浮法玻璃熔窯和其他平板玻璃熔窯相比,結構上沒有太大的區別,屬淺池橫焰池窯,但從規模上說,浮法玻璃熔窯的規模要大得多,目前世界上浮法玻璃熔窯日熔化量最高可達到1100t以上(通常用1000t/d表示)。浮法玻璃熔窯和其他平板玻璃熔窯雖有不同,但它們的結構有共同之處。浮法玻璃熔窯的結構主要包括:投料系統、熔制系統、熱源供給系統、廢氣餘熱利用系統、排煙供氣系統等。圖1-1為浮法玻璃熔窯平面圖,圖1-2為其立面圖。
投料池位於熔窯的起端,是一個突出於窯池外面的和窯池相通的矩形小池。投料口包括投料池和上部擋牆(前臉牆)兩部分,配合料從投料口投入窯內。
1.投料池的尺寸
1-投料口;2-熔化部;3-小爐;4-冷卻部;5-流料口;6-蓄熱室
1-小爐口;2-蓄熱室;3-格子體;4-底煙道;5-聯通煙道;6-支煙道;7-燃油噴嘴
投料是熔制過程中的重要工藝環節之一,它關係到配合料的熔化速度、熔化區的熱點位置、泡界限的穩定,最終會影響到產品的質量和產量。由於浮法玻璃熔窯的熔化量較大,採用橫焰池窯,其投料池設置在熔化池的前端。投料池的尺寸隨著熔化池的尺寸、配合料狀態、投料方式以及投料機的數量。配合料狀態有粉狀、顆粒狀和漿狀(目前一般使用粉狀);投料方式由選用的投料機而確定,有螺旋式、壟式、輥筒式、往復式、裹入式、電磁振動式和斜毯式等。(目前多採用壟式投料機和斜毯式投料機)。
(1)採用壟式投料機的投料池尺寸 採用壟式投料機的投料池寬度取決於選用投料機的臺數,投料池的長度可根據工藝布置情況和前臉牆的結構要求來確定。
(2)採用斜毯式投料機的投料池尺寸 斜毯式投料機目前在市場上已達到了普遍使用,它的投料方式與壟式投料機相似,只是投料面比壟式投料機要寬得多,因此其投料池的尺寸在設計上與採用壟式投料機的投料池尺寸沒有太大的區別,仍然決定於熔化池的寬度和投料面的要求。
隨著玻璃熔化技術的成熟和熔化工藝的更新,浮法玻璃熔窯投料池的寬度越來越大。因為配合料吸收的熱量與其覆蓋面積是成正比的,投料池越寬,配合料的覆蓋面積越大,越有利於提高熱效率和節能,有利於提高熔化率。因此,目前在大型浮法玻璃熔窯的設計中,均採用投料池與熔化池等寬和準等寬的模式。隨著投料池寬度的不斷增大,大型斜毯式投料機也應運而生,熔化池和投料池寬度均在11m的熔窯,採用兩臺斜毯式投料機即可滿足生產和技術要求。
浮法玻璃熔窯的熔化部是進行配合料熔化和玻璃液澄清、均化的部位。熔化部前後由熔化區和澄清區組成;上下又分為上部火焰空間和下部窯池。其中上部空間又稱為火焰空間,由前臉牆、玻璃液表面、窯頂的大碹與窯壁的胸牆所圍成的充滿火焰的空間;下部池窯由池底和池壁組成。也就是說熔化區的功能是配合料在高溫下經物理、化學反應形成玻璃液,而澄清區的功能是使形成的玻璃液中的氣泡迅速完全排出,達到生產所需的玻璃液質量。
熔化部的下部池窯由池底和池壁組成,如圖1-3所示。
1、火焰空間 火焰空間內充滿了來自熱源供給的灼熱火焰氣體,火焰氣體將自身熱量用於熔化配合料,同時也輻射給玻璃液、窯牆和窯頂。火焰空間應能夠滿足燃料完全燃燒,保證供給玻璃熔化、澄清和均化所需的熱量,並應儘量減少散熱。
2、池窯 池窯是配合料熔化成玻璃液並進行澄清和均化的部位,它應該能供給足夠量的熔化完全的透明玻璃液。為使窯池達到一定的使用年限,池壁厚度一般在250~300mm,池底厚度根據其保溫情況而異,不採用保溫帶池底厚度一般為300mm。
