玻璃熔窯的冷修改造

　　　　

　　玻璃熔窯運行到窯齡的后期，窯體經(jīng)常會出現(xiàn)局部構(gòu)造薄弱受損的現(xiàn)象，再運行下去就有可能出現(xiàn)大面積坍塌；或者出現(xiàn)能耗升高、產(chǎn)品質(zhì)量變差、運行效益降低的情況。在出現(xiàn)這樣的情況之前，就應作好熔窯的冷修準備工作了。

　　

　　一般情況下停窯就要放玻璃水，然后拆除舊窯建新窯，即對玻璃熔窯進行“冷修”；也有對熔窯進行“熱修”的情況，熱修通常是在窯體出現(xiàn)局部破損、其余部位都還良好的情況下進行，在熱修期間要短時停產(chǎn)或減產(chǎn)，還要對熔窯進行保溫，熱修之后馬上恢復生產(chǎn)。

　　

　　玻璃熔窯是大型、量少、不定型的熱工設備，很少在冷修中仍按原圖紙不變重新建造，往往或多或少都要進行一些技術(shù)改造，有的還要進行大改造。改造的目的大體有：①增加熔化能力、②提高熔化質(zhì)量、③節(jié)能降耗、④延長窯齡，這樣四項內(nèi)容中的若干項。

　　

　　根據(jù)不同的改造目的，可有不同的改造措施，有些改造措施只能對熔窯的某一項經(jīng)濟技術(shù)指標進行改進，有些改造措施可以使熔窯的多項指標得到改進，比如：設計合理的窯形尺寸、使用高熱值燃料和高性能噴槍、訂購質(zhì)量優(yōu)良的耐火材料等，對玻璃熔窯增加熔化能力、提高熔化質(zhì)量、節(jié)能降耗、廷長窯齡都很有利。

　　

　　一．增加玻璃熔窯熔化能力的措施

　　

　　根據(jù)國內(nèi)外浮法玻璃熔窯的運行經(jīng)驗，對于浮法玻璃熔窯自身結(jié)構(gòu)來說，增加熔化能力的主要措施可歸納為：窯形尺寸、燃料與噴槍、耐火材料、全窯寬投料、加大予熔區(qū)、增加火焰覆蓋率、增加噴槍數(shù)量、提高熔化溫度、電助熔等等這樣幾項措施。

　　

　　1．窯形主要工藝尺寸合理：窯形主要工藝尺寸要與熔化能力相匹配，特別是熔化部和熔化區(qū)的池寬、池長尺寸和池長與池寬之比至關(guān)重要，偏小了達不到熔化能力、偏大了既影響熔化質(zhì)量又對節(jié)能不利。

　　

　　2．高熱值燃料和高效能噴槍：要提高玻璃熔窯的熔化能力，需要使用高熱值燃料并配備高效能噴槍，才能在熔化區(qū)內(nèi)達到理想的高溫熔化效果，熔化溫度對玻璃熔窯的熔化能力起決定性作用，高熱值燃料包括：重油、液化石油氣（LPG）、天然氣等。玻璃熔窯的噴槍安裝形式大體有兩種：①小爐內(nèi)點燃的噴槍，包括頂插式、側(cè)插式、底插式；②小爐外點燃的噴槍，為爐下式。目前國內(nèi)多數(shù)玻璃熔窯使用的是爐下式噴槍，維修更換都比較方便。相比較而言，小爐內(nèi)點燃的噴槍比小爐外點燃的噴槍效率要高一些，但投資較大，維修更換不太方便。

　　

　　3．全窯寬投料技術(shù)：以往的相當于熔化部池寬80％左右的縮窄投料口，由于投料機的布料斗(俗稱簸萁)的寬度要比投料池還要窄一些，因而配合料在窯內(nèi)的分布寬度也就是窯寬的70％左右，這樣窄的料帶進入窯內(nèi)，顯然窯內(nèi)火焰對配合料的加熱面積沒有得到很好的利用。而采用全窯寬投料池，配合料在窯內(nèi)的分布寬度可以達到熔化部池寬的90％左右，窯內(nèi)火焰對配合料的加熱面積就得到了比較充分的利用，這對熔窯的熔化能力和熔化玻璃液質(zhì)量大有挺高。采用全窯寬投料池要比采用縮窄的投料池可增加熔化能力8～10％左右。

