玻璃窯爐-講稿

浮法玻璃熔窯1一．概述從傳統(tǒng)的意義上來講，玻璃的生產(chǎn)過程一般都要經(jīng)過以下幾個過程：原料的制備、玻璃的熔制(熔化)、玻璃產(chǎn)品的成型、玻璃制品的退火等幾個階段。浮法玻璃真正開始工業(yè)化研究是1957年，英國皮爾金頓兄弟，在總結(jié)以前一些學(xué)者有關(guān)研究的根底上，通過攻關(guān)，實現(xiàn)了浮法工藝，并建立了一條143t玻璃液/d的浮法玻璃生產(chǎn)線。后經(jīng)進一步的改進，生產(chǎn)出了質(zhì)量可與磨光玻璃相媲美的浮法玻璃產(chǎn)品〔１９５９年〕。2二、玻璃的熔制過程

玻璃的熔化是將配合料投入耐火材料砌筑的熔窯中，經(jīng)高溫加熱，得到無固體顆粒、符合成形要求的各種單相連續(xù)體的過程。

傳統(tǒng)的方法生產(chǎn)玻璃------是通過加熱，經(jīng)過高溫熔制而得到的。加熱的溫度是多高哪？-----1580-1590℃。玻璃熔化所用的設(shè)備------熔窯。熔窯是一個由多種耐火材料和鋼結(jié)構(gòu)所砌筑和支撐起來的相對密閉的熱工設(shè)備。3在玻璃池窯內(nèi)會發(fā)生哪些過程？〔一〕硅酸鹽形成過程配合料入窯后，在高溫環(huán)境下發(fā)生硅酸鹽生成反響，該反響很大程度上在固體狀態(tài)下進行。大局部氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出。在這一階段時，配合料變成硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。在制備普通鈉鈣硅玻璃時，硅酸鹽形成在800~900℃根本結(jié)束。4〔二〕玻璃的形成在溫度繼續(xù)升高時開始熔融，易熔的低共熔混合物首先開始熔化，同時，硅酸鹽燒結(jié)物和剩余二氧化硅互相溶解和擴散。到這一階段結(jié)束時，燒結(jié)物變成透明體，在沒有未起反響的配合料顆粒了。但玻璃液中還有大量氣泡，而玻璃液本身在化學(xué)組成和性質(zhì)上也不均勻，有很多條紋。普通鈉鈣硅玻璃熔制時，玻璃的形成在1200~1250℃。5〔三〕澄清玻璃的澄清就是消除玻璃液中可見氣泡的過程。澄清及其動力學(xué)過程硅酸鹽形成與玻璃形成過程中，由于配合料分解、玻璃液與氣體介質(zhì)及耐火材料相互作用而析出大量氣體。存在于玻璃液中的氣體有三種形態(tài)：溶解氣體、可見氣泡和化學(xué)結(jié)合氣體。----漂浮出玻璃液-----有一定的漂浮時間普通鈉鈣硅玻璃熔制時，澄清在1400~1500℃結(jié)束。這時玻璃液粘度≈10帕·秒6〔四〕玻璃液的均化玻璃液的均化過程在玻璃形成時即已開始，在澄清過程后期，與澄清一起進行和完成。均化作用就是在玻璃液中消除條紋和其他不均體，使玻璃液各局部在化學(xué)組成上到達(dá)預(yù)期的均勻一致。分子擴散運動貫穿玻璃液的均化過程。促進均化的主要因素是：擴散。〔動力：溫度差、液面差、外力---攪拌〕普通鈉鈣硅玻璃熔制時，均化可在低于澄清的溫度下完成。7〔五〕玻璃液的冷卻為了將玻璃液的粘度增高到成形制度所需的范圍，需進行玻璃液的冷卻。冷卻過程中玻璃液溫度通常降低300℃左右，冷卻的玻璃液溫度要求均勻一致，以有利于成形。以上5個階段并沒有明顯的界限。不是串聯(lián)關(guān)系，在一定程度上是并聯(lián)關(guān)系如何實現(xiàn)以上5個過程？---在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上加以保證。8三、浮法玻璃池窯的結(jié)構(gòu)浮法玻璃的規(guī)模劃分是：----小型：350噸/天；----中型：400-650噸/天；----大型：700-1000噸/天。據(jù)報道：日本已經(jīng)有1200噸/天的浮法玻璃熔窯。一般說來，玻璃池窯是由玻璃熔制局部、熱源供給局部、余熱回收局部和排煙供氣局部這四大局部所組成。910蓄熱式玻璃池窯----熱量的回收通過蓄熱儲存的方式完成