(1)前臉牆結構
前臉牆是熔化部火焰空間的前部端牆,橫跨在投料池的上部,以阻擋熔窯前端投料口處的的熱氣體(含火焰)的逸出和熱輻射。由於前臉牆受到火焰的燒損和料粉侵蝕容易損壞,並且在熱風烤窯時容易變形,為此,目前國內大多數浮法玻璃生產企業採用的是L型吊牆,L型吊牆結構見圖1-4。
圖1-3:1-窯頂(大碹);2-碹腳(碹碴);3-上間隙磚;
4-胸牆;5-掛鈎磚;6-下間隙磚;7-池壁;8-池底;
9-拉條;10-立柱;11-碹碴角鋼;12-上巴掌鐵;
13-聯杆;14-胸牆託板;15-下巴掌鐵;16-池壁頂鐵;
17-池壁頂絲;18-柱腳角鋼;19-柱腳螺栓;20-扁鋼;
21-次梁;22-主梁;23-窯柱
圖1-4:1-垂直牆區;2-下鼻區;3-吊杆;4-鋼殼;5-水冷門
L型吊牆與以往的多幅碹相比,具有延長前臉牆使用壽命、增強節能效果、改善現場環境、保護投料機、提高熔化速度、減少粉塵飛揚、提高格子體的壽命等特點。在前臉牆的設計過程中,應注意合理選擇與熔化部1#小爐中心線的距離。距離過小會加速前臉牆的燒損,減少配合料的預熱效果,增加1#、2#小爐燒損及堵塞等;距離過大又會造成投料池溫度過低,料堆熔化、前進困難等缺陷,目前國內浮法玻璃生產線根據燃料和噸位的不同,前臉牆與熔化部1#小爐中心線的距離範圍一般在3.2~4.3m。
①拱碹結構前臉牆 這種前臉牆是由兩層或三層碹和砌在碹上耐火磚構成,前臉牆下弓形形口還需加擋火牆阻擋火焰噴出,以節約燃料,保護投料機。擋火牆的承重靠一橫跨投料池的大水包提供,大水包上掛刀把形耐火磚,以阻止火焰直接與水包接觸,刀把形磚上碼砌條形磚,其結構如圖1-5所示。採用這種結構形式的前臉牆,由於安全因素,受到其股跨比的限制,其跨度不宜太大,一般不超過7m,即便這樣,由於前臉碹和擋火牆受到火焰燒損和鹼性氣氛的侵蝕,很容易損壞,擋火牆和水包損壞後,可以熱修更換,前臉碹一旦燒損嚴重,只能放水冷修。因此,這種前臉牆結構在浮法玻璃熔窯上正在被淘汰,浮法玻璃熔窯以外的平板玻璃熔窯仍在使用。
1-大碹; 2-前臉牆;3-刀把磚; 4-水包; 5-投料口池壁
普通拱碹結構前臉牆受到跨度和安全因素的限制,而欲進一步提高熔化面積,必須加寬投料池、擴大投料面,為解決此矛盾,產生了L形吊牆。
②L形吊牆結構 大型浮法玻璃熔窯較為廣泛採用的是L形前臉吊牆。該吊牆是單獨懸吊的,通過機械千斤頂可以調節吊牆距玻璃液面對高度。L形吊牆由耐熱鋼件和耐火材料構成,其結構安全性不會受其寬度的影響,L形吊牆的寬度可與熔化池等寬,這樣可滿足投料池的等寬或準等寬設計需要。採用L形吊牆的同時加長加料池,不但減少了粉塵,還加強了對配合料的預熔作用。L形吊牆分為直段部分和L形部分,直段耐火材料用優質矽磚,鼻部用燒結莫來石和燒結鋯玉材料,吊牆外牆壁採用陶瓷纖維氈進行保溫,鼻部前端設有水包,起到冷卻後密封的作用。其結構形式如圖1-4所示。
(2)胸牆結構
浮法玻璃熔窯由於各個部位受侵蝕情況及熱修時間各不相同,為了分開熱修損壞最嚴重的部分,將胸牆、大碹、窯池分成三個單獨支撐部分,最後將負荷傳到窯底鋼結構上,胸牆的承重是由胸牆託板(用鑄鐵或角鋼)及下巴掌鐵傳到立柱上,最後傳到窯底鋼結構上。
