玻璃窯爐流液洞、池底等部位的爐襯設(shè)計(jì)需要注意的問題

 

一、關(guān)于流液洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

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(jìn)入到分配料道、供料道時(shí)要進(jìn)行進(jìn)一步的均化和冷卻，然后進(jìn)入成型設(shè)備進(jìn)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(duì)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(wú)法進(jìn)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(gè)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(dāng)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(jìn)一步增加。

 

綜上所述流液洞的結(jié)構(gòu)會(huì)影響窯爐壽命、出料量及能耗。針對(duì)流液洞蓋板磚被侵蝕的機(jī)理，我們將流液洞蓋板磚與玻璃液接觸面設(shè)計(jì)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(zhǎng)了流液洞的壽命，也就是延長(zhǎng)了窯爐壽命。

 

二、關(guān)于池底結(jié)構(gòu)

 

窯爐池底結(jié)構(gòu)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(huì)帶入一些金屬物，金屬物對(duì)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(huì)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(duì)整個(gè)池底造成很大危害，影響窯爐壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生池底漏料事故。

 

為防止此類事件的發(fā)生，一是要嚴(yán)格控制配合料中的金屬物的進(jìn)入，二是加強(qiáng)池底防滲漏結(jié)構(gòu)的設(shè)置。本次設(shè)計(jì)池底結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。

 

三、熔化池長(zhǎng)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(shè)計(jì)理念是:在考慮火焰的覆蓋面時(shí)，不僅考慮火焰寬度，更注重火焰的長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)時(shí)我們借鑒浮法玻璃窯爐的原理，即分清玻璃熔制的5個(gè)階段(1、硅酸鹽反應(yīng)，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(gè)熔制階段是在不同空間、同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。因而我們認(rèn)為馬蹄焰窯爐的設(shè)計(jì)，只要在火焰能達(dá)到的長(zhǎng)度下，選擇有較大的長(zhǎng)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(dá)到的情況下，窯爐的長(zhǎng)度要大。

 

為了減少死角，以利于玻璃液的流動(dòng)，我們將熔化池的前池墻磚體設(shè)計(jì)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(qiáng)化熱點(diǎn)、提高玻璃的質(zhì)量和產(chǎn)量，一般都設(shè)置有窯坎。我們將窯坎前設(shè)計(jì)為淺池，窯坎后設(shè)計(jì)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(dǎo)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(huì)在池底形成厚厚的不動(dòng)層或緩動(dòng)層，這些不動(dòng)層或緩動(dòng)層的厚度會(huì)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(duì)流中，進(jìn)而影響玻璃液的質(zhì)量;并且這些不動(dòng)層或緩動(dòng)層的玻璃液加入玻璃液的自然對(duì)流后，會(huì)造成對(duì)玻璃液的重復(fù)加熱，增加能源的消耗。

 

窯坎后為澄清均化區(qū)又叫精細(xì)熔化區(qū)(簡(jiǎn)稱深澄清池)，我們應(yīng)加深該區(qū)域的池深。深澄清池對(duì)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(zhǎng)了玻璃液在爐內(nèi)的停留時(shí)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(jiǎn)單的流體力學(xué)過程，實(shí)際上它是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程”，玻璃液澄清速度與玻璃液的黏度有關(guān)，黏度(包括表面張力)又與玻璃液的溫度有關(guān)，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(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)表明，深澄清池的底部玻璃液溫度應(yīng)以不低于1300℃為界線來(lái)考慮，因此本窯爐深澄池深度設(shè)計(jì)為1300mm。在設(shè)計(jì)及計(jì)算熔化池深澄清部位的深度時(shí)，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(dāng)深一些。

 

五、加料池的結(jié)構(gòu)

 

配合料在熔化池的分布狀況對(duì)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(jī)也應(yīng)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(zhǎng)期運(yùn)行中，加料機(jī)及其他配合料輸送系統(tǒng)磨損加大，難免不出故障，對(duì)保障正常的進(jìn)出料有一定困難，因而應(yīng)采用對(duì)稱雙邊加料池結(jié)構(gòu)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)加料池時(shí)秉承的理念為:加長(zhǎng)加料池，它使配合料在預(yù)熔池里進(jìn)行相對(duì)充分的硅酸鹽反應(yīng)，進(jìn)入爐內(nèi)的配合料表面已經(jīng)開始進(jìn)行硅酸鹽反應(yīng)，表面已經(jīng)變得黏，火焰的氣流不易將配合料表面的細(xì)小粉料吹揚(yáng)起來(lái)，減少對(duì)蓄熱室格子體的堵塞。減少粉塵飛揚(yáng)從而減輕對(duì)爐體的侵蝕，延長(zhǎng)窯爐壽命。

 

加料池的形狀，應(yīng)該由加料機(jī)的類型決定，國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，擺動(dòng)裹入式加料機(jī)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(dòng)裹入式加料機(jī)節(jié)能原理如下：

 

(1)一般加料機(jī)加進(jìn)爐內(nèi)的配合料，都是浮在玻璃液表面上。因?yàn)榕浜狭鲜鞘杷傻模鋵?dǎo)熱系數(shù)很低，熔化速度較慢。采用裹入式加料機(jī)，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(lái)，填充配合料中的氣孔，增加了配合料的導(dǎo)熱性，若加料機(jī)安裝調(diào)整得好，配合料像裹面團(tuán)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(dòng)裹入式加料機(jī)能夠左、中、右3個(gè)方向擺動(dòng)加料，3個(gè)方向推料次數(shù)可以任意設(shè)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(jìn)一步加快。

 

(3)由于是分別向3個(gè)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(shí)現(xiàn)了薄層加料。

 

(4)從另一個(gè)角度來(lái)看，擺動(dòng)裹入式加料機(jī)還具有延長(zhǎng)窯爐壽命的優(yōu)點(diǎn)，由于擺動(dòng)裹入式加料機(jī)定時(shí)將配合料向3個(gè)方向推動(dòng)，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(shí)間短，甚至不直接與池壁磚接觸，從而可以延長(zhǎng)池壁磚的壽命，因?yàn)榕浜狭蠈?duì)池壁磚的侵蝕比玻璃液要大得多。