一、關(guān)于流液洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

流液洞是玻璃窯爐的重要部位，熔化、澄清、均化好的玻璃液通過(guò)它進(jìn)入到分配料道、供料道時(shí)要進(jìn)行進(jìn)一步的均化和冷卻，然后進(jìn)入成型設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)成型。每天通過(guò)這一狹窄的通道有360~400t玻璃液，玻璃液對(duì)它的沖刷和磨損是較大的;而且流液洞所處的工作環(huán)境差，四周溫度高，一旦有問題無(wú)法進(jìn)行更換。因此流液洞都選用抗侵蝕性能較好的電熔AZS41#磚或鋸磚。電熔AZS磚在固相、液相、氣相三相交界面處有一個(gè)向上蝕孔的性能，電熔AZS磚是固相，玻璃液是液相，玻璃液中殘留的氣泡是氣相，流液洞蓋板磚較其他地方侵蝕都大，5~6年間就向上侵蝕掉了300~400mm厚度，流液洞蓋板磚侵蝕掉了300~400mm后，玻璃液的取料深度變淺，相當(dāng)于原窯爐池深減少了300~400mm，窯爐的出料量肯定受影響，為了滿足出料量，只有提高爐溫，那么能耗要增加。幾年后爐蓋等爐體的燒損，爐體變薄，內(nèi)部溫度增加，爐體散熱進(jìn)一步增加。

 

綜上所述流液洞的結(jié)構(gòu)會(huì)影響窯爐壽命、出料量及能耗。針對(duì)流液洞蓋板磚被侵蝕的機(jī)理，我們將流液洞蓋板磚與玻璃液接觸面設(shè)計(jì)成傾斜的，玻璃液中的氣泡不容易附著在流液洞蓋板磚上，從而大大減緩了流液洞蓋板磚的侵蝕，延長(zhǎng)了流液洞的壽命，也就是延長(zhǎng)了窯爐壽命。

 

二、關(guān)于池底結(jié)構(gòu)

 

窯爐池底結(jié)構(gòu)也容易影響窯爐壽命，特別是高白料或晶白料窯爐，由于其透熱性好，池底溫度較高，且配合料中不可避免地會(huì)帶入一些金屬物，金屬物對(duì)電熔AZS的侵蝕較為厲害(向下蝕孔)，一旦電熔AZS磚被蝕穿后，玻璃液滲透到底板磚下面后，就會(huì)產(chǎn)生“向上蝕孔”，形成鐘乳石那樣的侵蝕，很快將底板AZS磚腐蝕穿，從而對(duì)整個(gè)池底造成很大危害，影響窯爐壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生池底漏料事故。

 

為防止此類事件的發(fā)生，一是要嚴(yán)格控制配合料中的金屬物的進(jìn)入，二是加強(qiáng)池底防滲漏結(jié)構(gòu)的設(shè)置。本次設(shè)計(jì)池底結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。

 

三、熔化池長(zhǎng)寬

 

熔化率一旦確定，那么窯爐熔化面積就確定了。我們秉承的設(shè)計(jì)理念是:在考慮火焰的覆蓋面時(shí)，不僅考慮火焰寬度，更注重火焰的長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)時(shí)我們借鑒浮法玻璃窯爐的原理，即分清玻璃熔制的5個(gè)階段(1、硅酸鹽反應(yīng)，2、玻璃形成，3、玻璃的均化，4、玻璃的澄清，5、玻璃的冷卻)，這5個(gè)熔制階段是在不同空間、同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。因而我們認(rèn)為馬蹄焰窯爐的設(shè)計(jì)，只要在火焰能達(dá)到的長(zhǎng)度下，選擇有較大的長(zhǎng)寬比，讓玻璃液的澄清和均化有一定的區(qū)域。即在火焰能達(dá)到的情況下，窯爐的長(zhǎng)度要大。

 

為了減少死角，以利于玻璃液的流動(dòng)，我們將熔化池的前池墻磚體設(shè)計(jì)為八字形。

 

四、熔化池的深度

 

