浮法玻璃熔窯節(jié)能保溫

游今君，屠智革

(中國建材國際工程集團有限公司，上海 200063)

浮法玻璃生產(chǎn)線的熔窯是一個非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體，每個區(qū)域的溫度和環(huán)境都不一樣，因此每個區(qū)域采用的耐火材料的材質(zhì)和性能各不相同。同時對于不同區(qū)域的溫度控制也不一樣，這就給保溫工作帶來了很多的約束，同時由于窯爐內(nèi)充滿了各種氣體和原料粉料，因此熔窯的耐火材料和保溫材料所處的環(huán)境較惡劣，需要根據(jù)具體的情況選用合適的材料才能在保證熔窯安全的情況下達到很好的保溫效果。中國建材國際工程集團有限公司對于玻璃熔窯的保溫作了非常多的研究和實踐，也取得了很好的效果。

1 窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計方面

窯內(nèi)增加設(shè)置0#氧槍，提高投料池的預(yù)熔溫度，促進配合料的熔化。增加小爐對數(shù)，小爐內(nèi)配置3～4支噴槍；加強每只噴槍的控制，精準(zhǔn)控制每個點的溫度。窯爐下部煙道內(nèi)外表面加強密封，在煙道底層加鋪一層澆注料，保溫增加一層輕質(zhì)粘土磚加強密封。蓄熱室采用“2-2-1-1”分隔方式，隔墻采用到頂出碹頂方式，以減少隔墻傾斜現(xiàn)象。蓄熱室采用燒結(jié)筒形磚。蓄熱室上部外墻、分隔墻均采用燒結(jié)莫來石磚，中部墻體采用96%MgO磚，下部為低氣孔粘土磚(DN-12/DN-15)。蓄熱室墻體、頂碹采用復(fù)合保溫涂料以降低表面溫度，減少散熱。格子體底過渡層格子磚、爐條碹及找平磚均采用燒結(jié)硅線石磚。采用窄長卡脖結(jié)構(gòu)形式，減少熱量的流失，同時在該處設(shè)深層冷卻水包，通過調(diào)節(jié)深層水包的深度來控制玻璃液的回流量和溫降。熔化部后山墻采用J型吊墻，卡脖采用吊平碹，冷卻部前山墻采用拱碹結(jié)構(gòu)。卡脖吊平碹布置方式應(yīng)滿足深層水包與水平攪拌器位置互換要求。窄長卡脖結(jié)構(gòu)，適當(dāng)拉長深層水包與攪拌器之間的間距，改善溫度控制。熔化帶采用深池結(jié)構(gòu)，熔窯池底采用階梯結(jié)構(gòu)形式，熔化池深1 400 mm，澄清帶設(shè)置若干臺階，強化配合料區(qū)域玻璃液回流，促進配合料熔化。冷卻部胸墻前段留一水包孔，中間位置處留吹風(fēng)孔，末端留設(shè)水包孔加大磚門，加強精準(zhǔn)控制。熔化部大碹采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅磚，砌筑用耐火泥、脹縫密封料進口，大碹內(nèi)壁噴涂復(fù)合保溫涂料。冷卻部設(shè)置一對FEF加熱器，稀釋風(fēng)管風(fēng)嘴、稀釋風(fēng)機進風(fēng)口全部采用優(yōu)質(zhì)材質(zhì)。后山墻電視監(jiān)控磚采用優(yōu)質(zhì)鋯英石磚。大閘板實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，開度調(diào)節(jié)、顯示及限位進DCS控制系統(tǒng)，加強整體控制、節(jié)約能源。池壁風(fēng)管上部設(shè)置創(chuàng)新型風(fēng)嘴，方便后續(xù)作業(yè)。采用全等寬投料池結(jié)構(gòu)優(yōu)化熔窯尺寸。前臉采用45°L型吊墻，同時用擋焰磚結(jié)構(gòu)取代擋焰水包，并設(shè)投料口密封裝置加強投料口的密封和配合料的預(yù)熔。優(yōu)化設(shè)計1#小爐中心線至前臉的距離，可充分發(fā)揮1#小爐的潛力，進一步促進配合料的熔化。合理設(shè)計熔窯的澄清帶的長度，在保證節(jié)約能源的情況下使深層微氣泡有足夠的時間溢出。

2 窯爐材料選擇方面

選取保溫材料一般會遵循以下幾點原則：1) 選用的材料需要具有良好的保溫性能，即導(dǎo)熱系數(shù)需要滿足模型計算要求。2) 選用的材料一定要具有一定的耐火度，特別是在復(fù)合保溫下，各保溫層應(yīng)能滿足界面溫度的要求，否則會極大影響保溫性能，甚至完全失效。3) 具有高溫穩(wěn)定性，能夠保證在使用溫度條件下不粉化、不脫落。4) 具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，使用過程中不得被侵蝕或腐蝕本體結(jié)構(gòu)，且可固定貼合耐火材料。5) 具有一定抗沖擊強度和較輕的自重。6) 材料配置方案應(yīng)具有經(jīng)濟性。