　　

　　4．加大予熔區(qū)長度：通常所說的予熔區(qū)長度為l#小爐中心線至熔化部前端的尺寸，實際的予熔區(qū)還包括L型吊墻鼻區(qū)之下的部位。進入窯內(nèi)的玻璃配合料經(jīng)過較長的予熔區(qū)受熱升溫，對提高熔化能力是很有利的。

　　

　　5．增加火焰覆蓋率：火焰覆蓋率定義為全窯小爐噴火口總寬度尺寸占熔化區(qū)長度尺寸的百分比。火焰覆蓋率越大，窯內(nèi)火焰分布越均勻，對熔化作用越有利，能夠提高熔窯的熔化能力。

　　

　　6．增加噴槍數(shù)量：國內(nèi)許多座熔窯的運行結(jié)果表明：小爐內(nèi)采用2支槍布置時，窯內(nèi)火焰分布不太均勻：而采用3支槍以上的多槍布置時，窯內(nèi)火焰分布的均勻性就提高了很多。窯內(nèi)火焰分布均勻，也相當于增加了火焰覆蓋率，對熔化作用有利，能提高熔窯的熔化能力。

　　

　　7．提高熔化溫度：高溫熔化對提高熔化能力是很有效的，采用高溫熔化是指在熔化區(qū)內(nèi)的熱點之前溫度制度要取較高的溫度曲線，熱點溫度要達到1590℃或更高一些。這要在熔窯結(jié)構(gòu)條件具備(包括窯型尺寸合理、采用高熱值燃料和高效能噴槍、耐火材料性能優(yōu)良)的情況下進行。

 

有資料介紹：前蘇聯(lián)的垂直引上窯熔化部胸墻溫度，平均溫度每提高10℃，熔窯的單位產(chǎn)量平均增加4%。還有一種說法：熔化溫度由1560℃提高至1600℃，可使玻璃熔窯產(chǎn)量增加12％～15%。根據(jù)這些資料可以大致地認為：熔化溫度每升高10℃，可以增加熔化能力3%～4％。

　　

　　8．電助熔：提供電助熔設備的國外商家（英國F.I.C公司）曾明確表示：電助熔可提高熔化能力10％左右。對于新建浮法線的熔窯，只要沒有場地狹小等限制的時候，是沒有必要一開始就上電助熔設備的。往往是熔窯投產(chǎn)之后，發(fā)現(xiàn)熔化能力不足時考慮上電助熔。

　　

　　二．提高玻璃液熔化質(zhì)量的措施

　　

　　對于浮法玻璃熔窯自身結(jié)構(gòu)來說，提高玻璃液熔化質(zhì)量的主要措施可歸納為：窯形尺寸、燃料與噴槍、耐火材料、大澄清區(qū)、池底鋪面、攪拌設施、攔擋設施、空間分隔、窯壓穩(wěn)定、溫度恒定等，這樣一些措施。

　　

　　1．窯形主要工藝尺寸合理：與熔化能力相匹配的窯形主要工藝尺寸，特別是熔化部和熔化區(qū)的池寬、池長尺寸和池長與池寬之比對熔化質(zhì)量也至關(guān)重要，偏大或偏小都會對熔化的玻璃液質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

　　

　　2．高熱值燃料和高效能噴槍：要熔化高質(zhì)量浮法玻璃，必須使用高熱值燃料并配備高效能噴槍，才能在熔化區(qū)內(nèi)達到理想的高溫熔化效果，熔化溫度對玻璃熔窯的熔化能力和熔化的坡璃液質(zhì)量都起決定性作用。

　　

　　3．熔窯各部位耐火材料配置得當并保征質(zhì)量：接觸玻璃液部位和可能剝落后落入玻璃液內(nèi)的耐火材料對玻璃液質(zhì)量影響很大，重點部位是熱點之后的小爐噴火口和冷卻部的池底、池壁以及冷卻部的出口平碹要用耐沖刷性能優(yōu)良的磚材，熔窯各部位耐火材料都要配置得當并保讓質(zhì)量。

　　