目前，比較的窯爐，熔化池都分為淺池和深池，為了強(qiáng)化熱點(diǎn)、提高玻璃的質(zhì)量和產(chǎn)量，一般都設(shè)置有窯坎。我們將窯坎前設(shè)計(jì)為淺池，窯坎后設(shè)計(jì)為深池。窯坎前為熔化區(qū)(又稱初熔區(qū))，熔化區(qū)內(nèi)玻璃液表面覆蓋著厚厚的配合料及配合料熔化分解過(guò)程中形成的泡沫，它們是熱的不良導(dǎo)體，是一層隔熱層。由于隔熱層影響了熱的穿透及傳遞，因而淺池的深度不宜過(guò)深，若過(guò)深會(huì)在池底形成厚厚的不動(dòng)層或緩動(dòng)層，這些不動(dòng)層或緩動(dòng)層的厚度會(huì)隨著池底溫度變化或出料量變化而變化，從而加入到玻璃液的自然對(duì)流中，進(jìn)而影響玻璃液的質(zhì)量;并且這些不動(dòng)層或緩動(dòng)層的玻璃液加入玻璃液的自然對(duì)流后，會(huì)造成對(duì)玻璃液的重復(fù)加熱，增加能源的消耗。

 

窯坎后為澄清均化區(qū)又叫精細(xì)熔化區(qū)(簡(jiǎn)稱深澄清池)，我們應(yīng)加深該區(qū)域的池深。深澄清池對(duì)提高玻璃窯爐質(zhì)量、產(chǎn)量，以及降低能耗的作用十分明顯。1，它增加了玻璃窯爐的容積，延長(zhǎng)了玻璃液在爐內(nèi)的停留時(shí)間；2，“玻璃的澄清過(guò)程是指排除可見氣泡的過(guò)程，從形式上看，此過(guò)程是簡(jiǎn)單的流體力學(xué)過(guò)程，實(shí)際上它是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程”，玻璃液澄清速度與玻璃液的黏度有關(guān)，黏度(包括表面張力)又與玻璃液的溫度有關(guān)，若深澄清池深度過(guò)深，雖然氣泡受到的玻璃液的靜壓力較大，但是因玻璃液溫度偏低造成玻璃液的黏度大，氣泡排出反而困難。根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)表明，深澄清池的底部玻璃液溫度應(yīng)以不低于1300℃為界線來(lái)考慮，因此本窯爐深澄池深度設(shè)計(jì)為1300mm。在設(shè)計(jì)及計(jì)算熔化池深澄清部位的深度時(shí)，不但要考慮玻璃的透熱性，還要考慮窯爐的大小，同種玻璃，大窯爐可適當(dāng)深一些。

 

五、加料池的結(jié)構(gòu)

 

配合料在熔化池的分布狀況對(duì)配合料的熔化速度起著非常重要的作用。加料口越寬，加料機(jī)也應(yīng)越寬，在相同加料量的情況下，厚度就越薄，所形成的料城越寬，熱利用率越高，配合料熔化越快。因本次窯爐出料量較大，單邊加料雖然可以減少輻射熱及高溫氣流的逸流損失，但考慮長(zhǎng)期運(yùn)行中，加料機(jī)及其他配合料輸送系統(tǒng)磨損加大，難免不出故障，對(duì)保障正常的進(jìn)出料有一定困難，因而應(yīng)采用對(duì)稱雙邊加料池結(jié)構(gòu)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)加料池時(shí)秉承的理念為:加長(zhǎng)加料池，它使配合料在預(yù)熔池里進(jìn)行相對(duì)充分的硅酸鹽反應(yīng)，進(jìn)入爐內(nèi)的配合料表面已經(jīng)開始進(jìn)行硅酸鹽反應(yīng)，表面已經(jīng)變得黏，火焰的氣流不易將配合料表面的細(xì)小粉料吹揚(yáng)起來(lái)，減少對(duì)蓄熱室格子體的堵塞。減少粉塵飛揚(yáng)從而減輕對(duì)爐體的侵蝕，延長(zhǎng)窯爐壽命。

 

加料池的形狀，應(yīng)該由加料機(jī)的類型決定，國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，擺動(dòng)裹入式加料機(jī)的加料效果及節(jié)能效果目前是比較理想的，可以節(jié)能5%左右。擺動(dòng)裹入式加料機(jī)節(jié)能原理如下：

