600 t/d超白玻璃窯爐天然氣熱風烘烤過程及技術要點

李國

（凱盛晶華玻璃有限公司 德州 253025）

0 引言

凱盛晶華玻璃有限公司600 t/d超白玻璃窯爐于2018年7月19日由北京中北科力有限公司對窯爐進行天然氣熱風烘烤和過大火操作。本文就窯爐烘烤主要過程階段及發現的問題和處理方案以及幾點體會與同行專家共同探討分享。

1 烤窯前期的準備階段

窯爐烘烤前期，凱盛晶華技術人員與中建材總包項目部、中北科力專業人員共同對窯爐磚結構和鋼結構進行了全面檢查，并根據凱盛科技集團驗收專家組的建議，對窯爐不規范的部位進行了整改，對烤窯前期做了充分準備，主要檢查內容如下：

1.1 鋼結構方面

清除鋼結構臨時加固件、焊點、焊渣，確保鋼構能自由膨脹。所有拉條和頂絲預留足夠的螺紋松動余地和操作空間，并提前安排專人對拉條、頂絲涂抹高溫潤滑脂或潤滑油。檢查所有螺栓、螺母和連接件，確保沒有漏裝；對所有立柱柱腳檢查是否松動；鋼結構與磚結構連接處預留足夠膨脹量；胸墻頂鐵安裝位置合適，一塊頂鐵只能頂一塊磚。池壁縱向頂絲應輕輕帶緊，橫向頂絲帶緊；確認所有鐵梯和走臺牢固、安全，而且確保一端能自由膨脹；鋼格柵與立柱要預留足夠間隙；鋼結構立柱防銹漆、面漆達到設計標準；對雙拉條防止軸轉的連接件進行加固焊接；對拉條、頂絲做好原始標記；檢查投料口以及蓄熱室端墻鋼構與樓板之間的預留空隙是否滿足膨脹要求；所有的拉條和頂絲松緊工器具等全部準備齊全，放置在指定位置；根據烤窯情況需要，準備電鉆、8 mm膨脹螺栓、套管扳手、不銹鋼片等以備碹頂抽簽時應急使用；制作2 m長的鉤子、鏟子各4把，以備觀察碹體時使用。

1.2 磚結構方面

對熔化部、冷卻部、蓄熱室頂碹等脹縫進行精細檢查，確保預留脹縫足夠。小爐平碹與斜碹之間脹縫將預訂的脹縫磚用硅酸鋁纖維棉覆蓋，與小爐碹體一同烘烤。墻體脹縫則用壓縮空氣吹掃干凈后再填充高純高鋁纖維棉密封。對窯內的脹縫于點火前再進行最終檢查，對小爐底板、側墻、斜碹脹縫中殘留的磚渣、泥塊等雜物進行徹底清理，池底脹縫中的碎屑等細微雜物進行人工吹掃或用吸塵裝置進行清理。安排專人對熔化部大碹、蓄熱室頂碹、冷卻部大碹、小爐斜碹和卡脖碹全部采用3600 mm×610 mm×50 mm規格的硅酸鋁纖維毯進行保溫苫蓋。小爐平碹和斜碹之間的側墻脹縫采用硅酸鋁纖維毯填充，確保脹縫處不漏氣。檢查大碹碹頂脹尺安裝是否到位，并檢查滑輪、脹絲是否能夠自由滑動，并在烤窯前對原始記錄進行校核。檢查池壁磚縱向脹縫和橫向脹縫，確保池壁磚脹縫均勻且無異物。檢查池壁磚頂絲是否安裝到位，池壁受力是否均衡。檢查卡脖入口池壁拐角水包預留膨脹量是否足夠。池底黏土大磚頂絲要確保松緊有度。窯壓控制及各小爐支煙道閘板和換向閘板、總煙道閘板、旋轉閘板位置設定：窯壓控制在20～30 Pa，換向閘板處于中立位置，兩邊高度一致，總煙道閘板高度200 mm，旋轉閘板處于90°開度，烤窯期間各小爐支煙道閘板設置見表1。

表1 小爐支煙道閘板設置

1.3 烤窯脹尺、電偶的安裝

烤窯采用中北科力設計的結構；定尺采用0.5 mm細鋼絲，將鋼絲一端固定在熔化部大碹立柱鉤子上，另一端用小型滑輪固定在另側聯梁上，利用重物下垂原理確保細鋼絲位置穩定。動尺采用角鋼、30 cm鋼板尺以及固定螺栓等組合而成，其中短脹尺41支，長脹尺16支。

