浮法玻璃熔窑

1、3.2浮法玻璃熔窑浮法玻璃熔窑属于横火焰蓄热式池窑，如图3-3所示。浮法玻璃熔窑根据各部功能其构 造分为玻璃熔制、热源供给、余热回收、排烟供气四 大部分。iiijjrij9rvmsrm2z22n图3-3浮法玻璃熔窑结构示意图O3. 2.1浮法玻璃熔窑各部结构及尺寸 玻璃熔制部分浮法玻璃熔窑窑体沿长度方向分成熔化部（包括 熔化带和澄清带）、冷却部。(1)熔化部熔化部是进行配合料熔化和玻璃液 澄清、均化的部分，由于采用火焰表面加热的熔化方 式，熔化部分为上下两部分，上部称为火焰空间，下部称为窑池22图3-4横焰窑熔化部剖面图1 窗顶（大碹）；2一植脚（殖碴）； 3上间隙砖；4胸墙；5

2、挂钩砖； 6下间隙砖；7池壁；8池底； 9一拉条；10立柱；11一碹脚（碴） 角钢；12上巴掌铁；13联杆； 14一胸墙托板；15下巴掌铁；16池 壁顶铁；17-池壁顶丝；18柱脚角 钢；19一柱脚螺检；20扁钢；21 次 梁；22主梁；23窑柱火焰空间如图3-3所示；火焰空间是由胸墙、大 碹、前端墙（也称为前脸墙）和后山墙组成的空间体系。 火焰空间内充有来自热源供给部分的炽热的火焰气体，在 此，火焰气体将自身热量用于熔化配合料，也传给玻璃 液、窑墙（包括胸墙和侧墙）和窑顶（也称为大碹）。火 焰空间应能满足燃料完全燃烧，保证供给玻璃熔化和澄清 所需的热量，并应尽量减少散热。为便于热修，胸墙和大

3、碹均单独支撑，如图3-4所示。 胸墙由托铁板（用铸铁或角钢）支撑，用下巴掌铁托住托 铁板。在胸墙底部设挂钩砖，挡住窑内火焰，不使其穿出 烧坏托铁板和巴掌铁。挂钩砖被胸墙压住，更换困难，因 此，要用活动护头砖保护之。近年来采用了新型上部结构（见图3-5)，该结构取消 了上、下间隙砖，胸墙和大碹采用咬合砌筑，挂钩砖与池 壁上平面的缝隙较小，并用密封料密封。这种结构强化了 窑体的整体性、安全性和密闭性，也有利于节能。大碹有平碹和拱碹两种。平碹（也称为吊碹或吊平 碹）向外散热面积最小，但需要大量铁件将其吊起。拱碹 按照股跨比（亦称碹升髙），即碹股/碹跨的比值，分 为半圆碹（/=1/匕）、标准碹（/=l

4、/3l/7s)、倾斜碹 (/=l/8sl/10d和悬挂碹（/=1/125) 4种。大碹多采 用倾斜碹。前脸墙是横跨在投料池上方，阻止窑内热气体向窑外逸 出和热辐射的正面挡墙，其开度应尽可能小，但不能影响下 方配合料进入窑内。为了防止高温气体对投料机的烧损，往 往在前脸墙的外侧再加冷却水包组成的挡焰结构。以往曾采47用吊墙式、水冷式或普通拱碹结构式、鱼肚子碹结构式、普通拱碹加拱碹结构式等。目前，多 采用匕（或乃型吊墙（见图3-6)。保温大碹澄清区452川川川？/層？/；77图3-5浮法池窑上部空间新结构图3-6乙型吊墙结构1垂直墙区；2下鼻区；3吊杆；4一钢壳；5水冷门窑池如图3-4所示，窑池是

5、配合料熔化成玻璃液并进行澄清、均化的地方，它应 能供给足够量的熔化完全的透明的玻璃液。窑池由池壁和池底两部分构成。池壁和池底均用 大砖砌筑，为便于大砖制造，减少材料加工量和方便施工，窑池基本上都呈长方形或正方 形。为使窑池达到一定的使用期限，池壁厚度一般为2503000。池底厚度根据其保温情 况而异，不采用保温的池底厚度一般为 300mm。窑池内玻璃液的横向压力由池壁顶铁和顶丝顶住。池壁顶丝也固定在立柱上，立柱底脚 通过支撑角钢用螺丝固定在次梁上。整个窑池的质量通过其下面的钢架（扁钢、次梁、主梁 等组成）传给窑底砖柱。窑池前端连接一个投料池，配合料在此人窑。后端连接冷却部窑池或卡脖窑池，玻璃液

6、 在此被均化和冷却。(2) 加料口 浮法玻璃采用正面投料，加料口设在窑炉纵轴的前端，由投料池和上部挡 墙（前脸墙）组成。投料池是突出于窑池外面和池窑相通的矩形小池。传统的投料池宽是熔 化池宽的85%左右，投料池的池壁上平面与池窑的上平面相齐，投料池池壁使用的耐火材 料与熔化部池壁材料相同。在实际生产中，投料池受侵蚀严重，尤其在投料池的拐角处，两 面受热，散热面积小，冷却条件差，受配合料的化学侵蚀和机械磨损共同作用，是池窑中最 容易损毁的部位之一。现代浮法熔窑很多已采用与熔化部等宽的加料池，使得料层更薄，并 能防止偏料，更避免了因拐角砖损毁带来的热修麻烦。投料池温度，一般在11001300，对配

7、合料起预熔作用，即配合料从加料口入窑后， 受火焰空间和玻璃液传来的热量，在投料口处配合料部分熔融。适当延长投料池长度，有利 于配合料的预熔，减少飞料和飞料对熔窑耐火材料的侵蚀，延长窑龄，同时改善了投料口处 的操作环境。加料作业是熔制过程中最重要的工艺环节之一，影响到配合料的熔化速度、熔化区的位置、熔化温度及液面的稳定，从而影响熔化率、玻璃质量和燃料消耗量。要求料层薄、连续 不间断，尽可能覆盖面大，以使配合料在熔化区的液面上既能最大限度地吸收上部火焰的辐射热，又能充分接受下部高温玻璃液所传递的热量。加料口结构与配合料状态和加料方式有关。配合料状态有粉状、粒状和浆状。目前我国一般用粉状。投料机的形