　　4．比較長的澄清區(qū)：在熔化區(qū)內(nèi)剛生成的玻璃液內(nèi)包含很多氣泡和灰泡(小氣泡)要在澄清區(qū)內(nèi)排出：同時剛生成的玻璃液的化學成分和溫度、密度、黏度都不相同，很不均勻，必須進行均化。有比鉸長的澄清區(qū)，才能使更多的氣泡排出，玻璃液的均化作用也更明顯。

　　

　　窯池底部的池底鋪面結(jié)構(gòu)：玻璃液在窯池底部的流動（常與表面流動方向相反）會對池底產(chǎn)生沖刷，被沖刷掉的池底耐火材抖粉末都要進入玻璃液內(nèi)，而且不易熔化掉，是產(chǎn)生玻璃液熔化缺陷的重要原因之一，池底采用耐沖刷性能好的耐火材料就可比較好地解決這一問題。

　　

　　6．玻璃液攪拌裝置：攪拌作用能明顯地提高玻璃液的均勻性，減少由于玻璃液的化學成分、溫度、密度、黏度等不均勻造成的玻璃缺陷。常見的攪拌裝置有水平攪拌器和垂直攪拌器，相比較而言，水平攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，比較耐用，而垂直攪拌器的攪拌作用更好一些。

　　

　　7．玻璃液表面漂浮物攔擋裝置：在玻璃熔窯內(nèi)，玻璃液表面有時會出現(xiàn)一些漂浮物，這些漂浮物主要來自兩個原因：一是未熔化的玻璃配合料渣滓；二是熔窯運行中窯體結(jié)構(gòu)上剝落或掉落的耐火材料顆?；蛩閴K。在浮法玻璃熔窯的卡脖處設置大水包，作用之一就是用來攔截玻璃液表面漂浮物的。

　　

　　8．熔化部與冷卻部之間的上部空間分隔裝置：由于受換向等作用的影響，熔化部內(nèi)的溫度、窯壓、氣氛等對冷卻部有一定的周期影響，這對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃是很不力的。卡脖吊墻的作用就是把熔化部和冷卻部的上部空間最大限度地分隔開，卡脖吊墻的分隔作用越強越好。

　　

　　9．冷卻部的窯壓調(diào)節(jié)裝置：為了穩(wěn)定浮法玻璃的生產(chǎn)，要求冷卻部內(nèi)的窯壓要略高于熔化部的窯壓，并且可調(diào)。冷卻部的微調(diào)風系統(tǒng)主要就是用來調(diào)節(jié)冷卻部的窯壓的。

　　

　　10．冷卻部的溫度調(diào)節(jié)裝置：能夠保持冷卻部的溫度恒定，對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃非常重要，尤其是冷卻部的末端出口處的玻璃液溫度，很小的波動就會對玻璃的內(nèi)在質(zhì)量產(chǎn)生很明顯的影響，許多外國玻璃熔窯在冷卻部都設有溫度調(diào)節(jié)裝置，多是采用風或水的冷卻裝置，也有采用升溫加熱措施的。

　　

　　11．高溫熔化：高溫熔化對提高玻璃液的熔化質(zhì)量是很有效的，采用高溫熔化是指在熔化區(qū)內(nèi)的熱點之前溫度制度要取較高的溫度曲線，熱點溫度要達到1590℃或再高一些。

　　

　　12．防止偏料粘邊：偏料粘邊現(xiàn)象是玻璃熔窯運行中比較容易出現(xiàn)的情況，沾邊的玻璃原料殘渣到達熱點之后就很難熔化了，要嚴重影響玻璃質(zhì)量，一定要采取各種可行措施防止偏斜粘邊，防止各種原因造成未熔化好的原料殘渣在熱點之后出現(xiàn)。

 

另外還有鼓泡、窯坎、電助熔等一些措施，對于某些小噸位熔窯或特種玻璃熔窯提高熔化質(zhì)量有一定的作用。浮法玻璃熔窯噸位大、慣性強，采用鼓泡、窯坎、電助熔等措施對提高熔化質(zhì)量體現(xiàn)不出來多大作用，而且還可能帶來某些隱患。

　　

　　三．節(jié)能降耗措施

　　