烤窯電偶測點熔化部大碹采用10只鎳鉻-鎳硅電偶（K型偶），均在預留的脹縫處插入窯內約150 mm深，主控溫度為大碹電偶第二節碹中間位置，即3#電偶處測溫點。

1.4 烤窯設備的安裝以及投料口的密封

點火前一天開始密封投料口，投料口采用水包橫擔在投料口，中間采用不銹鋼吊點固定在軌道梁上。高度比吊墻擋焰磚下沿低1 cm左右，池壁上部采用黏土標磚排列，高度與水包齊平，然后采用莫來石陶瓷纖維板橫搭在水包梁上進行密封。熱風器噴嘴向內向下，熱風器火焰不得對頂，均采用順時針的氣流場，確保窯爐受熱均勻，氣流循環通暢。

1.5 天然氣管道的安裝和置換

烤窯管道在天然氣配氣站連接閥門后引出，并采用f159×4和f108×3.5的無縫鋼管以及末端為DN50×3.5的支管進行連接，管道末端均預留放散閥。天然氣管道連接采用CO2保護焊焊接，然后用壓縮空氣進行吹掃，將焊渣、碎屑吹出，用4 kg/cm2壓縮空氣打壓檢漏，并用N2進行置換。天然氣輸出的壓力為0.1 MPa，最大流量為4000 m3/h。

1.6 烤窯曲線的制定

烤窯曲線主要是根據硅磚的晶型轉化制定的，硅磚采用湖南冷水江優質硅磚，在300 ℃以下時體積膨脹相對較快，因此低溫階段烘烤時間較長，同時也確保碹體各個部位能夠均勻地達到設定溫度。烤窯升溫曲線技術指標見表2。

投料口池壁攔鐵風包在點火時啟動，L型吊墻風機和鋼碹碴風機均在溫度升至150 ℃時逐步啟動，逐步增大變頻或閘板閥門開度。

過大火后，注意控制升溫速率，逐步增加小爐噴槍數量，調節噴槍燃氣流量，確保升溫平緩，溫度場均勻，避免碹體、電熔磚、蓄熱室堿性磚膨脹過快，松緊拉條不及時造成損壞。

2 烤窯升溫階段

7月18日烤窯的各項準備工作已經就緒，7月19日點火烤窯開始。

根據升溫曲線，烤窯人員首先將投料口1#、3#、 5#、 7#熱 風 器 開 啟，然 后 將 澄 清 部10#、 15#熱風器開啟，冷卻部12#、 14#熱風器開啟，共計開啟8支熱風器，升溫速率控制在5 ℃/h。

溫度升至50 ℃左右時，開啟8#、 17#熱風器，升溫至70 ℃后，開始啟動澄清部9#、 16#熱風器，熱風器增加至12支，升溫速率控制在3 ℃/h。根據窯內壓力情況，煙道大閘板由200 mm提高至300 mm。

在580 ℃以下中低溫階段，硅磚主要是位移型轉變，存在二級變體間的晶型轉化導致體積變化，因此升溫速率要緩慢。在580～1000 ℃高溫階段，硅磚主要是重建型轉變，一級變體間會有小部分產生晶型轉化，體積變化量相對較少，膨脹量不太大，因此中低溫階段拉條或頂絲本著少松、勤松的原則，每次松出1/3或1/2；高溫階段，拉條每班松出一次，每次松出1/2或2/3。松拉條較為及時、平緩，大碹沒有出現抽簽、弧度變形等異常情況，大碹烘烤較為理想。圖1為大碹膨脹曲線。

圖1 大碹膨脹曲線

溫度升溫至1050 ℃，開始進行過大火操作。

3 過大火階段

3.1 過大火前準備

檢查儀表自控系統。儀表自控系統處于手動狀態；燃燒系統參數按工藝設計要求設置。除烤窯主控熱電偶和正常生產用熱電偶外，拆除所有烤窯用熱電偶。根據窯壓調整調節閘板的開度，各支煙道閘板開度按正常生產時的工藝要求設置。