胸牆的設計需保證在高溫下有足夠的強度,其中掛鈎磚是關鍵部位,在胸牆的底部設有掛鈎磚,擋住窯內火焰,不使其穿出燒壞胸牆託板和巴掌鐵。一般熔化區胸牆採用AZS33電熔磚,上間隙磚採用低蠕變耐崩裂的燒結鋯英石磚,澄清區胸牆一般採用優質矽磚。
胸牆的高度取決於燃料的種類和質量、熔化率、熔化耗熱量、熔窯規模、散熱量、氣層厚度等因素。
從理論上講,只要保證胸牆用耐火材料的抗侵蝕能力,胸牆就不會成為影響到熔窯壽命的關鍵部位,然而在實際使用中,很多熔窯因熔化區胸牆內傾導致熔窯壽命縮短,有的熔窯在後期由於放料不及時,出現了胸牆倒塌事故。究其原因,主要是由於大碹砌築結束後緊固拉條時導致胸牆託板傾斜(外高內低)使胸牆內傾。另一原因是由於池壁綁磚後,胸牆託板暴露在火焰空間中,使託板變形,導致胸牆內傾,為了減少或避免這一現象的出現,對熔窯胸牆進行了改進的的設計,這種結構的特點是取消了間隙磚,大碹碹腳直接靠緊胸牆,胸牆託板降低,上層胸牆有意內傾,大碹邊碹磚採用三層鋯英石磚,熔化區掛鈎磚取消了掛鈎設計,這樣可避免因電熔AZS質掛鈎磚質量原因,導致掛鈎磚斷裂而引起胸牆內傾。另外,有些大型熔窯將50mm厚普通碳鋼託板改為60mm厚中矽球墨鑄狄托板,也收到良好效果。
(3)大碹結構
大碹的作用是與胸牆、前臉牆組成火焰空間,同時,還可以作為火焰向物料和玻璃液輻射傳熱的媒介,即吸收燃料燃燒時釋放的熱量,再輻射到玻璃液表面上。
大碹的重量是由鋼碹碴通過上巴掌鐵並由立柱傳到窯底鋼結構上。
大碹的高低和特性可通過股跨比來反映。從熱工角度考慮,大碹低一些是有益的,能儘可能地將熱量輻射給玻璃液。降低大碹高度可通過降低胸牆高度和減少大碹碹股來實現,但是,胸牆高度是受到小爐噴出口和大碹的結構強度等因素的制約;股高越小,推力越大,同時散熱亦小。減少碹股會增加大碹的水平推力,碹的不穩定性加大。一般大型浮法玻璃熔窯的大碹股跨比為1:8左右。根據熔化部的長度,大碹可以分為若干節,一般至少在三節以上。砌築時每節碹之間預留的膨脹縫約為100~120㎜,前、後山牆處的碹頂膨脹縫要留寬些。
大碹一般用優質矽磚砌築,磚的形狀為契形,橫縫採用錯縫砌築,灰縫(又稱泥縫)的大小根據所採用砌築灰漿(又稱泥漿)的具體要求來確定,一般為1~2mm。
浮法玻璃熔窯大碹碹碴大多採用鋼碹碴,並要求吹風冷卻。兩邊鋼碹碴的斜面延長線需通過大碹碹弧的圓心,其形成的夾角為大碹的中心角。
大碹的壽命決定了整個熔窯的窯齡,大碹在使用中的薄弱環節為測溫孔、測壓孔等孔洞、大碹磚的橫縫(又稱頂頭縫)、每節碹的碹頭以及大碹的邊碹部分。窯爐在正常作業時,窯內為正壓,碹頂的各種孔洞很容易因穿火被越燒越大,邊碹如果與鋼碹碴接觸不夠緊密,很容易被火焰衝刷、燒損,因此,這些地方應採用性能較好的耐火材料,目前使用較多的是燒結鋯英石磚。
(4)池壁、池底的結構
窯池由池壁和池底兩部分組成,池壁和池底均用大磚砌築。窯池建築在由窯下爐柱支撐的鋼結構梁上,整個窯池的質量及其盛裝的玻璃液的質量均有窯下爐柱支撐的鋼結構承擔,浮法玻璃熔窯的爐柱一般為混凝土質或鋼質立柱。爐柱上面架設沿窯長方向的工字鋼或H型鋼主梁,大型浮法玻璃熔窯主梁一般為4根,在主梁上沿主梁垂直方向安裝工字鋼次梁。
