玻璃熔窑小炉向供热性能的探讨

玻璃熔窑小炉向供热性能的探讨

蚌埠鸿强日用玻璃制品有限公司的前身芜湖玻璃厂是1954年从上海迁往上海的一家国有企业。他一直从事玻璃制品的生产，并于2006年迁至郊区。在新窑建设中,对熔窑进行了多项新技术应用和改造,取得了很好的节能减排效果,提高了企业技术水平和经济效益,增强了企业抗风险能力。玻璃熔窑是玻璃工厂的心脏设备,能耗占全厂80%以上。目前燃料、电力等价格不断上涨,企业竞争十分激烈,因此,设计高效、节能、减排、优质的玻璃熔窑是玻璃工厂至关重要的工作。新熔窑设计前,公司技术人员对国内生产保温瓶的企业进行考查,在线熔窑使用鼓泡的几乎没有,原来使用过鼓泡技术的因不太理想,之后就不采用了。通过多方面了解,目前国内鼓泡技术已达到相当成熟和完善的程度,公司最后决定采用熔窑鼓泡技术生产保温瓶坯。1熔池主部分设计1.1池塘大小、宽度熔化池熔化面积52m2,长8700mm,宽6000mm,长宽比为1.45∶1,熔化池深1550mm,澄清池深1550～1800mm。1.2鼓泡在池长3.7/5处设有一排精密控制脉冲型鼓泡管,鼓泡点中心距500mm,共11支。1.3姚干在池长4.1/5处设窑坎,窑坎宽600mm,窑坎距液面440mm。1.4后池墙倾斜2单面加料,加料口呈斜喇叭形,向前池墙倾斜10°,向后池墙倾斜3°。加料口内径长1650mm,宽900～1280mm,深1550mm。1.5液体流孔流液洞采用下沉延伸上倾式,上倾角12°。流液洞尺寸:长1700mm,宽400mm,高250mm,横截面积10dm2。1.6部工作部与熔化部火焰空间全分隔,工作池尺寸:长1600mm,宽3000mm,深650mm。1.7源层输送道分配式供料道长1200mm,宽500mm,深250mm。1.8垃圾填埋场支料道共6条,长2600～3200mm,宽400mm,深230mm。1.9火焰空间热负荷火焰空间胸墙高1475mm,大碹升高866mm,总高2052mm。火焰空间热负荷16.82×104kJ/m3·h(4.02×104kcal/m3·h)。池墙、胸墙、大碹采用三托加固。1.10喷火口火焰覆盖面积(1)小炉下倾角23°,小炉宽1800mm,小炉高710mm。(2)喷火口火焰覆盖面积55.38%,宽高比3.3∶1。(3)小炉向熔化部中心线倾斜4°。(4)喷火口热负荷16.15×104kJ/m3·h(3.86×104kcal/m3·h)。1.11加热室蓄热室设计参数见表1。1.12蒸发量和用量烟道上配热管蒸发器1台,型号KZQ/BL-1.5-00,蒸发量不小于900kg/h,饱和蒸汽压力0.2MPa,主要供发生炉吹灰、封钎罐眼、公司浴室等使用。2关于熔炉的设备2.1供料道控制精度根据本公司几十年玻璃生产经验,并学习国内先进技术,对熔窑的熔化温度(辐射)、窑压、抽力、碹顶温度、池底温度、蓄热室温度、工作部温度、供料道温度、液面、鼓泡系统、空气换向、助燃风量、一次风量、混合气温度、煤气出口温度、压力、烟道温度、余热锅炉压力等实行自动控制或监控。控制精度:熔化部辐射温度±5°,窑压±1Pa,分配式供料道温度±2℃,支料道温度±1℃,玻璃液面激光控制±0.5mm。无纸自动记录参数有熔化部辐射温度、熔化部碹顶温度、熔化部池底温度、空气蓄热室温度和煤气蓄热室温度。2.2煤气的燃烧过程选用山西太原重型机器厂万金林机械有限公司生产的CG-Φ3m混合煤气发生炉,其气化强度为260kg/m2·h,热效率75%。煤气为上出口。所有混合煤气经多道除尘,送入煤气蓄热室加热后至小炉燃烧。发生炉造气用一次风采用变频控制,蒸汽由煤气发生炉水夹套产汽供给。2.3加料机加料机采用斜毯式自动加料,减少粉料飞扬,加速混合料预熔。2.4密脉冲鼓泡系统选用北京华宇达玻璃技术开发有限公司生产的精密脉冲鼓泡系统(KCGP-II),此鼓泡系统的泡频为0～10个/min,可调性能好,泡径可由0～500mm进行调整,运行稳定。352m2磁瑶的主要技术指标3.1表2显示每个电池装置的温度3.2表3显示了熔气炉和气气表的其他参数3.3制造设备生产瓶表43.452m2轴的主要经济指标表54降压器标煤调湿机率、玻璃液耗标煤通过这次技术改造,公司熔窑技术水平有了很大提高,熔窑投入运行后各项技术指标达到或超过设计要求。