玻璃熔窯類型
玻璃熔窯。它們均包括玻璃熔制、熱源供給、余熱回收和排煙供氣4個部分。
窯膛內(nèi)放置單只或多只坩堝。坩堝窯(圖1坩堝窯結(jié)構(gòu)示意)中玻璃熔制的各階段(熔化、澄清、均化、冷卻)在同一坩堝中隨時間推移依次進(jìn)行,窯內(nèi)溫度制度隨時間推移變動。成型時,用人工從坩堝口取料,再進(jìn)行吹制、壓制、拉引、澆注等,也可以坩堝底供料,或?qū)⒄釄逡瞥鋈×?。坩堝材質(zhì)以粘土居多,也有用鉑的。形狀有開口和橫口(閉口)兩種。開口坩堝的坩堝口朝向窯膛,能直接得到窯墻及熱源輻射和傳遞的熱能;橫口坩堝的坩堝口朝向窯外,要通過坩堝壁間接取得熱量,能避免窯內(nèi)氣氛對玻璃液的影響和污染。坩堝窯適用于熔制產(chǎn)量小、品種多或經(jīng)常更換料種的玻璃。
窯膛包含一耐火材料砌筑的熔池,配合料投入窯池內(nèi)熔化。池窯有間歇式和連續(xù)式兩種。間歇式池窯又稱日池窯,一般較小,熔池面積僅幾平方米。熔制過程完成后,從取料口取料,大多采用手工或半機(jī)械成型。適用于生產(chǎn)特種玻璃。絕大多數(shù)池窯屬于連續(xù)式(圖2連續(xù)式池窯結(jié)構(gòu)示意),各個熔制階段在窯的不同部位進(jìn)行。各部位的溫度制度是穩(wěn)定的。配合料由投料口投入,在熔化部經(jīng)歷熔化和玻璃液澄清、均化的行進(jìn)過程,轉(zhuǎn)入冷卻部進(jìn)一步均化和冷卻,繼而進(jìn)入成型部最后均化(包括玻璃液溫度均化)和穩(wěn)定供料溫度。由于池窯靠近底部玻璃液溫度低而呈滯流狀態(tài),因此窯池玻璃液總?cè)萘看笥谧鳂I(yè)玻璃量,連續(xù)作業(yè)的加料量與成型量保持平衡。熔化好的玻璃液采用連續(xù)機(jī)械化成型。池窯的規(guī)模以熔化部面積(m□)表示。生產(chǎn)瓶罐玻璃的大型池窯熔化部面積達(dá)150m□以上,生產(chǎn)能力通??蛇_(dá)到300~400t/24h,熔化率可達(dá)2.5~3t/24h□m□。連續(xù)式池窯容量大,相對散失熱少,熱效率明顯高于坩堝窯,適于大批量高效率的連續(xù)性生產(chǎn)。
玻璃熔窯作用
boli rongyao
熱工過程
玻璃熔窯內(nèi), 還有熱量傳遞、動量傳遞和質(zhì)量傳遞。
①熱量傳遞:包括在火焰空間內(nèi)和玻璃液中由溫度差引起的火焰空間熱交換、玻璃液內(nèi)熱交換、蓄熱室內(nèi)熱交換和窯墻與外界環(huán)境的熱交換。
②動量傳遞:由壓強(qiáng)差引起的不可壓縮氣體流動、可壓縮氣體流動、氣體射流和玻璃液流動。
③質(zhì)量傳遞:燃燒過程中由氣相濃度差引起的氣相擴(kuò)散和玻璃液濃度差引起的液相擴(kuò)散。
玻璃熔窯由于采用的熱源不同,結(jié)構(gòu)形式有較大差別。如火焰熔窯、電熔窯和火焰-電熔窯具有不同的結(jié)構(gòu)。
