浮法玻璃熔窑的结构_图文 下载本文

除了以上所述两种卡脖结构外,近年来从国外引进技术的还有U形吊碹、双L形吊碹以及吊平碹等多种形式的卡脖结构,这些卡脖结构形式复杂,且投资较大,在国内一些高档玻璃和圧延玻璃生产线得到应用和推广。

(2)冷却部的结构

冷却部的作用是将已熔化好的玻璃液均匀冷却降温。

冷却部结构与熔化部结构基本相同,也包括大碹、碹碴、胸墙、池壁和池底及相应的钢结构等组成。只不过池深可以和熔化部相同也可以略低一些,大碹跨度比熔化部要小一些,因此结构上略微简单一点,但所用耐火材料根据玻璃质量的要求有所不同。高档玻璃的冷却部池壁以及池底铺面砖一般采用α-βAl2O3砖,铺面砖下的捣打层用α-βAl2O3质捣打料,这些材料的发泡指数为零,污染指数为零,因此对玻璃液不构成污染。胸墙、大碹采用优质硅砖较好。

四 小炉、蓄热室

小炉和蓄热室是熔窑结构的主要组成部分,浮法玻璃熔窑的小炉和蓄热室结构组合形式根据燃料形式的不同有两种形式,即箱形组合和半箱形组合。燃油、天然气的熔窑采用箱形组合,燃发生炉煤气的熔窑采用半箱形组合。浮法玻璃熔窑的小炉和蓄热室设置在池窑的两侧,对称布置,根据熔化量的规模不同,设4~10对小炉。

1、小炉

(1)名称

浮法玻璃熔窑小炉根据使用燃料的不同而有不同的类型。

燃料是发生炉煤气的,其燃烧设备称之为小炉,小炉口称之为喷火口。

燃料是重油或其他液体燃料时,采用的是喷嘴(既燃烧器),小炉口应称之为喷出口。

(2)小炉的作用

小炉是玻璃熔窑的重要组成部分,是使燃料和空气预热、混合,组织燃烧的装置。它应该能保证火焰有一定的长度、亮度、刚度、有足够的覆盖面积,不发飘、不分层,还要满足窑内所需的温度和气氛的要求。

煤气和空气分别由蓄热室预热后经过垂直通道(上升道)和水平通道进入预燃室,在预燃室内进行混合和部分燃烧,并以一定方向和速度喷入窑内继续燃烧,烟气这时则进入对面的小炉,因此,小炉起到一个空气通道和排烟通道的作用。但是,小炉的结构对于窑内的传热情况及玻璃熔化过程都有着重要的作用。

目前,国内生产规模为400t/d以上的浮法玻璃熔窑采用6对小炉的居多,700t/d以上的有的采用7对小炉,最多达到10对小炉。在小炉的设计时由于燃油、燃煤以及燃气的特性决定了其小炉技术参数的差异性。如:小炉喷出口的总面积与熔化部面积的比值以及小炉斜碹的下倾角度等。

(1)小炉的结构

小炉由顶碹、侧墙和坑底组成。小炉与熔窑连接的碹称为小炉平碹,与蓄热室连接的碹称为后平碹,中间部分碹为斜碹。图1-6为烧油小炉的结构。碹和侧墙、坑底组成小炉空间。浮法玻璃熔窑的平碹采用插入式结构,做成上平下弧形,并与熔窑胸墙匹配,前述防止胸墙内倾的措施是将胸墙设计面内倾式,并且大碹边碹砖直接压在胸墙上,因此小炉平碹也要相应设计成如图1-4所示的结构,这种结构也是目前普遍采用的。

图1-6 烧油小炉的结构

1-蓄热室顶碹; 2-小炉后平碹; 3-小炉斜碹; 4-小炉平碹; 5-熔化部;

6-小炉坑底; 7-蓄热室内侧墙; 8-格子体; 9-蓄热室外侧墙

图1-8 小炉平碹

小炉斜碹是组成小炉的重要部位,也是容易被烧损的部位,斜碹的设计要与相应的小炉平碹结构匹配,如图1-8所示(图1-8是与图1-7的平碹相对应的斜碹结构)。

后平碹、侧墙和坑底结构较简单,这里就不一一叙述了。

(2)烧煤气小炉的结构特点

烧煤气小炉在结构上与烧油小炉除了上述不同点外,最主要的不同之处还有小炉舌头。通常小炉舌头伸出长度为400~450㎜,如图1-9所示。

图1-7 小炉斜碹 图1-9 烧煤气小炉的结构

一般烧煤气小炉口的高度为400~500㎜,拱的股跨比为1:10.