11〔一〕玻璃熔制局部浮法玻璃池窯的玻璃熔制局部由：投料局部、熔化部〔分隔設(shè)備之前〕、分隔設(shè)備〔包括氣體空間分隔設(shè)備和玻璃液分隔設(shè)備〕、冷卻部〔分隔設(shè)備設(shè)備之后〕、流道、流槽這五局部所組成----各部的結(jié)構(gòu)和作用？121、投料局部〔1〕投料池的作用投料池的作用主要是使投料機連續(xù)、平穩(wěn)地將配合料投入到熔窯當(dāng)中。要求實現(xiàn)薄層投料?！矠槭裁?？〕薄層投料有利于熱量的傳遞，加速配合料的熔化，可以提高配合料的熔化效率。另外，投料池有一定的預(yù)熔作用。投料池是一個長方體的結(jié)構(gòu)。13〔2〕前臉墻(L型吊墻)前臉墻：是指正面投料時，投料口或投料池上部的擋墻。它有二個作用：一是保證將配合料、碎玻璃送到玻璃池窯內(nèi)，二是遮擋玻璃池窯內(nèi)熱氣體，減小其向外的溢出量以及向外的熱輻射損失、對投料設(shè)備的燒損。14水冷門垂直墻區(qū)吊桿鋼殼152、熔化部玻璃池窯的熔化部〔MeltingZone〕是進行配合料熔化和玻璃液澄清、均化的局部。由于工業(yè)化玻璃池窯大都采用火焰對玻璃液外表進行加熱，所以玻璃池窯的熔化部可以分為上、下兩局部。上部被稱為“火焰空間〞；下部被稱為“窯池〞?；鹧婵臻g包括大碹〔拱頂〕和胸墻等局部，窯池那么由池壁和池底等部位所構(gòu)成。16〔1〕熔化面積前臉墻到末對小爐中心線外1米所覆蓋的面積-----熔化帶?！?〕熱點浮法玻璃熔窯中溫度最高的點，--熱點。浮法玻璃的熱點溫度為1580-1590℃17〔3〕窯池熔化部的形狀是一個長方體。對于有6~8對小爐的浮法玻璃池窯來說，其比值在2.5~3.5的范圍(經(jīng)驗)。熔化部的作用是使參加到窯池中的配合料在高溫下熔化成玻璃液，并使其澄清和均化。為了提高玻璃液的質(zhì)量，現(xiàn)代浮法玻璃窯爐的結(jié)構(gòu)有了演變-----熔化區(qū)、澄清區(qū)-----微小氣泡。18(4)熔化部澄清區(qū)長度和寬度確實定為了便于計算和分區(qū)，國內(nèi)外一般以未對小爐中心線外1.0m處開始到卡脖拐角處為止這一段的距離來確定為浮法玻璃池窯熔化部澄清區(qū)的長度，它和熔化區(qū)的長度一起構(gòu)成整個熔化部的長度。浮法玻璃池窯澄清區(qū)的長度，從理論上和實際生產(chǎn)上都要求，應(yīng)以使玻璃液在澄清區(qū)停留時，氣泡的排除需要一定的時間。(差距在于微氣泡)19雖然玻璃液也是液體，但是其粘度比水要大得多。氣泡的排除有一定的困難。在結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化的情況下，就要保持一定的長度。以玻璃液中的氣體能夠完全排除為設(shè)計準(zhǔn)那么，從而保證玻璃制品的質(zhì)量，即確保玻璃液中無砂粒、無氣泡以滿足玻璃制品各種用途的要求，或者說玻璃池窯的設(shè)計要確保玻璃液的熔制質(zhì)量與澄清質(zhì)量(長度需要研究)。20澄清區(qū)的尺寸，目前有一些經(jīng)驗值：熔化量-噸200250300350400450LR(mm8353966610760116761244813109BR(mm)8250862590009375975010125熔化量（t/d）500550600650700LR（mm1368714209146951516315627BR（mm105001087511250116251200021玻璃池窯熔化部澄清區(qū)的寬度BR與玻璃池窯熔化部熔化區(qū)的寬度Bm相同。(5)窯池的深度關(guān)于窯池的深度，國內(nèi)外有兩種比較通用的結(jié)構(gòu)形式。深池結(jié)構(gòu)和淺池結(jié)構(gòu)。深池結(jié)構(gòu)：池深為1米五淺池結(jié)構(gòu)：池深為1米三兩種結(jié)構(gòu)各有其特點、池的深淺對玻璃業(yè)的流動、玻璃液的質(zhì)量有什么影響----非常值得研究。224、耳池耳池〔也被稱為掏渣池〕是指布置在平板玻璃池窯兩側(cè)、與窯池相通、向外凸出的長方形或正方形小池。因為耳池處的玻璃液溫度較低,就使得有耳池部位的窯池內(nèi)玻璃液的橫向?qū)α骷訌?，故而對玻璃液流能夠起到調(diào)節(jié)作用。在浮法玻璃熔窯中玻璃液的縱向流動是主要的，而橫向的流動對玻璃液的均化起到的作用也是非常重要的。關(guān)于耳池的位置、數(shù)量、對橫向流動的影響值得研究。大小以2m×2m為宜。23245、火焰空間在玻璃池窯熔化部的玻璃液面之上是由胸墻〔窯墻〕、大碹〔窯頂〕、前臉墻和后山墻所包圍著的、充滿火焰的整個爐膛空間，被稱為火焰空間。火焰空間內(nèi)充滿著熾熱的氣體和火焰，火焰及高溫氣體以傳導(dǎo)、對流和輻射的傳熱方式將自身的熱量傳給胸墻、大碹和下面的玻璃液。25

