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1、从实践角度看浮法窑炉的设计2009-11-10 03:36 窑炉是玻璃厂心脏，无论从投资、能耗、产品质量与产量等各方面，对企业的生产、成本起着举足轻重的作用，本文力求从生产使用角度分析窑炉参数、结构、及设计细节对实际工作状态影响，力求能对国内同行有所参考和帮助 几年来，顺应建材行业的大好形势，集团得到飞速发展，我作为一名技术生产负责人，亲身投入了我公司浮法一线（400吨级，02年2月投产）、浮法二线（600t/d，04年2月投产）施工建设、达标达产工作，随之浮法三线（600t/d）进入施工建设阶段。浮法窑炉是整条线的心脏，无论其投资额在整条线中所占比重，还是其重要程度，都是其他环节所无法比拟的
2、。窑炉结构尺寸是窑炉设计的细节，直接影响玻璃的产量、质量、能耗等主要生产指标，并对生产成本产生决定性影响。本人结合本公司浮法一线、二线的几年来实际生产情况，从生产使用角度，谈一下对现有窑炉参数及结构的几点粗浅认识和建议。1 熔化率熔化率是指玻璃窑池每平方米熔化面积每昼夜熔化的玻璃液量，它反映了窑炉的熔化能力，是一项重要的综合性指标。目前，国内浮法窑炉熔化率取值一般2.02.2左右，我公司浮法一线、二线、三线熔化率取值分别如下：一线（400t/d）二线(600t/d)三线(600t/d)熔化率1.811.861.92由上可见，三条线熔化率取值均有较大富余量，从已投产两条线实际操作来看，较低的熔化
3、率指标，对生产是极为有利的，表现为以下几方面：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，10mm及以下厚度在80左右。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560650吨/日达到较为平稳调整而对生产无影响。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
4、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。2 浅池结构三条线均采用浅池结构，池深均为1.2m，其优势在于： 减少玻璃对流量，节能效果好。 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。
5、3 熔化区的几何尺寸（长宽比）三条线熔化区尺寸如下：一线（400t）二线（600t）三线（600t）长度mm224002940025600宽度mm110001170012200长宽比2.042.512.10从表中可以看出，一线长宽比最小，熔化池宽度相对较宽，实际操作中，其优势在于：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。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。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。 格子体的烧损和堵塞。二线限于二线在厂区内位置有限
6、，长宽比做得较大，熔窑显得较为狭长，八对小炉，准等宽投料池结构，从实际操作情况来看，有以下特点：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。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。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三条线澄清区参数如下：一线（400t）二线（600t）三线（600t）长度mm
7、140001660015000面积m2154194.22183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
8、气泡是有很大好处的。5 前脸墙至1小炉距离三条线前脸墙至1小炉距离分别如下：一线（500t）二线（300t）三线（600t）距离mm360038004200从表中可以看出，前脸墙至1小炉距离在36004200mm之间，较我国以往老式平板玻璃窑炉2.5m左右的距离长出不少（如我公司六机窑炉），其优势在于：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。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12蓄热室格子体的堵塞和侵蚀。熔窑玻璃液流及卡脖深层水包的节能作用2009-11-10 03:39通过系统阐述玻璃熔窑中玻璃液的流动状态， 结合浮法玻璃熔窑实际操作经验，为熔化工艺指
