堵塞水套，將造成水套的永久性破壞，因而造成冷卻水外濺和浪費。因為現在大多數的推進(jìn)系統都是關(guān)于垂直電極的，流到地面的水損耗是很高的，導致電極的鉆孔或者改變電極位置，這是一個(gè)需要深入研究的工作，而且費用昂貴。
此外，在推進(jìn)電極時(shí)，引進(jìn)的冷卻水到達水套的高溫部分后，將產(chǎn)生不易被觀(guān)察到的熱蒸汽，很容易燙傷旁邊操作工。不管怎樣，冷卻水仍然需要緩緩引入，有些公司利用空氣冷卻系統來(lái)緩解這個(gè)過(guò)程。隨著(zhù)時(shí)間的推移，封閉冷卻水套，即使使用處理過(guò)的水，也會(huì )慢慢的發(fā)生堵塞，最終冷卻水停止運行，不得不采用濺射冷卻。有時(shí)冷卻水逆流也可能清除堵塞的水套，另外解決的辦法就是注入檸檬酸。如果水套里的冷卻水液流減少，注入系統的檸檬酸可以減低水套被堵塞的幾率。當發(fā)生堵塞的時(shí)候，有些公司通過(guò)打開(kāi)另外的獨立水路，來(lái)控制冷卻回路。FIC開(kāi)發(fā)了一個(gè)可替換的獨立水路，后來(lái)發(fā)展到多個(gè)獨立水路。
綜上所述的這些標準水套系統，水冷卻旋管是水套的核心部分，它不但吸收水套前端的熱量，也吸收水套周?chē)臒崃�。這也導致了從耐火材料的熱吸收，并導致星型裂紋。一些供應商已經(jīng)認識到了這個(gè)問(wèn)題，并在水套的外面包裹上絕緣材料來(lái)減少其影響。FIC早在20年前，就發(fā)明了一種新的水套，克服了上述的所有不足。
FIC的高‘Q’水套的生產(chǎn)已經(jīng)超過(guò)了7000多支，代表了目前的先進(jìn)水平，可拆卸的水路是它的主要特征。這個(gè)水路可以由普通員工進(jìn)行拆卸需要不到十分鐘一次，僅需要三個(gè)工具來(lái)完全分離和完成整個(gè)過(guò)程。由于有很大的截面積，因而對冷卻水的水質(zhì)要求不高。其實(shí)，必要的時(shí)候，也可以直接使用河水�？裳b卸的水路并不直接接觸水套本身，它有一個(gè)空氣隔層，確保冷卻水僅僅對水套的前端起作用。這樣就減少或者完全消除由熱沖擊所引起耐火材料的星型裂紋。此外，這種水套是由資深人士設計的，他們在電助熔和電熔爐方面都有豐富的經(jīng)驗，任何可能發(fā)生導致失敗的事，其解決問(wèn)題的方法在設計的時(shí)候，已經(jīng)考慮進(jìn)去了。例如，為了防止萬(wàn)一可拆卸水路與水套其他結構粘在一起了，通過(guò)設計一個(gè) jacking系統來(lái)保證水路的正常抽出。同樣，用于測量水套前端溫度的熱電偶是獨立的，因此，需要更準確地測出水套高溫部分和耐火材料的溫度，精確顯示水套周?chē)牟Ａк浕c(diǎn)，以確保電極的推進(jìn)。這意味著(zhù)可以很容易的確定什么時(shí)候推進(jìn)電極。在這個(gè)問(wèn)題上，還要說(shuō)明的是，千萬(wàn)不要在使用水壓水套的情況下來(lái)推進(jìn)水套，這樣不僅會(huì )造成周邊耐火材料的損壞，還可能使整個(gè)水套散架。FIC的固定方法是通過(guò)使用螺桿結構，在不破壞電極和耐火磚的情況下，給電極施加合適的壓力。如果施加太多的壓力，螺桿會(huì )受到損害，但是耐火材料和水套自身不會(huì )受到損害。如果有必要的話(huà)，這些螺桿是很容易更換的，而且是處處都有的標準件。如果耐火材料發(fā)現意外的損壞，如果需要，該固定結構還可以往外抽出水套。
這種高‘Q’水套的另外一個(gè)重要創(chuàng )新點(diǎn)在于推進(jìn)電極的時(shí)候，不必切斷冷卻水，因為冷卻水旋管是可移動(dòng)的�？s回冷卻水管是為了不再接觸水套前端和電極，這樣玻璃就可以自然地升溫。因為冷卻水并沒(méi)有停止，所以不會(huì )有產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽的危險，也不會(huì )對工作人員造成燒傷。這也是目前健康與安全勞動(dòng)法的重要特征。
凡注明來(lái)源為“中國窯爐網(wǎng)”的網(wǎng)頁(yè)作品，如文字、圖片、視頻以及其他延伸內容，版權均屬中國窯爐網(wǎng)所有，歡迎其他媒體轉載借用，但必須注明出處為“中國窯爐網(wǎng)”。