以前沒有窯底保溫時,直接在次梁上鋪扁鋼,在扁鋼上鋪粘土大磚,此時次梁應避開粘土大磚的磚縫,每塊磚的下面要對應2根扁鋼和2根次梁。目前保溫技術已經普遍採用,窯底結構也隨之發生變化,即在次梁上沿垂直次梁方向鋪設槽鋼,槽鋼內卡砌垛磚,垛磚上鋪設池底粘土大磚,鋪大磚之前,在槽鋼上焊活動鋼板支撐架,並在垛磚之間,支撐架之上砌保溫層。池深變淺和窯底保溫後,底層玻璃液溫度升高,流動性增大,為減少玻璃液對池底磚的腐蝕,在粘土大磚之上鋪保護層,即搗打一層厚25mm的鋯英石搗打料或鋯剛玉質搗打料,再在其上鋪一層厚度為75mm的電熔鋯鋼玉或燒結鋯鋼玉磚。
池壁砌築在池底粘土大磚上。因熔化部玻璃液表面進行燃料的燃燒和配合料的熔化,玻璃液表面的溫度達到1450℃以上,玻璃液的對流也較強,加之液面的上下波動,因此,池壁的腐蝕比較嚴重,特別是玻璃液面線附近池壁損壞較快。以前,因投資費用和其他因素的影響,池壁往往採用多層結構,下部用粘土磚,中部採用電熔莫來石磚,上部使用電熔鋯鋼玉磚,此種結構池壁的受侵蝕情況不均勻,即接近液面線處侵蝕最嚴重,這種池壁對玻璃液的質量影響較大。
目前,浮法玻璃熔窯池壁採用整塊大磚——通常採用刀把磚豎縫幹砌,材質一般為AZS33電熔磚,這種池壁沒有橫縫,材質檔次提高,受侵蝕速度較慢,對玻璃液的汙染小,使用壽命長,被廣泛應用。池壁厚度由300mm減少到250mm。
隨著人們對窯爐壽命的期望值不斷提高,對池壁結構也在不停進行著探索,到2000年以後,刀把形池壁磚在浮法玻璃熔窯上得到應用和推廣。材質為AZS33、AZS36電熔磚,也有個別企業使用AZS41電熔磚的。但是,AZS41電熔磚的熱穩定性較差,在烤窯時容易發生炸裂。因此池壁厚度越小,冷卻風的冷卻效果就越好,採用刀把形磚可以綁兩次磚,且侵蝕速度慢,因此大大延長了池壁的壽命(可以達到10年以上)。
卡脖處於熔化部與冷卻部之間,是為了安裝冷卻水包和攪拌器,隔離熔化部氣流對冷卻部玻璃成型的影響。
因為熔化好的玻璃液黏度小不適於成型,必須通過冷卻使其黏度達到成型所需要的黏度範圍要求,因此設置了冷卻部。冷卻部結構與熔化部結構基本相同,也分上部空間和下部池窯兩部分,不同之處就是胸牆的高度低於熔化部,池底深度比熔化部淺。冷卻的方式一般採用自然冷卻,主要依靠玻璃液面以及池壁池底向外均勻散熱來進行緩慢冷卻。
(1)卡脖的結構
自從浮法工藝在在國內誕生以來,常採用的卡脖結構主要有矮碹結構和吊牆結構。
①矮牆結構 國內浮法玻璃生產線最早使用的矮牆,其熔化部後山牆碹、卡脖碹和冷卻部前山牆碹的碹跨和股高是一樣的或相差很小,胸牆高度不高,有的卡脖碹碴磚直接搭在池壁上,這樣做可儘可能性地減少空間開度,(即業內常講的不使用攪拌器的卡脖結構)。隨著技術的發展以及人們對玻璃質量要求的提高,卡脖處逐漸安裝了攪拌器。
攪拌器有兩種形式:一種是垂直式;另一種是水平式。垂直式攪拌器從卡脖碹頂預留孔插入,這種攪拌器對卡脖胸牆的高度不作要求。水平式攪拌器是從卡脖兩邊胸牆插入的,成對安裝使用,此種形式在碹頂不需留孔,但在卡脖胸牆上需留有高300mm左右及點足夠長的孔,以便於攪拌器的插入。因此要求胸牆必須抬高。這種結構也為將大水管從熔化部末端至卡胸處創造了條件。
②吊牆卡胸結構
