玻璃制造行业的生产过程始终伴随着高温环境与剧烈的温度变化，从玻璃熔窑的冷却保护，到成型模具的温度控制，再到钢化玻璃的急冷处理，每一个环节的温度管理都直接影响玻璃的透明度、平整度和机械强度。冷水机作为关键冷却设备，需在高温辐射（环境温度达 60℃）、粉尘较多的环境中，提供稳定的冷却能力（控温精度 ±2℃），同时具备耐高温冲击、防结垢和连续运行的特性。玻璃制造用冷水机的选型与运行，是平衡产品质量、生产效率与设备寿命的核心环节，更是提升玻璃制品市场竞争力的重要支撑。

一、玻璃制造行业对冷水机的核心要求

（一）耐高温冲击与热稳定性

玻璃生产的高温环境对冷水机的耐热性能提出严苛挑战：

• 玻璃熔窑的胸墙、小炉等部位需持续冷却（表面温度达 800-1200℃），冷却水温需控制在 35±2℃，突然停水会导致窑体坍塌；

• 浮法玻璃锡槽的边缘辊需冷却至 150±5℃，温度波动超过 10℃会导致玻璃边部变形（弯曲度≥3mm/m）；

• 钢化玻璃的急冷喷嘴需耐受 300℃以上的玻璃辐射热，冷却系统需在高温环境下保持流量稳定（偏差≤5%）。

某浮法玻璃厂因冷水机突然停水，导致熔窑胸墙局部过热坍塌，停炉维修 15 天，直接损失超 500 万元。

（二）防结垢与水质控制能力

玻璃冷却水中的杂质易造成系统堵塞和结垢：

• 冷却水中的钙镁离子（总硬度≥300mg/L）在高温部位易结晶析出，形成水垢（厚度每月增加 0.5-1mm），导致换热效率下降 10%-15%；

• 玻璃粉尘（粒径 5-50μm）随回水进入系统，会堵塞喷嘴和细小流道（如钢化炉急冷喷嘴孔径仅 2-5mm）；

• 部分冷却回路接触锡液（浮法玻璃生产），锡离子混入水中会形成锡垢，附着在换热器表面难以清除。

某钢化玻璃厂因冷却喷嘴结垢堵塞，导致玻璃平整度偏差超 2mm，废品率从 3% 升至 12%，每月损失订单 80 万元。

（三）高可靠性与连续运行保障

玻璃生产的连续性要求冷水机具备极致可靠性：

• 需支持 365 天连续运行（MTBF≥10000 小时），平均维修时间≤2 小时，避免因冷却中断导致窑体损坏；

• 关键部件（如压缩机、水泵）需采用冗余设计（1 用 1 备），单台设备故障时切换时间≤30 秒；

• 具备完善的报警系统（超温、超压、流量低、液位低等 10 余项），报警响应时间≤10 秒，可远程推送至管理人员。

二、不同玻璃制造工艺的定制化冷却方案

（一）浮法玻璃生产：熔窑与锡槽冷却

1. 玻璃熔窑冷却

某浮法玻璃厂采用该方案后，熔窑耐火材料寿命从 3 年延长至 5 年，年减少大修成本 600 万元。

◦ 核心挑战：熔窑（温度 1500-1600℃）的池壁、胸墙、小炉等部位需通过冷却水套降温，避免耐火材料过热损坏（使用寿命缩短 50%）。

◦ 定制方案：

▪ 采用高压离心式冷水机（制冷量 500-2000kW），供水压力 1.2-1.6MPa，水温控制在 35±1℃，总循环水量达 1000-3000m³/h；

▪ 冷却水路采用双回路设计（主回路 + 应急回路），配备柴油发电机（确保停电时应急供水≥4 小时）；

▪ 池壁冷却水流速≥2m/s（强化换热），小炉冷却采用套管式结构（内管走水，外管隔热）。

1. 锡槽冷却

◦ 核心挑战：浮法玻璃锡槽（温度 1000-1100℃）的边缘辊、底砖需冷却，防止锡液污染和槽体变形，冷却水温需稳定在 40±2℃。

◦ 定制方案：

▪ 采用螺杆冷水机（制冷量 200-500kW），配套板式换热器（耐锡离子腐蚀），二次侧水温控制精度 ±1℃；

▪ 边缘辊内部采用螺旋式水路（水流速 1.5m/s），确保辊面温度均匀（温差≤5℃）；

