熔块窑炉结构的改进

4.1蓄热室的改进设想
熔块窑炉内燃烧后的烟气离开窑炉内部时的温度很高,可达1400°C以上。烟气在这样高的温度下离开窑炉,将带走大量的热量,一般约占窑炉供热量的30%~40%。因此,为提高窑炉的热效率,合理利用能源,在玻璃窑炉的结构设计中都附有蓄热室等余热利用设备。同时,为达到窑炉内所要求的火焰温度,除了燃料燃烧提供的热能外,还需将助燃空气预热,这也是引入蓄热室的重要目的之一。
蓄热室是窑炉正常运行中助燃风和废气的通道。在蓄热室内部,气流通过八角砖时被分割成许多相互平行的小股气流,由于热气流自上而下的流动,热能逐渐被八角砖吸收,给蓄热室加热;冷空气从下到上流动吸收八角砖内部的热能,逐渐被加热。这些热能的转换符合分散垂直气流法则,使得蓄热室的八角砖能够均匀的被加热,然后再将热能助燃空气,使助燃空气也能被均匀的加热,不会存在热量不均匀的情况。从这可以看出,增大八角砖与烟气的接触面积,提高其换热面积,使八角砖吸收的热量越多,进而传给助燃空气的热量也就越多,助燃空气进入窑炉内的温度也就越高。有助于提高燃料的燃烧效率,不仅提高了窑炉内部的温度,而且节约了能源的消耗。但是并不是越大的蓄热室就越好,我们把蓄热室的空气与八角砖的接触面积和熔池的面积比叫做熔蓄比,只有合理的熔蓄比才能使蓄热室起到最好的效果,使助燃空气达到理想的温度,最终取得理想的效果。
在考虑增大蓄热室面积时,我们也要考虑到八角砖所使用的耐火材料,蓄热室中的八角砖由于被高温烟气加热,被加热的同时还带有固体粉尘和一些配合料的分解产物,在气流流动时不仅有气流对其冲刷,还会有固体粉尘的侵蚀,再加上气流转化使得高、低温的巨变,导致八角砖严重损坏,造成蓄热室堵塞、空气不流通,使蓄热室的使用寿命大大减少。因此,可以选择一些耐侵蚀,吸放热量速度快的材料。研究证明,窑炉蓄热室八角砖使用的耐火材料是高铝砖和粘土砖。因此,可以考虑上层采用镁质砖、烧结刚玉砖或低蠕高铝砖等方面的耐火材料。
通过观察发现,蓄热室内部损坏的部位集中在离小炉最远的一侧墙处。经分析后发现,可能是由于烟气排出时速度较快,直接冲击到那侧墙,使烟气中夹带的固体粉尘和熔融的原料在此处落下,进而使得此处的八角砖被侵蚀的很严重。因此,可以试着改变蓄热室顶部的形状,让其改成阶梯状或者倾斜。让烟气排出时所夹带的固体粉尘不会全部撞击在一处,使整个蓄热室的八角砖被侵蚀的程度达到一致,减少更换频率。还可以增大蓄热室的面积,使蓄热室的进出气通道增大,这样废气在排除时的速度便不会那么快,不仅降低了高速气流流动速度所带来的物理冲刷,还使得受到冲刷的面积增大,单位面积受力大大降低。
蓄热室的保温方面也是需要考虑的,在扩大蓄热室和更换耐火材料后,要对蓄热室进行保温,防止透过墙体散发热量,造成不必要损失。

4.2炉体的改进设想
熔池是熔块窑炉的重要组成部位,熔块窑炉的熔池与熔块的产量和产品的品质有着密切关系。同时,合理的熔池结构对能源的消耗、窑炉的使用寿命也密切相关。原料由加料口加入,由于加入的是生料,是没有经过预热的原料,再加入熔池后会吸收熔池内的热能,这样就造成加料口附近的温度降低。有时会导致原料在加入后不能及时的融化,堆积在一起造成堵塞。因此,我们可以适当的加深熔化池,提高熔化池内玻璃膏的液面高度,这样一方面降低了加料口与液面的高度,减少了原料下落时的扬尘,更能让原料大面积的平铺在玻璃液面上,利用玻璃膏中的热量加速熔化;另一方面由于熔池的深度增加使它单位面积所含的能量增多,被生料所吸收的能量相对均匀稳定,温度波动不会太大,能够及时地把生料熔化。采用较深的熔化池,可以提高熔化率。它主要是增大了熔融的空间,在相同的面积下加快了生料熔化的速度,相同的温度下,使产量增大。
根据熔块窑炉的侵蚀情况发现,熔池的池壁在生产的过程中被侵蚀的很严重,但也不是整体的被侵蚀。由于窑炉生产的产品选取熔池内玻璃膏中间部位,玻璃膏的粘度大,在流动过程中摩擦池壁的中部,熔池内部的温度又高,玻璃膏流动中不停地冲刷池壁。因此,池壁的中间部位被侵蚀的最严重,成凹状。但由于池壁是由若干块同等高度的电熔锆刚玉砖排列组合而成,在修理窑炉时要整块的更换,这样不仅浪费还比较麻烦。因此,可以尝试使用不同的耐火材料,按纵向分两部分或者三部分来组合成池壁,中间使用抗侵蚀性较好的33#无缩孔浇铸电熔锆刚玉砖,其他部位使用质地较差、成本较低的33#普通浇铸电熔锆刚玉砖,这样可以使整个熔池池壁的耐火材料使用寿命达到一致。
整个窑炉燃烧空间被侵蚀最严重的是前墙处和炉顶前段,以及加料口周围胸墙。造成这些部位被严重侵蚀的原因是由于生料的粉尘被雾化的重油和助燃的空气气流带动,在窑炉内部沿墙壁旋转流动,对墙体产生化学侵蚀和物理冲刷。要想解决粉尘的问题必须从加料口开始。粉尘产生的原因有:一是由于原料在使用螺旋输送机进入炉内时,由于落差导致扬尘;二是料堆过大,表层的原料直接被火焰吹扫。若能降低落差,使原料一开始就能分散开,形成厚薄均匀的料层,这样就能增大原料与高温玻璃液的接触面积,降低粉尘,更能增大原料的熔化速度。因此,可以尝试将加料口高度(加料口中心线与池壁上沿的距离)尽可能降至最低,并把螺旋式料机改成扁平的推耙式加料机。
至于窑炉燃烧空间各部位侵蚀程度不均的问题,可以根据窑炉的实际侵蚀情况,在耐火材料方面进行差异化的选择。如:以烧结莫来石为主要材料的窑炉,其前墙、炉顶及加料口附近易严重侵蚀的部位采用性能更佳的33#普通浇铸电熔锆刚玉砖。
整个窑炉要想正常的运行生产,所涉及的方面比较多。同时,窑炉被侵蚀的影响因素也很多,除了本文中所讲述的因素外,富氧燃烧、全氧燃烧、保温等方面对窑炉的影响都很大。实践证明,制造一条窑炉,我们不仅得从人、机、料、法、环、测等方面去考虑,还需从耐火材料制造工艺、技术等方面去考虑,只有这样才能获得既节能,使用寿命又高的好窑炉。