以煤、重油、煤氣或天然氣為燃料的熔窯。燃煤的坩堝窯設(shè)火箱,煤燃燒后產(chǎn)生半煤氣,在噴火筒內(nèi)與二次空氣混合燃燒,火焰在窯膛空間傳遞熱量。燃油的坩堝窯設(shè)油噴嘴,噴出油霧在噴火筒內(nèi)燃燒。燃煤氣的池窯設(shè)有小爐,它由空氣通道、煤氣通道、舌頭、預(yù)熱室和噴出口組成。燃油的池窯設(shè)小爐,由油噴嘴、空氣通道和噴出口組成。池窯內(nèi)火焰流動方向與窯軸垂直的稱橫火焰窯,與窯軸相一致的稱縱火焰窯,與窯軸相一致并呈馬蹄型回轉(zhuǎn)的稱馬蹄焰窯。為使玻璃液在冷卻部得到冷卻,在熔化部與冷卻部間設(shè)有花格墻、矮碹或吊墻等分隔裝置,底部設(shè)流液洞、浮擋磚、卡脖,以調(diào)節(jié)液流和擋住未熔砂粒浮渣,用冷卻水管冷卻玻璃液。冷卻部往往連通一至多個成型部進(jìn)行玻璃液分配,因產(chǎn)品品種、成型方法不同,又分為瓶罐玻璃窯、平板玻璃窯、拉管窯、光學(xué)玻璃窯、球窯等多種形式。
火焰熔窯內(nèi)火焰離開窯膛帶有大量余熱,可用于加熱助燃空氣和煤氣,以提高火焰溫度和節(jié)約燃料?;厥沼酂嶂饕捎眯顭崾一驌Q熱器。圖2 連續(xù)式池窯結(jié)構(gòu)示意即是用蓄熱室回收余熱的連續(xù)式池窯。蓄熱室利用格子磚蓄積從窯膛內(nèi)排出的煙氣的部分熱量。隔一定時間后加熱作業(yè)換向,格子磚再把蓄積的熱量傳給進(jìn)入蓄熱室的助燃空氣和煤氣。為此,蓄熱室必須成對設(shè)置,使間接的加熱作業(yè)連續(xù)化。換熱器用陶質(zhì)構(gòu)件或金屬管道作傳熱體,將煙氣熱量通過通道壁連續(xù)傳給助燃空氣。坩堝窯多采用換熱式,結(jié)構(gòu)簡單且作業(yè)穩(wěn)定。池窯(尤其是大型池窯)多采用蓄熱式,余熱回收效率高且可靠,但須有換向設(shè)備。
以電能為熱源的熔窯。坩堝窯有電阻加熱和感應(yīng)加熱兩種加熱方式。熔制光學(xué)玻璃的坩堝窯一般在窯膛側(cè)壁安裝碳化硅或二硅化鉬電阻發(fā)熱體,進(jìn)行間接電阻輻射加熱。有的熔制特殊玻璃的坩堝窯采用感應(yīng)加熱方式,靠在窯中及玻璃液中感應(yīng)產(chǎn)生渦電流進(jìn)行加熱。池窯直接用窯內(nèi)的玻璃液作發(fā)熱電阻,可在玻璃液不同深度處布置多組和多層電極,使玻璃液發(fā)熱,并通過調(diào)節(jié)耗電功率控制溫度制度。采用這種方式時,玻璃液面以上的空間溫度很低(稱冷爐頂),因而能量基本消耗于熔制玻璃和窯壁散熱,沒有煙氣帶走熱量的損失和排放煙氣時對環(huán)境的污染,熱利用率高,并且無需設(shè)置燃燒系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)。電池窯可自動控制,管理人員少,勞動條件好,但電力資源消耗大。適用于熔制難熔玻璃、易揮發(fā)玻璃和深色玻璃。大型電池窯生產(chǎn)瓶罐玻璃能力達(dá)到每天150t。
以火焰熱源為主,玻璃液電阻發(fā)熱為輔的混合型池窯。作業(yè)運(yùn)行與火焰池窯相似。為了提高熔化率以增加生產(chǎn)能力和改善玻璃液熔化、澄清和均化的質(zhì)量,在火焰池窯的熱點(diǎn)和加料口等部位埋入電極進(jìn)行輔助加熱,獲得了良好效果。
這個問題,我之前剛好在雷法耐火技術(shù)看到過專業(yè)的答案:建設(shè)一座玻璃窯會用到的磚材品有硅磚,黏土磚,高鋁磚,莫來石磚,電熔鋯剛玉磚,電熔氧化鋁磚,石英磚,堿性耐火材料包括鎂磚、鋁鎂磚、鎂鉻磚、鎂橄欖石磚,...
