采用熱風(fēng)烤窯新技術(shù)延長(zhǎng)玻璃熔窯的壽命

郭成峰

中玻（陜西）新技術(shù)有限公司

1 引言

熔爐的使用壽命是影響玻璃工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。浮法玻璃生產(chǎn)線的熔爐是玻璃生產(chǎn)的基礎(chǔ)之一。影響浮法玻璃生產(chǎn)壽命最主要的因素可以從設(shè)計(jì)、材質(zhì)、砌筑三個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)。目前我國(guó)玻璃爐的使用壽命逐步延長(zhǎng)，只有在三個(gè)方面都合理優(yōu)化運(yùn)用，才能保證熔窯壽命。當(dāng)前我國(guó)已吸收消化并成功地使用了許多先進(jìn)技術(shù)，并在使用方面積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)浮法玻璃用熱風(fēng)烤窯技術(shù)實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)熔窯壽命是可行的。

2 熱風(fēng)烤窯新技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)的玻璃工業(yè)發(fā)展迅速，玻璃的市場(chǎng)需求正在上升。一些大、中型玻璃建設(shè)項(xiàng)目已陸續(xù)啟動(dòng)，在完成耐火材料施工后，為了使新建熔窯盡早投產(chǎn)產(chǎn)生效益，采取措施縮短熔窯的烤窯時(shí)間，利用熱風(fēng)烤窯技術(shù)，避免明火直接進(jìn)入窯內(nèi)，縮短了烤窯時(shí)間，延長(zhǎng)了窯爐壽命。熱風(fēng)烤窯是利用煤氣、天然氣、輕油、重油等高熱值燃料的火焰，將熱風(fēng)灌入窯中，再壓風(fēng)機(jī)內(nèi)的壓力就會(huì)增強(qiáng)，然后高速噴入窯內(nèi)，并保持窯內(nèi)一個(gè)較大的正壓，使窯體各部位砌體受到燃燒廢氣的均勻加熱。當(dāng)窯內(nèi)各部位砌體達(dá)到800℃～1000℃時(shí)，點(diǎn)燃各小爐噴槍(燃煤氣窯則過(guò)大火)，繼續(xù)升溫，直至將窯烘烤到預(yù)定溫度投入正常生產(chǎn)。玻璃熔窯合理的結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的砌筑質(zhì)量和成功的烤窯，無(wú)論是對(duì)于延長(zhǎng)熔窯使用壽命還是提高玻璃產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量都具有重大的意義。因此必須仔細(xì)策劃、精心操作，確保窯爐烘烤質(zhì)量。

3 熱風(fēng)烤窯新技術(shù)延長(zhǎng)玻璃熔窯的壽命影響因素

3.1 設(shè)計(jì)

優(yōu)化的設(shè)計(jì)是確保熔爐熔化能力的基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著能源的短缺，燃料成本在玻璃生產(chǎn)的比重越來(lái)越大，浮法玻璃窯爐的節(jié)能設(shè)計(jì)，降低窯爐熱耗具有十分重要的作用。在設(shè)計(jì)初期我們就應(yīng)該對(duì)玻璃熔窯進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。如果熔爐設(shè)計(jì)不合理，不僅不會(huì)產(chǎn)生高質(zhì)量的玻璃液，還會(huì)影響熔爐的使用壽命。

設(shè)計(jì)中根據(jù)不同燃料種類(lèi)，采用先進(jìn)高效的燃燒裝置，提高燃料的燃燒效率，同時(shí)提高了燃燒火焰空間的傳熱效率。蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，格子體蓄熱高度，保證氣流與格子體的充分交換，提高蓄熱室熱交換效率，提高助燃室空氣的預(yù)熱溫度，增加火焰輻射效果。池底鼓泡裝置的有效使用，能更好地控制、改善熔化池內(nèi)玻璃液的對(duì)流體系，增加熱交換過(guò)程，減少燃料消耗。臺(tái)階式池底結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，減少玻璃液回流，降低玻璃液二次加熱所需的熱量。窯體保溫技術(shù)的使用，減少熱量的散失。投料口擋焰磚、吊墻的密封設(shè)計(jì)，密封罩的合理設(shè)計(jì)，減少了原料的飛散，有利于原料的預(yù)熔，降低了燃料的消耗，同時(shí)減輕了對(duì)窯爐的侵蝕。

