从实践角度看浮法窑炉设计.doc

从实践角度看浮法窑炉的设计（杨建明 德州晶华集团振华有限公司）摘要：窑炉是玻璃厂心脏，无论从投资、能耗、产品质量与产量等各方面，对企业的生产、成本起着举足轻重的作用，本文力求从生产使用角度分析窑炉参数、结构、及设计细节对实际工作状态影响，力求能对国内同行有所参考和帮助。关键词：窑炉 结构 几年来，顺应建材行业的大好形势，德州晶华集团得到飞速发展，我作为一名技术生产负责人，亲身投入了我公司浮法一线（400吨级，02年2月投产）、浮法二线（600T/D，04年2月投产）施工建设、达标达产工作，随之浮法三线（600T/D）进入施工建设阶段。浮法窑炉是整条线的心脏，无论其投资额在整条线中所占比重，还是其重要程度，都是其他环节所无法比拟的。窑炉结构尺寸是窑炉设计的细节，直接影响玻璃的产量、质量、能耗等主要生产指标，并对生产成本产生决定性影响。本人结合本公司浮法一线、二线的几年来实际生产情况，从生产使用角度，谈一下对现有窑炉参数及结构的几点粗浅认识和建议：1、熔化率：熔化率是指玻璃窑池每平方米熔化面积每昼夜熔化的玻璃液量，它反映了窑炉的熔化能力，是一项重要的综合性指标。目前，国内浮法窑炉熔化率取值一般2.02.2左右，我公司浮法一线、二线、三线熔化率取值分别如下： 一线（400T/D）二线(600T/D)三线(600T/D)熔化率1.811.861.92由上可见，三条线熔化率取值均有较大富裕量，从已投产两条线实际操作来看，较低的熔化率指标，对生产是极为有利的，表现为以下几方面： 窑炉有较强的熔化能力，玻璃熔化质量好，熔化阶段形成缺陷较少，对料的适应能力强，我公司二线为例，产品质量在用在线自动缺陷检测仪检测的条件下，实际汽车级率12mm在70以上，10面貌及以下厚度在80左右。 实际拉引量可在较大范围内调整，以适应生产不同规格板材需要，以我公司二线为例，拉引量可以在560650吨/日达到较为平稳调整而对生产无影响。 对窑炉烧损轻，可有效延长窑炉寿命，从目前实际情况来看，已投产两条生产线窑炉运行保持较好状态，窑体烧损较轻，池壁侵蚀量不大，以一线（400T/D）为例，该线已成功运行40个月，池壁最薄处尚有70mm厚，大碹完好，蓄热室畅通，无堵塞感觉，窑压调节自如。可以看出，我公司熔化率取值是成功的。2、浅池结构：三条线均采用浅池结构，池深均为1.2m，其优势在于： 减少玻璃对流量，节能效果好。 由于上层玻璃液液流厚度与熔化池深度成正比，熔化池变浅，上层液流厚度随之减少，有利于玻璃液澄清，提高玻璃液质量。但池深改浅后，池底温度将会提高较多，尤其浮法玻璃，含铁量较低（一般0.1左右），玻璃液热透射性较强，所以池底玻璃液流动性很强，增加了对池底砖的冲刷和侵蚀。所以，在池底结构上有所加强，400T/D一线为底层粘土大砖，上加一层锆质捣打料，最上层铺75mm电熔AZS及烧结AZS铺面砖。二线、三线上层全部为75mm电熔AZS铺面砖。3、熔化区的几何尺寸（长宽比）三条线熔化区尺寸如下：一线（400t）二线（600t）三线（600t）长度mm224002940025600宽度mm110001170012200长宽比2.042.512.10从表中可以看出，一线长宽比最小，熔化池宽度相对较宽，实际操作中，其优势在于： 提高火焰对玻璃液的传递长度，火焰热量被充分吸收，提高热效率。 增加热点附近返回窑头配合料底面玻璃液温度，有利于提高熔化率。 因为窑池相对较宽，减缓配合料流动速度，从而有利于减少对池壁的冲刷速度，目前一线已运行三年多，池壁剩余厚度最薄点约为70mm其侵蚀速度在合理范围之内。 减少对格子体的烧损和堵塞。二线限于二线在厂区内位置有限，长宽比做得较大，熔窑显得较为狭长，八对小炉，准等宽投料池结构，从实际操作情况来看，有一下特点：由于熔窑宽度绝对值并不小，为11.7m，油枪火焰在熔窑宽度方向上可以达到有效覆盖，热量可以被充分吸收，有较高的热效率。料堆区、泡沫区、泡界线、镜面区层次分明，根据拉引量的不同，收放自如，操作上带来较大灵活性。但料垄易靠池壁，对池壁冲刷量大，需提高1小炉温度以及勤调料或辅以其他手段（导料水包等），有所改善。 浮法三线则介于一线和二线之间。本人总体认为，小吨位窑炉长宽比取值可小一点，大吨位窑炉应适当加大。4、澄清部长度及微气泡三条线澄清区参数如下：一线（400t）二线（600t）三线（600t）长度mm140001660015000面积m2154194.22183澄清部长度，从理论及生产要求讲，应以使玻璃液在澄清区停留时，玻璃液气泡完全排除为准，以确保玻璃质量，满足成型要求。玻璃在澄清区排除气泡，除要有较高温度外，必须有足够停留时间，也就是要求有足够长度，衡量澄清质量的一项关键指标为微气泡，国内目前平均水平为中厚板每平方几十个左右。