玻璃熔窯的熔化能力 t/d是:噸/天T是質(zhì)量單位噸的簡寫,D是天(Day)的縮寫比如:***廠有有生產(chǎn)能力1200噸/天的玻璃熔爐3座
熱熔玻璃又稱水晶立體藝術(shù)玻璃,是開始在裝飾行業(yè)現(xiàn)的新家族。熱熔玻璃源于西方國家,近幾年進(jìn)入我國市場。以前,我國市場上均為國外產(chǎn)品,國內(nèi)已有玻璃廠家引進(jìn)國外熱熔爐生產(chǎn)的產(chǎn)品。熱熔玻璃以其獨(dú)特的裝飾效果成...
魯?shù)婪颉ぞ刂?楊紹戩譯:《玻璃熔化池爐》,中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社,北京,1962。(R.G□nther,Glasschmelz-Wannen□fen.)
上?;W(xué)院主編:《硅酸鹽工業(yè)熱工過程及設(shè)備》,中國建筑工業(yè)出版社,北京,1980。
孫承緒等編著:《玻璃窯爐熱工計(jì)算及設(shè)計(jì)》,中國建筑工業(yè)出版社,北京,1983。
(孫承緒)
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指出玻璃熔窯最常用的3種典型系統(tǒng)經(jīng)過窯頂隔熱層的傳熱狀況的計(jì)算結(jié)果。與定型耐火材料及不定形輕質(zhì)耐火材料比較,表明采用纖維隔熱材料的效果良好。
作為玻璃生產(chǎn)的核心裝置,如何延長玻璃熔窯的壽命一直是玻璃生產(chǎn)者所關(guān)心的問題,而玻璃熔窯的池壁又是玻璃熔窯最為關(guān)鍵的地方,其受侵蝕程度直接影響到玻璃熔窯的使用壽命。保護(hù)好玻璃熔窯的池壁,首先需要了解池壁為何受到侵蝕。
1.玻璃熔窯池壁受到侵蝕的原因
(1)玻璃生產(chǎn)的配合料在熔窯內(nèi)沿窯縱向由固體經(jīng)過火焰的高溫輻射加熱,第一階段為原料中各類組分間的硅酸鹽反應(yīng),第二階段為未反應(yīng)完全的泡沫狀硅酸鹽碴?duì)钗铮谌A段逐漸熔化成玻璃液。氧化鈉以滲透、擴(kuò)散、交代的方式從池壁磚的玻璃相和孔隙侵入內(nèi)部,在玻璃液溫度侵蝕和玻液流動沖刷作用下保護(hù)層流失。這是池壁侵蝕的主要因素。
氧化鈉粉末
(2)由于熔窯內(nèi)存在橫向和縱向的溫度差異,熔窯內(nèi)貌似平靜的玻璃液面下,實(shí)際上存在著橫向和縱向各種錯綜復(fù)雜的玻璃液對流。在化料區(qū)、泡沫區(qū)、和透明玻璃液區(qū)不僅受到火焰的加熱,而且還受著熔融循環(huán)玻璃液流的加熱。也正是這些多樣化的對流促進(jìn)了玻璃的熔化、澄清和均化,同時也造成了池壁的侵蝕。
高溫玻璃液
(3)從玻璃熔窯生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看,玻璃液面線至以下300毫米處,由于玻璃液黏度小、流速快,是池壁沖刷侵蝕的嚴(yán)重部位。而池壁侵蝕最嚴(yán)重部位是氣、液、固三相交界的化料區(qū)小爐處池壁,而不是氣、液二相交界處的溫度最高熱點(diǎn)小爐處池壁,因此料堆緊貼池壁最易造成池壁的沖刷侵蝕。
(4)一般玻璃熔窯均采用風(fēng)冷措施對池壁進(jìn)行保護(hù),通過對池壁液面以下100毫米左右的外側(cè)吹風(fēng)冷卻,使池壁磚內(nèi)部的局部溫度下降,延緩料堆及玻璃液對池壁磚的侵蝕。池壁冷卻風(fēng)對延長池壁壽命有非常重要的作用。如果吹風(fēng)位置不合理,或吹風(fēng)量過小、吹風(fēng)強(qiáng)度較弱,就不能充分發(fā)揮池壁冷卻風(fēng)的作用,導(dǎo)致池壁磚侵蝕速度加快,池壁風(fēng)控制不穩(wěn)定則容易引起池壁磚受急熱急冷而炸裂。