8、式有螺旋式、垄式、辊筒式、往复式、裹人式、电磁振动式和斜毯式等。目 前，大型浮法玻璃池窑使用辊筒式投料机或斜毯式投料机。滚筒式投料机的特点是加料时既可将碎玻璃作为配合料垫层直接人窑，即碎玻璃与玻璃 液接触，配合料在其上方；又可以和配合料混合入窑。加料连续、薄层、平坦均勻、覆盖 面大。斜毯式投料机的特点是将碎玻璃和配合料混在一起加入玻璃熔窑中，加料连续薄层，布 料均匀，覆盖面积大，为目前普遍采用的投料机。大型浮法玻璃熔窑较为广泛的采用匕形前脸吊墙。该吊墙是单独悬吊的，通过机械千 斤顶可以调节吊墙距液面的高度。采用1形吊墙的同时加长加料池，不但减少了粉尘飞扬， 还加强了对配合料的预熔作用。吊墙采用

9、电熔莫来石或锆刚玉砖等。吊墙外墙壁用陶瓷纤维 毡进行保温，鼻区的前端设有水包，它可以将髙料刮平，也起冷却和密封作用。(3) 冷却部是熔化好的玻璃液进一步均化和冷却的部位，也是将玻璃液分配给各成型 设备的部位。冷却部应提供纯净、透明、均匀且温度稳定的玻璃液。与熔化部相同冷却部也 为矩形窑池，也分为上部空间与窑池两部分，结构与熔化部大致相同。(4) 分隔装置分隔装置有气体空间分隔装置和玻璃液分隔装置。气体空间分隔装置主 要有矮碹、吊矮碹、吊碹等；玻璃液分隔装置有卡脖、冷却水管、窑坎等。矮碹由于取消或降低了胸墙而比熔化部和冷却部窑碹矮得多而得名。矮碹结构可 以是一副碹或多副碹（逐步压低）。矮碹与玻璃

10、液之间的空间截面积称为矮碹开度，以此大 小来判定其对气体空间的分隔程度。但由于结构强度关系，矮碹碹股不能过小，分隔作用受 到限制，一般降温30501。吊矮碹由一副吊碹和两副或四副矮殖组成。吊碹不受结构强度限制，可以放得很 低，分隔作用较大。据实测可以降低空间温度1001左右。但吊碹砖制造困难，砌筑复杂， 维修困难。吊墙主要有。型、双1型等形式，常与卡脖配合使用。吊墙可以上下移动，便于 调节开度，几乎能将空间完全分隔，起较大的冷却作用。卡脖是熔化部和冷却部之间的一段缩窄窑池。与矮碹、吊墙配合使用，对熔化部 和冷却部之间的气体空间和玻璃液起分隔作用。卡脖所起的降温作用不大，但对玻璃液流影 响较大，

11、在此方面有许多争议。国外有的不设卡脖，而只设。型吊墙分隔熔化部和冷却部 气体空间的。冷却水管冷却水管有多种形式，即由一根或一组通冷却水的圆形或方形钢管组成， 现多采用双层方形水管。水管高度一般有120-25-120mm、160-25-160mm, 230-25-230mm三种。冷却水管内附近的玻璃液受冷却后，形成黏度较大的不动层，构成一道挡墙，阻挡未熔化的浮碴进入冷却部；调节水管的沉入深度，可以控制进入冷却部玻璃液的质量。冷却水管简便耐用，更换方便，降温作用大（一般在30500，但用水量大，增加能耗。窑坎常用的有挡墙式与斜坡式两种，窑坎实际上不完全是一个坎，其分隔玻璃液49的程度可大可小。挡墙

12、式是在热点处用电熔锆刚玉砖砌一挡墙，墙髙为池深的1/2以上，甚 至达3/4。斜坡式挡坎设在澄清带，坡高为池深的1/2或略小于1/2。挡墙式窑坎更有利于 保持窑内玻璃液的两个循环回流的稳定，延长玻璃液在熔化池内的停留时间，阻止池底脏料 流往冷却部。斜坡式窑坎实际上起浅层澄清作用，迫使澄清带的玻璃液流全部流过窑池上 层，并形成一薄层流，以有利于气泡的排出，能大大加快澄清速度和改善玻璃液质量。如果 窑坎与鼓泡配合使用，有可能获得更好的效果。3. 1、1. 2 小炉和蓄热室结构小炉是玻璃熔窑的重要组成部分，是使燃料和空气预热、混合，组织燃烧的装置。小炉结构应保证火焰有一定长度、亮度、刚度、角度，有足够

13、的覆盖面积，不发飘、不 分层、还要满足窑内所需的温度和气氛的要求。蓄热室是利用耐火材料做蓄热体（称为格子砖）蓄积从窑内排出烟气的部分热量，用来 加热进入窑内的空气、煤气。蓄热室结构简单，可加热大量气体，并且可以把冷气体加热到 较髙温度。但蓄热室是间歇作业，加热温度不易稳定，并且是成对配置，由于火焰换向作业(b)而必须使用交换器，所以，占用空间大，使用的材料多， 投资费用也大。蓄热室的结构形式主要有连通式、分隔 式、半分隔式、两小炉分隔式和两段式等结构形式。图3-7箱形和半箱形蓄热室示意图 (a)箱形；（b)半箱形小炉和蓄热室结构随燃料种类不同而不同。目前， 浮法玻璃熔窑采用重油、天然气和发生炉

