梯度增氧助燃玻璃窯爐熔化部和冷卻部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計

【中玻網(wǎng)】玻璃窯爐應(yīng)用梯度增氧助燃后，燃燒產(chǎn)物的溫度、堿蒸氣和水蒸氣含量以及NOx濃度等均發(fā)生了改變，導(dǎo)致熔化部和冷卻部各部位的作業(yè)環(huán)境和耐火材料使用過程中損毀的原因也發(fā)生了改變，必須對熔化部和冷卻部各部位的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，才能滿足窯爐窯齡的要求。

　　窯爐窯池是由熔化部（由投料口、熔化區(qū)、澄清區(qū)構(gòu)成）、卡脖和冷卻部的池壁和池底構(gòu)成，在正常運(yùn)行的窯爐中，這些部位的耐火材料磚材要受到雙重侵蝕：高溫?zé)霟岬牟Ａб号c這些部位的耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成侵蝕；窯爐內(nèi)玻璃液形成的生產(chǎn)流、回流等沖刷這些部位的耐火材料，形成物理侵蝕。根據(jù)這種情況，確定了熔化部、卡脖和冷卻部窯池部位耐火材料磚材的選取原則：耐火材料磚材的選取應(yīng)滿足整體窯齡要求，各部位磚材的使用壽命與窯爐壽命相匹配；具有很好的抗玻璃液侵蝕、沖刷性能；池壁磚采用整塊應(yīng)用更佳；不污染玻璃液，影響玻璃液質(zhì)量。

　�。�1）池壁：熔化部池壁磚侵蝕嚴(yán)重的部位是發(fā)生在頂層氣（窯爐內(nèi)火焰氣體）—液（玻璃液）—固（池壁磚）形成的三相界面處和池壁磚與磚之間的橫向縫接縫處，因此，池壁磚選用整塊磚并且立砌筑，磚與磚之間要求精磨加工，膨脹縫留在兩端。池壁磚下部厚度一般設(shè)計為250 mm；上部液面線三相交界區(qū)域，為了強(qiáng)化冷卻效果，延緩池壁磚的侵蝕，將傳統(tǒng)厚度250 mm減少至200 mm左右。改進(jìn)后的池壁磚結(jié)構(gòu)見圖1，池壁砌筑結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1    改進(jìn)后的池壁結(jié)構(gòu)

圖2    池壁砌筑結(jié)構(gòu)

　�。�2）池底：①池底鼓泡，池底鼓泡是受玻璃液侵蝕、沖刷更嚴(yán)重的部位，選用抗玻璃液侵蝕、沖刷性能更好的磚，如無縮孔澆鑄的AZS 41#磚。玻璃窯爐中組合在一起的鼓泡磚見圖3。單塊鼓泡磚幾何尺寸盡可能地小，避免在制作過程中出現(xiàn)裂紋等缺點，影響其使用壽命。

圖3    鼓泡磚

　�、诟G坎，窯坎結(jié)構(gòu)位于鼓泡附近靠后位置，也是受玻璃液侵蝕、沖刷更嚴(yán)重的部位，應(yīng)選用抗玻璃液侵蝕、沖刷性能更好的磚，如無縮孔澆鑄的AZS 41#磚。組裝后窯坎結(jié)構(gòu)示意圖見圖4。

圖4    組裝后窯坎結(jié)構(gòu)示意圖

　�。�3）熔化部熔化區(qū)掛鉤磚：傳統(tǒng)的掛鉤磚結(jié)構(gòu)見圖5。掛鉤磚在制造過程中，A面容易產(chǎn)生裂紋，無法避免；在烤窯和窯爐正常運(yùn)行過程中，窯爐升溫和生產(chǎn)運(yùn)行時的火焰換向、溫度發(fā)生波動、溫差導(dǎo)致A面容易掉頭斷裂，火焰直接燒損支撐窯體的鋼構(gòu)件，減少窯爐的使用壽命。

圖5    改進(jìn)前掛鉤結(jié)構(gòu)示意圖

　　改進(jìn)后的掛鉤磚結(jié)構(gòu)見圖6。平緩的A面，避免了該處裂紋的產(chǎn)生和溫差產(chǎn)生的應(yīng)力集中而導(dǎo)致掛鉤磚的掉頭斷裂，從而保證掛鉤磚順利安全地運(yùn)行整個窯齡作業(yè)期。

圖6    改進(jìn)后掛鉤結(jié)構(gòu)示意圖

　　（4）熔化部熔化區(qū)胸墻結(jié)構(gòu)：熔化區(qū)胸墻除了受火焰沖刷燒蝕和配合料飛料侵蝕外，還受到火焰換向時溫度發(fā)生波動而產(chǎn)生的熱沖擊。胸墻在窯齡期往往因為燒蝕導(dǎo)致重心偏移，向窯內(nèi)傾斜，減少窯爐的使用壽命。在立柱側(cè)的胸墻磚上鉆一個錨拉孔，用金屬耐熱鋼制作的錨拉桿勾住胸墻磚，固定于立柱翼板上，從而避免了胸墻磚向窯內(nèi)傾斜，保證胸墻順利安全地運(yùn)行整個窯齡作業(yè)期。改進(jìn)后的胸墻磚見圖7。

圖7    改進(jìn)后的胸墻磚結(jié)構(gòu)示意圖

　　在分析研究熔化部、卡脖和冷卻部窯池和上部空間結(jié)構(gòu)各部位在使用過程中損毀機(jī)理的基礎(chǔ)上，合理的選擇和配置耐火材料，同時通過對熔化部和冷卻部池壁、胸墻等結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)，減輕了玻璃液、火焰和堿蒸氣、水蒸氣及配合料飛料對窯體沖刷的物理侵蝕和化學(xué)侵蝕，提高了熔化部、卡脖和冷卻部整體結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性，在提高窯爐熔化能力和玻璃液質(zhì)量的同時，也降低了窯爐的NOx排放濃度和熔化玻璃液的熱耗。改進(jìn)內(nèi)容均在梯度增氧助燃玻璃窯爐上實施，目前窯爐運(yùn)行狀況良好，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。