　　對于浮法玻璃熔窯自身結(jié)構(gòu)來說，節(jié)約能耗的主要措施可歸納為：窯形尺寸、燃料與燃燒、火焰高度、全窯寬投料、窯體保溫、窯體密封、格子體配置、淺池、窄卡脖、作業(yè)制度等這樣一些措施。

　　

　　1．窯形尺寸：窯形主要工藝尺寸要設計合理，與熔化能力相匹配的窯形主要工藝尺寸，特別是熔化部和熔化區(qū)的長、寬尺寸和長、寬比例是有合理的最佳值的。達到了這個最佳值時，不但熔窯的熔化能力和熔化質(zhì)量都能得到保證，而且能耗最低。國內(nèi)許多玻璃熔窯能耗高的主要原因是熔化區(qū)的長度尺寸偏大，窯內(nèi)火焰分散，熱流密度低，達不到應有的熔化溫度。

　　

　　2．燃料與燃燒：使用高熱值燃料并配備高效能噴槍，才能在熔化區(qū)內(nèi)達到理想的高溫熔化效果。選擇合適的燃料、空氣比例，使火焰長度為窯寬的3/4；對噴槍進行精確調(diào)整，達到合適的燃料供給角度和流速；實現(xiàn)燃燒過程自動調(diào)節(jié)；將換火時間調(diào)到最小限度；連續(xù)控制煙氣成分，是玻璃熔窯節(jié)能的基本條件。

　　

　　3．火焰高度：應盡量減少窯內(nèi)火焰與玻璃液面之間的高度，從小爐噴火口噴入窯內(nèi)的火焰，應當是既不能對玻璃液面產(chǎn)生擾動作用、又要盡量靠近玻璃液面。國外許多熔窯采用“頂插、側(cè)插、底插”式噴槍，噴火口掛鉤磚之上即為小爐炕面磚，小爐炕面頂比池壁頂高出大約500mm（470～580mm之間），助燃空氣在小爐內(nèi)傾斜向下俯沖與燃料相遇后燃燒生成火焰噴入窯內(nèi)，火焰緊貼玻璃液面又不擾動液面，熱效率比較高。

　　

　　目前國內(nèi)自行設計的玻璃熔窯基本都采用爐下式噴槍，要在噴火口掛鉤磚和小爐炕面舌頭磚之間設噴槍用的“噴嘴磚”，噴嘴磚高度一般為200mm，這樣小爐炕面比池壁頂就要高出大約700mm（670～780mm之間）?；鹧媾c玻璃液面之間的高度也就增加了200mm，顯然這就使火焰遠離了玻璃液面，降低了火焰的熱效率，大約要降低3～5％，小爐炕面頂比池壁頂高出的越多火焰熱效率越低。

　　

　　4．全窯寬投料技術(shù)：采用全窯寬投料技術(shù)產(chǎn)生的節(jié)能效果，可以從兩個方面來說：其一是在熔制工藝上，全窯寬投料池投入窯內(nèi)的配合料帶更寬、更薄，加大了配合料的受熱表面積和透熱性，使熔化區(qū)內(nèi)的熱量更多更快地被配合料吸收，從而減少了熱量向窯外的損失。其二在熔窯結(jié)構(gòu)上，采用全窯寬投料池可以把熔化部的池寬和池長做得略小一些，這就減少了整個窯體的表面散熱損失，從而產(chǎn)生節(jié)能效果。

　　

　　5．窯體保溫：窯體的保溫對熔窯的節(jié)能作用大家都很清楚，需要保溫的重點部位包括：熔化部的大碹、胸墻、池壁、池底，小爐的底板、側(cè)墻、頂碹，蓄熱室的上段墻、頂碹，煙道的墻和碹。

　　

　　6．窯體密封：窯體的密封對熔窯的節(jié)能作用是一目了然的，需要做密封的熔窯重點部位包括：投料口L吊墻鼻區(qū)磚下緣到池壁頂之間，熔化部池壁頂與掛鉤磚之間，各節(jié)大碹膨脹縫，小爐膨脹縫，蓄熱室墻與碹腳之間，蓄熱室各節(jié)碹的膨脹縫，以及各種操作門、孔、洞等都應隨時做好密封。

　　