胸墻的重力通過掛鉤磚及其托鐵板和巴掌鐵傳到立柱上，由立柱再傳到池底的次梁和主梁上。有關(guān)火焰的流向要求火焰在平行于液面的前提下,盡量接近玻璃液面。如何保證？這與燃燒設(shè)備小爐的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。26〔三〕分隔裝置〔分隔設(shè)備〕玻璃池窯的分隔裝置是指玻璃池窯的熔化部與冷卻部之間的分隔裝置，它包括玻璃液的分隔裝置和氣體空間的分隔裝置。1、玻璃液的分隔裝置為了選取熔化質(zhì)量較好的玻璃液，在玻璃池窯的熔化部和冷卻部中間的窯池中要設(shè)置玻璃液的分隔設(shè)備。272、玻璃液分隔設(shè)備的作用a、防止玻璃液回流，選取熔化好的玻璃液，進入冷卻部，提高玻璃質(zhì)量。b、減小熔化部對玻璃成型的影響?！矞囟炔▌印毫Σ▌印?。c、節(jié)能d、可以加大水管、攪拌機提高玻璃質(zhì)量。e、可以降低玻璃液的溫度。它具有穩(wěn)定成型部作用和促進玻璃液流動的作用。28①卡脖

浮法玻璃池窯所用的玻璃液分隔裝置是淺層分隔裝置，具體來說有卡脖、冷卻水管和窯坎等。熔化部寬度縮窄后，經(jīng)過一定的長度后，到冷卻部再放寬。卡脖配合矮碹使用，可以縮小矮碹處的開度。此處可以加大水管和攪拌器。

29②冷卻水管

冷卻水管是內(nèi)部通有冷卻水的無縫鋼管，目前一般是采用一對冷卻水管，從卡脖的兩側(cè)插入。其工作原理是：由于冷卻水管內(nèi)流通的是冷卻水，所以水管管壁附近的玻璃液因溫度降低而粘度增大，從而對玻璃液的流動起到阻礙作用，于是就實現(xiàn)了它作為玻璃液分隔裝置的目的。30一般情況下：卡脖、大水管、攪拌配合使用為好?？ú钡拈L寬、大水管壓入液面的上下對玻璃液的質(zhì)量、流動狀態(tài)影響非常大，目前各企業(yè)由經(jīng)驗而得---值得研究314、氣體空間分隔裝置為了保持冷卻部的作業(yè)制度，常在玻璃池窯的熔化部和冷卻部之間設(shè)置有氣體空間的分隔裝置，以減小熔化部高溫火焰對冷卻部的影響。氣體空間的分隔裝置有完全分隔和局部分隔這兩大類。浮法玻璃池窯只用局部分隔裝置，四種最常見的“氣體空間局部分隔裝置〞——矮碹、吊矮碹〔有人也之稱為“卡脖分隔吊墻〞〕、U型吊碹和雙J型〔有人也稱之為“雙L型〞〕吊碹。32

