玻璃窑炉是玻璃厂的主机,根据其发展趋势,提出下述一些技术内容,作为探索尝试,随着不断的技本进步,有待进一步总结提高。
熔制车间设备选型,主要包括配合料输送、投料机统、空气、煤气交换器、窑用各类闸板、燃料系统(煤、重油、天然气)诸类设备的选型。
一、玻璃窑炉的发展趋势
平板玻璃厂通常选用蓄热室横火焰窑妒,其发展趋势是:
(一)平板玻璃熔窑逐步向大型化发展
以往我国平板玻璃生产方法主要采用有槽垂直引上法、无槽垂直引上法和小平拉法,因此熔窑规模较小,日化料量仅几十吨,一百多吨。随着浮法工艺的采用,熔窑必须大型化。目前我国熔窑常用熔化量是450吨,也有很多日产玻璃液量500~900吨级熔窑。
熔窑向大型化发展。包括将熔窑本身增大和改进熔窑结构;配套应用优质玻璃窑耐火材料和改进窑用设备;改善熔制工艺技术,提高熔化率。这三个手段平行进行来增加玻璃化料量。
(二)改进窑炉结构、配套选用优质玻璃窑耐火材料
1、加长加宽投料池(即国外称作熔窑预熔池)
加长加宽投料池井将投料池上部用多副碹密封。有的玻璃熔窑将投料池纵向长度增加到1.5—2m;其宽度增加到熔化部宽度的80%~85%。目的是加长配合料入窑前段的行程,以加速熔化,防止杨尘,有利于提高玻璃液的化学均匀性。
2、加大小炉喷火口的宽度
国外玻瑰熔窑将小炉喷火口宽度增加到2200~2300mm,把喷火口之间的胸墙宽度减少到1100mm,火焰对玻璃液面的覆盖面积达到熔化部面积的70%~80%。而我国玻璃熔窑小炉喷火口宽一般只有1400mm,最宽的1600mm,火焰对玻璃液的覆盖只有40%左右。加大火焰的覆盖面积,能提高传热效效率,节约燃料,提高熔化率。必须以插入碹的小炉结构代替老式的反碹结构。
3、采用浅池熔化部结构
以被我国玻璃熔窑熔化部池原采用1500mm,为了减少璃璃液对流可选用1.2m、1.3m、1.35m浅池平底熔化部结构,有利于节能和提面熔化率。
4、蓄热室结构的改进和碱性耐火材料应用
采用箱形蓄热室结构,取消小炉上升道,既可降低厂房,又可减少散热损失,废气进入蓄热室的温度可提高200~250℃,格子体的高度可提高到4~5m,可更好地利用废热,提高空气预热温度和熔制作业温度,降低燃料消耗。
箱形蓄热室必须有优质耐火材料的配合才能取得良好的效果,可考虑选用各种高纯直接结合镁砖、镁砖、镁铬砖、镁橄榄石砖等碱性耐火砖,以及电熔锆刚玉砖来替代粘土质砖和高铝砖。碱性耐火砖的容积密度大,导热性好,因而蓄热量大,既可提高换热效率.又可减少换火周期中预热空气温度的波动。此外它耐火度高,耐碱的侵蚀性能好,使用期长,总的经济效益好。
5、选用优质玻璃窑耐火材料及合理配套使用
以往我国窑龄只有2—3年,除了热工工艺制度不尽合理外,耐火材料质量差也是一个主要原因。为了延长窑龄和提高熔制作业温度,整个熔窑应选用优质玻璃窑耐火材料。并且整座玻璃窑用耐火材料要合理配套,使各部位使用寿命相应共同延长。例如:碹顶选用高级高密度硅砖,胸墙、池壁、池底选用电熔锆刚玉砖,过渡性砖材(如上间隙砖等)选用锆英石砖等。
(三)熔窑应能达到熔制高质量玻璃液的要求
1、投料池结构要适应新投料机使用的要求
新的投料机如辊筒式投料机、倾斜投料机,能实现垫层投料,即碎玻璃作垫层,配合料投到碎玻璃垫层之上。使用这种投料方式能达到薄层投料,布料对称对称,覆盖面积大、能使配合料的受热面积增加30~60%。为了适应新投料机的应用,除加长投料池长度、宽度外,大型熔窑可采用“L”吊增来替代老式发碹前脸墙。
2、窑底鼓泡技术的应用
采用窑底鼓泡技术,能加强火焰与玻璃液的热交换,加速配合料的熔化过程;能提高破液的深层温度,增加玻璃液的蓄热量,对玻璃的生产很有利。鼓泡又能对玻璃液生强烈的搅拌作用,强化玻璃液的澄清、均化,使玻璃的化学均匀性、热均匀性得到提高。若在熔化部末端鼓抱,能起到窑坎作用,可减少玻璃液的回流和对玻璃液的重复加热。
