玻璃制造作为历史悠久的传统工业，其生产过程对温度的精准控制直接影响玻璃的透明度、平整度和机械强度。从熔融玻璃的成型模具冷却，到退火窑的温度调节，再到深加工环节的钢化淬火，每一个环节的温度管理都决定着玻璃产品的合格率和性能指标 —— 数据显示，模具温度偏差 1℃会导致玻璃成型尺寸偏差≥0.1mm，退火冷却速率不当会使玻璃自爆率上升 10% 以上。冷水机作为玻璃车间的关键温控设备，需在高温、多粉尘的环境中，提供 5-35℃的宽域控温能力（精度 ±1℃），同时具备耐高温冲击、防玻璃碎屑堵塞和连续运行的特性。玻璃制造用冷水机的选型与运行，是平衡传统玻璃工艺稳定性、生产效率与产品品质的核心环节，更是推动传统玻璃行业向高性能、多功能转型的重要支撑。

一、玻璃制造行业对冷水机的核心要求

（一）精准温控与产品稳定性

玻璃材料特性对温度波动极为敏感：

• 浮法玻璃成型锡槽需控制边缘水包温度 20-30±1℃，温度波动超过 ±2℃会导致玻璃厚薄差（偏差≥0.2mm）；

• 玻璃模具需维持恒定温度（根据玻璃类型 300-500±5℃），温差过大会导致成型玻璃变形率增加（≥2%）；

• 钢化玻璃淬火需控制冷却速率（50-100℃/s），速率偏差超过 ±5℃/s 会导致玻璃应力不均（自爆率上升 15%）。

某浮法玻璃厂因边缘水包温控偏差（±3℃），导致一批次 4mm 浮法玻璃厚薄差超标，降级损失超 500 万元。

（二）耐高温冲击与防堵塞能力

生产环境对设备构成严峻挑战：

• 冷却系统需耐受玻璃熔窑周边的高温辐射（环境温度可达 60℃以上）和冷热冲击（水温与环境温差≥50℃），金属部件需采用耐高温不锈钢（310S）；

• 与冷却介质接触的管路需安装耐高温过滤器（精度 100μm），防止玻璃碎屑、耐火材料颗粒沉积堵塞流道；

• 密封件需选用耐高温氟橡胶（FKM），耐受长期高温环境（≤200℃）和冷却介质温升，老化速率降低 50%。

某钢化玻璃厂因冷却器被玻璃碎屑堵塞，导致淬火喷嘴温度失控，一批次钢化玻璃碎片状态不合格，直接损失超 200 万元。

（三）连续运行与能效优化

规模化生产要求设备极致稳定：

• 冷水机组需支持 365 天连续运行（MTBF≥15000 小时），平均维修时间≤1 小时，避免熔窑等关键设备停机（损失≥5 万元 / 小时）；

• 需支持负荷动态调节（30%-100%），适应玻璃产量波动（如不同厚度玻璃的冷却需求差异）；

• 运行能效比（COP）需≥3.0，通过变频调节和余热回收，单位产品冷却能耗≤15kWh/㎡（以标准浮法玻璃计）。

二、不同玻璃制造场景的定制化冷却方案

（一）浮法玻璃生产：成型与退火冷却

1. 锡槽边缘水包冷却系统

某浮法玻璃厂采用该方案后，玻璃厚薄差合格率从 85% 提升至 98%，原片利用率提高 12%。

◦ 核心挑战：浮法玻璃锡槽边缘水包需精准控制温度（20-30℃），通过热交换调节玻璃带边缘厚度，温度波动会导致玻璃宽度方向厚薄不均。

◦ 定制方案：

▪ 采用螺杆式冷水机（制冷量 200-800kW），为边缘水包供水，水温控制在 15±1℃，流量稳定性 ±1%；

▪ 冷却水路采用独立分支设计，每个水包单独控温，确保锡槽两侧温差≤1℃，玻璃厚薄差≤0.1mm；

▪ 与锡槽温度传感器联动，根据玻璃厚度（2-19mm）自动调整冷却水量，厚玻璃增加边缘冷却强度。

1. 退火窑冷却系统

◦ 核心挑战：玻璃退火窑需控制降温速率（5-10℃/min），尤其是在退火点（500-550℃）附近需缓慢冷却，速率过快会导致内应力过大（自爆率上升）。

◦ 定制方案：

▪ 采用高效冷水机（制冷量 500-2000kW），配合空气换热器，为退火窑冷却段供冷，控温精度 ±2℃；