玻璃冷卻時，希望不受外界的干擾，這里的干擾主要包括溫度上的和壓力上的。

溫度上：熔化部的火焰換向，會造成溫度上的波動。壓力上：換向的時候會造成窯內(nèi)的壓力波動。壓力波動會對玻璃液中的氣體排除產(chǎn)生影響；壓力波動會對供料槽處的壓力產(chǎn)生影響，使得玻璃板的厚薄產(chǎn)生微不均勻----國內(nèi)與國外浮法玻璃的的質(zhì)量區(qū)別上有在厚薄差、微小波紋方面的差距。

33345、冷卻部從玻璃池窯熔化部進入冷卻部的玻璃液要進行進一步的澄清、均化和冷卻以滿足玻璃液成型的要求。玻璃池窯冷卻部〔CoolingEnd〕的結(jié)構(gòu)與熔化部的結(jié)構(gòu)根本上相同，也分為下部窯池和上部空間兩局部。下部窯池由池底和池壁所組成，上部空間由胸墻和大碹所組成。只是冷卻部的窯池深度比熔化部的窯池深度稍淺，冷卻部的胸墻高度略低于熔化部的胸墻高度。冷卻部冷卻時要注意降溫要穩(wěn)定，防止溫度較大的波動，造成二次氣泡。356、玻璃液的攪拌器在卡脖處使用玻璃液攪拌器〔Stirer〕來攪拌玻璃液可以提高玻璃液的均化程度，從而提高玻璃制品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。玻璃液攪拌器的作用有以下幾點：①玻璃液攪拌器的攪拌作用降低了玻璃液的流速，使得玻璃液流中化學(xué)成分不均一的質(zhì)點有足夠的時間向周圍的玻璃液介質(zhì)作充分的擴散，從而改善了玻璃液的化學(xué)均勻性。②通過玻璃液攪拌器的攪拌作用可以降低玻璃液的溫度。在不降低玻璃液質(zhì)量的前提下，使用玻璃液攪拌器以后，可以到達(dá)增產(chǎn)10%~15%的效果。③使用玻璃液攪拌器后可以減少冷卻部向熔化部的玻璃液回流量。367、供料道〔流道、流槽〕經(jīng)過冷卻部冷卻，到達(dá)質(zhì)量要求的玻璃液，要通過供料道輸送到成型設(shè)備中去。對供料道有以下要求：〔a〕供料道處的玻璃液流動一定要平穩(wěn)；〔b〕此處的耐火材料一定要耐沖刷；〔c〕供料道處要求安裝調(diào)節(jié)閘板和平安閘板?！矆D〕37流道圖38四、熱源供給局部玻璃池窯的熱源供給系統(tǒng)包括小爐與燃料供給系統(tǒng)。不同的燃料所用的小爐結(jié)構(gòu)有比較的大的區(qū)別。天然氣和重油由于可以通過管道輸送，其小爐結(jié)構(gòu)比較簡單，燃料供給系統(tǒng)控制精度高。小爐的作用是向熔窯內(nèi)部提供助燃空氣。39401、燃重油、天然氣小爐相對于燃煤氣小爐，燃重油、天然氣小爐的結(jié)構(gòu)比較簡單。但是燒嘴的安置比較復(fù)雜。燒嘴安裝位置的選擇，對于玻璃池窯來說，在安裝其燃燒系統(tǒng)時，需要考慮以下幾個方面的內(nèi)容。①要使燃料燃燒獲得的熱量盡可能多地傳遞給配合料和玻璃液；②要使燃料燃燒獲得的熱量盡可能少地傳遞給玻璃池窯的上部結(jié)構(gòu)；41③要使燃料能夠充分地在玻璃池窯的內(nèi)部燃燒；④要防止火焰直接沖擊玻璃池窯的耐火材料砌體；〔燒大碹、沖擊配合料〕⑤要用最少的過?？諝猓谷剂吓c助燃空氣充分地混合和完全地燃燒〔某些玻璃池窯的個別部位對燃燒氣氛有特別要求的除外〕；過?？諝猓褐伎諝獾膶嶋H用量與理論用量之比?！?.05~1.2〕42⑥要便于操作人員的操作和維修。2、小爐的對數(shù)任何玻璃熔窯的數(shù)量根本上都是雙數(shù)。浮法玻璃熔窯的小爐被分布在熔窯的兩邊。其數(shù)量一般是6~8對。生產(chǎn)能力大的熔窯，熔化面積大，要求的小爐對數(shù)就多，反過來也是這樣。小爐之間的間距：3~3.5米。433、對小爐的要求對小爐有什么要求哪？①空氣與煤氣在小爐內(nèi)有一定的預(yù)混，當(dāng)從小爐噴出口噴入火焰空間后，要迅速而強烈的燃燒；②噴出的火焰要有一定的長度，火焰沿著玻璃液面運動，小爐口寬度要大，火焰覆蓋面積要大，火焰不發(fā)飄〔為什么？〕；③火焰長度要適宜，滿足熔窯對氣氛的要求；④結(jié)構(gòu)要牢固，散熱要小，易于維修。44目的要使火焰平行并沿著液面向前運行?；鹧娌话l(fā)飄?！矄栴}〕在實際生產(chǎn)中要求小爐要壓火。要求小爐有一個空氣下傾角。不同的小爐空氣下傾角有所不同。〔24~28度〕45五、余熱回收局部〔一〕玻璃廠余熱回收的意義玻璃池窯是玻璃工廠能耗最大的熱工設(shè)備。其能耗約占玻璃工廠總能耗的80%以上。占玻璃本錢的20%。從玻璃池窯窯膛的出來的廢氣溫度有的高達(dá)1500℃以上，它將帶走大量的熱量。采用預(yù)熱空氣和煤氣的方法除了可以節(jié)約燃料外，還能夠提高燃料的燃燒溫度，以滿足玻璃熔化的要求。46〔二〕蓄熱室蓄熱室余熱回收的原理是利用廢氣與空氣〔或者廢氣與煤氣、廢氣與空氣〕交替地通過其內(nèi)的格子體，從而使得空氣〔或者空氣和煤氣〕獲得廢氣所傳給格子體的熱量。換向的時間為20-25分鐘。它可以保證熔窯的在橫向上保持均勻。要求蓄熱室內(nèi)格子體各個通道內(nèi)的氣流及溫度自然地保持均勻。47為了節(jié)能、提高玻璃池窯熱效率和降低生產(chǎn)本錢，國內(nèi)、外都在不斷地改進蓄熱室的結(jié)構(gòu)和其內(nèi)格子磚的材質(zhì)。目前國外有的玻璃池窯蓄熱室的高度在8m以上。〔三〕蓄熱室的結(jié)構(gòu)形式為了提高蓄熱室的蓄熱效能和延長其使用壽命，目前，國、內(nèi)外使用的玻璃池窯蓄熱室結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了許多改進。481、分隔式結(jié)構(gòu)型式