14、煤气3种燃料， 当采用重油和天然气时小炉和蓄热室的结构形式为箱型 结构；而当采用发生炉煤气时，小炉和蓄热室的结构形 式为半箱型，如图3-7所示。这是因为，前者用的燃料 重油和天然气不需要通过蓄热室预热，而只是与雾化介质一起用烧嘴喷射入窑，在窑内与助燃空气混合燃烧; 后者则是发生炉煤气和空气都通过蓄热室预热，在小炉中预混，然后喷入窑中燃烧，其结构 比燃油和燃天然气的结构复杂些。3. 2. 1. 3 余热回收部分余热回收部分包括蓄热室、换热器和余热锅炉（或预热汽包）等。蓄热室和换热器的主 要作用是利用烟气余热来加热助燃空气和煤气，提高火焰温度和节省燃料。换热器是利用陶质（耐火）构件或金属管道作传热

15、体，是连续作业。窑内排出的烟气通 过传热体将热量不断传给进人窑内的空气、煤气。用陶质构件时只能加热空气。余热锅炉的作用是利用烟气余热加热水使之蒸发为蒸汽，用于加热重油和冬季供暖，也 可用于余热发电。3. 2. 1. 4 排烟供气部分排烟供气系统用于保证熔窑作业连续、正常、有效地进行。它包括交换器、空气烟道 (燃煤气时有煤气烟道和中间烟道）、鼓风机、总烟道、排烟泵和烟囱等，如图3-8所示。交换器是气体换向设备，按照换向程序依次向窑内送入空气、煤气以及由窑内排出烟 气，还能调节气体流量和改变气体流动方向。对交换器的要求是换向迅速、操作方便可靠、 严密性好、气体流动阻力小以及检修方便。目前，普遍选用

16、跳罩式煤气交换器和水冷闸板式空气交换器。水冷闸板式交换器及其布置位置情况示于图3-9。每侧空气烟道上装置一副水冷闸板式交换器，每副水冷闸板式交换器有上、下两个闸孔，上面的闸孔与助燃空气管道相通，下面 的闸孔贯通空气烟气。当右侧闸板放下时截断空气烟道（即关闭通向总烟道的孔），打开助 燃空气进风孔，这时空气进人右侧蓄热室，同时燃烧的烟气流经左侧蓄热室、底烟道、分支 烟道、支烟道进入总烟道。换向时右侧闸板提起，左侧闸板放下，助燃空气进入左侧蓄热 室，烟气从右侧烟道排出。左右两块闸板的牵引钢绳固定在同一个传动机构上。水冷闸板式 交换器的优点是操作完全机械化、自动化，气体流过时阻力小，检修方便，严密性好

17、，因此 用于规模较大熔窑。14助燃空气图3-8排烟供气系统示意图图3-9水冷闸板式交换器】一煤气蓄热室；2空气蓄热室；3煤气烟道：4一煤气1一水冷闸板；2空气人口； 3空气烟道交换器；5中间烟道闸板；6空气烟道；7空气交(通空气蓄热室）；4一总烟道（通烟囱）换器；8调节闸板；9总烟道闸板；10烟囱；1一废热锅炉闸板：12废热锅炉；13煤 气支烟道闸板；14一空气支烟道闸板当助燃空气采用分支烟道换向时，水冷闸板式交换器的作用只是起到通过或阻断烟气流 过的作用。跳罩式交换器（见图3_10)的底座上有3个气孔4、B、C，中间气孔丑与中间烟道相通，两边气孔义、0分别与左右两侧煤气蓄热室相 连。底座上覆

18、盖一外罩，外罩内有一钟形罩，钟罩 能够盖住两个孔，外罩和钟罩均采用水封密封隔 绝。当钟罩盖住5孔和4孔时，形成了两个通道， 一条是由煤气人口、外罩内腔和孔组成的煤气通 道；另一条是由钟罩内腔和八、13两孔组成的烟气 通道。此时，煤气经煤气通道进入煤气蓄热室，窑 内烟气则经烟气通道进人中间烟道，从总烟道排 。换向时摇臂把钟罩移至右边，盖住5、（：孔而 敞开义孔，于是就组成了新的煤气和烟气通道。跳 罩式煤气交换器的优点是结构简单，操作方便可煤气i4m v* M mAs- x * -fc:,fem M 4*c_MS 二 - AV mmHJMMlLfeIrnrn图3-10跳罩式交换器I5靠，能实现机械

19、化和自动化，占地少等。重油可用电磁阀或调节泵自动换向。烟道除用作排烟供气外，还可通过设置闸板调节气体流量和窑内压力。如分支烟道上的 闸板用于调节进入或排出的空气、煤气蓄热室的空气、煤气和烟气的比例。中间烟道闸板用 于烟气在空气、煤气蓄热室的分配比例。总烟道闸板用来调节烟囱对窑内的抽力，总烟道上 的调节闸板用来对窑内压力的微调，以稳定生产。自然排烟时采用烟囱。有时为了弥补自然排烟抽力不足和完全利用烟气余热，利用排烟 泵从总烟道中抽出部分或全部烟气，通过余热锅炉后或由小烟囱排出或仍由大烟囱排出。 烧油和天然气时的排烟供气系统比较简单，没有煤气烟道和中间烟道。3.2.2浮法玻璃熔窑结构尺寸及设计计算

20、玻璃熔窑结构设计的主要内容是确定各部位的形式、尺寸和材料并根据设计结果能够绘 出草图。设计要依据窑炉热工理论、池窑工作原理和生产实践经验以及必要的经验计算。按 照总体设计，进一步作砖结构排列与计算、钢结构布置选型与计算、热工理论计算以及附属 设备的计算与选型等。对玻璃熔窑结构设计的具体要求为要保证既定的温度制度；要保证所要求的火焰形状和尺寸；要便于控制、调节和改变窑内的温度、压强和气氛制度；热效率要高，燃料消耗要少；要尽可能减轻日常操作和维护时的劳动强度。3. 2. 2. 1 熔化部结构尺寸及设计计算(1)窑池结构尺寸及设计计算熔化部窑池面积按已定的窑规模（日产量）和熔化率估算Fm=(3-7)