▪ 冷却系统分多段控制（高温退火区 / 中温区 / 低温区），通过调节风量和水温精准控制降温曲线；

▪ 与退火窑 PLC 联动，根据玻璃类型（浮法 / 光伏 / 电子玻璃）自动调整冷却参数，确保内应力≤20MPa。

（二）玻璃成型加工：模具与压机冷却

1. 玻璃瓶罐模具冷却系统

◦ 需求：玻璃瓶罐成型模具（初模 / 成模）需维持 200-400±5℃，高温会导致玻璃成型后变形（合格率下降 15%），低温则影响脱模性能。

◦ 方案：

▪ 采用水冷式冷水机（制冷量 100-500kW），为模具内部冷却通道供水，水温控制在 30±2℃，换热量精度 ±5%；

▪ 模具水路采用螺旋式流道设计，确保温度均匀性≤±3℃，瓶口与瓶身温差≤5℃；

▪ 与成型机速度联动（60-200 瓶 /min），自动调整冷却强度，高速生产时增加 30% 冷量输出。

1. 玻璃压机冷却系统

◦ 需求：玻璃压机（压制建筑玻璃 / 光学玻璃）的液压系统需冷却至 40±2℃，油温过高会导致压力不稳定（成型尺寸偏差≥0.2mm）。

◦ 方案：

▪ 采用精密冷水机（制冷量 50-300kW），为液压油冷却器供水，水温控制在 25±1℃，油温差≤5℃；

▪ 冷却系统配备高压油泵（工作压力 1.5MPa），确保在压机高频次运行时流量稳定；

▪ 与压机控制系统联动，根据压制压力（50-500 吨）自动调节冷却流量，待机时降低流量节能 35%。

（三）玻璃深加工：钢化与镀膜冷却

1. 钢化玻璃淬火冷却系统

某钢化玻璃厂采用该方案后，玻璃破碎率从 8% 降至 1.5%，碎片状态合格率达 99%。

◦ 核心挑战：钢化玻璃需从 650-700℃快速冷却至 300℃以下，冷却速率控制在 50-100℃/s，速率不均会导致玻璃应力分布不均（自爆率上升）。

◦ 定制方案：

▪ 采用高压冷水机（工作压力 2.0MPa），制冷量 500-2000kW，为淬火风栅供水，水温控制在 20±1℃；

▪ 冷却系统采用 “上风栅 + 下风栅” 独立控制，通过调节水量和风压实现不同区域精准冷却，应力偏差≤5MPa；

▪ 与钢化炉联动，根据玻璃厚度（3-19mm）自动调整冷却参数，厚玻璃延长冷却时间并增加压力。

1. 镀膜玻璃冷却系统

◦ 需求：真空镀膜玻璃在镀膜后需冷却至 60℃以下，高温会导致膜层氧化（透光率下降 5%）和附着力降低（脱落率上升）。

◦ 方案：

▪ 采用风冷式冷水机（制冷量 100-500kW），为镀膜机冷却套和真空腔体供水，水温控制在 15±1℃；

▪ 冷却系统采用低振动设计（振动加速度≤0.1g），避免影响膜层均匀性（厚度偏差≤2%）；

▪ 与镀膜机联动，在镀膜结束后自动启动强化冷却，确保玻璃出腔温度≤50℃，膜层性能稳定。

三、运行管理与维护策略

（一）耐高温与防堵塞管理

1. 材质选择与防护

◦ 熔窑区：与高温环境接触的管路采用耐高温不锈钢（310S），表面喷涂隔热涂层（耐温≥600℃），减少热辐射影响；

◦ 钢化区：高压水路采用无缝钢管（耐压≥4.0MPa），弯头采用锻造工艺，避免高压下破裂；

◦ 密封材料：选用耐高温全氟醚橡胶（FFKM），使用温度≤260℃，在冷热冲击下使用寿命延长 3 倍。

1. 系统清洁与过滤

◦ 多级过滤：主回路安装耐高温过滤器（精度 100μm）+ 自动反冲洗过滤器，钢化环节增加磁性分离器；

◦ 定期冲洗：每周用高压水反向冲洗冷却器（压力 15-20MPa），每月用柠檬酸溶液（3% 浓度）循环清洗，去除水垢；

◦ 水质控制：采用去离子水（电阻率≥5MΩ・cm），添加高温缓蚀剂，防止管路结垢和腐蚀（年腐蚀速率≤0.03mm）。