49分隔式蓄熱室的結(jié)構(gòu)型式是將蓄熱室以每個小爐為單元分成假設(shè)干個室，每個小爐對應(yīng)一個蓄熱室。每個蓄熱室內(nèi)的氣體不能串通，而且爐條下面的煙道也不相互聯(lián)通，而是通過各個分支煙道與主煙道相連。這樣就形成了完全獨立的、分隔狀態(tài)的蓄熱室?！蔡攸c〕50特點是：〔a〕分配到每個室的氣體量靠每個室支煙道上的閘板來調(diào)節(jié)?？梢詫崿F(xiàn)助燃?xì)怏w與燃料的比例調(diào)節(jié)、比例控制?！瞓〕這種結(jié)構(gòu)型式蓄熱室的氣體分配的調(diào)節(jié)比較方便?！瞔〕熱修時的工作條件比連通式結(jié)構(gòu)型式大大改善?！瞕〕由于每個蓄熱室之間有隔墻，減小了格子體的受熱面積。51

目前結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是蓄熱室設(shè)計和使用過程中最重要的。穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)----窯爐的壽命。箱式蓄熱室的優(yōu)點非常多。(四)蓄熱室的結(jié)構(gòu)

蓄熱室的上面與小爐相連，下面與支煙道相接，所以蓄熱室的結(jié)構(gòu)主要包括：頂碹、格子體、分隔墻、爐條碹以及有關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)等。

52格子體結(jié)構(gòu)格子體是蓄熱室結(jié)構(gòu)中重要的組成局部，因為蓄熱室其他部位的結(jié)構(gòu)是否合理，只是會影響到蓄熱室的使用壽命，而格子體的結(jié)構(gòu)是否合理，不僅會影響到其使用壽命，而且還會直接影響到格子體的蓄熱效能。理想的格子體結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有使用壽命長、蓄熱效能好以及周期溫度波動小的特點，這也是