矮碹結構由於考慮到碹的安全性,股跨比不能太小,因此其空間開度比較大,其分隔效果不太好,特別是水平攪拌器的使用,胸牆高度的增加,其使用效果更差,為此出現了帶吊牆的卡脖結構。此種結構可將股跨比設計得大一些,增加其安全性,空間分隔靠吊牆實現。這種吊牆目前國內外均可生產,吊牆用耐火材料多為優質矽磚和燒結莫來石磚,磚的形態為工字形或王字形,整面牆靠每塊磚咬掛而成,兩邊用鋼板夾緊。
除了以上所述兩種卡脖結構外,近年來從國外引進技術的還有U形吊碹、雙L形吊碹以及吊平碹等多種形式的卡脖結構,這些卡脖結構形式複雜,且投資較大,在國內一些高檔玻璃和圧延玻璃生產線得到應用和推廣。
(2)冷卻部的結構
冷卻部的作用是將已熔化好的玻璃液均勻冷卻降溫。
冷卻部結構與熔化部結構基本相同,也包括大碹、碹碴、胸牆、池壁和池底及相應的鋼結構等組成。只不過池深可以和熔化部相同也可以略低一些,大碹跨度比熔化部要小一些,因此結構上略微簡單一點,但所用耐火材料根據玻璃質量的要求有所不同。高檔玻璃的冷卻部池壁以及池底鋪面磚一般採用α-βAl2O3磚,鋪面磚下的搗打層用α-βAl2O3質搗打料,這些材料的發泡指數為零,汙染指數為零,因此對玻璃液不構成汙染。胸牆、大碹採用優質矽磚較好。
小爐和蓄熱室是熔窯結構的主要組成部分,浮法玻璃熔窯的小爐和蓄熱室結構組合形式根據燃料形式的不同有兩種形式,即箱形組合和半箱形組合。燃油、天然氣的熔窯採用箱形組合,燃發生爐煤氣的熔窯採用半箱形組合。浮法玻璃熔窯的小爐和蓄熱室設置在池窯的兩側,對稱布置,根據熔化量的規模不同,設4~10對小爐。
(1)名稱
浮法玻璃熔窯小爐根據使用燃料的不同而有不同的類型。
燃料是發生爐煤氣的,其燃燒設備稱之為小爐,小爐口稱之為噴火口。
燃料是重油或其他液體燃料時,採用的是噴嘴(既燃燒器),小爐口應稱之為噴出口。
(2)小爐的作用
小爐是玻璃熔窯的重要組成部分,是使燃料和空氣預熱、混合,組織燃燒的裝置。它應該能保證火焰有一定的長度、亮度、剛度、有足夠的覆蓋面積,不發飄、不分層,還要滿足窯內所需的溫度和氣氛的要求。
煤氣和空氣分別由蓄熱室預熱後經過垂直通道(上升道)和水平通道進入預燃室,在預燃室內進行混合和部分燃燒,並以一定方向和速度噴入窯內繼續燃燒,煙氣這時則進入對面的小爐,因此,小爐起到一個空氣通道和排煙通道的作用。但是,小爐的結構對於窯內的傳熱情況及玻璃熔化過程都有著重要的作用。
目前,國內生產規模為400t/d以上的浮法玻璃熔窯採用6對小爐的居多,700t/d以上的有的採用7對小爐,最多達到10對小爐。在小爐的設計時由於燃油、燃煤以及燃氣的特性決定了其小爐技術參數的差異性。如:小爐噴出口的總面積與熔化部面積的比值以及小爐斜碹的下傾角度等。
(3)小爐的結構
小爐由頂碹、側牆和坑底組成。小爐與熔窯連接的碹稱為小爐平碹,與蓄熱室連接的碹稱為後平碹,中間部分碹為斜碹。圖1-6為燒油小爐的結構。碹和側牆、坑底組成小爐空間。浮法玻璃熔窯的平碹採用插入式結構,做成上平下弧形,並與熔窯胸牆匹配,前述防止胸牆內傾的措施是將胸牆設計面內傾式,並且大碹邊碹磚直接壓在胸牆上,因此小爐平碹也要相應設計成如圖1-4所示的結構,這種結構也是目前普遍採用的。
小爐斜碹是組成小爐的重要部位,也是容易被燒損的部位,斜碹的設計要與相應的小爐平碹結構匹配,如圖1-8所示(圖1-8是與圖1-7的平碹相對應的斜碹結構)。後平碹、側牆和坑底結構較簡單,這裡就不一一敘述了。
