池壁冷卻風在玻璃纖維窯爐中的應用

王海軍，沈培軍，王杰

（巨石集團有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

0 引言

池壁作為玻璃纖維及玻璃行業(yè)窯爐的關鍵組成部分， 其狀態(tài)的良好與否直接決定著窯爐連續(xù)作業(yè)的穩(wěn)定性，并影響著窯齡的長短。 目前對于窯爐池壁的冷卻主要有風冷、水冷、氣冷等多種冷卻形式[1]，因風冷形式結構簡單、調控方便、易操作等優(yōu)點， 玻璃纖維窯爐和玻璃窯爐大多采用風冷形式冷卻池壁， 以此保證窯爐運行安全和延長窯爐壽命。 玻璃纖維窯爐與玻璃窯爐的結構、原料性質和工藝制度均有不同， 尤其是大流量的玻璃液熔化或大型玻璃纖維窯爐或進行配合料高效強熔的玻璃纖維窯爐， 窯爐熔化率大幅度提高， 在玻璃液-池壁界面處的玻璃液流速、黏度、摩擦及溫度等的循環(huán)變化加快， 使得相應的池壁侵蝕也隨之增加， 采用風冷形式更有利于池壁上層界面處后期的熱態(tài)更換和綁磚處理。

1 池壁冷卻風的作用

1.1 延長窯爐池壁壽命

因玻璃纖維窯爐嚴苛的耐侵蝕性和抗耐材污染能力，故玻璃纖維窯爐的池壁耐火材料選用抗侵蝕和熱震性能優(yōu)異的致密鉻磚或高致密鉻磚。但窯爐池壁的侵蝕是復雜物理-化學反應的綜合過程，玻璃黏度、窯爐溫度、界面對流、爐內氣氛等大量參數影響著玻璃熔體與耐火材料之間的相互作用。

在窯爐內池壁的液面線處是固相-液相-氣相的三相界面， 一般地， 池壁界面處的侵蝕是最嚴重的，但從冷修停窯時的玻璃纖維窯爐池壁部位發(fā)現，池壁侵蝕最為嚴重的位置是池壁的上口部位， 這與池壁液面上方的液態(tài)玻璃滴與粉料沖涮及氣流的高溫沖擊有關。 為此，可適當調整冷卻風角度，使池壁冷卻風傾斜向上，以降低池壁上口部位溫度，增加池壁的耐侵蝕能力，延長窯爐池壁整體壽命。

1.2 穩(wěn)定胸墻結構

玻璃纖維窯爐的胸墻是由胸墻磚、 胸墻保溫層、掛鉤磚、支撐鑄鐵板和巴掌鐵等部分組成的整體，整個胸墻的重量全部由巴掌鐵承重。 為更好的提高池壁的抗侵蝕能力和實現池壁對玻璃液的良好蓄熱性能，玻璃纖維窯爐的池壁通常為分部階梯形布置、非通體式多層結構的復合類型、在胸墻與池壁過渡的空隙處還設置有間隙磚。

池壁冷卻風在冷卻窯爐池壁的同時，冷卻了巴掌鐵。因此在生產過程中，池壁冷卻風的調節(jié)，對防止窯爐胸墻內傾有著重要作用，其風量大小直接關系著胸墻結構的穩(wěn)定性和窯爐的整體安全。

1.3 減小局部燒損和漏料風險

目前玻璃纖維行業(yè)的窯爐生產已普遍采用全氧燃燒技術[2-4]，在全氧燃燒中，由于燃燒產生的火焰剛性較好且溫度較高，長時間的火焰舔舐，會使相應位置的窯爐池壁產生燒損。

池壁冷卻風的引入， 可降低窯爐池壁局部燒損部位的溫度，進而起到減緩燒損的目的。 同時，當發(fā)生池壁穿孔漏料或有玻璃液滲流發(fā)生時可及時冷卻和凍結相應位置，有效防范池壁漏料的發(fā)生。