从表中可以看出，二线澄清区最长，从实际操作效果来看，一线、二线都在冷却部微调风可控的情况下，取澄清温度上限，一线中厚板可达到每平方小于10个，二线玻璃微气泡相更少，几乎看不到，效果最好，当然这与深层水包的使用也有一定关系，但本人认为，略长的澄清区，对最大限度降低微气泡是有很大好处的。5、前脸墙至1小炉距离三条线前脸墙至1小炉距离分别如下：一线（400t）二线（600t）三线（600t）距离mm360038004200从表中可以看出，前脸墙至1小炉距离在36004200mm之间，较我国以往老式平板玻璃窑炉2.5m左右的距离长出不少（如我公司六机窑炉），其优势在于：可适当提高1小炉火焰温度，加速配合料熔化，提高熔化率和热效率。有利于减轻由于1小炉温度升高后对前脸墙的烧损和飞料对12蓄热室格子体的堵塞和侵蚀。有关资料介绍，合理提高前脸墙至1小炉距离，可提高熔化量10以上，国外浮法线该部位尺寸甚至做到了4.04.5m。6、卡脖的长度和宽度卡脖是熔化部与冷却部的通道，其作用是减少流向冷却部的热气流和玻璃液流量，并使玻璃液通过卡脖后能用较小的冷却面积将玻璃液冷却下来，我公司三条线卡脖尺寸分别如下：一线（400t）二线（600t）三线（600t）长度mm500048005700宽度mm440045004800面积m22221.627.36过去，我国平板玻璃卡脖长度偏短，约2.42.7m，宽度偏大，一般为熔化池宽度的70左右。近年来，卡脖设计向窄长卡脖和小冷却部发展，其一，有利于冷却部的稳定，其二减少投资。从表中可以看出，浮法一线、二线、三线卡脖依次狭长，浮法三线最明显的体现了这种设计理念。7、投料池三条线投料池的尺寸分别如下：一线二线三线长度mm90001110011600宽度mm230018002300面积m220.719.9826.68从浮法二线、三线，投料池开始准等宽投料，其优势在于： 配合料覆盖面积大，配合料的吸热与覆盖面积是成正比的，因此有利于提高热效率，有利于节能和提高熔化率。 减轻配合料料堆对池壁的冲刷和磨损。从生产实际看来，池壁被侵蚀最严重的部位，是配合料料堆冲刷、磨损所致，实践证明，这种局部严重侵蚀与料堆冲刷角度有关，冲击角度小于15度左右可有效减缓严重冲实，这也正是这种宽投料结构优势所在。所以，本人认为，如有条件，窑炉尽量采用等宽投料和准等宽投料这种形式。8、间隙砖浮法一线为无间隙砖结构，从设计理念上，还是为了保持熔窑良好密封，二线为有间隙砖结构，间隙砖为两块楔型砖大小头干码在一块，以方便调节熔窑间隙高度。本人认为，熔窑以有间隙砖结构为好，理由如下： 无间隙结构设计尺寸约20mm左右，中间压填多晶莫来石纤维，如400t线，以国内现有材料外形偏差和施工精度来看，很难保证此设计间隙，结果间隙小的部位需进行切砖处理，否则易在烤窑中顶坏挂钩砖。 无间隙结构烤窑后，需对间隙缝隙用多晶纤维等耐火材料充填，操作不当易吹入窑中产生玻璃夹杂物。 无间隙结构无法对上层池壁进行池壁顶砖处理，因无下铁钩子空间，窑炉后期只可进行贴砖。 有间隙结构则可有效避免以上问题。9、流道调节闸板前挡气墙浮法二线在流道调节闸板前，增设一道石英陶瓷挡气墙，有效降低自冷却部串来废气，从投产至今使用情况来看，调节闸板及流道壁凝聚物明显很少，投产近一年时间未对流道部位进行清理，有效提高了玻璃质量。建议今后流道设计中多采用此类结构。10、几项改进及建议 胸墙前端顶丝。浮法一线、二线为胸墙为托利多结构型式，重心略偏向窑内，而胸墙前端顶丝仍设计为普通顶丝加一片钢板形式，在烤窑时，易造成胸墙放不出来的情况，此情况一旦发生，胸墙内倾，易导致胸墙事故。所以，此部分结构必须改进，最简单的办法改成滑动结构，类似推力轴承。一线、二线已如此改制，效果良好。 胸墙托板。一线、二线胸墙托板设计为60mm厚的钢板直接割制，割制后托板表面平整度较差，同时，这种材料抗氧化能力差，已被烧损，抗弯性能差，在挂钩砖断裂后，暴露在火焰中易弯曲、烧损，久之造成胸墙内倾。所以，建议今后该部位改为60mm“中硅球墨铸铁”材质。 碹顶拉条应有防滑动角铁，避免烤窑时因松拉条致使连接扣脱落。 前脸墙等部位钢立柱根部固定应有足够强度，以避免因烤窑时强大的剪切力将连接螺栓剪断。 小炉钢结构设计应考虑施工调整及今后热修的方便性，目前结构操作空间狭小，很难适应窑炉中后期小炉热修工作需要。 投料池采用全密封结构。目前国内部分厂家已采用，其好处在于：其一，有效减少投料口处溢流和辐射热损失，节能。同时有预熔效果并能加速配合料熔化速度。其二，减少飞料进入蓄热室的量，有利于减轻格子体堵塞，同时，由于是全密封结构，可有效减少外界干扰，保证窑内压力、温度、制度的稳定。其三，减少现场飞料，改善职工工作环境。 建议今后窑炉蓄热室使用电熔十字型格子砖。这是以西普公司为代表的新型砖材，它除具备筒型砖重量轻、换热面积大、热效率高等优势外，还具备强度大、荷软高，不受气氛限制，在氧化性气氛及还原性气氛中均有良好性能。其寿命也是在所有蓄热室格子砖中最长的（具西普公司介绍，最低使用年限在12年以上）。 熔窑中后期池壁绑砖采用烧结型氧化铬砖。该种砖材是