玻璃熔窯用池壁磚
(5)目前大多浮法玻璃廠家采用“雙高熱負(fù)荷”的熔化作業(yè)制度,提高1#~2#小爐溫度,相應(yīng)使投料池溫度升高,導(dǎo)致料堆根部比較活躍。由于熔化操作原因,兩側(cè)池壁溫度低于熔窯中部溫度,產(chǎn)生的玻璃液橫向?qū)α鲗⑶斑M(jìn)過程中的料堆引向池壁。并且由于大型浮法玻璃熔窯多采用2臺斜毯式投料機(jī),各個料股不能單獨(dú)調(diào)整料股方向等因素,時間越長越容易形成向兩邊池壁偏斜的“倒八字形”料堆。偏斜的料堆直接緊貼化料區(qū)小爐池壁磚前進(jìn)并逐漸熔化,對池壁產(chǎn)生較大的沖刷作用,加快了化料區(qū)小爐處池壁磚沖刷侵蝕速度。
斜毯式投料機(jī)
2.玻璃熔窯池壁的維護(hù)措施
(1)池壁風(fēng)的控制
①在熔窯投產(chǎn)時確定正確的池壁風(fēng)吹風(fēng)位置和吹風(fēng)寬度,且日常生產(chǎn)當(dāng)中要經(jīng)常檢查并根據(jù)情況及時調(diào)整。池壁風(fēng)吹風(fēng)位置以玻璃液面以下100毫米左右為宜,吹風(fēng)嘴要有一定寬度,使風(fēng)吹在池壁上約有60~80毫米寬度為宜,以增大池壁磚的冷卻保護(hù)面積。
②保證池壁風(fēng)吹風(fēng)量和吹風(fēng)強(qiáng)度的穩(wěn)定。吹風(fēng)量大小以晚上觀察池壁磚不發(fā)紅為準(zhǔn),或用紅外測溫儀測量池壁外表面溫度來進(jìn)行控制。吹風(fēng)強(qiáng)度的大小以風(fēng)吹到池壁磚后產(chǎn)生的反彈站在小爐過道中能感覺到為宜。
紅外測溫儀
③正常生產(chǎn)中要增加池壁冷卻風(fēng)量時,應(yīng)分成多次逐步增加,以防止池壁受急冷而炸裂。
④要根據(jù)熔窯不同時期的實(shí)際情況及時調(diào)整池壁風(fēng)量。在熔窯1年左右的初期,池壁較厚(厚度大于200毫米),風(fēng)量可控制小些,約為總池壁風(fēng)量的40%。熔窯運(yùn)行中期(池壁厚度小于200毫米),應(yīng)增加風(fēng)量至總池壁風(fēng)量的60%~80%。到了熔窯的后期(化料區(qū)和熱點(diǎn)處池壁侵蝕后幫磚),應(yīng)全開池壁風(fēng)量。
(2)料堆的控制
①在投料操作上,采用調(diào)節(jié)投料機(jī)閘板開度來調(diào)整料層厚度,使投料機(jī)出來的料堆形成熔窯的中部料層厚,向熔窯兩側(cè)池壁的料堆逐漸減薄,這樣符合熔窯實(shí)際橫向溫度分布的特點(diǎn),即熔窯中部的玻璃液溫度高料層厚,熔窯兩側(cè)池壁處的玻璃液溫度低料層薄,保證化料速度均勻,提高化料效率,還能有效減小熔窯中部與兩側(cè)池壁處的溫度差,減小熔窯內(nèi)橫向?qū)α?,使料堆不容易接觸池壁,兩側(cè)池壁處的玻璃液溫度趨向一致,形成良性循環(huán)。
②在溫度控制上保持熔窯兩側(cè)溫度對稱。一要使兩側(cè)熱負(fù)荷保持一致,二要使蓄熱室的格子體暢通無阻,三要保持兩側(cè)支煙道閘板開度要一致,四要保持兩側(cè)噴槍的火焰長度和剛性等相對一致。從熔化操作上盡量減小溫度控制所造成的熔窯橫向溫度差,使料堆不偏斜。
玻璃熔窯蓄熱室
(3)液面的控制
“液面穩(wěn)”是保護(hù)池壁的有效保證。在玻璃生產(chǎn)過程中要保持拉引量相對穩(wěn)定,以減少玻璃液面上下波動,減少玻璃液面波動對池壁的沖刷侵蝕。