3、设置窑坎、卡脖
在一般的平板玻璃熔窑中,玻璃液回流是成型流的4~5倍。采用窑坎、卡脖措施可减少回流,也就减少对玻璃液的重复加热。
4、在熔窑卡脖处装置机械搅拌器对玻璃液进行搅拌
玻璃液受到搅拌器浆叶切线方向力的剧烈作用(插入玻璃液内200—250mm深度,搅拌器的转速为10~20rpm,向上翻滚,改善了玻璃液的化学不均匀性和热不均匀性。
搅拌器有两种类型:一种是垂直式结构,另一种是水平式结构。前者搅拌效果较好。为了遍于安装、维修和更换,卡脖的长度应>4m。搅拌器安装在卡脖长度的1/2或稍后处。装置有玻璃液搅拌器卡脖的池底不应放置窑坎。
5、冷却部温度微调的设施
在冷却部末端即向成型部喂料池内直接采用风冷进行温度微调,通常风虽不超过废气量10%,可调温度范围6~7℃,最佳时可达到2℃,窑压在3~3.5mmH2O柱。当熔化部与冷却部火焰完全分隔时,这种风冷调温效果最好。
(四)现代化技术装备的改善
1、装备窑温、窑压、液面自动控制和调节系统。
2、装备雾化介质与燃油比例调节,井实现助燃空气、雾化介质与燃油比例调节。
3、工业电视装备对工艺生产过程的显视记录。
4、电子计算机的装备对工艺生产过程的检察、调节、控制,使玻璃生产更加稳定,更加合理。
(五)玻璃熔窑要力求节约能源
1、玻璃熔窑大型化。
2、对玻璃熔窑采用保温措施。
玻璃熔窑大约有1/3热量从窑体表面散先,采用窑体保温,可大量减少散热,不仅方约燃料,而且增加了窑温的稳定性,亦有利于玻璃的生产。但必须慎重处之。
3、余热回收(主要指废气和窑炉冷却水的余热回收)
a、设置余热锅炉。
b、未经污染的冷却水可用作锅炉用水,使锅炉进水温度大大提高;冷却水也可以在生活上使用,如洗噪、取暖等。
4、热风烤窑技术的应用
热风烤窑替代传统的烤窑方法,简化了烤窑工序,改善了工人烤窑时的操作,缩短了烤窑周期。并节省了烤窑总的燃料用量。
5、改进燃烧技术
改进燃烧技术,既能提高熔化温度,改善熔化玻璃液质量又能节省燃料。其内容是多方面的,以下简要列七几种:
(1)改善油喷嘴。现在平板玻璃熔窑使用的外混式苏霍夫喷嘴,雾化质量低,燃烧效果差,噪声大,有些厂选用高压内混式扁乎喷嘴。其火焰贴近破璃液面,热点下延,同样条件与外混式油喷嘴相比可提高玻璃液面温度30℃,节约热能5%,使碹顶温度降低50~60℃,它的噪音也小。但是它容易结焦,因此必须经常清洗保养。对于油中掺煤粉的喷嘴,在天然气、煤气熔窑上的增碳技术都是改善燃烧,有利于熔化的先进技术。
(2)关于油喷嘴在熔窑上安装位置的研究,以达到最佳燃烧的要求。
(3)采用富氧燃烧。浮法工艺在制取氮氢保护气体的同时,得到氧气付产品,为富氧燃烧创造了条件。
(4)降低过剩空气量,实现助燃风、雾化介质和油的比例调节。
(5)加热雾化介质,提高雾化质量。
(6)油掺水燃烧。用水将油乳化,水对油能起二次雾化作用,提高雾化质量,使燃烧更为完全。油掺水燃烧可以节约燃料4~5%。
(7)采用辅助电熔。
采用辅助电熔有助于稳定热点,保持热源稳定。由于电熔是在玻璃液内部加热,热效率高,熔化率可显著提高,在不增加熔化部面积的情况下可以提高产量。在使用辅助电熔的火焰窑中,电热比例占熔窑所需热量的10~40%就能使熔窑的生产能力提南30~100%,从而能明显地降低产品的单耗。
(8)浸没式燃烧技术等。
上述所列各项技术措施,涉及到许多因素,应辩证的研究应用,并需要不断尝试探索。
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