▪ 冷却水中添加专用阻垢剂（针对锡离子），每季度进行管道清洗（去除锡垢）。

（二）钢化玻璃生产：加热与急冷冷却

1. 钢化炉急冷冷却

◦ 需求：钢化玻璃加热至 650-700℃后，需通过高压喷嘴急冷至 300℃以下（冷却速率 50-100℃/s），冷却不均会导致玻璃自爆率上升（≥0.5%）。

◦ 方案：

▪ 采用开放式冷水机组 + 冷却塔组合，制冷量 300-1000kW，喷嘴冷却水温度控制在 25±1℃，供水压力 0.8-1.2MPa；

▪ 上下喷嘴分区供水（流量比 1:1.2），根据玻璃厚度（3-19mm）自动调整水量和压力（厚玻璃增加 30% 水量）；

▪ 喷嘴前安装 Y 型过滤器（精度 50μm）+ 自清洁过滤器（精度 20μm），防止堵塞影响冷却均匀性。

1. 钢化炉辊道冷却

◦ 需求：钢化炉输送辊道（温度 400-500℃）需持续冷却至 150℃以下，避免辊面变形（弯曲度≥0.5mm）导致玻璃划伤。

◦ 方案：

▪ 采用水冷式冷水机（制冷量 50-200kW），辊道内部通冷却水（流速≥1m/s），水温控制在 30±2℃；

▪ 辊道两端采用旋转接头（耐 400℃高温），密封件为石墨材质（耐磨且耐高温）；

▪ 与钢化炉联动，炉体升温时提前启动冷却（预热辊道，避免热冲击）。

（三）特种玻璃生产：精密控温与品质保障

1. 光伏玻璃成型冷却

某光伏玻璃厂采用该方案后，产品透光率提升 0.5%，发电效率测试通过率从 95% 升至 99%。

◦ 核心挑战：光伏玻璃（透光率≥94%）成型时需控制冷却速率（5-10℃/min），温度不均会导致折射率偏差（影响发电效率≥2%）。

◦ 定制方案：

▪ 采用变频螺杆冷水机（制冷量 100-300kW），配合多段式冷却辊组，每段水温独立控制（偏差 ±1℃）；

▪ 冷却辊表面镀铬（粗糙度 Ra≤0.8μm），内部流道按温度梯度设计（入口流量大于出口）；

▪ 配备红外测温仪（在线监测玻璃表面温度），与冷水机形成闭环控制（温差超 3℃时调整）。

1. 电子玻璃研磨冷却

◦ 需求：电子玻璃（厚度 0.3-1.1mm）精密研磨时，磨头摩擦生热会导致玻璃边缘崩边（破损率≥5%），需冷却至 30±1℃。

◦ 方案：

▪ 采用小型涡旋冷水机（制冷量 5-20kW），通过冷却套直接冷却磨头，水温控制精度 ±0.5℃；

▪ 冷却介质为去离子水（电导率≤10μS/cm），避免污染玻璃表面（影响后续镀膜）；

▪ 系统配备压力传感器（监测研磨液流量），与冷水机联动（流量不足时自动停机保护）。

三、运行管理与维护策略

（一）水质管理与防结垢措施

1. 循环水处理方案

◦ 软化处理：原水经钠离子交换器软化（总硬度≤50mg/L），再添加阻垢剂（如聚磷酸盐，浓度 50-100ppm）；

◦ 杀菌处理：开放式系统每周投加氧化性杀菌剂（如次氯酸钠，余氯 0.5-1.0mg/L），防止微生物滋生；

◦ 除垢处理：每月检测换热器进出口温差（超过 5℃时进行化学清洗），采用 5% 柠檬酸溶液循环清洗 2-4 小时。

1. 过滤系统设计与维护

◦ 一级过滤：总进水口安装自动反冲洗过滤器（精度 100μm），压差≥0.1MPa 时自动清洗；

◦ 二级过滤：精密设备（如钢化炉喷嘴）前加装袋式过滤器（精度 20μm），每日检查滤袋污染情况；

◦ 锡槽冷却回路：增设锡离子吸附过滤器（填充专用树脂），每月更换吸附材料。

某玻璃厂通过严格的水质管理，冷却系统结垢厚度从每月 0.8mm 降至 0.1mm，换热器清洗周期从 1 个月延长至 6 个月。

（二）节能运行与成本优化

1. 负荷精准匹配