2 冷卻風嘴位置及風量

2.1 冷卻風嘴位置

根據玻璃纖維行業(yè)經驗，窯爐的液面一般距離池壁上沿50~100 mm， 因此池壁冷卻風嘴在池壁高度方向對應設置在這一區(qū)域。 在窯爐內投料區(qū)、熔化區(qū)、鼓泡區(qū)、澄清區(qū)等不同區(qū)域，根據池壁燒損侵蝕情況不同，冷卻風嘴安裝高度上下略有差異。

同時，考慮到冷卻風對池壁的射流沖擊、冷卻換熱后熱風的擴散等，池壁冷卻風嘴至池壁前后位置的距離為100 mm 左右。

2.2 冷卻風的風量

在窯爐內的不同區(qū)域需要的冷卻風量是不同的，如投料區(qū)的配合料預熔時揮發(fā)物較多、鼓泡區(qū)玻璃液攪動頻繁，這些易造成對池壁的沖刷，冷卻風嘴的出風量可適當增加。 在一個窯齡期間，根據實際使用經驗，各階段的風量也稍有差別。 對10 y設計窯齡的玻璃纖維窯爐來說：

在窯爐運行的第1~2 y，總風量達到設計風量的50%~60%，可取值為55%；在窯爐運行的第3~4 y，總風量達到設計風量的60%~70%， 可取值為65%；在窯爐運行的第5~6 y，總風量達到設計風量的80%~90%，可取值為85%；在窯爐運行的第7~8 y，總風量達到設計風量的90%~100%， 可取值為95%；在窯爐運行的第9~10 y，總風量可回調至第5~6 y 的狀態(tài)，即80%~90%，可取值為85%。

3 池壁冷卻風的工藝要點

3.1 池壁冷卻風的開啟

池壁冷卻風在開啟前需確保冷卻風機進風口無雜物，進風口附近無易飛揚物及雜物堆放，并且檢查風機潤滑油位正常；池壁冷卻風開啟時應逐步升高風機開度至設定開度；池壁冷卻風機正常運行時應做好冷卻風的壓力或風量監(jiān)測，同時注意觀察運轉聲音有無異常、電機溫度是否正常。

3.2 備用池壁冷卻風的切換

為更好的維護保養(yǎng)和保證冷卻風機的性能，需定期進行備用冷卻風的切換。 在切換過程中，啟動備用風機緩慢增加開度，直到與原運轉風機開度相同，并觀察運轉狀況， 確保已開啟的備用風機運轉正常后，慢慢打開備用風機出口插板閥，同時關小原運轉風機出口插板閥，直到備用風機出口插板閥全開、原運轉風機出口插板閥全部關閉，停止原運轉風機。

在風機切換過程中，應注意盡量保證主風管壓力穩(wěn)定。 冷卻風切換后，應對比切換前后的風壓是否相同或相近，如果差距較大，則重新調節(jié)風機開度直到風壓相同或接近為止。

3.3 池壁冷卻風的清潔保養(yǎng)

玻璃纖維的廠房在設計時池壁冷卻風機往往布置在窯爐底部周圍并避開通道。 由于通道的作用及受底樓廢絲區(qū)的影響， 池壁冷卻風機正常鼓風運轉時，在風機進風口、葉輪和機殼上極易結垢并形成沉積物。 為保證冷卻風的清潔和風機良好的運行狀態(tài)，可利用壓縮空氣、 粗砂或砂石、 聲波等方法進行清理。 也可在冷卻風機進風口安裝過濾網，或對冷卻風機進行區(qū)間隔離，使冷卻風機處于良好的供風狀態(tài)。

還應注意池壁冷卻風機的日常檢查，包括潤滑油位是否到位、進風口有無雜物、風機有無異響和震動、電機是否過熱等。

4 結語

綜上可見， 池壁冷卻風不僅能有效延緩池壁侵蝕， 還對穩(wěn)定胸墻結構、 保證窯爐安全起著重要作用。 同時，因窯爐的持續(xù)高溫作業(yè)特性、侵蝕機理的復雜性、池壁狀態(tài)實時監(jiān)測難度大等特點，其部分工藝控制具有明顯的經驗性， 這影響著窯爐運行成本的精細化控制和企業(yè)“能耗雙控”目標的精準控制。