某玻璃企业通过精细化管理，冷却系统平均无故障运行时间从 4000 小时延长至 10000 小时，维护成本降低 60%。

（二）能效优化与智能运行

1. 负荷动态调节

◦ 变频控制：根据玻璃产量和厚度自动调整压缩机转速（30-60Hz），部分负荷时节能 30%-40%；

◦ 余热回收：利用熔窑烟气余热（400-600℃）加热厂区供暖或预热软化水，年节约天然气消耗 25%；

◦ 某浮法玻璃厂应用后，冷水机年耗电量下降 200 万度，折合减少碳排放 1300 吨。

1. 工艺联动策略

◦ 智能群控：多台冷水机并联运行时，按总冷量需求智能启停（如 6 台机组实现 15%-100% 负荷调节）；

◦ 生产计划联动：通过 MES 系统获取生产排程，提前 4 小时调整冷却系统参数，适应产品切换；

◦ 数据监控：实时采集各环节温度、压力、能耗数据，生成单位产品能耗报告，优化冷却参数。

（三）可靠性保障与应急处理

1. 预防性维护计划

◦ 日常检查：每日记录进出水温度、压力、流量（偏差≤5%），检查过滤器压差和设备振动情况；

◦ 定期保养：每运行 3000 小时更换过滤器滤芯和冷冻油，每 6000 小时检测压缩机性能和管路密封性；

◦ 季节维护：夏季前清洗冷凝器（提高散热效率 20%），冬季前检查防冻液浓度（冰点≤-20℃）。

1. 应急处理预案

◦ 冷却中断：立即启动备用冷水机（切换时间≤10 秒），钢化炉降低加热温度，退火窑延长保温时间；

◦ 管路堵塞：启用备用过滤回路，采用高压水反冲洗堵塞管路，严重时切换备用水路；

◦ 停电故障：启用柴油发电机（确保 5 分钟内供电），优先保障熔窑冷却系统和钢化炉急冷系统。

四、典型案例：大型玻璃厂冷却系统设计

（一）项目背景

某大型玻璃企业（年产浮法玻璃 1000 万㎡、钢化玻璃 500 万㎡）需建设综合冷却系统，服务于 2 座浮法熔窑、8 条钢化生产线、5 台镀膜机及辅助设备，要求系统总制冷量 15000kW，控温精度 ±1℃，符合玻璃行业质量标准。

（二）系统配置

1. 冷却架构

◦ 浮法区：8 台 1000kW 螺杆冷水机（6 用 2 备），为锡槽边缘水包和退火窑冷却，控温精度 ±0.5℃；

◦ 钢化区：10 台 800kW 高压冷水机，服务钢化炉淬火系统，工作压力 2.0MPa；

◦ 深加工区：6 台 500kW 精密冷水机，为镀膜机和压机冷却，总循环水量 8000m³/h。

1. 安全与节能设计

◦ 全系统采用耐高温防腐蚀设计（310S 不锈钢管路 + FFKM 密封件），多级过滤拦截玻璃碎屑；

◦ 安装智能能源管理平台，实现余热回收、变频调节和远程监控，综合节能率≥35%；

◦ 关键设备采用 2N 冗余设计，配备应急电源和泄漏检测系统，确保生产连续和设备安全。

（三）运行效果

• 产品品质：浮法玻璃厚薄差≤0.1mm，钢化玻璃自爆率降至 0.3%，镀膜玻璃透光率提升 5%；

• 生产效率：钢化炉产能提升 25%，退火时间缩短 20%，设备有效作业率从 82% 提升至 97%；

• 成本效益：单位产品冷却能耗降至 12kWh/㎡，年节约电费 1200 万元，投资回收期 3 年。

玻璃制造行业的冷水机应用，是 “传统玻璃工艺” 与 “现代温控技术” 的深度融合，它不仅能保障玻璃成型稳定、应力均匀和性能达标，更能通过智能管理降低生产成本。随着玻璃行业向高端化、功能化发展（如光伏玻璃、电子玻璃），冷水机将向 “更高精度控温（±0.1℃）、针对不同玻璃类型定制曲线、全流程余热回收” 方向发展。选择专业的玻璃制造冷水机，是实现传统玻璃行业品质升级和高效生产的关键支撑。