◦ 变频控制：根据熔窑、钢化炉的实时热负荷（通过温度、流量监测）自动调整压缩机转速（30-50Hz），部分负荷时节能 30%-40%；

◦ 余热回收：利用熔窑冷却回水（50-60℃）加热厂区供暖（冬季）或预热软化水（从 20℃升至 40℃），节约蒸汽消耗；

◦ 某浮法玻璃厂应用后，冷水机年耗电量下降 80 万度，余热回收年节约标准煤 1000 吨。

1. 智能运行策略

◦ 错峰用电：在电网谷段（0:00-8:00）储存冷水（蓄冷罐容量 500-1000m³），高峰时段减少机组运行（节省电费 30%）；

◦ predictive maintenance：通过 AI 算法分析设备振动、电流、温差等数据，提前 7-15 天预警故障（准确率≥90%）；

◦ 某玻璃集团实施后，非计划停机时间从每年 150 小时降至 30 小时，设备利用率提升 5%。

（三）安全保障与故障应急

1. 设备安全防护

◦ 电气安全：冷水机安装在远离高温源的位置，电气柜防护等级≥IP54（防尘防水），接地电阻≤4Ω；

◦ 高温防护：靠近熔窑、钢化炉的管道采用隔热保温（厚度≥50mm，表面温度≤50℃），避免人员烫伤；

◦ 压力保护：冷却系统设置安全阀（起跳压力 1.2 倍工作压力）和爆破片（作为双重保护）。

1. 故障应急处理

◦ 机组停机：立即启动备用冷水机，开启应急供水泵（流量为正常的 80%），同时通知生产车间降负荷（如降低熔窑温度）；

◦ 管道泄漏：采用带压堵漏技术（如注胶密封）临时处理，停机后更换受损管道（优先选用无缝钢管）；

◦ 水质超标：紧急排放污染水体，用高压水冲洗系统（压力 10MPa），重新投加药剂至水质达标。

四、典型案例：大型玻璃产业园冷却系统设计

（一）项目背景

某玻璃产业园（含 2 条浮法玻璃生产线、3 条钢化玻璃生产线、1 条光伏玻璃生产线）需建设集中冷却系统，服务于熔窑、锡槽、钢化炉等关键设备，要求系统总制冷量 5000kW，单位产品冷却能耗≤0.6kWh/㎡，年运行时间 8000 小时。

（二）系统配置

1. 分区冷却架构：

◦ 浮法区：4 台 1000kW 高压离心冷水机（3 用 1 备），供应 35±1℃冷却水至熔窑、锡槽，总流量 3000m³/h；

◦ 钢化区：6 台 500kW 螺杆冷水机（5 用 1 备），服务钢化炉急冷和辊道，水温控制 25±1℃；

◦ 光伏区：2 台 300kW 变频冷水机，为成型辊组和研磨设备供水，控温精度 ±0.5℃。

1. 安全与节能设计：

◦ 全系统采用双回路设计（主回路 + 应急回路），配备 2 台 1000kW 柴油发电机（确保停电时应急供水）；

◦ 安装水质在线监测系统（硬度、浊度、余氯），超标时自动报警并投加药剂；

◦ 余热回收系统（回收熔窑 50-60℃回水热量），用于园区供暖和软化水预热（年节约能源成本 500 万元）。

（三）运行效果

• 产品质量：浮法玻璃平整度偏差≤1mm/m，钢化玻璃自爆率降至 0.1%，光伏玻璃透光率提升至 94.5%；

• 生产效率：熔窑连续运行周期从 18 个月延长至 24 个月，钢化炉产能提升 10%；

• 成本控制：单位产品冷却能耗降至 0.45kWh/㎡，年总节能效益 800 万元，投资回收期 3.5 年。

玻璃制造行业的冷水机应用，是 “高温耐受” 与 “精准控温” 的完美结合，它不仅能保障玻璃制品的高品质与稳定性，更能通过延长设备寿命、降低能耗实现成本优化。随着玻璃行业向超薄化、功能化发展（如柔性玻璃、盖板玻璃），冷水机将向 “更高压力（≥2.0MPa）、更精准控温（±0.5℃）、智能热管理” 方向发展。