 

(1)一般加料機(jī)加進(jìn)爐內(nèi)的配合料，都是浮在玻璃液表面上。因?yàn)榕浜狭鲜鞘杷傻?，其?dǎo)熱系數(shù)很低，熔化速度較慢。采用裹入式加料機(jī)，它把配合料往玻璃液中擠壓，在此過(guò)程中，高溫的玻璃液被擠上來(lái)，填充配合料中的氣孔，增加了配合料的導(dǎo)熱性，若加料機(jī)安裝調(diào)整得好，配合料像裹面團(tuán)一樣，部分包裹在玻璃液中，從而熔化速度大大加快，熔化快出料量可以增加，因而能源耗減少。

 

(2)擺動(dòng)裹入式加料機(jī)能夠左、中、右3個(gè)方向擺動(dòng)加料，3個(gè)方向推料次數(shù)可以任意設(shè)定調(diào)整，從而使料堆在熔化池內(nèi)分布非常均勻，熔化池面積得以充分利用，它有效利用火焰空間的輻射能，提高了熔化池的利用率，因而熔化速度進(jìn)一步加快。

 

(3)由于是分別向3個(gè)方向加料，配合料在爐內(nèi)是一小堆一小堆被玻璃液包圍著，加大了與玻璃液的接觸面積，實(shí)現(xiàn)了薄層加料。

 

(4)從另一個(gè)角度來(lái)看，擺動(dòng)裹入式加料機(jī)還具有延長(zhǎng)窯爐壽命的優(yōu)點(diǎn)，由于擺動(dòng)裹入式加料機(jī)定時(shí)將配合料向3個(gè)方向推動(dòng)，配合料在熔化池的后端均勻分布，它與池壁磚直接接觸的時(shí)間短，甚至不直接與池壁磚接觸，從而可以延長(zhǎng)池壁磚的壽命，因?yàn)榕浜狭蠈?duì)池壁磚的侵蝕比玻璃液要大得多。

 

一、關(guān)于流液洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

流液洞是玻璃窯爐的重要部位，熔化、澄清、均化好的玻璃液通過(guò)它進(jìn)入到分配料道、供料道時(shí)要進(jìn)行進(jìn)一步的均化和冷卻，然后進(jìn)入成型設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)成型。每天通過(guò)這一狹窄的通道有360~400t玻璃液，玻璃液對(duì)它的沖刷和磨損是較大的;而且流液洞所處的工作環(huán)境差，四周溫度高，一旦有問題無(wú)法進(jìn)行更換。因此流液洞都選用抗侵蝕性能較好的電熔AZS41#磚或鋸磚。電熔AZS磚在固相、液相、氣相三相交界面處有一個(gè)向上蝕孔的性能，電熔AZS磚是固相，玻璃液是液相，玻璃液中殘留的氣泡是氣相，流液洞蓋板磚較其他地方侵蝕都大，5~6年間就向上侵蝕掉了300~400mm厚度，流液洞蓋板磚侵蝕掉了300~400mm后，玻璃液的取料深度變淺，相當(dāng)于原窯爐池深減少了300~400mm，窯爐的出料量肯定受影響，為了滿足出料量，只有提高爐溫，那么能耗要增加。幾年后爐蓋等爐體的燒損，爐體變薄，內(nèi)部溫度增加，爐體散熱進(jìn)一步增加。

 

綜上所述流液洞的結(jié)構(gòu)會(huì)影響窯爐壽命、出料量及能耗。針對(duì)流液洞蓋板磚被侵蝕的機(jī)理，我們將流液洞蓋板磚與玻璃液接觸面設(shè)計(jì)成傾斜的，玻璃液中的氣泡不容易附著在流液洞蓋板磚上，從而大大減緩了流液洞蓋板磚的侵蝕，延長(zhǎng)了流液洞的壽命，也就是延長(zhǎng)了窯爐壽命。

 

二、關(guān)于池底結(jié)構(gòu)

 