3.2 材質(zhì)

設(shè)計(jì)完成后，耐火材料的質(zhì)量是影響爐子使用壽命的另一個(gè)重要因素。盡管我國(guó)近年來(lái)對(duì)融窯的材質(zhì)準(zhǔn)備比前幾年好了不少，但是與國(guó)外先進(jìn)水平也有偏差。耐火材料質(zhì)量的差異是導(dǎo)致窯爐使用壽命與國(guó)外先進(jìn)水平不符的重要因素，耐火材料質(zhì)量的差異首先與改進(jìn)玻璃質(zhì)量相關(guān)，尤其是與玻璃液接觸的耐火材料質(zhì)量；其次是玻璃窯爐使用壽命的影響；最后是燃燒系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊和影響。

當(dāng)前，我國(guó)耐火材料工業(yè)的發(fā)展非常均衡。一些制造商的折射材料已接近國(guó)外的先進(jìn)水平，這不僅在磚的內(nèi)部性能上得到了證明，而且在外部尺寸和面積上也得到了證明。因此，作者認(rèn)為，采購(gòu)時(shí)不僅要選擇磚的設(shè)計(jì)，而且還要檢查質(zhì)量。只要選擇高質(zhì)量的耐火材料，與僅使用材料本身相比，仍然有可能延長(zhǎng)熔爐的使用壽命。

3.3 砌筑

砌筑在執(zhí)行設(shè)計(jì)后的重要一環(huán)，砌筑的外觀直接反映了設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。所謂砌體質(zhì)量是指每個(gè)砌體過(guò)程和結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求的程度。高質(zhì)量的磚材不僅滿足設(shè)計(jì)要求，而且為將來(lái)使用創(chuàng)造了有利條件。

砌筑熔爐的關(guān)鍵是正確使用磚材，保留合理的膨脹縫，耐火泥料飽滿度不低于95%。如何科學(xué)有效地使用砌筑材料是非常重要的，不同的砌筑地方需要用不同的砌筑材料，并且不得混用或?yàn)E用。如果發(fā)生上述現(xiàn)象，則可能是磚的某些部分被誤用，磚將迅速分解，或者磚之間混合或形成共晶污漬的化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致燒傷甚至燒毀，使窯爐壽命受到損壞。

4 延長(zhǎng)玻璃熔窯的壽命技術(shù)方案論證

4.1 點(diǎn)火烤窯前的準(zhǔn)備

4.1.1 烤窯前的檢查

烤窯是點(diǎn)火前的最后一道工序，并且是融窯耐火材料和使用壽命的關(guān)鍵之一。烤窯前必須準(zhǔn)備好熔爐中的所有維護(hù)設(shè)備，并進(jìn)行徹底的預(yù)檢查，最重要的事情如下：檢查管道是否足夠清潔，以防止可能的金屬碎屑阻止烤窯時(shí)機(jī)器的運(yùn)作；檢查石油、天然氣、水和其他管道的壓力測(cè)試；檢查閥門(mén)手冊(cè)的打開(kāi)和關(guān)閉條件。如果電氣設(shè)備，傳感器，執(zhí)行器和控制系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒。檢查回油門(mén)和潤(rùn)滑狀態(tài)是否到位，檢查松開(kāi)固定器和上部電源線所需的設(shè)備和工具是否已準(zhǔn)備就緒。