熔化率由原来1.0t/m2·d提高到1.56t/m2·d;吨玻璃液耗标煤由原来0.48t降低到0.247t,每年可节约标煤约6000t,每年减少标煤投入700多万元(标煤价格1200元/t)。节能原理分析如下。(1)选择国窑—熔化部。从熔化部面积分析,新窑面积52m2大于原窑面积28m2,熔化池外表面积与体积比小于原窑,从而减少了熔化池的散热,节约了能耗。澄清池底部倾斜,能使澄清池死角减少,基本没有不动层,提高了澄清池的有效利用率,也能较好地减少澄清池的回流。(2)空气、煤气预混室空气蓄热室为三通道式,蓄热室较大,空气预热温度达到1300℃左右,在小炉预混时,温度迅速提高,有利于热量的传递。空气、煤气到预混室时,速度提高到8～10m/s。而预混室长一般在1500～2000mm,也就是说空气与煤气在预混室预混时间只有0.2s左右,一般熔窑空气预热温度都在1100～1200℃之间,在0.2s的时间内很难充分燃烧,在小炉前部(熔化部)形成一个燃烧区,小炉不能及时把热量提供给熔化部的玻璃液。(3)小烤箱小炉设计为宽1800mm,火焰覆盖面积大,有利于热量的辐射传递,小炉下倾角23°,又增加了火焰与玻璃液的对流传热。(4)吸焦炉气的最佳设备—鼓泡配窑坎。在熔化池内玻璃液热点处的池底安装1排11支鼓泡,鼓泡加强了玻璃液上、下对流传热,同时又能起到阻止未熔化完全的配合料进入澄清区域,而热对流速度的加快,会提高玻璃的均匀性,提高了玻璃液的质量。保温瓶熟料占配合料的45%～55%,这样就使配合料的气体率减少50%以上,不利于澄清。加上鼓泡后,这一问题充分得到解决。生产保温瓶的熔窑熔化温度不高,也造成了玻璃液澄清温度低,限制了玻璃液的澄清速度。而鼓泡可以加快玻璃液的澄清速度,从而提高了出料率。新窑加鼓泡与旧窑不加鼓泡相比,玻璃气泡由原来的50个/30g减少为30个/30g,相对密度差由5.2×10-4减少为2.4×10-4,产品厚薄差由小于0.8mm减少至小于0.7mm,毛坯成品率由88%增至95%。窑坎的设置使熔化池上层玻璃液进入澄清池,防止了熔化池底层脏料进入澄清池,窑坎又起到减少玻璃液回流的作用。故鼓泡与窑坎配合使用既能提高玻璃液质量,又能增加出料量和节能降耗。5熔窑池墙(1)新窑投入较大,20万元/m2,在以后设计中可以考虑适当减少投资,合理选配耐火材料。(2)蓄热室下沉较深,基础应做好防水,否则基础易爆裂,出现问题。采用三通道式蓄热室,(一通道)蓄热室温度很高,对耐火材料的选择非常重要,各部位耐火材料应根据热负荷的强度以及高温废气冲刷,选择不同材质的耐火材料,以保证蓄热室墙体、格子砖等不会因局部损坏而影响熔窑寿命。(3)新窑空气蓄热室为三通道,空气加热温度较高,故一室可适当缩小,三室适当放大,考虑到一室采用硅砖砌筑,恐怕以后烧坏,所以高度上有所降低。煤气蓄热室为单通道,煤气预热温度已够高,可不再扩大煤气蓄热室。(4)工作部较大,玻璃液在工作部停留时间过长,玻璃液温度降低较多。目前国内很多熔窑采用分配式供料道代替工作部,玻璃液质量仍能达到要求。从生产保温瓶来讲,玻璃液中有少量气泡,对产品质量影响不大。就从我公司熔窑来看,玻璃液在工作部停留时间近2h,在供料道停留时间最长为3h,如果要使玻璃液这么长时间在供料道中温度降低200℃,就需要较多的热量来补充,这样就增加了产品的成本。(5)供料道较多,相互影响较大。供料道尺寸一定要根据玻璃液流量设计好流速与玻璃液停留时间。新窑供料道玻璃液停留时间较长,需要用较多的电加热,耗电大。在以后设计供料道时应充分考虑这一点。(6)熔窑施工存在问题有:砌筑人员技术水平相差太大,砌筑质量难以保证;为了省工、省时,池墙与胸墙预留膨胀缝在烤窑前就被捣实了,烤窑膨胀时,池墙上部被胸墙固定不能动,而池墙下部随窑底膨胀被带出,这就造成了烤窑后,池墙砖向窑内倾斜,池墙砖外部下平面张嘴,易使池墙砖错位断裂(池墙砖上部受胸墙向窑内的静摩擦力,而池墙砖下部受窑底砖膨胀向外的压力和静摩擦力,3个力对池墙砖形成剪切。)一座熔窑运行好坏、使用长短,虽然与熔窑设计、选材、砌筑、烤窑有关,但熔窑投产运行后更重要