(4)燒煤氣小爐的結構特點
燒煤氣小爐在結構上與燒油小爐除了上述不同點外,最主要的不同之處還有小爐舌頭。通常小爐舌頭伸出長度為400~450㎜,如圖1-9所示。
一般燒煤氣小爐口的高度為400~500㎜,拱的股跨比為1:10。
蓄熱室燒煤氣小爐的斜碹形式目前有兩種:一種是直通形;另一種是喇叭形。直通形小爐的優點是:煤氣呈扁平狀出上升道,容易與助燃空氣混合,混合氣體對小爐側牆的衝刷小,而且小爐結構簡單,施工方便。喇叭形小爐的優點是:喇叭形狀強制性地使火焰形成擴散狀,可提高火焰的覆蓋面,並能改善因煤氣上升道間距較小而造成維修環境惡劣的狀況。
蓄熱室實際是一種餘熱回收裝置——屬於廢氣餘熱利用系統的一部分,蓄熱室屬於廢氣餘熱利用系統的一部分,它是利用耐火材料做蓄熱體(稱為格子磚),蓄積從窯內排出煙氣的部分熱量,用來加熱進入窯內的空氣。當窯內高溫廢氣流經蓄熱室格子體時,將格子磚加熱,在這一過程中,格子磚的溫度逐漸升高。存儲在格子體內的熱量在火焰轉向後,將流經此格子磚的煤氣或空氣加熱,從而保證火焰有足夠高的溫度,以滿足玻璃熔制的需要,在這一過程中,格子磚溫度逐步降低,如此循環。所以,蓄熱室的作用就是將廢氣中所含的熱量通過格子磚的吸收、蓄熱作用,然後傳給空氣和煤氣,將其加熱到一定的溫度,以達到節約燃料、降低成本的目的。
玻璃熔窯內地廢氣從窯內排出時的溫度為1400~1500℃左右,可將煤氣預熱到800~1000℃,空氣預熱到1000~1200℃,廢氣排出蓄熱室時代溫度在600℃左右。
(1)蓄熱室的結構
蓄熱室由頂碹、內外側牆、端牆、隔牆、格子體及爐條等組成。浮法玻璃熔窯蓄熱室頂碹厚度一般都等於或大於350㎜,用優質矽磚砌築,中心角為90°~120°,要視具體情況而定。側牆、端牆、隔牆一般厚度為580mm,一般下部用低氣孔黏土磚砌築,中、上部用鹼性耐火材料砌築,也有上部用矽質材料的。
(2)蓄熱室的形式
為了提高蓄熱室的蓄熱性能以及使用壽命,國內外蓄熱室有很多形式,但就國內浮法玻璃熔窯而言,最常見的有連通式結構、分隔式結構、半分隔式結構、兩小爐連通式結構、兩段式結構、全連通式結構等等。
連通式結構是熔窯一側小爐下面的空氣蓄熱室為連通的一個室,煤氣蓄熱室也為連通的一個室。這種形式由於氣流發布不均,容易形成局部過熱使格子磚很快燒壞,目前已很少使用。
分隔式結構是將蓄熱室以各個爐為分隔單元,各個室的氣體不能串通,氣體分配各個室的分支煙道上的閘板來調節。這種結構形式的優點是,氣體分配調節比較便利,熱修格子體比較方便,但由於隔牆較多,減少了格子體的體積,格子體的熱交換面積較小,熱效率不高。
半分隔式結構是指將蓄熱室爐條以上的煙道以每個小爐分隔,蓄熱室本身不分隔,氣體分配調節閘板仍然在分支煙道上。
兩小爐連通式結構是將每兩個小爐分隔成一個室,而一個小爐一個分支煙道,來調節每個小爐的氣體分配,這種結構較分隔式結構,減少了隔牆數量,增加了格子體的熱交換面積,提高了熱效率。但由於減少了隔牆數量,側牆穩定性會差一些。另外,由於兩兩連通,給熱修格子體帶來了一定的困難,必須兩個小爐一起修,會嚴重影響生產。這種形式的蓄熱室目前在大型浮法玻璃熔窯上應用較多。