蓄热室烧煤气小炉的斜碹形式目前有两种:一种是直通形;另一种是喇叭形。直通形小炉的优点是:煤气呈扁平状出上升道,容易与助燃空气混合,混合气体对小炉侧墙的冲刷小,而且小炉结构简单,施工方便。喇叭形小炉的优点是:喇叭形状强制性地使火焰形成扩散状,可提高火焰的覆盖面,并能改善因煤气上升道间距较小而造成维修环境恶劣的状况。

2、蓄热室

蓄热室实际是一种余热回收装置——属于废气余热利用系统的一部分,蓄热室属于废气余热利用系统的一部分,它是利用耐火材料做蓄热体(称为格子砖),蓄积从窑内排出烟气的部分热量,用来加热进入窑内的空气。当窑内高温废气流经蓄热室格子体时,将格子砖加

热,在这一过程中,格子砖的温度逐渐升高。存储在格子体内的热量在火焰转向后,将流经此格子砖的煤气或空气加热,从而保证火焰有足够高的温度,以满足玻璃熔制的需要,在这一过程中,格子砖温度逐步降低,如此循环。所以,蓄热室的作用就是将废气中所含的热量通过格子砖的吸收、蓄热作用,然后传给空气和煤气,将其加热到一定的温度,以达到节约燃料、降低成本的目的。

玻璃熔窑内地废气从窑内排出时的温度为1400~1500℃左右,可将煤气预热到800~1000℃,空气预热到1000~1200℃,废气排出蓄热室时代温度在600℃左右。

(1)蓄热室的结构

蓄热室由顶碹、内外侧墙、端墙、隔墙、格子体及炉条等组成。浮法玻璃熔窑蓄热室顶碹厚度一般都等于或大于350㎜,用优质硅砖砌筑,中心角为90°~120°,要视具体情况而定。侧墙、端墙、隔墙一般厚度为580mm,一般下部用低气孔黏土砖砌筑,中、上部用碱性耐火材料砌筑,也有上部用硅质材料的。

(2)蓄热室的形式 为了提高蓄热室的蓄热性能以及使用寿命,国内外蓄热室有很多形式,但就国内浮法玻璃熔窑而言,最常见的有连通式结构、分隔式结构、半分隔式结构、两小炉连通式结构、两段式结构、全连通式结构等等。

连通式结构是熔窑一侧小炉下面的空气蓄热室为连通的一个室,煤气蓄热室也为连通的一个室。这种形式由于气流发布不均,容易形成局部过热使格子砖很快烧坏,目前已很少使用。

分隔式结构是将蓄热室以各个炉为分隔单元,各个室的气体不能串通,气体分配各个室的分支烟道上的闸板来调节。这种结构形式的优点是,气体分配调节比较便利,热修格子体比较方便,但由于隔墙较多,减少了格子体的体积,格子体的热交换面积较小,热效率不高。

半分隔式结构是指将蓄热室炉条以上的烟道以每个小炉分隔,蓄热室本身不分隔,气体分配调节闸板仍然在分支烟道上。

两小炉连通式结构是将每两个小炉分隔成一个室,而一个小炉一个分支烟道,来调节每个小炉的气体分配,这种结构较分隔式结构,减少了隔墙数量,增加了格子体的热交换面积,提高了热效率。但由于减少了隔墙数量,侧墙稳定性会差一些。另外,由于两两连通,给热修格子体带来了一定的困难,必须两个小炉一起修,会严重影响生产。这种形式的蓄热室目前在大型浮法玻璃熔窑上应用较多。

两段式结构是指将一个单一的蓄热室分成两个蓄热室,其间用隔墙分开,用一个垂直通道连接,即将蓄热室分成高温区和低温区的两部分。采用这种结构主要是防止硫酸钠的气、液、固态转化对格子砖的侵蚀,使这个转化在连接通道内进行,以延长格子砖的使用期限。由于这种形式的结构复杂,目前已很少使用。