21、式中Fm熔化面积，m2;Q一一熔窑规模，t/d;K燦化率，kg/(m2 d)。熔化率尺是指熔窑单位熔化面积每天熔化的玻璃液量，反映熔窑的熔化能力，决定于 熔窑的规模、燃料的种类、产品的品种、质量要求等，一般燃油浮法玻璃熔窑的熔化率在 2.03.0kg/(m2*d)范围。陈正树教授提供了2007001/01燃重油的浮法玻璃熔窑的熔化 率（见表3-7)。表3-7熔窑熔化量与熔化率的关系Q/Ct/d)200300400450500550600650700K/kg/(m2 d)L 5351. 7892- 0692. 2132. 3532 4852-6052. 7052. 778必须指出，确定或计算熔化

22、率时要以一定质量标准为基础，即一般以制品内容许的气泡 数为质量标准。对瓶罐、器皿、医用、硬质、电子玻璃和玻璃球是20200个/10(玻璃， 对平板玻璃是550个/1008玻璃，对光学玻璃为小于20个/1008玻璃，对显像管玻壳是 0. 050. 5个/100邑玻璃。熔化面积的确定存在着不同的意见。由于熔化部由熔化区和澄清区构成，涉及到熔化区 与澄清区的分界问题，按照我国的传统这个分界线在末对小炉中心线外1，但在国外和国 内也有按照末对小炉中心线外】 5作为分界线的，也有按泡界线位置划分的。选择了熔化率，就可以计算熔化面积，并进一步确定熔化部面积。确定窑池的长、宽和深浮法玻璃熔窑熔化部的长度关系

23、到玻璃液在窑内的停留时 间，应满足玻璃熔化澄清的要求，一般由3部分组成：前脸墙与1*小炉中心线的距离、小 炉间距之和、末对小炉中心线到分隔装置的距离。前脸墙与1#小炉中心线的距离一般在 3, 54. Om,主要考虑熔化作业对前脸墙和1#小炉蓄热室的蚀损情况以及配合料的熔化难 易；小炉之间的中心距主要考虑火焰的覆盖面积，一般在3.501左右；末对小炉中心线到分 隔装置的距离主要考虑澄清均化的需要，还要考虑安设检测孔、大砖门、耳池等需要，一般 在1501左右。浮法玻璃熔窑的宽度一般在812范围，主要是要满足火焰充分燃烧，尽量使窑宽方 向的温度分布均勻，还要考虑火焰的长度和窑碹结构的强度。有时，也要

24、满足窑池长宽比的 要求，浮法玻璃熔窑窑池的长宽比在3.34.0之间。确定的溶化部面积和长宽比值应与池底砖规格（如常用的300mmx300mmxi000mm 和300爪01乂40011111000010和池底砖排列规则（不砍砖、不错缝）相配合。池底砖排列 结果与已确定的值有出入，按照排列的方案计算实际的长宽比值、熔化面积和熔化率。窑池深度也是一个重要指标，它与玻璃液的质量关系较大。目前，浮法玻璃熔窑窑池的 池深一般在120011。一般池深越深，澄清越困难，并且在池底形成一不动层，长期处在 12001范围，会形成析晶，一旦窑池拉引量或温度发生变化，这些不动层就会进入生产流， 在玻璃板面上形成析晶结

25、石，影响玻璃产品质量。此种情况在浮法玻璃生产线多次出现，是 极难避免的。在确定池深时，应根据需要来定各带的池深，不必强求一致，要注意池深和窑池内玻璃 液容量及玻璃液对流的关系，最好参考使用计算机模拟的结果。池壁砖材选择和排列池壁砖材常选用含41%212的电熔厶25砖，用整块大砖竖 砌。有时为了节省幵支，也有在冷却部采用多层排列的情况如图34所示。为了延长池壁砖的使用期限，常采用对液面线处池壁砖进行强制冷却的方法：吹冷却风 和水冷却。吹冷却风是采用在池壁砖玻璃液面线附近外部直接用风嘴吹冷却风，其冷却强度 决定于风速。水冷却是在池壁砖玻璃液面线附近内部采用插冷却水包的方法。(2)火焰空间设计火焰空

26、间是一个燃烧的空间，一个传热与散热的空间。设计时不仅 要满足燃料完全燃烧的需要，而且要综合考虑传热与散热的需要。火焰空间与窑池等长，但比窑池宽30050001，这是为了能够牢固地托住胸墙，防止 池壁侵蚀后胸墙下倾和避免火焰过长时胸墙烧蚀。火焰空间高度主要由胸墙髙度与大碹碹股合成。胸墙高度的确定取决于燃料种类和质量、熔化率、熔化耗热量、窑规模、散热量、气层 厚度等因素。燃油熔窑的胸墙高度在150020000111左右。大碹股高的确定要考虑大碹的结构强度。大碹有一个横推力，股髙越小，推力越大，半 圆碹横推力最小。从散热的角度讲，股髙越小，散热越小。因此，在考虑确定股髙时应在保 证足够的强度的前提下

27、适当减小碹股。设计时为了方便，常采用股跨比或碹升高的比值来表 示。燃油熔窑的碹升高一般为1/71/8。火焰空间设计合理与否常采用热负荷的指标来核定其容积。火焰空间的热负荷值是指单 位空间容积每小时燃料燃烧所发出的热量，也称为火焰空间容积热强度，单位为界/3。燃 油浮法玻璃熔窑火焰空间热负荷一般在100000冒/1左右。(3) 投料池设计投料池设计的要求为配合料能按时按量加入，且保持薄层和覆盖面尽 可能大，投料池内的玻璃不冻结，窑内外没有粉料飞物等。投料池的长度需考虑投料机的推料行程，还要求前脸墙不受投料机推力的影响。当选用 斜毯式投料机时投料口长度在2.3左右。投料池的宽度取决于投料机的宽度和

