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合理选择蓄热室格子砖 降低池窑能耗摘要 阐述了蓄热室的好坏对池窑能耗的影响，从蓄热室的结构、格子砖的结构和材质等几个方面论述了如何通过改进蓄热室来降低池窑的能耗，增加熔窑寿命。关键词 蓄热室 格子砖 结构 材质 能耗 据国外报道，空气预热温度从750820提高到11001200时，池窑能耗可降低25%35%。除此之外，空、煤气预热温度的提高对增大池窑的熔化能力，提高玻璃液的质量，改善难熔玻璃的熔化都十分有利。而合理选择蓄热室结构和耐火材料可以大大提高空气预热温度，提高玻璃池窑的废热利用率，可以降低玻璃池窑的能耗。1 合理选择格子砖结构，增加单位换热面积格子砖外部的热交换分为传导传热和辐射传热。热传导的热阻取决于格子砖表面与气体间的传热系数。传热系数大，热阻小，热交换就多。而传热系数和气流阻力是一对矛盾，希望传热系数大时气流阻力小，但事实是传热系数大时，气流阻力也大。另一方面，从辐射传热系数来看，传热系数和热交换表面是一对矛盾。一般希望传热系数和热交换表面都大，这样不仅传热快，热交换量多。而欲使辐射传热系数大，气层厚度必然要厚，也就是格孔要大，这就使单位体积内的热交换表面减小。因此，要解决好格孔大小、气流阻力、换热面积三者之间的关系，才能提高传热效率。一般来说，格子体横截面上的流通断面比例最好不小于70%，至少达到60%。在这一点上，筒型砖是比较理想的。表1是筒型砖与其它各种格子砖换热面积的比较。从表1可以看出，筒型格子砖组成的格子体比传统编篮式格子体增加换热面积50%以上。 表1 筒型砖与其他各种格子砖换热面积的比较格子体砖型mm单位格子体的换热面积m-3筒形砖空穴式格子砖140140300150643001506416.012.710.4另外，筒型格子砖的厚度也比较合适。因为窑炉的换火操作，一般间隔20min。这样一侧格子砖20min处在被加热状态，20min处在冷却状态。使用传统的65mm条形砖作格子体不是整体的砖参加热交换，而仅仅是砖的20mm厚的表层参加热交换，而砖的中央部分，不参加热交换的砖体，既增加了砖子体的重量又占据蓄热室的容积，应尽可能地减少。实践证明，壁厚40mm的筒型砖是最佳的厚度，可获得最大的换热效率，提高空气的预热温度。 采用筒形砖做格子体有以下优点：（1） 采用筒形格子砖的格子体，可以获得较大的换热面积，换热表面积与标准形砖相比，增加18%36%。（2） 减轻砖的重量，节省20%41%的用材。（3） 比传统的格子体节省10%左右的燃料。格子体采用筒形砖与传统的条形砖相比不易老化，在整个工作周期中可保持较高的换热效率。（4） 采用筒形格子砖作格子体结构稳定牢固，适合69m的高大格子体。（5） 采用筒形格子体，由于每块砖都是对称的结构，施工方便，不会造成错差。 与传统砖相比也有不足之处。如砖形复杂竖井格孔内气流呈薄层状对流传热较差等。2 合理选用格子砖材料 提高池窑寿命和热效率2.1 格子体的砖材与内部热交换的关系 格子砖内部传热的热阻由两部分组成。一部分是格子砖本身的蓄热能力，另一部分是在格子砖厚度方向的导热能力。格子砖蓄热能力大则热阻大，格子砖厚度方向导热能力强则热阻小，即格子砖厚度方向导热能力强，砖内部热交换过程就容易进行；而蓄热能力强，砖内部热交换过程就不易进行。这对选材及确定结构参数和操作参数时是非常重要的。例如选材时，选致密的容重大的材质，虽蓄热量大，但温度传递慢。在确定格子砖厚度时，厚砖蓄热量虽大，但导热时间长，若无足够的换向间隔时间，格子砖的热利用率 就小。因此要把蓄热量和温度传递统一考虑。象尖晶石质镁质和低气孔的莫来石质耐火材料，蓄热量大，导热系数也较大，是比较理想的格子体材料另一方面，从格子砖厚度与换向间隔时间的配合来看，在30min的换向间隔时间里，砖厚大于65mm时，热能得不到充分的利用；而砖厚为40mm时，换向间隔时间取20min。