全连通式结构形式是指将熔窑一侧的整个蓄热室连通为一个室,而分支烟道又按每个小炉一个来调节各个小炉的气体分配。这种结构的蓄热室最大限度地增加了格子体的热交换面积,热效率较高。但由于没有隔墙,侧墙的稳定性较差,如果局部格子砖倒塌、堵塞,将无法进行热修。目前,这种结构形式的蓄热室在大型浮法玻璃熔窑上也有使用。

(3)炉条 炉条是承受格子体质量的耐火材料结构,实际上它也是一个拱碹结构,只不过是由单一的碹砖砌成的一条一条拱碹,条与条之间留有空隙以便通气,所以称之为炉条碹。

由于炉条碹是承受格子体重量的拱碹(上面码放格子砖),因此拱碹上面必须找平。找平的方法与两种,一是在拱碹的弧形上面用爬碴砖砌平,另一种是直接用上面平直而下面成弧形的碹砖砌筑。

炉条碹的宽度高高度,要根据炉条所承受的格子体质量计算来确定,一般宽度不小150mm,高度不小于300mm,每条炉条间距不小于150mm。为了使意单一的炉条稳定性增

加、整体性增强,通常在炉条碹上加两道加强筋碹砖。炉条部位耐火材料一般用低气孔黏土砖砌筑。

(4)格子体 格子体是蓄热室的传热部分,是蓄热室结构中最重要的组成部分。格子体的结构是否合理,不仅影响蓄热室的使用寿命,而且直接影响蓄热室的蓄热效能,进而影响整个熔窑的热效率。因此要求组成格子体的耐火材料能耐高温、耐侵蚀、蓄积热量多、传热快、热振稳定性好,并要求整个格子体具有很好的结构稳定性。

五 烟道

(1)烟道的作用及分类

烟道是气体的通道,这就是烟道的作用。燃料在窑内燃烧后的废气从小炉下行到蓄热室,再经烟道和烟囱排入大气。烟道除了用于排烟供气以外,还可以通过设置闸板调节气体流量和窑内压力;烟道的作用是利用它的高度产生一定的抽力,来克服窑炉系统,包括烟囱本身的阻力,使空气能以一定的速度喷入窑内,并可将燃烧后的产物排出窑外。

烟道系统中包括空气烟道、煤气烟道、空气支烟道、煤气支烟道、中间烟道、总烟道及通向余热锅炉的烟道。

(2)烟道的结构形式

烟道上面是拱碹结构,碹的中心角一般为90°,碹厚为230㎜下面为矩形断面,一般高度要稍微大于或等于宽度。烟道的结构形式如图1-13所示,由于经过烟道的废气温度较高(500~600℃),内墙用耐火粘土砖砌筑,外墙用红砖砌筑,底部用混凝土做基础。为了避免混凝土温度过高,一般铺设硅藻土保温砖。地上烟道或室外烟道碹顶和侧墙一般加有保温层,以防止温降过大。

(3)烟道的布置

① 烧重油或天然气 烧重油或天然气的浮法玻璃熔窑烟道布置比较简单,烟道布置在蓄热室内侧即窑池下方,其基本布置形式如图1-14所示,由总烟道、支烟道和分支烟道组成。在分支烟道上设有烟气闸板和助燃风进口,在支烟道上设有空(烟)气交换机闸板(俗称大闸板或换向闸板),在总烟道上设有转动闸板以调节窑压。在烟囱根设有一道闸板以调节抽力。

图1-13 烟道横剖面示意图 图1-14 燃油浮法玻璃熔窑烟道布置

1-废热锅炉闸板; 2-蓄热室炉条下部; 3-支烟道; 4-

空(烟)气交换机闸板;5-助燃风支管; 6-分支烟道闸板;

7-烟囱大闸板; 8-转动闸板; 9-总烟道; 10-大烟囱; 11-

分支烟道

② 烧煤气 烧煤气的浮法玻璃熔窑由于有空气和煤气两条烟道,并且有煤气换向跳罩,其烟道布置就较复杂,目前采用的基本布置方式如图1-15所示。