玻璃窯爐流液洞、池底等部位的爐襯設計需要注意的問題

 

一、關于流液洞的結構設計

 

流液洞是玻璃窯爐的重要部位，熔化、澄清、均化好的玻璃液通過它進入到分配料道、供料道時要進行進一步的均化和冷卻，然后進入成型設備進行生產(chǎn)成型。每天通過這一狹窄的通道有360~400t玻璃液，玻璃液對它的沖刷和磨損是較大的;而且流液洞所處的工作環(huán)境差，四周溫度高，一旦有問題無法進行更換。因此流液洞都選用抗侵蝕性能較好的電熔AZS41#磚或鋸磚。電熔AZS磚在固相、液相、氣相三相交界面處有一個向上蝕孔的性能，電熔AZS磚是固相，玻璃液是液相，玻璃液中殘留的氣泡是氣相，流液洞蓋板磚較其他地方侵蝕都大，5~6年間就向上侵蝕掉了300~400mm厚度，流液洞蓋板磚侵蝕掉了300~400mm后，玻璃液的取料深度變淺，相當于原窯爐池深減少了300~400mm，窯爐的出料量肯定受影響，為了滿足出料量，只有提高爐溫，那么能耗要增加。幾年后爐蓋等爐體的燒損，爐體變薄，內(nèi)部溫度增加，爐體散熱進一步增加。

 

綜上所述流液洞的結構會影響窯爐壽命、出料量及能耗。針對流液洞蓋板磚被侵蝕的機理，我們將流液洞蓋板磚與玻璃液接觸面設計成傾斜的，玻璃液中的氣泡不容易附著在流液洞蓋板磚上，從而大大減緩了流液洞蓋板磚的侵蝕，延長了流液洞的壽命，也就是延長了窯爐壽命。

 

二、關于池底結構

 

窯爐池底結構也容易影響窯爐壽命，特別是高白料或晶白料窯爐，由于其透熱性好，池底溫度較高，且配合料中不可避免地會帶入一些金屬物，金屬物對電熔AZS的侵蝕較為厲害(向下蝕孔)，一旦電熔AZS磚被蝕穿后，玻璃液滲透到底板磚下面后，就會產(chǎn)生“向上蝕孔”，形成鐘乳石那樣的侵蝕，很快將底板AZS磚腐蝕穿，從而對整個池底造成很大危害，影響窯爐壽命，嚴重時會發(fā)生池底漏料事故。

 

為防止此類事件的發(fā)生，一是要嚴格控制配合料中的金屬物的進入，二是加強池底防滲漏結構的設置。本次設計池底結構為多層復合結構。

 

三、熔化池長寬

 

熔化率一旦確定，那么窯爐熔化面積就確定了。我們秉承的設計理念是:在考慮火焰的覆蓋面時，不僅考慮火焰寬度，更注重火焰的長度。在設計時我們借鑒浮法玻璃窯爐的原理，即分清玻璃熔制的5個階段(1、硅酸鹽反應，2、玻璃形成，3、玻璃的均化，4、玻璃的澄清，5、玻璃的冷卻)，這5個熔制階段是在不同空間、同一時間內(nèi)進行。因而我們認為馬蹄焰窯爐的設計，只要在火焰能達到的長度下，選擇有較大的長寬比，讓玻璃液的澄清和均化有一定的區(qū)域。即在火焰能達到的情況下，窯爐的長度要大。

 

為了減少死角，以利于玻璃液的流動，我們將熔化池的前池墻磚體設計為八字形。

 

四、熔化池的深度

 

目前，比較的窯爐，熔化池都分為淺池和深池，為了強化熱點、提高玻璃的質(zhì)量和產(chǎn)量，一般都設置有窯坎。我們將窯坎前設計為淺池，窯坎后設計為深池。窯坎前為熔化區(qū)(又稱初熔區(qū))，熔化區(qū)內(nèi)玻璃液表面覆蓋著厚厚的配合料及配合料熔化分解過程中形成的泡沫，它們是熱的不良導體，是一層隔熱層。由于隔熱層影響了熱的穿透及傳遞，因而淺池的深度不宜過深，若過深會在池底形成厚厚的不動層或緩動層，這些不動層或緩動層的厚度會隨著池底溫度變化或出料量變化而變化，從而加入到玻璃液的自然對流中，進而影響玻璃液的質(zhì)量;并且這些不動層或緩動層的玻璃液加入玻璃液的自然對流后，會造成對玻璃液的重復加熱，增加能源的消耗。