格子体单位体积内能得到更多的换热表面。2.2 蓄热室格子砖的选择和合理配置耐火材料是蓄热室的物质基础，它决定了蓄热室的使用寿命和热效能。蓄热室格子体处在周期性温度变化废气侵蚀飞料侵蚀凝聚物作用的作业环境中，而且，在蓄热室的不同高度所受的侵蚀种类不同。因此，为了延长格子砖的使用寿命和增加其蓄热效率，有利于稳定熔窑的热工制度，应对格子体使用的砖的材质进行合理配置。另一方面，从格子砖厚度与换向间隔时间的配合来看，在30min的换向间隔时间里，砖厚大于65mm时，热能得不到充分的利用；而砖厚为40mm时，换向间隔时间取20min。格子体单位体积内能得到更多的换热表面。2.2 蓄热室格子砖的选择和合理配置 耐火材料是蓄热室的物质基础，它决定了蓄热室的使用寿命和热效能。蓄热室格子体处在周期性温度变化废气侵蚀飞料侵蚀凝聚物作用的作业环境中，而且，在蓄热室的不同高度所受的侵蚀种类不同。因此，为了延长格子砖的使用寿命和增加其蓄热效率，有利于稳定熔窑的热工制度，应对格子体使用的砖的材质进行合理配置。根据国外文献报道，近20年，许多国家使用表2所列的格子砖材质可以在整个窑期（810年）内不需要更换。表3是这些材质使用的部位。表4是AN（AN是在氧化铝中加入少量氧化镁制成电熔尖晶石砖）的理化性能。 由表4看出，含MgO15%最佳，以非均质尖晶石骨架为主，刚玉相析出很少，结构好，耐蚀性强，是价廉的适合我国国情的能代替AZS的材料。但要注意，在氧化铝中加入氧化镁量在多，耐蚀性变化不大。表2 国外采用的格子砖材质理化性能电熔耐火材料烧结耐火材料AZS2AZS2AMM1M2M3MZS1MZS2化学成分/质量分数%AI2O350.655.887.50.10.10.10.30.2ZrO232.51512.512.5SiO215.623.50.50.60.53.08.010.0Na2O+杂质1.35.01.3MgO7.59797957875Fe2O30.10.10.50.40.4体积密度/Kgm-333003120290030003090296031903100气孔率/%15.513151114机械强度/MPa21016060809060130100荷重软化温度/17001600175017001700170016701570表3 格子砖高度上各部位使用的材质材质上部(占总高的10%20%)中部(占总高的40%50%)下部(占总高的40%50%)电熔耐火材料AMAZS1AZS2烧结耐火材料MZS,MZS2M1M2M3表4 AI2O3g系电熔砖的理性性能g含量质量分数体积密度kgCm气孔率砖内粗相组成vol.3 采用多通道蓄热室结构提高蓄热室的高度增加换热面积 不管是格子砖外部热交换，还是内部热交换，都要通过格子砖表面增加换热表面，提高空煤气预热温度，是池窑节能的有力措施改变格孔大小和增大格子体尺寸（长宽高）都可增加格子体的换热表面如增加格子体高度可明显增大格子体尺寸格子体增高，即气流流程延长，气流阻力会增大，就出现了格子体高度和气流阻力之间的矛盾同时，格子体高度也受到厂房高度和投资费用的制约为了避开这两者的矛盾，可把高的单一通道的格子体折成几段较短的格子体，也就是所谓多通道蓄热室经国内外实践证明，三通道双室蓄热室（如图所示）被认为是最合适的在一三通道之间的二通道设置一个空室，不放格子体，看上去是三通道，实际上只有一三通道内有格子体，故称三通道双室空室有两个作用：一是起烟囱作用，产生一定的抽力（如果空室高m，空室两端温度为，则产生抽力在a以上），可克服一些烟气通过第一室格子体时的阻力；二是起减蚀作用，因为空室的温度范围相当于单通道蓄热室的格子体中部的温度，而中部的侵蚀特点是，碱硼氟等挥发分凝固并沉积在砖孔内，沉积物强烈侵蚀格子砖，并随温度波动反复凝固与熔融，使格子砖内部组织疏松