28、所用投料机的台数，希望投料池宽度上被投料机占 满，两侧不要留得过空（一般留50100爪110，以防玻璃液溢出和散热增多。计算式为B=n6+200(m)。投料池的深度一般均与窑池相同，为了减少玻璃液死角，投料池底有砌成斜坡形的。 投料池池底与池壁厚度均与窑池相同，砌筑材料也相同。前脸墙一般均采用1型吊墙结构，这种结构料堆在吊墙下行程较长，因此还具有预熔 池作用。(4) 窑体保温结构设计浮法玻璃熔窑散热面积大，其散热损失约占熔窑总支出热量的铝板硅酸铝纤维耐火密封料轻质黏土砖耐火密封料20%30%。热量散失不仅浪费能源，增加成本，而且恶化操 作环境。玻璃熔窑的保温原则为“能保即保”，即从加料口到 出

29、料口，从窑顶到烟道，能够保温的都要保温。目前，浮法玻 璃熔窑均采用全保温形式。保温材质的选取原则为尽可能与内衬材料性质相近，避免石英砂轻艇砖 发生化学反应而加剧蚀损。硅砖图3-11大碹保温示意图玻璃熔窑大碹的保温结构窑顶面积大，外表面温度 高，膨胀量较大，有胀缝、测温孔洞等，是保温的重点。其保 温层结构如图3-11所示。在大瑄硅砖的外表面铺一层厚为20 30011的石英砂为过渡层，接着砌一层厚为11401厚的轻质 硅砖，外面用350101的耐火涂料密封。然后砌一层11401 厚的轻质黏土砖，再加一层350享的耐火涂料密封层，其 上面是一层30100mm的硅酸铝陶瓷纤维毡。最外面是一层薄铝板（厚

30、度小于101)，薄 铝板与硅酸铝纤维毡之间留有一定间隙。薄铝板有两个作用，一是能将散热反射回去，二是保护硅酸铝纤维毡的清洁，防止飞料 粉尘落上。窑顶保温层要在烤窑之后才能铺砌。烤窑时可先放上硅酸铝纤维毡或轻质硅砖临时保 温，等窑内温度升到一定温度，硅砖膨胀结束后，再拿掉临时保温层，清扫窑顶，正式铺砌 保温层。窑顶砌筑要严密，以防碱、硝蒸气的钻蚀。玻璃熔窑大碹保温的实践证明，对大碹保温，可减轻或消除窑内气氛中碱蒸汽冷凝对硅 砖的化学侵蚀，因而延长了大碹的使用寿命。池壁保温结构示于图3-12玻璃熔窑池壁的保温结构池壁保温的结构是由池壁砖被侵蚀的断面的状况决定的。 池壁砖在玻璃液的液面处受侵蚀严重，

31、液面以下则较轻，因此，在池壁液面线以下150 200001处不能保温，需要进行强制冷却。此外，在砖缝处也不能保温，以免玻璃液漏出。般采用在池壁砖外敷贴锆质捣打料层，然后砌轻质高铝砖或轻质黏土砖，再贴硬质硅酸钙板。国外有采用多层复合保温板来进行池壁的保温。例如联邦德国Didier公司就生产各种钢板陶瓷纤维轻质黏土砖黏土砖锆石英捣打料图3-12熔化部池壁保温图型号和各种厚度的保温板，这种材料是由两层不同性质 的材料组成，一层是相当致密优质的烧结斜锆石刚玉或 错刚玉质耐火材料，另一 层是超轻质的保温层。两层材 料间利用陶瓷结合，模压而成。复合保温板和电熔锆刚 玉砖池壁接触的面要经过研磨。复合保温板的

32、厚度由池壁砖 与钢结构之间的空隙大小而定。联邦德国01出公司生产的 复合保温板的厚度系列为120mm、150mm、180mm、200_。复合保温板的高度比池壁砖低15020。复合保温板的优点是可以方便地移开和复位，这样 检查池壁砖的使用情况很方便，也不妨碍维修池壁操作。复合保温板不仅有保温的作用，还有安全的功能，因为 有的池壁存在缩孔，玻璃液偶然向缩孔突破是可能的，而复合保温板的第1层是致密优质的 烧结斜锆石刚玉或锆刚玉质耐火材料，可以防止玻璃液流出。池底保温结构池底保温会大大提高底层玻璃液的温度，一般可提髙2003000， 这不仅会加重对池底衬砖的侵蚀，而且可能发生漂砖和砖缝处漏料等事故。此

33、外，如配合料 中含有铁件或不慎将铁件掉入池中，形成铁橄榄石熔体（2Fe2C)3 SiO2,熔化温度为 1200C)，会穿透池底，造成漏玻璃水事故。另外还要防止气体的向上钻蚀。因此，池底保 温必须考虑这些因素。池底保温一般采用多层池底结构，包括3个主要层次：保护层、中间层和保温层。 保护层是在池底砖上铺一层锆质捣打料，其上覆盖一层电熔或烧结八23砖，为确保安 全在池底砖之间的纵向接缝处嵌入锁砖，使整个池底连成一体。中间层一般是用铝硅酸盐耐火材料砌成两层：上层厚15030001是用高铝砖砌筑 的；下层厚度与上层相同，用标准黏土砖砌筑。中间层的砖要求尺寸准确，形状规范，这样 才能保证砌筑质量，使砖缝

34、尽量减小。保温层的组成是用黏土砖砌成一道道砖梁，承受池底砖传下的荷重，并且砖梁的位置与图3-13池底保温层（示例） 一电熔锆刚玉砖；2锆英砂捣打料；3锁 砖；4浇注大砖；5砖梁；6保温砖； 7石棉板（10爪111厚）；8钢板（8 10101厚）；9扁钢；10次 梁；11 主梁次梁相对应，以传递荷重，保温砖则放在砖梁之间，其上下均不受压，保温砖外挂耐火纤维毡或硅酸钙板。 池墙砖下面用黏土砖。池底总厚度为700 1200mm，保护层占15% 20%,中间层占40%60%，保温层占30%40%。池底保温层包括13层轻质砖，总厚度200 300mm。这种砖的机械强度要相当高，同时要求热导 率要小。保温