(4)防止偏料及池壁保護(hù)的技術(shù)補(bǔ)救措施
①中部固料水管
在熔窯中心,即兩臺投料機(jī)之間安裝一根直徑76毫米、長約7~8米的冷卻水管貼住料面,大約至2#小爐位置,利用冷卻水包的吸熱降溫作用,吸引兩側(cè)的料堆緊靠固料水包前進(jìn),使料堆不靠池壁,兩側(cè)池壁處的玻璃液溫度升高。當(dāng)熔窯中部與兩側(cè)玻璃液溫差縮小,橫向?qū)α鬟_(dá)到平衡時,就能保證料堆的穩(wěn)定,不產(chǎn)生偏斜,對防止偏料及減輕池壁侵蝕和提高玻璃質(zhì)量都有很好的效果。
浮法玻璃燒煤氣小爐結(jié)構(gòu)圖
②兩側(cè)池壁擋料水包
由于熔窯特定原因產(chǎn)生的“倒八字形”料堆,在熔化操作不容易糾正的情況下,可在投料池兩側(cè)各安裝一根76毫米、長約7~8米的擋料水包,貼住玻璃液面,其擺放角度略朝熔窯中心傾斜。在擋料水包的有效長度內(nèi)將偏斜的料堆強(qiáng)行擋住,改變料堆傾斜運(yùn)動方向,減小料堆緊貼化料區(qū)小爐池壁的程度,對減輕料堆沖刷池壁有一定作用。
③池壁冷卻水鉤
由于池壁不斷受到?jīng)_刷侵蝕,熔窯運(yùn)行到一定時期,化料區(qū)池壁磚厚度較薄時(大概100毫米左右),有些廠家采用從下間隙磚處安裝冷卻水鉤,一般1個小爐池壁安裝2~3個冷卻水鉤,水鉤呈L形,長度為800~1000毫米,冷卻水鉤緊貼池壁內(nèi)側(cè),伸入料層深度60~70毫米,具體根據(jù)下間隙磚高度確定。冷卻水鉤頂住偏斜的料堆使之不貼池壁,還能降低該處的玻璃液黏度,減輕料堆對池壁侵蝕速度,起到保護(hù)池壁作用。但是池壁冷卻水鉤是雙刃劍,有利就有弊,由于池壁冷卻水鉤的冷卻作用,加大了熔窯中部與兩側(cè)的溫度差,使料堆更容易產(chǎn)生偏料。
池壁冷卻水鉤可與擋料水包結(jié)合使用,這樣既降低了池壁處玻璃液黏度,減小了對池壁的侵蝕作用,又強(qiáng)制料堆改變方向,克服了冷卻水鉤的偏料傾向,使料堆不緊貼沖刷池壁,能起到較好的池壁保護(hù)效果。
④池壁綁磚
在熔窯中后期當(dāng)池壁厚度很小時可采取池壁綁磚。采用33#或36#氧化法無縮孔鋯剛玉磚,規(guī)格為300 毫米×400毫米×100毫米,從1#小爐綁至熱點(diǎn)小爐處池壁。每次綁磚加上適當(dāng)增加池壁風(fēng)量,一般可安全使用2年左右,一個窯期內(nèi)一般可綁磚2次。
鋯剛玉磚
玻璃熔窯余熱發(fā)電,利用余熱鍋爐回收玻璃熔窯廢棄余熱中的熱能發(fā)電的技術(shù)。將鍋爐給水加熱生產(chǎn)出過熱蒸汽,然后過熱蒸汽送到汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功,將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。玻璃熔窯設(shè)計(jì)使用重油、天然氣、煤氣等燃料,燃料在爐內(nèi)燃燒形成的煙氣被排出窯外,即產(chǎn)生廢氣余熱資源,溫度在450℃左右,屬于中溫廢氣余熱。具有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會效益。但與火力發(fā)電相比,熱源不可控,受主工藝的影響較大。所發(fā)電力采用“并網(wǎng)但不上網(wǎng)”的方式。
本書在內(nèi)容上注重將理論與實(shí)踐相結(jié)合,包含了玻璃熔窯耐火材料的新內(nèi)容,可供從事玻璃生產(chǎn)的工程技術(shù)人員閱讀,也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。