3.2 過大火操作

窯溫升至650 ℃時，換向機構開始實施假換向操作，每5 min換向一次。

窯溫達到750 ℃時，改為10 min換向一次。

窯溫達到850 ℃時，改為20 min換向一次。

窯溫達到1050 ℃時，保溫3 h后開始過大火，主煙道溫度要求≥250 ℃，如溫度達不到預期，可提前安裝噴槍進行烘烤。

過大火前，助燃風分支蝶閥調至全關，開啟助燃風機，出風口閥門調至全關，轉頻設定50%，確定好過大火時間，確保小爐火焰方向一致。

開始過大火，噴槍點燃順序（預定2 h過完大火）見表3。

表3 過大火時序示意

冷卻部溫度達到1250 ℃時，不再繼續升溫，開始保溫，保溫時間不低于48 h。

4 窯爐烘烤的幾個技術要點

（1）投料口密封安裝水包時，高度要比吊墻擋焰磚下沿低1 cm左右。其次陶瓷纖維板不得將水包吊掛點蓋住，在窯爐烘烤升溫時，要經常檢查吊掛點，避免烤窯高溫燒壞吊點，致使水包下沉蓋板磚掉落投料池內。

（2）根據硅磚的膨脹特性，其膨脹主要發生在中低溫階段，因此在烤窯早期，硅磚膨脹較快，需要及時查看碹頂的脹尺記錄和溫度記錄，對于大碹、墻體要本著少松、勤松的原則，及時松緊拉條，確保硅磚的膨脹。

（3）由于硅磚含有少量殘余石英，因此在過大火后，硅磚會發生少量的殘余收縮，因此熔化部大碹、冷卻部大碹、蓄熱室頂碹拉條建議在過大火升溫至1250 ℃時再緊拉條，否則一方面緊拉條過早，其膨脹還沒有結束，碹體會有所損傷或導致鋼結構移位或變形，另一方面拉條緊的過早，碹體壓力線會有所下降，造成碹體收縮后，受壓面向碹磚冷端移動，碹體出現局部下沉或下張口現象。

（4）過大火后，由于尚未投入碎玻璃，火焰空間溫度較高，投料口池壁磚熱負荷較高，且由于池壁磚導熱系數較高，投料口池壁風包受熱容易變形，會由于內側受熱較高而呈現向內彎曲，造成投料口池壁內傾的危險。因此，過大火后，投料口風包梁及時采用水冷措施，每天檢查風包梁處，確保水冷蒸發量和冷卻量的均衡，確保池壁磚安全。

（5）過大火后，要及時查看熔化部池壁的變化情況，由于電熔鋯剛玉磚在1100～1200 ℃有反常膨脹現象，這是因為ZrO2單斜晶型轉變為ZrO2正方晶型造成的，要及時查看電熔磚池壁縫隙是否變大。另外由于此時玻璃液黏度較小，容易從池壁磚縫中滲出，要注意檢查池壁頂絲、聯接件是否頂緊，防止玻璃液滲出。

（6）蓄熱室采用堿性材料砌筑，堿性材料膨脹特性呈線性膨脹，膨脹比例為1.4%左右，過大火后，蓄熱室墻體耐材向上膨脹量較大，小爐底部靠緊蓄熱室側的托鐵頂絲要及時頂緊。同時由于蓄熱室頂碹被墻體托起，碹體壓力上移，造成碹碴梁上部頂絲受壓力加大，下部頂絲受壓力減小，需要及時將碹碴下部頂絲緊起來，使得上下頂絲受力均衡，確保蓄熱室安全。

5 結語

烤窯是關系到窯爐使用壽命的重要環節之一，烤窯前期的準備工作需要進行大量的、細致充分的檢查，從鋼結構、磚結構、脹尺和電偶的安裝、烤窯設備的安裝以及投料口的密封、天然氣管道的安裝和置換，尤其是烤窯曲線的制定都要精心制定，精細操作。烤窯升溫階段更要及時檢查窯爐各個部位情況變化，及時與烤窯曲線進行校核調整。過大火階段后要嚴格控制升溫速率，逐步調整窯內工況，直至達到正常工藝制度。同時對窯爐烘烤中的幾個技術要點也要保持關注，這也是在工作中容易被忽視的小細節，如果關注不及時，容易造成事故和損失，從而影響正常生產。