玻璃窯燃燒室拱頂塌陷的原因分析

【摘 要】 遼寧省耐火材料產品質量監督檢驗二站受某人民法院委托，對某玻璃廠玻璃窯燃燒室拱頂塌陷原因進行的技術鑒定。玻璃窯燃燒室拱頂塌陷是影響玻璃安全生產的危害之一，拱頂塌陷有很多原因，如耐火材料的質量、玻璃窯的結構等都是影響和引發拱頂塌陷的主要原因。論文在簡要地通過遼寧省耐火材料產品質量監督檢驗一站對玻璃窯耐火材料粘土磚的檢驗結果的分析，得出玻璃窯拱頂塌陷的原因。

【關鍵詞】 玻璃窯 拱頂塌陷 耐火材料

1 現場情況

（1）經過現場檢測，燃燒室最里面的部分的拱頂下陷200～300mm。

（2）燃燒室位于地平面以下，從爐門口往里看，縱向拱頂有較大縱向縫隙。拱頂里面縫隙較門口大，拱頂下陷嚴重，里面半圓形拱頂已呈現平直狀態。

拱頂橫向由十塊扇形磚砌成，拱腳已明顯向橫向兩邊移動，拱頂情況見圖1。

圖1

2 檢測情況

在原設計圖冊中，未見燃燒室圖紙，上面兩個圖為實測圖。

從測量結果看，爐門近處塌陷較輕，越往里面越嚴重。這一點，從地面上爐窯平面面磚下陷的情況相吻合。

3 灰縫計算

因拱頂已塌陷，無法看到原砌體的灰縫情況，經現場測量柱腳間距離為900mm，拱腳間原砌體的距離為900mm，呈半圓狀。據此可計算出拱頂的圓弧長為1413mm。

扇形磚的小邊長為135mm，橫向為10塊，共長1350mm。

可以得出原設計灰縫的厚度[δ]的大小：

[δ=1413-13509=7]mm

上面結果即為推算出的原砌體的灰縫，這個灰縫遠遠大于關于爐窯拱頂灰縫為2mm的標準要求。

從已塌陷的現場測量看，拱腳的距離為門口處910mm，最里面為955mm，按此時的拱腳距離計算出的灰縫為：

爐門口處[δ=1428.7-13509=8.14]mm，[δ]為實測灰縫的厚度，mm。

最里面的灰縫為：

[δ=1499.35-13509=16.59]mm

實際測量的縫隙(拱頂縱向最高處)縱向縫隙，爐門口：25mm，里面：35mm，橫向灰縫7～8mm。

4 分析結論

（1）從圖紙和已拆了一半的燃燒室均未見到有平衡拱腳水平分力的鋼結構或其他能起到同樣作用的砌體。因為整個爐窯有很大一部分重量是作用在拱形頂上的，這個力傳遞到拱腳時會分解出一個水平分力來，使其向兩邊移動，而原設計和原砌體未考慮到平衡此分力的方法，必然使拱腳向兩邊移動。第二，爐窯工作后，爐膛的溫度升高，造成砌體的體積膨脹，拱腳也會向兩邊移動(不可逆)。這樣，在重力和溫度的作用下，耐火泥脆落，縫隙下張口增大(由原設計的7mm增至爐門處25mm，里面35mm)拱頂塌陷也是必然的結果。

（2）耐火材料的符合性

根據遼寧省耐火材料質量監督檢驗一站的檢驗報告，被告耐火材料廠提供的粘土磚，是符合雙方合同要求的，其中荷重軟化要求較低(1300℃)，選材不合理。應選擇荷重軟化溫度較高的耐火材料，但這不是引起塌陷的主要原因。

（3）由上面分析，可得出以下結論：

①從設計上，爐窯拱頂因為沒有鋼結構或其他類似能平衡控制調節拱頂在使用和烘爐過程中陷頂變化的結構，而是任其發展造成拱腳距離外移、拱頂下沉變形，拱頂內表面磚縫張嘴、縫隙變大，繼續使用形成惡性循環，造成塌陷，這是拱頂塌陷的最主要原因。

②在砌筑質量上，拱頂砌體灰縫過大，達到7mm，大大超過窯爐砌筑標準拱頂灰縫2mm的規定要求，從而加劇了拱頂的變形、塌陷。

③原料的選擇荷重軟化偏低，但不是引起拱頂塌陷的主要原因。