35、层下是1015111厚的钢板。图3-13为 池底保温示意图。胸墙保温结构胸墙保温是在胸墙外用密封料 将砖缝封严，根据胸墙砖材质外贴轻质硅砖或轻质铝硅 质砖，再贴硬质硅钙板或纤维毡。要注意砖缝温度和轻质保温砖的允许使用温度。胸墙保温 结构如图3-14所示。胸墙保温时要注意把钢结构露出来，以免因温度过高使钢强度降低。63(a)2 3 4 5 62 3 4 5 6(b)3-14 胸墙保温图（a)中1一硅砖；2硅质密封料；3轻质硅砖；4一耐火密封料；5轻质黏土砖；6硅钙板 图（b)中1ER1681; 2锆英石质密封料；3轻质高铝砖；4耐火密封料；5轻质黏土砖；6硅钙板熔窑冷却部保温可以参考熔化部保温结

36、构。小炉和蓄热室顶部的保温可参考大碹保温结构。保温材料选择原则是应满足各项技术指标要求，如热导率、使用温度、机械强度、化学 性质、体积密度、施工量等。保温层各层厚度的确定要通过优化设计，以取得最佳保温效果。优化设计可以通过计算 机数值模拟来确定。3. 2. 2. 2 分隔装置设计前已述及，分隔装置分为气体空间分隔装置和玻璃液分隔装置。在浮法玻璃熔窑中，分 隔装置的主要作用是分隔熔化部与冷却部，以保证冷却部玻璃液质量满足成型要求。因此，图3-15 型吊墙示意图对于气体空间的分隔意见一致，采用的方式有矮碹、L 墙、0形吊墙、组合式分隔装置等。但是对于玻璃液的分隔 存在意见分歧，一种认为必须分隔以便

37、节能和获得高质量玻 璃液；另一种认为没有必要分隔，分隔装置会破坏玻璃液流 的稳定，从而破坏了玻璃液的均匀性，在玻璃板面上留下不 可逆转的缺陷。(1)气体空间分隔装置设计对于采用玻璃液分隔装置 卡脖的池窑，常采用矮碹、双匕吊墙作为气体空间分隔装 置；而不采用玻璃液分隔装置的，即熔化部和冷却部池宽基 本相同的，则常采用U形吊墙。矮碹设计中关键是未分隔部分的面积（也称为开度）， 通常在231。矮碹开度决定于矮瑄碹股，一般矮碹股跨 比为1/10，因此，矮碹开度就取决于卡脖的宽度。0形吊墙设计为可以上下移动，根据熔窑冷却部工况可 以方便的调节U形吊墙的开度，从而调节冷却部的温度和 压力，其结构如图3-1

38、5所示。111型吊碹整个吊挂起来，用 钢梁架设在窑池两边的塔架上，钢梁下面有千斤顶，可调节0型吊碹的高度。型吊碹对隔断熔化部和冷却部的火焰空间比较彻底，空间高度大约只有10011。但 在生产中如不采取别的措施，容易造成冷却部负压，对生产不利。U型吊碹由于砖形太复 杂，对砖材质量要求又高，耗钢材也大，故造价比较高。(2)玻璃液分隔装置的设计浮法玻璃熔窑常用的玻璃液分隔装置主要有卡脖、冷却水包、窑坎、鼓泡等。一般卡脖、冷却水包与矮碹联合使用，共同起到分隔熔化部和冷却部的 作用。卡脖卡脖的作用是减少流向冷却部的玻璃液量，从而减小冷却部面积，达到节能 的目的。卡脖的结构尺寸是指卡脖的宽度和长度。浮法窑

39、卡脖宽度可缩小到熔化池宽度的40% 50%，如不采用搅拌器，其长度可取2.43.01;如采用搅拌器，其长度为4.24.51;如 再在卡脖处穿大水管，则其长度为4.85.5。XISVSfTsrvv xx*BB KK&9UK一 - r _ _ - -s7xKSr_n1熔 化 部 冷却部TvWWWVM、v图3-16卡脖结构示意图玻璃液搅拌器有垂直式和水平式两种，其卡脖上部结构也有所不同。其相同之处是卡脖 的胸墙髙度增加卡脖碹起脚线提高，以便安装搅拌器和观察搅拌情况。不同之处是垂直式搅 拌器，由于搅拌器是从卡脖碹顶插人，所以卡脖碹顶在硇筑时留出长度与碹跨度相同，宽度 为300111的长缝；同时，在此长

40、缝的两边碹上用标准硅砖砌平，以便不用搅拌器时用盖板 砖盖上；在两边胸墙正对搅拌器处留出30011 宽、250111髙的孔洞，以便观察搅拌器运行情 况。水平式搅拌器，碹顶不留缝，但在两边胸墙 留出宽度为8001、高为40001的孔洞，以便 水平搅拌杆从两边插入。冷却水包放置在卡脖处的搅拌器之前，一方 面通过调节水包沉入深度起分隔玻璃液的作用，另一方面可以阻挡浮渣通过搅拌器。在两边胸墙 正对处留出500mm宽400mm高的孔洞，以便冷 却水包从两边插入。其结构如图3-16所示。目前熔化部后山墙的厚度为45000，碹的长度也是4501在结构上不够稳定安全。国外的熔窑后山墙厚度一般都在500市01以上

41、，而 且在山墙碹碹碴水平高度的山墙两端立柱内侧加1001厚的钢板，同时在双立柱的两边用 顶丝顶住钢板，必要时可以松紧。双1型吊碹结构鉴于在卡脖上采用0型吊碹结构，无法在卡脖处安装玻璃液搅拌 器，因此，国外有的窑在卡脖上采用双1型吊碹。所谓双1型吊碹就是把结构相同的两个 1型吊碹相对安装在卡脖上，当中留出300爪111的长缝，以便在此长缝中安装搅拌器。双L型吊碹结构虽然比U型吊碹结构优点略多，但其砖形很复杂，造价也高。吊平碹结构所谓吊平碹结构，就是在卡脖池壁上的顶盖不是采用拱碹结构，而是 采用平顶结构。由于卡脖较宽，不能用整块的板砖，而是用数块砖一排一排地吊挂起来，砖 形比较复杂。浮法玻璃熔窑的