一般浮法玻璃熔窯的窯頂大碹頂、窯體池底以及熔窯的池壁是散熱較多的部位。通常這些部位的散熱量總計占整個熔窯窯體散熱的80%～90%，熔窯窯體外表面?zhèn)鳠岱绞街饕獮閷α鲹Q熱與輻射傳熱。傳熱量的多少及快慢取決于熔窯窯體表面溫度和外部環(huán)境溫度。熔窯窯體表面溫度與外界環(huán)境的溫差越小，散熱損失就越低。因此，根據(jù)這一原理，為了通過減少熔窯與外部環(huán)境的熱交換來實現(xiàn)保溫節(jié)能的目的，那就可以采取措施降低熔窯窯體表面的溫度。通過對熔窯窯體進行有效地保溫，讓保溫后的窯體表面溫度盡可能地降低，這個溫度的降低與選用的保溫材料物性有很大關(guān)系，尤其是保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，兩者呈正相關(guān)的關(guān)系。除了保溫材料外，熔窯本體的耐火材料也要考慮外表在增加保溫層后的變化，因此通常窯池的耐火材料還需要兼顧高溫及耐侵蝕性，關(guān)鍵部位選用優(yōu)質(zhì)的AZS磚，使用最廣泛的是含ZrO233%～41%的電熔鋯剛玉磚，該材料耐侵蝕性好。池底采用2層鋪面磚，上層采用北京西普/淄博旭硝子電熔AZS磚，下層采用國產(chǎn)電熔AZS磚，厚度均為75 mm。熔窯池底保溫總厚度為230 mm，垛磚間活動保溫上層陶瓷纖維毯厚度為100 mm。

蓄熱室作為儲熱和換熱的重要載體，對于節(jié)能也非常的關(guān)鍵。通常蓄熱室采用“2-2-1-1”分隔方式，隔墻采用到頂出碹頂方式，以減少隔墻傾斜現(xiàn)象。蓄熱室采用燒結(jié)筒形磚。蓄熱室上部外墻、分隔墻均采用燒結(jié)莫來石磚，中部墻體采用96%MgO磚，下部為低氣孔粘土磚(DN-12/DN-15)。蓄熱室墻體、頂碹采用復(fù)合保溫涂料以降低表面溫度，減少散熱。格子體底過渡層格子磚、爐條碹及找平磚均采用燒結(jié)硅線石磚。1#～5#格子體上三層采用鉻剛玉磚。

3 保溫加強措施

中建材蚌埠玻璃院的節(jié)能環(huán)保所，通過多年來對窯爐保溫技術(shù)的研究，打破傳統(tǒng)保溫的慣性思維，在窯爐本體保溫措施外又創(chuàng)造性的發(fā)明了“玻璃熔窯梯度復(fù)合熱保溫技術(shù)”。 這一加強型保溫措施徹底改變了傳統(tǒng)保溫“保溫性能差、保溫衰減率大、耐久性能差和易脫落”等特點?！安Ａ鄹G梯度復(fù)合熱保溫技術(shù)”主要針對玻璃熔窯的不同部位，經(jīng)過嚴(yán)格的熱工模擬和精確的熱工計算，設(shè)計最佳的保溫方案：根據(jù)熱量從窯內(nèi)向窯外的梯度式散失特點，將保溫層按溫度段劃分為數(shù)個溫度段，根據(jù)每個溫度段溫度特點，科學(xué)地選擇“耐溫性能好、保溫性能強、且材料耐久性強”的合適的保溫材料。保溫層的最外層采用纖維噴涂技術(shù)，具有“低導(dǎo)熱、不開裂、表面平整細(xì)膩”的特點。同時采用我司獨創(chuàng)的“復(fù)合遮蔽技術(shù)”和“防熱橋施工工藝”，在降低傳統(tǒng)保溫厚底的前提下，使玻璃熔窯達到“表面溫度最低、表面散熱最小、保溫效果持久”的保溫效果。

通常玻璃熔窯各部位的保溫還應(yīng)注意以下事項:1)保溫部位以能保即保的原則，盡量擴大保溫面。2)注意保溫磚的界面溫度不要超過材料的承受溫度。3)大碹、胸墻、小爐墻、蓄熱室碹為烤窯后保溫。4)窯爐膨脹縫處不保溫。

4 結(jié) 語

通過對浮法玻璃熔窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、耐火材料及保溫材料的合理選擇以及創(chuàng)新的玻璃熔窯梯度復(fù)合熱保溫技術(shù)等全方位的節(jié)能保溫措施，做到熔窯能保即保的原則。以上的這些措施已經(jīng)在多個窯爐中使用實踐并達到了非常好的效果，實踐證明這些方案和措施具有方案科學(xué)、經(jīng)濟實用和低投入高回報的特點，希望在未來的項目中能創(chuàng)新更多更好的保溫措施。