随着原料成本、人工费的上涨，节能降耗降、低成本、提高质量成为企业生存的关键，特别是作为耗能大户的硅酸钠行业在这一点上尤为重要，因此窑炉的大型化、配料、出料系统的自动化、操作系统智能化是今后的发展方向。而三通道蓄热室的应用可以增加蓄热面积。加大蓄熔比，减少烟气带走的热量，增加二次空气的预热温度，增加热风的动能，可以有效地提高炉温增加产量，降低能耗。
本设计所用燃料为焦化厂所产荒煤气：
热值为16.72~18.81MJ/m3（-3995.2~4494.6kcal/m3）,加压力为980Pa~2940Pa。
1 设计方案
1.1 熔化池
池熔化9000mm，宽5000mm，长宽比为1:1.8，,面积为45m2。池深1400mm，池底不保温，300mm粘土大砖，上铺厚锆质捣打料考虑到硅酸钠产品原料中碱含量高，液面处侵蚀严重，为了更滑液面砖方便，同时也为了降低成本，池壁采用分层砌筑，这样不但可以根据侵蚀程度选择不同的玻璃窑用耐火材料，而且在冷修时可以对池壁砖进行分别更换。最上面一层为400mm电熔锆刚玉砖，次一层为400mm粘土大砖，再往下为两层300mm粘土大砖，池壁300mm厚。池壁厚300mm，池壁除上部200mm高外全保温，方式为114mm轻质粘土砖，外加厚硅酸铝板。
1.2 火焰空间
胸墙高850mm，厚400mm，采用一级高铝砖砌筑，胸墙保温，方式为115mm厚轻质粘土砖。50mm厚硅酸铝板；大碹采用1/8碹，碹跨5300mm，拱高709mm，大碹半径5300mm。大碹材质为硅砖，碹厚300mm。大碹上部保温，在烤窑结束后用硅质火泥密封，铺50mm厚石英砂，115mm轻质硅砖厚，100mm厚硅酸铝板，最后抹30mm厚石棉泥。
1.3 小炉
由于马蹄焰窑炉每半小时换向一次，喷火口既喷火又回火，由于硅酸钠原料中碱含量很高又是干式混料，所以喷火口采用既耐高温又耐侵蚀上午电熔锆刚玉砖砌筑，每侧喷火口后600mm处加装4个烧嘴砖，考虑到所用燃料为焦化厂所产的荒煤气里面含有焦油、苯、蔡、酚等物质，采用DY改进型烧嘴供气极易堵塞，所以采用自制喷枪。喷枪采用套管式，煤气喷嘴是内径32mm不锈钢管，外套-内径81mm钢管，外套前端收缩成喇叭状，两管之间留有38mm空隙，内管喷煤气，两管中间喷空气。喷火口宽1600mm，小炉底板砖上沿距离喷火口碹中心点900mm，喷火口最狭窄处面积0.78m2，单侧喷火口面积占熔化池面积比,1.73%，小炉侧墙厚300mm，两个喷火口中间留有600mm宽空隙，既避免了砖墙两侧受火焰烧损又便于加固和维修。考虑到运行成本，采用高压3.0KW风机配气，为避免回火时喷枪烧损，一次空气不换向，回火时为喷枪降温。
1.4 加料口
加料口采用碹结构，用三块电熔锆刚玉砖拼接而成，碹中心距离池壁砖上沿550mm，加料口宽1200mm，采用预熔池设计，内侧长1700mm，采取内高外低方式多层碹砌筑，既保证加料容易又避免向外蹿火。
1.5 巧流液洞及流料口
流面同采用暗洞形式，宽400mm，高300mm，距离池底大砖高300mm，侧墙、盖板电熔锆刚玉砖砌筑，流料口为侧流可更换式。
1.6 蓄热室
采用三通道蓄热室设计，考虑到产品的特殊性，为了减轻格子体堵塞，没有采取现在玻璃窑炉普遍使用的八角筒，而是采用老式的两枚条砌筑，西门子式，格子体最上面8层采用镁砖砌筑，其余的采用低气孔粘土砖砌筑。第一室,4216mm，9块两枚条长排，,2820块,6块两枚条长排，格子体高7296mm，格子砖共计64层。
第二室为上升道，575mm。
第三室长2830mm，6块两枚条长排，,2820mm，6块两枚条长排，格子体高6954mm，格子砖共计61层。格子砖全部为粘土砖。
整个蓄热室墙体材料第一室上部为低气孔粘土砖，下部为普通粘土砖，第二、三室为粘土砖，炉条碹为低气孔粘土砖，蓄热室碹，第一室为高铝砖，第二、三室碹连在一起，材质为粘土砖。
由于蓄热室宽度达到2800以上，考虑到强度和成本，每个蓄热室采用双炉条碹结构，采用市场上最为常用的砖型（230*114*65/45；230*114*65/63）砌筑，这样不但可以不用单独加工炉条碹砖，还由于很大程度降低了碹跨而增加了强度，具体尺寸如下：（2820-230-230-460）/2=950，计算式中230为炉条碹两侧拱脚墙砖厚度。460为两个炉条碹中间碹脚墙厚度，每个炉条碹碹跨为950，采用半圆碹，中间460厚的碹脚墙上端彻成阶梯状，以防止挂灰。
1.7 换向器
由于采用焦炉煤气为燃料，所以只需要空气换向器，采用中心翻板式，人工操作，煤气喷枪每侧设一个总阀门，换向时只需开闭总阀门即可，每只喷枪单独安装小阀门调节火焰，大阀门只负责换向，不调节火焰大小。换向操作具体步骤如下：1）关闭煤气阀门；2）切空气换向器；3）开启另一侧煤气阀门。
2 点火烤窑
本设计采用热风烤窑，自制热风器，在窑炉前脸墙处预留一300mm方孔，将翻板式换向器平置，上部进风口封严，点燃热风器，按升温曲线加热至800℃以上后，将换向器导向一侧，开启进风口，提升烟道闸板，开启进风一侧喷枪，从观察孔确认已经燃烧后，关闭热风器，封闭预留孔，调整喷枪至合适，半小时后换另一侧喷火，按升温曲线至1400℃加料。
3 结语
本设计单侧格子体体积为150m3，换热面,2200m2，换热比表面接,50m2/m2，空气预热温度可,1300℃，单位能耗为每一吨硅酸钠固体耗焦炉煤气小于280m3，日出,100吨。整个窑炉预期寿命3年以上。
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