浮法玻璃窯爐蓄熱室格子體全生命周期的管理

潘弘 田華 王磊 孫鋼

（1. 金晶科技股份有限公司 淄博 255086；2. 滕州金晶玻璃有限公司 滕州 277500；3. 金科博山玻璃有限公司 淄博 255086）

0 引言

蓄熱室是玻璃窯爐的余熱回收裝置，蓄熱室格子體會吸收并能夠存儲高溫煙氣的熱量，換向后再將熱量傳遞給助燃風，對助燃風進行升溫從而提高燃燒時火焰溫度。某浮法玻璃生產(chǎn)線窯爐有7對小爐，燃料為天然氣，蓄熱室結(jié)構(gòu)為兩兩聯(lián)通式，格子體堵塞后對窯爐影響比較明顯。

1 蓄熱室堵塞的危害

1.1 影響蓄熱排廢效果

蓄熱室格子孔堵塞后，助燃風上風困難且因換熱效果下降造成助燃風溫度偏低，使得燃料燃燒不充分，火焰混濁，不容易升溫，減少了格子體總能力的吸收，導致燃料量增加。能耗增加的同時影響玻璃本體質(zhì)量。

1.2 窯壓增大，加劇窯爐耐火材料的燒蝕

燃燒產(chǎn)生的大量廢氣不能完全排出，使得熔窯窯壓升高，而煙氣不能順利排出窯爐，導致煙氣對耐火材料的沖擊影響增大，大碹受煙氣沖擊影響，出現(xiàn)鼠洞的可能性增加，而窯爐其它部位的耐火材料也會由于同樣的原因受到?jīng)_擊，造成損害，縮短窯爐壽命。

1.3 脫硫脫硝風機變頻增大，增加系統(tǒng)運行費用

為了降低由于蓄熱室堵塞造成的窯壓升高的情況，脫硫脫硝的風機變頻需要相應(yīng)提高，從而維持窯壓的穩(wěn)定，使得風機變頻長期處于高位，縮短了設(shè)備的使用壽命，也增加了電力成本。由于火焰燃燒效果不佳，增加了氨水等煙氣處理藥劑的使用量，增加了系統(tǒng)運行的費用，加大了煙氣排放指標超標的風險。

2 蓄熱室堵塞的原因

2.1 格子磚制作期間結(jié)構(gòu)受損

①格子磚制造過程有瑕疵。如原料品位不高，燒結(jié)程度低，導致磚體強度不夠；②裝運中受外力沖擊破損。砌筑時，存在裂紋的格子磚未能挑出，烘烤時因膨脹，裂紋加?。虎蹓A性格子磚，在存放過程中，因被水淋或存放于潮濕環(huán)境中時間長，受潮水解；④蓄熱室隔墻歪斜或倒坍（特別是硅質(zhì)隔墻），磚掉落至格子體上面，硅磚與鎂質(zhì)格子磚發(fā)生共熔；⑤烤窯時，由于砌筑膨脹縫設(shè)計，升溫過程中控制不當，造成蓄熱室結(jié)構(gòu)損壞。

2.2 窯爐設(shè)計缺陷和熔化工藝的操作

①前臉墻與1#小爐間距過小，或者1#支煙道閘板開度太大，導致飛料增加，侵蝕加??；②由于配合料水分過低，超細粉過多，燃燒過程中飛料被吹入蓄熱室格子體，導致阻塞；③燃燒火焰過長、燃氣噴槍角度低等原因?qū)е氯紵辉谧罴褷顟B(tài)，導致火焰對配合料堆沖擊，特別是熔化前區(qū)1#、2#小爐飛料較多，造成格子體頂面結(jié)料沉積；④熔化工藝參數(shù)設(shè)定不合理、出現(xiàn)熔窯問題沒有及時修補，導致耐火材料燒損加重。

2.3 硫酸鹽沉積

配合料含有硫酸鹽及硫化物，格子體中低溫區(qū)溫度降低，硫酸鹽凝結(jié)，導致其沉積，如果純堿中Cl-含量高時，因其揮發(fā)性強，就會造成硫酸鹽沉積效應(yīng)加劇。在冷修時，拆除蓄熱室時會發(fā)現(xiàn)，中低溫區(qū)格子體（800～1100 ℃）區(qū)域，即格子體高度從底部第15～25層，通常為硫酸鹽沉積區(qū)，中間的空氣通道被堵塞，造成明顯變小或完全堵塞，甚至粘結(jié)在一塊，很難拆除，主要是由于這個原因造成。