42、卡脖采用吊平碹结构，其特点是可将火焰空间隔断，使冷却部免受火焰 换向时窑内压力的影响。冷却水管其结构形式见本章内容。由于冷却水管内流冷却水，水管附近 的玻璃液受冷后形成黏度较大的不动层，构成一道围壁，作用是可以在一定程度上减少玻璃 液的循环对流，阻挡未熔化的浮渣，使液面下质量好的玻璃液进入冷却部；降低表层玻璃液 温度。冷却水管更换方便，比较耐用，其缺点是用水量较大，例如在进水温度31381， 出水温度60651时耗水量为1417t/h，否则可能造成沿窑池宽度上进水端和出水端的玻 璃液温度不均匀，因冷却水带走了大量热量而增加了热耗。3. 2. 2. 3冷却部结构尺寸设计与计算熔窑冷

43、却部的作用是使玻璃液在冷却部均匀冷却降温到成型要求的温度，因此，冷却部 结构尺寸合理与否，要看玻璃液能否均匀冷却到成型温度。因为冷却部玻璃液的温降，主要 还是通过冷却部本身外表面散热来实现的。目前，冷却部的设计都有微调风装置，以保证使玻璃成型温度控制在士1范围内。对熔窑冷却部温度和压力影响最大的依然是火焰换向作业的瞬间变化，科技人员正在探 索减小这种影响的措施。冷却部设计的内容包括冷却部面积、池深、空间高度。(1) 冷却部面积设计确定冷却部面积的方法很多采用熔化部面积和冷却部面积的比例来计算，即已知熔化部面积，用尸熔:F=I： x，工值是经验参数，浮法玻璃熔窑取0.40.6。用每日每吨玻璃液占

44、有的冷却部面积来确定，即用日熔化量除以冷却部面积等于j 来确定，3也是经验参数，一般为0.250.30爪2/(七。冷却部长度按每米窑长的温度降值确定，该值一般取1014C/m。按冷却部宽长比值确定，该值一般取0.550.75。用热平衡的方法来计算。实际设计时，为简便起见，采用每米温降来确定冷却部的长度，宽度则取熔化部宽度的 80%90%左右，然后按照熔化部面积和冷却部面积的比例进行校核设计是否合理。(2) 冷却部的深度冷却部的深度与卡脖的深度一样，Sl200mm。(3) 空间高度冷却部上部结构，即空间髙度，不宜太高，否则容易造成冷却部负压操 作。一般冷却部胸墙高度为5008001111，一般以

45、不影响安装冷却部微调风装置为宜。冷却 部的窑碹股跨比为1/12，以增大冷却部的散热能力。(4) 冷却部的结构冷却部的结构与熔化部结构基本相同，也包括大碹、碹碴、胸墙、 池壁和池底及相应的钢结构。只不过由于冷却部的温度较低，又不受飞料的侵蚀，碹跨度也 比熔化部的小，立柱布置又不受小炉间距的限制，一般情况下又不需保温，因此，其结构处 理要比熔化部容易得多。(5) 耳池是布置在熔窑两侧与窑池相通的向外凸出的方形小池，也称掏渣池。其池壁 上平面齐窑池的上平面，耳池壁使用的耐火材料与耳池所在部位的窑池池壁相同。由于耳池 内玻璃液温度低，能够形成强烈横向对流，所以耳池主要起到掏砖和浮渣、增加玻璃液横向 流

46、动、强化玻璃液均化和冷却等作用。耳池面积按窑规模定，一般每只耳池在2412范围 内。耳池的作用与设置的位置有关。熔化部末对小炉后，分隔装置前的一对耳池可以使玻璃液在此部位的横向对流加 强，促进玻璃液的均化和澄清，同时，使一部分玻璃液提前回流，起到阻挡玻璃液向冷却部 流动的作用。可使冷却部冷却负担减轻，有利于热耗降低。分隔装置后冷却部适当位置的一对耳池加强横向对流，可以使玻璃液通过卡脖后 较快地向冷却部两边拉开，减少卡脖后的死角面积，使冷却部的玻璃液横向温度均匀，强化 冷却作用。同时，因在耳池处的玻璃液提前流回熔化部，也起到了减少冷却部的冷却负担的 作用。需要说明的是有人认为耳池作用不大，甚至认

47、为耳池的设置会破坏窑池内规则的玻璃液流场，在冷却部的耳池还有可能影响生产流因而主张取消耳池，而只在熔化部一侧设有较浅5871y/AV/22,VJW,Wz图3-17箱形组合结构图_醐驪_111的耳池作安装液面计用。有的浮法熔窑只在卡脖前或卡脖后设置一对耳池。国内有的浮法玻璃窑在熔化部耳池外侧砌筑耐火砖的加热室，这可不必另砌烤砖窑，有利于节约能耗。(6) 冷却部的保情况冷却部一般不保温，以往设计的通路也不保温，只有流槽的两侧墙和底部保町。为了使流向流槽的玻璃液横向温度均匀，通路的胸墙和池壁及池底应加强保温，克服以通路式连接的流槽的不足之处，以利于提高玻璃的成型质量。(7) 玻璃液的搅拌器玻璃液的搅