4.1.2 制訂合理的烤窯升溫曲線

因?yàn)槿蹱t設(shè)計(jì)是有幾個(gè)不同的耐火材料的材質(zhì)混合在一起，但是不同耐火材料的線溫度膨脹系數(shù)是不一樣的。溫度根據(jù)緩慢的加熱速率而升高，最高可達(dá)到600，熱量存儲(chǔ)在750℃，這有助于平衡不同耐火材料的線溫度膨脹系數(shù)，特別是對(duì)于熔融耐火材料的均勻膨脹以避免壁和磚由于加熱不均勻，材料會(huì)扭曲和破裂，并且大碹磚塊會(huì)下沉。

4.1.3 砌筑烤煙道小爐

通常，在煙道和煙囪的底部砌筑一個(gè)點(diǎn)火器，用木材、木炭用于烘烤煙道，能有效地加熱并去除煙氣中的水分和空氣，以提高煙囪的吸力，這對(duì)于燃?xì)馊鄹G非常重要。

4.1.4 拉條和頂絲的調(diào)整

碹志及膨脹尺的設(shè)置，隨著烘烤溫度的升高，大碹硅磚的膨脹率也隨之變化。為了不使大碹和爐體的整體結(jié)構(gòu)變形，根據(jù)碹志及膨脹尺的變化尺寸，必須相應(yīng)地調(diào)整立柱拉條和頂絲。按照烤窯規(guī)定，進(jìn)行頻繁檢查，經(jīng)常性的觀察，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。檢查碹體膨脹情況、池壁頂絲變化情況、蓄熱室墻體變化情況、掛鉤磚與下間隙變化情況等，采取有效措施，調(diào)整拉條及頂絲狀態(tài)，保證窯爐烘烤達(dá)到理想狀態(tài)。

4.1.5 熱風(fēng)槍的布置和清掃

在烘烤之前徹底清潔熔窯內(nèi)部是非常重要的一步，特別是重要的脹縫、拐角等位置，以確保調(diào)試后盡快正常工作。進(jìn)行清潔時(shí)，請(qǐng)先使用清潔膠帶清潔熔窯中的碎屑，然后使用鋼絲清潔污垢區(qū)域，然后清潔熔窯，最后使用真空吸塵器清潔熔窯底部。同時(shí)對(duì)熔窯、冷卻部、蓄熱室碹等部位、前后山墻采用硅酸鋁纖維氈進(jìn)行保溫，其他預(yù)留脹縫用保溫棉保溫，防止對(duì)玻璃液造成污染，保證熱風(fēng)槍的布置和清掃是完全干凈和純凈的。熱風(fēng)槍的布置和使用數(shù)量，以滿足熔窯加熱的要求。根據(jù)熔窯的大小，通常在投料口安排3～4 個(gè)單元，在澄清部和冷卻部每一側(cè)安排1～3個(gè)單元。

4.1.6 熱電偶的布置及檢測(cè)裝置

烤窯前先使用鎳鉻鎳硅電極。放置在烤爐中的熱電偶的凈深度為150mm。所有熱電偶應(yīng)具有相同的放置深度。美觀的外觀是蓄熱室溫度，大型塔等。有助更改傾斜度，將熱電偶設(shè)置為主溫度控制器，使用適當(dāng)?shù)碾娋€補(bǔ)償溫度（銅固定型），然后使用數(shù)字溫度循環(huán)測(cè)試儀顯示熱電偶讀數(shù)。通過(guò)記錄儀，及時(shí)記錄熔窯各部位溫度變化趨勢(shì)，分析數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度變化，及時(shí)調(diào)整熱風(fēng)槍燃料負(fù)荷使用量，及時(shí)調(diào)整窯體的膨脹。