為及時監(jiān)控格子體的工藝狀況，需要制定制度，定期巡檢，對格子體工作情況進行檢查。由于蓄熱室格子體工作環(huán)境溫度較高，通過熱電偶檢測顯示溫度超過1450 ℃，打開蓄熱室底部觀察孔觀察格孔透光到沉渣室地面上的明暗情況，一般是通過每天檢查蓄熱室最底部地面上的明亮情況判斷格子磚的堵塞狀況。

3 蓄熱室疏通方法

格子體堵塞的處理方法比較多，比較常用的方法有使用壓縮空氣吹掃法、延長換向時間加熱法、人工采用鋼釬疏通法、底部增加燃燒器火焰燒蝕法、人工格子體摘帽法、蓄熱室格子體更換法等。

3.1 使用壓縮空氣吹掃法

一般是用于在窯爐剛剛投產(chǎn)時間不長，格子體里面的積灰比較松散，還沒有完全凝結(jié)結(jié)實，能夠被吹下來的情況。使用壓縮空氣吹掃方法可以有兩種，第一種是從蓄熱室格子體上部吹掃，第二種是在蓄熱室下部進行吹掃。上部吹掃方法是在蓄熱室目標墻上開孔，然后伸入壓縮氣鐵管，使用0.3 MPa壓力壓縮氣，對排煙側(cè)的格子孔進行吹掃，吹掉凝結(jié)在上部的積灰和凝結(jié)物；蓄熱室下部吹掃法，在排煙側(cè)用0.3 MPa壓縮空氣，從下往上吹掃。

3.2 延長換向時間加熱法

窯爐投產(chǎn)一段時間后，檢查發(fā)現(xiàn)蓄熱室格子體堵塞，使用壓縮空氣吹掃法沒有效果時，采用延長換向時間加熱排煙一側(cè)格子體溫度，換向時間逐漸延長，一側(cè)從正常 20 min延長至30 min左右，利用下火的高溫煙氣，把格子孔堵塞處的溫度升高，將硫酸鹽熔化成液態(tài)掉落，硫酸鹽會從上面掉落到下面，不過如果格子體下部有堵塞，硫酸鹽會在堵塞地方繼續(xù)凝結(jié)，造成下部格子體堵塞，堵塞問題還是沒有根本解決。要注意及時測量爐條碹溫度，不能超過1100 ℃。

3.3 鋼釬疏通法

窯爐人員準備多根能通到蓄熱室格子體頂部、一頭帶錐體的耐熱鋼焊制的鋼釬，根據(jù)堵塞的高度、焊接長度保證能夠捅到堵塞物為宜。在上火的一側(cè)，保窯工進入格子體下部，由窯爐工用鋼釬對每個格孔進行沖搗以疏通格孔。鋼釬疏通法的優(yōu)點是對熔化工藝的影響小，所以對生產(chǎn)的影響比較小，對堵塞不嚴重或者堵塞不是特別結(jié)實的疏通效果明顯。但因為溫度比較高，人的耐熱力有限，需要操作人員分批次輪流進入疏通，一般6人3組，輪流進入，鋼釬每次疏通1個孔，效率較低。

3.4 底部增加燃燒器火焰燒蝕法

底部燃燒器火焰燒蝕法分為兩種，一種是使用1個大的燃燒器從底部燃燒升溫，持續(xù)升溫把凝結(jié)的硫酸鹽融化，就會流淌到蓄熱室地面；另一種是使用柴油槍進行蓄熱室單個格子孔燒。底部燃燒器燒蝕法：在清渣門插入一個熱發(fā)生器，通入天然氣點火升溫，把積灰全部熔化流淌下來；火焰燒蝕法要注意火焰的角度和溫度，不能把火焰對著一個位置進行長時間燃燒升溫；升溫的溫度保持爐條碹不能超過1100 ℃，同時火焰的長度控制在2～4 m，這樣既可以在短時間內(nèi)使格子體里面的凝結(jié)物熔化，保證了格子體始終處于耐火材料可以承受的溫度，防止由于局部過熱導致格子體不穩(wěn)定造成耐火材料燒壞倒塌。柴油槍單個格子孔底燒法：柴油泵和1～2套柴油燃燒器，連接好供油管路，將柴油槍放到需要燒的格子孔下部，點火進行底燒升溫；單個格子孔底燒法缺點是如果溫度太高，會造成局部過熱，燒壞格子體，燒損嚴重可能會造成蓄熱室塌落。