窯爐池底結(jié)構(gòu)也容易影響窯爐壽命，特別是高白料或晶白料窯爐，由于其透熱性好，池底溫度較高，且配合料中不可避免地會(huì)帶入一些金屬物，金屬物對(duì)電熔AZS的侵蝕較為厲害(向下蝕孔)，一旦電熔AZS磚被蝕穿后，玻璃液滲透到底板磚下面后，就會(huì)產(chǎn)生“向上蝕孔”，形成鐘乳石那樣的侵蝕，很快將底板AZS磚腐蝕穿，從而對(duì)整個(gè)池底造成很大危害，影響窯爐壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生池底漏料事故。

 

為防止此類事件的發(fā)生，一是要嚴(yán)格控制配合料中的金屬物的進(jìn)入，二是加強(qiáng)池底防滲漏結(jié)構(gòu)的設(shè)置。本次設(shè)計(jì)池底結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。

 

三、熔化池長(zhǎng)寬

 

熔化率一旦確定，那么窯爐熔化面積就確定了。我們秉承的設(shè)計(jì)理念是:在考慮火焰的覆蓋面時(shí)，不僅考慮火焰寬度，更注重火焰的長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)時(shí)我們借鑒浮法玻璃窯爐的原理，即分清玻璃熔制的5個(gè)階段(1、硅酸鹽反應(yīng)，2、玻璃形成，3、玻璃的均化，4、玻璃的澄清，5、玻璃的冷卻)，這5個(gè)熔制階段是在不同空間、同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。因而我們認(rèn)為馬蹄焰窯爐的設(shè)計(jì)，只要在火焰能達(dá)到的長(zhǎng)度下，選擇有較大的長(zhǎng)寬比，讓玻璃液的澄清和均化有一定的區(qū)域。即在火焰能達(dá)到的情況下，窯爐的長(zhǎng)度要大。

 

為了減少死角，以利于玻璃液的流動(dòng)，我們將熔化池的前池墻磚體設(shè)計(jì)為八字形。

 

四、熔化池的深度

 

目前，比較的窯爐，熔化池都分為淺池和深池，為了強(qiáng)化熱點(diǎn)、提高玻璃的質(zhì)量和產(chǎn)量，一般都設(shè)置有窯坎。我們將窯坎前設(shè)計(jì)為淺池，窯坎后設(shè)計(jì)為深池。窯坎前為熔化區(qū)(又稱初熔區(qū))，熔化區(qū)內(nèi)玻璃液表面覆蓋著厚厚的配合料及配合料熔化分解過(guò)程中形成的泡沫，它們是熱的不良導(dǎo)體，是一層隔熱層。由于隔熱層影響了熱的穿透及傳遞，因而淺池的深度不宜過(guò)深，若過(guò)深會(huì)在池底形成厚厚的不動(dòng)層或緩動(dòng)層，這些不動(dòng)層或緩動(dòng)層的厚度會(huì)隨著池底溫度變化或出料量變化而變化，從而加入到玻璃液的自然對(duì)流中，進(jìn)而影響玻璃液的質(zhì)量;并且這些不動(dòng)層或緩動(dòng)層的玻璃液加入玻璃液的自然對(duì)流后，會(huì)造成對(duì)玻璃液的重復(fù)加熱，增加能源的消耗。

 

窯坎后為澄清均化區(qū)又叫精細(xì)熔化區(qū)(簡(jiǎn)稱深澄清池)，我們應(yīng)加深該區(qū)域的池深。深澄清池對(duì)提高玻璃窯爐質(zhì)量、產(chǎn)量，以及降低能耗的作用十分明顯。1，它增加了玻璃窯爐的容積，延長(zhǎng)了玻璃液在爐內(nèi)的停留時(shí)間；2，“玻璃的澄清過(guò)程是指排除可見氣泡的過(guò)程，從形式上看，此過(guò)程是簡(jiǎn)單的流體力學(xué)過(guò)程，實(shí)際上它是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程”，玻璃液澄清速度與玻璃液的黏度有關(guān)，黏度(包括表面張力)又與玻璃液的溫度有關(guān)，若深澄清池深度過(guò)深，雖然氣泡受到的玻璃液的靜壓力較大，但是因玻璃液溫度偏低造成玻璃液的黏度大，氣泡排出反而困難。根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)表明，深澄清池的底部玻璃液溫度應(yīng)以不低于1300℃為界線來(lái)考慮，因此本窯爐深澄池深度設(shè)計(jì)為1300mm。在設(shè)計(jì)及計(jì)算熔化池深澄清部位的深度時(shí)，不但要考慮玻璃的透熱性，還要考慮窯爐的大小，同種玻璃，大窯爐可適當(dāng)深一些。