9、标的调整提供了理论依据。对设置卡脖水包有了更进一步的认识，尤其对其节能作用的观点在生产实践方面得到了验证。 引言 浮法玻璃熔窑中玻璃液纵向和横向方向都存在温度差，由于各处的温度不均匀，必然导致玻璃液的密度不均匀，根据流体力学的原理，产生了池窑中玻璃液的流动，在投料机的连续给料和锡槽的连续取料的共同作用下，窑池中玻璃液存在着复杂的流动，对熔化的影响很大，正确掌握池窑中玻璃液的流动状态及规律并予以有效控制是生产优质浮法玻璃的保证，同时也为延长窑龄，节约能耗方面起到积极作用。作者正是在对池窑中玻璃液流分析研究的基础上，通过在生产线上实践，对卡脖水包的功效有了更深刻的了解，它的节能效果是在原来认识基础
10、上的突破，尤其是生产透热性差的颜色玻璃时，其节能更为显著。 熔窑中玻璃液流的研究.池窑内玻璃液流的成因 众所周知，窑池内玻璃液流动是由温度差所引起，而玻璃液的密度与温度成反比，因此，温度差必然造成密度差，窑池内各部位存在不同密度玻璃液的情况下，就难免产生玻璃液的流动，从理论上作以解释：（见图一） 设是温度高的部位，其密度为，是温度低的部位，其密度为，显然，假设在、两处玻璃液之间用隔板将其隔开，使其不能相互流通，但仍保持它们对窑底的静压强相等，则有： gg 式中：静压强 、分别为、两处的液面高度 、分别为、两处玻璃液的密度 g重力加速度 因为，所以，密度差越大，其高度差也越大，如果将隔板移开，在
11、高度差的作用下，处上部的玻璃液必然要向处流动，由于高度差的变化，会造成对池底的静压强变化，在平面以上，玻璃液由流向，而在平面以下，玻璃液又从流回，在不考虑外界影响因素的情况下，、要达到相同的液面，从流向的玻璃液量和由回到的玻璃液量是相同的，只有这样玻璃液的高度才处于稳定，由此，可以得出结论：熔窑中玻璃液上部是由高温区流向低温区，而下部是由低温区流回高温区。我们把这种循环流动称为对流，玻璃液的温度梯度越大，其对流越激烈。. 影响池窑玻璃液对流的因素 . 玻璃液的温差 前面已经论述，由于温度差引起玻璃液的密度差和静压差，随着静压差的增大，其对流增强。. 玻璃液的粘度 玻璃液的流动必须要克服各层之间
12、的相互滑动摩擦力，这就与玻璃液的粘度有关，粘度越大，相应摩擦力增大，对流减弱，玻璃液的粘度除与温度有关外，还与玻璃的化学成分有关，粘度随温度的提高而减小，所以，池窑中玻璃液表面温度较高，故流速也最大，越往池底温度越低，其流动性也变差，靠近池底，玻璃液几乎成了“不动层”。. 玻璃液的颜色 玻璃液的颜色不同，其透热性也不同，透热性差的玻璃液，延深度方向上温降也大，流动层也减薄，对流也随之减弱，如生产透热性较好的白玻璃时，池窑液面附近玻璃液的温降为515厘米，而生产透热性较差的绿色玻璃时，在液面附近的温降一般为1020厘米。故一般生产透热性较差的玻璃时，容易出现投料口处“冻料”以及流道处玻璃液温度下
13、降的现象，这是窑中纵向对流减弱的原因。. 池窑的结构 由于池窑结构不同而造成散热条件的不同，相应造成对流的变化，尤其是玻璃液的分隔装置卡脖大水包影响更大。. 投料推力、成型引力、火焰长度及油枪角度等都会不同程度地影响对流。 池窑中玻璃液流的组成 池窑中玻璃液的对流，按成因可分为生产流和热对流，按流动方向可分为纵向对流和横向对流。 生产流是由于锡槽不间断地取用玻璃液和投料口不停地投料所形成的流动，我们也可称之为强制对流；热对流是由于窑中各处玻璃液的温度差所造成的流动，也可称为自然对流，这两种对流在浮法玻璃池窑中是同时发生作用的。根据模拟研究资料表明：投料循环液流是熔窑总体标准澄清潜力值的-，为池
14、窑总体标准均化值的，由此可以看出玻璃液的澄清和均化大部分是在投料对流中进行，所以，投料对流在浮法生产中起到很重要的作用。. 横向对流 横向对流是在池窑宽度方向上由于温度差的存在而引起的玻璃液流动。 见图二，以化料区为例对玻璃液的横向对流状态予以概述： 化料区的主要作用是将入窑的配合料熔化成熔融的硅酸盐，由于盐类的分解需要的热量很大，中间的料层较厚，吸收的热量必然也更多，造成料堆下面的玻璃液温度下降，密度增高往下移动，而受到料堆覆盖较少的池窑两侧温度较高，这就形成了玻璃的横向对流。这里需要强调的是，上面所述是一种理想的状态，它的先决条件是投料的严格控制和窑中温度制度保持稳定，而实际熔窑操作中，很难实现窑两侧对流的对称分布，往往是配合料偏斜到窑的一侧，而另一侧很少甚至没有配合料，造成的危害很大，一是可降低玻璃质量，如果料堆接触池壁，必然加剧池壁砖的熔蚀，因为池壁砖一般使用的是电熔砖，它的主要矿物组成是：斜锆石、玻璃相和刚玉，其中玻璃相的比例约为，析出温度一般大于1400，砖中玻璃相的析出进入玻璃液就会造成玻璃板上出现结石，刚玉和斜锆石受玻璃液的侵蚀后也会发生如下反应： r2i2