　　7．格子體配置：燃料在玻璃熔窯內(nèi)的燃燒溫度與助燃空氣的予熱溫度成正比關(guān)系，助燃空氣的予熱溫度與格子體配置的合理性有很大關(guān)系，格子體配置是否合理主要體現(xiàn)在格子體蓄熱面積和格子體高度上。格子體配置合理了就能提高助燃空氣的予熱溫度，也就提高了燃料的燃燒溫度，就會產(chǎn)生節(jié)能效果。

　　

　　降低排出的煙氣溫度對于玻璃熔窯的節(jié)能也會有比較明顯的作用，目前從玻璃熔窯蓄熱室排出的煙氣溫度一般在600℃左右，若能降低到200～300℃的話，將節(jié)能10％以上，要做到這一點是需要做開發(fā)和攻關(guān)性工作的。

　　

　　有資料介紹：提高助燃空氣予熱溫度，能使燃料消耗大大降低，在助燃空氣予熱溫度到1000℃的熔窯內(nèi)，若將這個溫度提高到1100℃時，可以節(jié)省燃料8％，若提高到1200℃時，可以節(jié)省燃料15％。根據(jù)這一資料可以大致地認為：助燃空氣予熱溫度每升高100℃，可以節(jié)省燃料7％～8％。

　　

　　8．淺池結(jié)構(gòu)：玻璃熔池是一個大的散熱體，對于某一特定平面尺寸的玻璃熔窯來說，池深不同就是玻璃液的總量不同，池深越大就總量越大，散熱量也就越大。以往的玻璃熔窖熔化部池深多為1400～1500mm的深池，現(xiàn)在多為1200mm左右的淺池，冷卻部池深可為900mm左右，淺池結(jié)構(gòu)有一定的節(jié)能效果。

　　

 

　9．窄卡脖：從熔窯內(nèi)玻璃液流縱向斷面圖中可以看到：在卡脖處不同深度處的玻璃液流方向是不同的，靠近玻璃液面的上層向冷卻部流動，靠近池底的下層反向流回熔化部。流到冷卻部的玻璃液溫度下降了，再流回熔化部后又要再受到二次加熱，就要消耗熱量，卡脖縮窄就可以減少這種二次加熱消耗的燃料。

　　

　　10．溫度制度：玻璃配合料的熔化速度與窯內(nèi)溫度制度密切相關(guān)，高溫作業(yè)制度能加快玻璃配合料的熔化和生成玻璃液，有明顯的節(jié)能效果。

　　

　　四．延長窯齡措施

　　

　　從浮法玻璃熔窯自身結(jié)構(gòu)來說，延長窯齡的主要措施可歸納為：耐火材料、熔窯鋼結(jié)構(gòu)、膨脹縫、L形吊墻、窯內(nèi)壓力、風冷、水冷、熔窯砌筑、烤窯、維護保養(yǎng)等這樣一些措施。

　　

　　1．耐火材料：熔窯各部位耐火材料質(zhì)量必須保證，不同部位耐火材料匹配要得當，需要做酸堿分隔的部位必須有可靠材料分隔開，與玻璃液接觸部位的耐火材料必須能抗玻璃液侵蝕耐沖刷，蓄熱室中、上段格子體材料要耐高溫、耐堿性粉塵侵蝕。

　　

　　2．熔窯鋼結(jié)構(gòu)：比如一座500t/d級的浮法玻璃熔窯是由近二十種不同品種的耐火材料、三百多個尺寸規(guī)格、幾十萬塊（50～70萬塊）、總重量幾千噸（5000～8000噸）耐火材料砌筑而成的。熔窯鋼結(jié)構(gòu)就是用來支撐和約束這個砌筑而成的窯體磚結(jié)構(gòu)的，熔窯鋼結(jié)構(gòu)必須保證窯體各部位的磚結(jié)構(gòu)從開始砌筑、到高溫運行產(chǎn)生膨脹后，都能保持不產(chǎn)生超過允許的變形或使磚塊壓碎。所以熔窯各部位的鋼結(jié)構(gòu)件即不能弱也不能太強壯。

　　