 

窯坎后為澄清均化區(qū)又叫精細熔化區(qū)(簡稱深澄清池)，我們應加深該區(qū)域的池深。深澄清池對提高玻璃窯爐質(zhì)量、產(chǎn)量，以及降低能耗的作用十分明顯。1，它增加了玻璃窯爐的容積，延長了玻璃液在爐內(nèi)的停留時間；2，“玻璃的澄清過程是指排除可見氣泡的過程，從形式上看，此過程是簡單的流體力學過程，實際上它是一個復雜的物理化學過程”，玻璃液澄清速度與玻璃液的黏度有關，黏度(包括表面張力)又與玻璃液的溫度有關，若深澄清池深度過深，雖然氣泡受到的玻璃液的靜壓力較大，但是因玻璃液溫度偏低造成玻璃液的黏度大，氣泡排出反而困難。根據(jù)計算機模擬仿真技術表明，深澄清池的底部玻璃液溫度應以不低于1300℃為界線來考慮，因此本窯爐深澄池深度設計為1300mm。在設計及計算熔化池深澄清部位的深度時，不但要考慮玻璃的透熱性，還要考慮窯爐的大小，同種玻璃，大窯爐可適當深一些。

 

五、加料池的結構

 

配合料在熔化池的分布狀況對配合料的熔化速度起著非常重要的作用。加料口越寬，加料機也應越寬，在相同加料量的情況下，厚度就越薄，所形成的料城越寬，熱利用率越高，配合料熔化越快。因本次窯爐出料量較大，單邊加料雖然可以減少輻射熱及高溫氣流的逸流損失，但考慮長期運行中，加料機及其他配合料輸送系統(tǒng)磨損加大，難免不出故障，對保障正常的進出料有一定困難，因而應采用對稱雙邊加料池結構。我們在設計加料池時秉承的理念為:加長加料池，它使配合料在預熔池里進行相對充分的硅酸鹽反應，進入爐內(nèi)的配合料表面已經(jīng)開始進行硅酸鹽反應，表面已經(jīng)變得黏，火焰的氣流不易將配合料表面的細小粉料吹揚起來，減少對蓄熱室格子體的堵塞。減少粉塵飛揚從而減輕對爐體的侵蝕，延長窯爐壽命。

 

加料池的形狀，應該由加料機的類型決定，國內(nèi)外的實踐證明，擺動裹入式加料機的加料效果及節(jié)能效果目前是比較理想的，可以節(jié)能5%左右。擺動裹入式加料機節(jié)能原理如下：

 

(1)一般加料機加進爐內(nèi)的配合料，都是浮在玻璃液表面上。因為配合料是疏松的，其導熱系數(shù)很低，熔化速度較慢。采用裹入式加料機，它把配合料往玻璃液中擠壓，在此過程中，高溫的玻璃液被擠上來，填充配合料中的氣孔，增加了配合料的導熱性，若加料機安裝調(diào)整得好，配合料像裹面團一樣，部分包裹在玻璃液中，從而熔化速度大大加快，熔化快出料量可以增加，因而能源耗減少。

 

(2)擺動裹入式加料機能夠左、中、右3個方向擺動加料，3個方向推料次數(shù)可以任意設定調(diào)整，從而使料堆在熔化池內(nèi)分布非常均勻，熔化池面積得以充分利用，它有效利用火焰空間的輻射能，提高了熔化池的利用率，因而熔化速度進一步加快。

 

(3)由于是分別向3個方向加料，配合料在爐內(nèi)是一小堆一小堆被玻璃液包圍著，加大了與玻璃液的接觸面積，實現(xiàn)了薄層加料。

 

(4)從另一個角度來看，擺動裹入式加料機還具有延長窯爐壽命的優(yōu)點，由于擺動裹入式加料機定時將配合料向3個方向推動，配合料在熔化池的后端均勻分布，它與池壁磚直接接觸的時間短，甚至不直接與池壁磚接觸，從而可以延長池壁磚的壽命，因為配合料對池壁磚的侵蝕比玻璃液要大得多。