48、拌器有两种，一种是垂直搅拌器，另一种是水平搅拌器。垂直搅拌器的搅拌叶子为普通无缝优质碳素钢管弯曲而成（也可用耐火材料制成），在通有软化水冷却情况下，每隔67个月更换一次，垂直搅拌一般是712组，转速1020r/min,搅拌桨叶顶端距玻璃液面20mm，底端在玻璃液面下200250mm。水平搅拌器一般只设一对，转速31001该设备同样采用普通无缝优质碳素钢管弯曲而成。水平搅拌器从卡脖处胸墙两侧对称深人窑内，搅拌器随水平摇杆作平动和旋转。搅拌器的作用有以下几点：搅拌强化了玻璃液的扩散，改善了玻璃液的化学均匀性；通过搅拌可以降低玻璃液温度；可以减少冷却部向熔化部的玻璃液回流。3. 2. 2. 4 小炉

49、、蓄热室结构设计与计算小炉和蓄热室是熔窑结构的重要组成部分，浮法玻璃熔窑的小炉和蓄热室结构组合形式根据燃料形式不同有两种形式，即箱形组合和半箱形组合。燃油、天然气的熔窑采用箱形组合，燃发生炉煤气熔窑采用半箱形组合。图3-17所示即为箱形组合结构图。浮法熔窑小炉、蓄热室设置在池窑的两侧，对称布置，根据窑的规模不同，设48对。(1)燃重油或天然气的小炉结构和尺寸设计对于使用液体燃料、天然气或其他髙热值燃料的玻璃熔窑，燃料是从喷嘴（燃烧器）喷入窑内，只有燃烧用的二次空气是从小炉进入窑内，小炉和蓄热室只起空气通道和排烟通道作用。设计时主要考虑如下一些问题。小炉脖底下的操作空间尺寸即熔窑池壁外侧到蓄热室

50、内侧墙处的距离。为了方便操作燃料喷枪，一般此距离取2.73.21脖底到操作平台的高度一般取1.8111左右。小炉喷出口结构尺寸主要包括喷出口的宽度和髙度。为了获得较大的火焰覆盖系数，小炉喷出口的宽度一般不小于1.4。可以用一侧小炉喷出口宽度之和占熔化带长度的百分数计算，该百分数一般在 45%55%。nB则式中d i +(n1 )d2 +l7(3-8)n小炉对数；B小炉口宽度，-前脸墙到”小炉中心线的距离，m; d2小炉中心间距，m。小炉喷出口的面积，一般按一侧小炉喷出口总面积占熔化面积的比值为3.0%3. 5% 来计算。确定了小炉喷出口面积和宽度，就可以计算出小炉喷出口的髙度。设计的小炉喷出

51、口的宽和高要满足小炉喷出口宽与喷出口髙的比值在2. 32. 5范围内的要求，喷出口的碹 升髙一般取1/101/8。小炉下倾角和上倾角小炉顶碹一般设计为倾斜的，为了使空气流从小炉口喷出有 一定的倾斜度，以保证与油雾或天然气迅速均勻的混合燃烧，小炉的下倾角为2025。小 炉脖底可以设计成水平的，也可设计其上倾角为35。(2)燃发生炉煤气的小炉结构和尺寸设计在浮法玻璃生产中选用发生炉煤气作为燃料的窑炉已为数不多，其喷出口尺寸计算方法 同燃油小炉，但是其特殊结构尺寸计算不同。预燃室长度根据所需空气、煤气的混合程度以及火焰的长度来确定，可以用理论 计算，但过于繁琐，一般按经验取2.02.4。舌头在“小交

52、角”小炉的设计中，舌头的探出长度是一个重要的结构尺寸。该结 构尺寸的大小控制煤气的上倾角，影响预燃程度和整个小炉的长度。根据火焰要求来确定， 不希望过长，一般为3005001确定舌头的探出长度时需考虑舌头厚度和空气、煤气的 流速等因素。舌头应有一定的厚度，以防过早烧损。要求舌头厚度在150111以上，一般为2500。空气、煤气通道空气、煤气的水平通道的截面积按下式计算FW(3-9)式中Fa.Va.W.v a g空气或煤气的水平通道面积，m2;空气或煤气的流量，m3/s;空气或煤气的流速，m/s，在水平通道出口，WaS56m/s，研8为89m/S0煤气垂直上升道的截面积计算同水平通道。空气、煤气

53、动量比空气、煤气水平通道出口处的速度比对空气和煤气混合预然程 度、火焰喷出角度有很大影响。空气和煤气的速度比服从于空气、煤气的动量比/其计算 式为D-HHpaDwg.Mgwg.ygVg(310)式中Ma、空气、煤气的流量，kg/s;0、pg空气、煤气的密度（标准状态），kg/m3,外为1.293kg/m3,作为OL lkg/m:从理论上分析，当1)=1时，空气和煤气混合好，并具有较佳的火焰形状，但是0=1 时，由于煤气量小于空气量，故煤气速度要比空气速度大得多，出现空气压不住煤气而产生 分层现象。因此，确定使空气速度比煤气速度小130/5，空气、煤气出口面积比应为 1.22，即实际上一般取0二

54、1.11.3。(3)蓄热室的结构形式蓄热室是一种余热回收设备，对于采用空气作为助燃介质的玻璃熔窑，蓄热室可以有效的预热助燃空气和煤气，保证火焰有足够高的温度，以满足玻璃熔 制的要求。蓄热室的结构形式有多种，除了前面提到的箱形与半箱形外，按照蓄热室之间连通与否可以分为如下种类。连通式结构熔窑一侧小炉下面的空气蓄热室为连通的一个室，煤气蓄热室也为连通的一个室。这种形式由于气流分布不均，容易形成局部过热使格子砖很快烧损，目前已不 再使用。分隔式结构熔窑一侧蓄热室以每个小炉分成若干个互不连通的独立室，气体分配 分别由各分支烟道上的闸板调节，并分别与煤气及空气支烟道相通。其结构特点是气体分配 调节方便，热修条件较好，但分隔墙占据较多空间，减少了格子体的有效体积。是最普遍采 用的方式之一。半分隔结构是指将蓄热室炉条以下的烟道以每个小炉分隔，蓄热室本身不分隔， 气体分配调节闸板仍在分支烟道上。两小炉分