　　3．膨脹縫：玻璃熔窯的窯體結(jié)構(gòu)要長期處于高溫下運行，窯體各部位的膨脹縫留設對窯齡的影響很大。耐火材料具有熱脹性，要保證窯體結(jié)構(gòu)的安全，對一些受到膨脹限制部位的窯體結(jié)構(gòu)必須留有合適的膨脹縫，保證耐火磚塊在高溫下不被擠碎，窯墻不變形。

　　

　　4．L形吊墻：以往的玻璃熔窯前臉墻一般采用硅磚做的“魚肚碹”結(jié)構(gòu)。魚肚碹的股跨比一般都比較小，計算下來魚肚碹的碹磚壓應力都比較大；魚肚碹的硅磚屬于酸性材料，要承受配合料內(nèi)的堿蒸汽的化學侵蝕；魚肚碹磚還要承受高溫作用的熱沖刷和侵蝕。魚肚碹處于這樣惡劣的工況條件中，安全可靠性很差，曾經(jīng)是影響玻璃熔窯壽命的最薄弱環(huán)節(jié)之一。針對魚肚碹使用壽命短的情況，L型吊墻結(jié)構(gòu)被開發(fā)了出來。隨著玻璃熔窯前臉L型吊墻結(jié)構(gòu)的應用，熔窯前臉墻結(jié)構(gòu)的安全可靠性問題便得到了很好的解決。

　　

　　5．窯壓：通常所說的熔化部內(nèi)的窯壓為5～7Pa，是指窯內(nèi)壓力比窯外壓力高出5～7Pa。這種窯內(nèi)的微正壓是為了既保證窯外冷空氣少進入窯內(nèi)，又保證窯內(nèi)少往窯外穿火。窯壓越大，越容易出現(xiàn)向窯外穿火，使得一些小的縫隙不該穿火的地方，由于穿火后而成了大縫，也就是平常所說的“燒穿”了，燒穿對窯體結(jié)構(gòu)壽命就要產(chǎn)生影響。

　　

　　6．風冷、水冷：玻璃熔窯上需要進行吹風冷卻的地方主要包括：熔化部兩側(cè)池壁、卡脖兩側(cè)池壁、熔化區(qū)的碹腳梁、投料口攔鐵、L型吊墻等。需要進行通水冷卻的地方主要包括：卡脖入口處池壁外側(cè)拐角、液位池與熔化部相交處池壁外側(cè)拐角等部位。

　　

　　7．熔窯砌筑：玻璃熔窯的砌筑質(zhì)量對熔窯壽命起很大作用，必須選擇有資質(zhì)的專業(yè)施工單位，施工設備要齊全，工種要配套，質(zhì)量監(jiān)督不可少，玻璃熔窯各部位都有詳細的砌筑要求，必須保證。

　　

　　8．烤窯升溫：烤窯升溫對玻璃熔窯運行壽命至關(guān)重要，它將不可逆轉(zhuǎn)地影響以后的熔窯性能和壽命。比如由于烤窯不當造成了窯體變形，開裂、下沉、擠碎等等，都要影響窯齡。烤窯升溫曲線必須合理，在升溫中需要控制膨脹的部位必須及時準確地進行操作，嚴格控制。

　　

　　9．合理運行：玻璃熔窯的溫度制度要合理，各部位窯壓要合理、穩(wěn)定，液面波動要小，各種設施狀態(tài)良好、操作準確，不產(chǎn)生運行中對窯體的破壞。

　　

　　10．維護保養(yǎng)：要按玻璃熔窯運行操作規(guī)程每日做好對窯體的巡檢工作，出現(xiàn)問題及時進行保養(yǎng)。在熔窯運行的中后期要加強維護保養(yǎng)工作。

　　

　　五．結(jié)束語

　　

　　以上是浮法玻璃熔窯冷修改造時，為了增加熔化能力、提高熔化質(zhì)量、節(jié)能降耗、延長窯齡而采取的一些常規(guī)措施。隨著熱工技術(shù)的進步、熔窯設計經(jīng)驗的豐富、新型耐火材料的開發(fā)，會有更多更好的玻璃熔窯新技術(shù)將被開發(fā)出來，將使玻璃熔窯的熔化能力、熔化質(zhì)量、節(jié)能降耗、長窯齡方面取得新的應用成果。