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从实践角度看浮法窑炉的设计

① 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。

② 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560~650吨/日达到较为平稳调整而对生产无影响。

③ 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。

① 减少玻璃对流量,节能效果好。

② 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)

① 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。

② 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。

③ 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。

④ 减少对格子体的烧损和堵塞。

①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。

②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。

③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

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

①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。

②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1#~2#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4.0~4.5m。

6、卡脖的长度和宽度

过去,我国平板玻璃卡脖长度偏短,约2.4~2.7m,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

① 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。

② 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。

① 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。

② 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。

③ 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。

④ 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

① 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。

② 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。

③ 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。

④ 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。

⑤ 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。

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。

⑦ 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)。

⑧ 熔窑中后期池壁绑砖采用烧结型氧化铬砖。

该种砖材是一种新型耐火材料,美国COHART公司、维苏威公司、西普公司早有生产,其化学成分为氧化铬,其特点是耐冲刷能力特别强,约为电熔41#AZS两倍以上,热震性能优于普通电熔砖,对玻璃污染小。国内最早使用该类砖材的是广浮500吨浮法,用COHART公司75mm致密铬砖绑池壁,只绑一次,最后外加水包,寿命达14年(86~01年),另国内大连600吨浮法、张家港600吨、厦门明达500吨均有使用。

作者简介

杨建明(Yangjianming),男,1967年8月出生,山东省德州市人,玻璃工艺高级工程师,学士学位,1990年7月毕业于山东轻工学院硅酸盐系硅酸盐工程专业,并于当月在德州振华玻璃厂参加工作,多年从事玻璃窑炉及生产管理工作,多次负责振华公司原有窑炉(六机窑炉、玻璃空心砖窑炉)冷修及施工工作,1998年德州晶华集团成立后,为400t浮法一线、600t浮法二线窑炉建设主要负责人之一,全程参加了两条线从设计、施工、点火、投产全过程工作,有较为丰富的实际操作经验,主要研究方向:玻璃窑炉及浮法玻璃的熔化和成型。