3.5 人工格子體摘帽法

窯爐運行到整個窯爐周期設(shè)計中期或中后期，上部格子磚受高溫、飛料、碎裂等因素影響堵塞，上部幾層格子體堵塞很嚴重，以上疏通方法已經(jīng)不能起到效果，影響了助燃風的進入，影響熔化工藝、化料效果和玻璃質(zhì)量，需要請專業(yè)熱修公司進行摘帽處理。關(guān)閉小爐閘板，在蓄熱室的目標墻開口，在格子體上鋪上厚鐵板，把堵塞損壞的格子體取出，保持格子體暢通，恢復蓄熱室的工作狀態(tài)，保證熔化工藝正常。

3.6 蓄熱室格子體更換法

當窯爐運行6年以后，如果前區(qū)的蓄熱室堵塞嚴重，而且是倒塌的陰虛，采取前面各種疏通方法已經(jīng)沒有效果，為了保持正常的生產(chǎn)，可以采用更換蓄熱室格子體磚的方法。提前準備水杠、耐熱鋼板、鐵板、膠管及其它工具。關(guān)閉全部小爐閘板，進行蓄熱室降溫，同時在目標墻開孔，在小爐斜坡碹后端下鋼板，把熔窯和格子體隔離開，避免熱氣流進入蓄熱室。在蓄熱室，插入水杠并在水杠上鋪鐵皮，逐層清理格子體的磚至爐條碹，如果爐條碹斷裂或者有問題，也要更換。然后重新擺放新磚，封目標墻，上面提鋼閘板，讓煙氣通過，下面提小爐閘板讓煙氣排出，對格子體升溫。其優(yōu)點是更換完格子磚的蓄熱室蓄熱和排廢能力恢復，熔化能力提升，能耗大幅下降；不足是更換時間長，投資較大：一般2個蓄熱室格子體需要6～7天，如果更換前4對蓄熱室格子體大約20天，使用新格子磚需投資1200多萬，投資回收期大約300天。

4 某司某條600 t/d的生產(chǎn)線蓄熱室疏通案例

某條600 t/d的生產(chǎn)線的蓄熱室堵塞比較嚴重，整體疏通率為40%左右，聯(lián)系外協(xié)熱修公司，對堵塞的蓄熱室格子體進行人工疏通，效果比較好，疏通率大幅提升達到90%以上。疏通率提升之后，熔化能力提升，天然氣能耗降低，玻璃質(zhì)量提升，起到了很好的效果。疏通前后對比見圖1、圖2。

圖1 右側(cè)2號蓄熱室格子體疏通前后對比

圖2 左側(cè)5號蓄熱室格子體疏通前后對比

蓄熱室疏通期間，通過跟蹤兩側(cè)蓄熱室清理的爐渣灰看，1#～5#小爐的爐渣灰前區(qū)大多顏色灰白；6#～7#小爐的爐渣灰顏色為黃色，見圖3、圖4。

圖3 1 #～5 #小爐的爐渣灰照片

圖4 6 #～7 #小爐爐渣灰照片

對兩側(cè)1#～7#小爐的蓄熱室爐渣灰取樣，進行成分化驗，見表1。爐渣灰的主要成分為Na2O和SO3， 1#～5#小爐爐渣灰Na2O含量占42.80%，SO3含量占43.70%，MgO含量占4.73%；6#～7#小爐爐渣灰Na2O含量占48.30%，SO3含量占44.23%，MgO含量占0.21%；其它成分含量較少。通過成分檢測，判斷都是硫酸鹽凝結(jié)造成，和疏通之前的判斷一致，需要改進工藝，減少硫酸鹽進入蓄熱室格子體堵塞。

表1 檢測爐渣灰質(zhì)量成分

5 結(jié)語

熔窯一旦投入運營，格子體設(shè)計、選材、砌筑質(zhì)量、烤窯質(zhì)量就已成定局，無法再改變，一定要從新線投產(chǎn)就做好蓄熱室全生命周期的管理工作。發(fā)現(xiàn)蓄熱室有堵塞的跡象，就要對蓄熱室進行清理，如果蓄熱室格子孔有明顯少量堵塞，可用人工疏通法及時疏通；如果窯爐后期蓄熱室大面積堵塞，建議更換蓄熱室格子體；相同設(shè)計的窯爐，實際運營堵塞情況往往相差較大，不同的工藝控制水平?jīng)Q定了格子體堵塞的速率；處理格子體堵塞方法很多，但疏通次數(shù)越多對格子磚本身損害也越大，因此，生產(chǎn)過程中更應(yīng)提高工藝控制操作水平，嚴格控制原料質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)有堵塞跡象盡早疏通，同時在疏通時間、疏通頻率及生產(chǎn)質(zhì)量之間找到最佳匹配值，以使格子體使用壽命和熔窯整體設(shè)計壽命匹配。