兩段式結構是指將一個單一的蓄熱室分成兩個蓄熱室,其間用隔牆分開,用一個垂直通道連接,即將蓄熱室分成高溫區和低溫區的兩部分。採用這種結構主要是防止硫酸鈉的氣、液、固態轉化對格子磚的侵蝕,使這個轉化在連接通道內進行,以延長格子磚的使用期限。由於這種形式的結構複雜,目前已很少使用。
全連通式結構形式是指將熔窯一側的整個蓄熱室連通為一個室,而分支煙道又按每個小爐一個來調節各個小爐的氣體分配。這種結構的蓄熱室最大限度地增加了格子體的熱交換面積,熱效率較高。但由於沒有隔牆,側牆的穩定性較差,如果局部格子磚倒塌、堵塞,將無法進行熱修。目前,這種結構形式的蓄熱室在大型浮法玻璃熔窯上也有使用。
(3)爐條
爐條是承受格子體質量的耐火材料結構,實際上它也是一個拱碹結構,只不過是由單一的碹磚砌成的一條一條拱碹,條與條之間留有空隙以便通氣,所以稱之為爐條碹。
由於爐條碹是承受格子體重量的拱碹(上面碼放格子磚),因此拱碹上面必須找平。找平的方法與兩種,一是在拱碹的弧形上面用爬碴磚砌平,另一種是直接用上面平直而下面成弧形的碹磚砌築。
爐條碹的寬度高高度,要根據爐條所承受的格子體質量計算來確定,一般寬度不小150mm,高度不小於300mm,每條爐條間距不小於150mm。為了使意單一的爐條穩定性增加、整體性增強,通常在爐條碹上加兩道加強筋碹磚。爐條部位耐火材料一般用低氣孔黏土磚砌築。
(4)格子體
格子體是蓄熱室的傳熱部分,是蓄熱室結構中最重要的組成部分。格子體的結構是否合理,不僅影響蓄熱室的使用壽命,而且直接影響蓄熱室的蓄熱效能,進而影響整個熔窯的熱效率。因此要求組成格子體的耐火材料能耐高溫、耐侵蝕、蓄積熱量多、傳熱快、熱振穩定性好,並要求整個格子體具有很好的結構穩定性。
(1)煙道的作用及分類
煙道是氣體的通道,這就是煙道的作用。燃料在窯內燃燒後的廢氣從小爐下行到蓄熱室,再經煙道和煙囪排入大氣。煙道除了用於排煙供氣以外,還可以通過設置閘板調節氣體流量和窯內壓力;煙道的作用是利用它的高度產生一定的抽力,來克服窯爐系統,包括煙囪本身的阻力,使空氣能以一定的速度噴入窯內,並可將燃燒後的產物排出窯外。
煙道系統中包括空氣煙道、煤氣煙道、空氣支煙道、煤氣支煙道、中間煙道、總煙道及通向餘熱鍋爐的煙道。
(2)煙道的結構形式
煙道上面是拱碹結構,碹的中心角一般為90°,碹厚為230㎜下面為矩形斷面,一般高度要稍微大於或等於寬度。煙道的結構形式如圖1-13所示,由於經過煙道的廢氣溫度較高(500~600℃),內牆用耐火粘土磚砌築,外牆用紅磚砌築,底部用混凝土做基礎。為了避免混凝土溫度過高,一般鋪設硅藻土保溫磚。地上煙道或室外煙道碹頂和側牆一般加有保溫層,以防止溫降過大。
(3)煙道的布置
① 燒重油或天然氣 燒重油或天然氣的浮法玻璃熔窯煙道布置比較簡單,煙道布置在蓄熱室內側即窯池下方,其基本布置形式如圖1-14所示,由總煙道、支煙道和分支煙道組成。在分支煙道上設有煙氣閘板和助燃風進口,在支煙道上設有空(煙)氣交換機閘板(俗稱大閘板或換向閘板),在總煙道上設有轉動閘板以調節窯壓。在煙囪根設有一道閘板以調節抽力。
② 燒煤氣 燒煤氣的浮法玻璃熔窯由於有空氣和煤氣兩條煙道,並且有煤氣換向跳罩,其煙道布置就較複雜,目前採用的基本布置方式如下圖所示。
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