 

五、加料池的結(jié)構(gòu)

 

配合料在熔化池的分布狀況對(duì)配合料的熔化速度起著非常重要的作用。加料口越寬，加料機(jī)也應(yīng)越寬，在相同加料量的情況下，厚度就越薄，所形成的料城越寬，熱利用率越高，配合料熔化越快。因本次窯爐出料量較大，單邊加料雖然可以減少輻射熱及高溫氣流的逸流損失，但考慮長(zhǎng)期運(yùn)行中，加料機(jī)及其他配合料輸送系統(tǒng)磨損加大，難免不出故障，對(duì)保障正常的進(jìn)出料有一定困難，因而應(yīng)采用對(duì)稱雙邊加料池結(jié)構(gòu)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)加料池時(shí)秉承的理念為:加長(zhǎng)加料池，它使配合料在預(yù)熔池里進(jìn)行相對(duì)充分的硅酸鹽反應(yīng)，進(jìn)入爐內(nèi)的配合料表面已經(jīng)開始進(jìn)行硅酸鹽反應(yīng)，表面已經(jīng)變得黏，火焰的氣流不易將配合料表面的細(xì)小粉料吹揚(yáng)起來(lái)，減少對(duì)蓄熱室格子體的堵塞。減少粉塵飛揚(yáng)從而減輕對(duì)爐體的侵蝕，延長(zhǎng)窯爐壽命。

 

加料池的形狀，應(yīng)該由加料機(jī)的類型決定，國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，擺動(dòng)裹入式加料機(jī)的加料效果及節(jié)能效果目前是比較理想的，可以節(jié)能5%左右。擺動(dòng)裹入式加料機(jī)節(jié)能原理如下：

 

(1)一般加料機(jī)加進(jìn)爐內(nèi)的配合料，都是浮在玻璃液表面上。因?yàn)榕浜狭鲜鞘杷傻模鋵?dǎo)熱系數(shù)很低，熔化速度較慢。采用裹入式加料機(jī)，它把配合料往玻璃液中擠壓，在此過(guò)程中，高溫的玻璃液被擠上來(lái)，填充配合料中的氣孔，增加了配合料的導(dǎo)熱性，若加料機(jī)安裝調(diào)整得好，配合料像裹面團(tuán)一樣，部分包裹在玻璃液中，從而熔化速度大大加快，熔化快出料量可以增加，因而能源耗減少。

 

(2)擺動(dòng)裹入式加料機(jī)能夠左、中、右3個(gè)方向擺動(dòng)加料，3個(gè)方向推料次數(shù)可以任意設(shè)定調(diào)整，從而使料堆在熔化池內(nèi)分布非常均勻，熔化池面積得以充分利用，它有效利用火焰空間的輻射能，提高了熔化池的利用率，因而熔化速度進(jìn)一步加快。

 

(3)由于是分別向3個(gè)方向加料，配合料在爐內(nèi)是一小堆一小堆被玻璃液包圍著，加大了與玻璃液的接觸面積，實(shí)現(xiàn)了薄層加料。

 

(4)從另一個(gè)角度來(lái)看，擺動(dòng)裹入式加料機(jī)還具有延長(zhǎng)窯爐壽命的優(yōu)點(diǎn)，由于擺動(dòng)裹入式加料機(jī)定時(shí)將配合料向3個(gè)方向推動(dòng)，配合料在熔化池的后端均勻分布，它與池壁磚直接接觸的時(shí)間短，甚至不直接與池壁磚接觸，從而可以延長(zhǎng)池壁磚的壽命，因?yàn)榕浜狭蠈?duì)池壁磚的侵蝕比玻璃液要大得多。