4.2 窯體膨脹控制

為了防止熱膨脹給熔窯帶來(lái)?yè)p傷和破壞，在設(shè)計(jì)、砌筑過(guò)程中根據(jù)各種耐火材料在溫度由常溫狀態(tài)到高溫狀態(tài)時(shí)以膨脹嚴(yán)實(shí)為宜，同時(shí)位置應(yīng)避開(kāi)受力部位、熔窯骨架與孔洞，以免影響強(qiáng)度，膨脹縫內(nèi)不等有雜物等。在熱風(fēng)烤窯過(guò)程中，指揮人員必須進(jìn)行嚴(yán)格的窯體膨脹控制，根據(jù)融窯的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行拉絲處理，并且要拉緊拉絲。前臉墻和山墻通過(guò)熔窯冷卻風(fēng)進(jìn)行控制和調(diào)整。前臉吊墻冷卻風(fēng)必須在熔窯溫度達(dá)到150℃時(shí)開(kāi)啟10%，以后每天增加刻度5%。在熔窯溫度達(dá)到150℃時(shí)鋼碹碴風(fēng)10%，以后每天增加刻度5%。池壁中在加滿材料后應(yīng)該通入2%的風(fēng)量，之后每天都要通入2%的風(fēng)量。

4.3 選用先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)及控制系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)及控制系統(tǒng)不僅能決定能耗水平，而且決定熱風(fēng)烤窯新技術(shù)延長(zhǎng)玻璃熔窯的壽命。因此，我們公司采用了先進(jìn)的燃燒技術(shù)，根據(jù)每對(duì)小爐熱負(fù)荷分配，助燃風(fēng)量的分配，采用定值流量進(jìn)行控制，燃槍采用捷克燃燒器，通過(guò)DCS 控制系統(tǒng)，并結(jié)合了滿足當(dāng)前要求的設(shè)計(jì)，配置和編程思想，以確保固定供氣量及所要霧化的總氣量的執(zhí)行。使用上述系統(tǒng)提高了每個(gè)參數(shù)的控制精度和穩(wěn)定性，減少了爐子的熱損失，提高了熱效率和熔體質(zhì)量，減少了爐子的腐蝕，并延長(zhǎng)了爐子的使用壽命。

4.4 采用熔窯全保溫技術(shù)

烤窯結(jié)束后，熔窯膨脹達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，為了節(jié)約能源，降低燃料消耗，選用新型的密封材料和保溫材料，對(duì)熔窯大碹、胸墻、池壁、小爐、蓄熱室等部位進(jìn)行熱保溫技術(shù)，有效地降低燃料消耗。

4.5 運(yùn)用熱風(fēng)烤窯技術(shù),保證熔窯的長(zhǎng)期運(yùn)行

運(yùn)用熱風(fēng)烤窯技術(shù)，能大大增加熔窯的長(zhǎng)期運(yùn)行，增加設(shè)備的使用壽命。采用熱風(fēng)熔窯技術(shù)可以改進(jìn)以前古老技術(shù)的缺點(diǎn)。它采用柴油熱風(fēng)槍加熱，熱風(fēng)為正壓填充爐內(nèi)，溫度控制穩(wěn)定，大碹受熱均勻，熱風(fēng)烤窯技術(shù)轉(zhuǎn)換充分，這對(duì)延長(zhǎng)熔窯使用壽命非常重要。在吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，確定了烤窯熱風(fēng)的科學(xué)技術(shù)方案，并已成功應(yīng)用該技術(shù)。我公司500 噸/天的浮法生產(chǎn)線采用該技術(shù)，確保生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定，并為熔窯安全操作提供了極好的條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

玻璃熔爐的壽命是影響玻璃工業(yè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的重要因素。影響玻璃熔窯使用壽命的因素主要有設(shè)計(jì)、材質(zhì)、砌筑、烘烤、使用等5個(gè)方面，并提出了點(diǎn)火烤窯前的準(zhǔn)備，窯體膨脹控制，選擇合適的熔窯，選用先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)，采用熔窯全保溫技術(shù)等方面來(lái)提高熱風(fēng)烤窯新技術(shù)延長(zhǎng)玻璃熔窯的使用壽命。