全氧燃燒超白玻璃窯的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

0引言玻璃生產(chǎn)行業(yè)是碳排放高耗能行業(yè)之一，玻璃熔窯是平板玻璃行業(yè)中碳排放主要來源。要在2025年能效基準(zhǔn)水平以下產(chǎn)能基本清零，由于平板玻璃行業(yè)高能源消耗、高碳排放等特點(diǎn)，采用全氧燃燒是玻璃行業(yè)節(jié)能降耗、低碳排放的有效途經(jīng)，也是未來的發(fā)展趨勢(shì)。1全氧超白玻璃窯的規(guī)模設(shè)計(jì)和應(yīng)用（1）全氧超白玻璃窯熔化能力的推算和確立熔化部和熔化區(qū)的長(zhǎng)與寬之比都要有一個(gè)合理的范圍值，而不是可以隨意加長(zhǎng)或縮短的。全氧窯同樣要使熔化部和熔化區(qū)的長(zhǎng)度隨池寬有成比例的合理值。橫火焰玻璃窯熔化部池寬與熔化能力關(guān)系見圖1。推廣使用的750t/d全氧超白光伏玻璃一窯四線平面示意圖見圖2。圖1熔化部池寬與熔化能力關(guān)系圖2750t/d全氧超白光伏玻璃一窯四線平面示意圖（2）全氧超白窯熔化區(qū)確立要求熔化區(qū)的加熱特性與熔窯的熔化能力、單位面積熔化率、單位能耗指標(biāo)以及熔窯運(yùn)行壽命（即玻璃熔窯四大技術(shù)指標(biāo)）等密切相關(guān)。全氧窯熔化區(qū)的火焰空間容積熱負(fù)荷也直接關(guān)系到該窯的熔化能力和熱效率。同樣合理的全氧窯熔化區(qū)長(zhǎng)寬比也直接關(guān)系到全氧窯應(yīng)有的熱效率。推薦設(shè)計(jì)的850t/d全氧超白光伏玻璃窯平面示意圖見圖3。圖3850t/d全氧超白光伏玻璃窯平面示意圖850t/d全氧超白光伏玻璃窯設(shè)計(jì)方案：熔化部總長(zhǎng)35m左右，窯寬不到12m。長(zhǎng)寬比控制在K1＝3.0，熔化區(qū)后一對(duì)水平煙道外1m計(jì)，熔化區(qū)長(zhǎng)寬比K2約為2.2。（3）超白玻璃窯窯池深度的控制超白玻璃中由于Fe2O3含量較低，玻璃液對(duì)火焰的熱輻射能力較弱，但其熱透過能力相對(duì)較強(qiáng)，因此池內(nèi)玻璃液在池深方向溫度梯度相對(duì)較小，對(duì)于一定池深的玻璃熔窯，生產(chǎn)超白玻璃時(shí)池底溫度必然要高于生產(chǎn)普通透明玻璃。超白玻璃熔窯的池深在熔化區(qū)至少為1.45m以上，但也不宜過深。（4）超白玻璃熔窯池底臺(tái)階式結(jié)構(gòu)與玻璃熔化質(zhì)量的關(guān)系分析其超白玻璃熔窯池底臺(tái)階式結(jié)構(gòu)與玻璃熔化質(zhì)量的關(guān)系。探索階梯式池底的階梯起點(diǎn)、終點(diǎn)位置和階數(shù)對(duì)玻璃液回流、微氣泡的影響變化規(guī)律關(guān)系以及耐火材料的合理匹配選擇。所以階梯式池底的階梯起點(diǎn)以窯內(nèi)澄清區(qū)為主，既可限制回流，又可提高玻璃液表面的加權(quán)溫度，延長(zhǎng)停留時(shí)間，確保澄清質(zhì)量。（5）全氧超白玻璃窯卡脖寬度的要求實(shí)踐證明，針對(duì)全氧超白玻璃窯玻璃液黏度小、縱向流動(dòng)量大的特點(diǎn)，為減少玻璃液的回流，超白玻璃窯采用窄卡脖。選擇合理的超白玻璃窯的窄卡脖寬度對(duì)降低窯內(nèi)能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有積極意義。如在250t/d橫火焰超白光伏窯上，窯寬為9600mm，原3000mm卡脖調(diào)整改建為1200mm窄卡脖，其窯改建再次投產(chǎn)后比原窯爐能耗降低10%，成品率從原65%提高到85%。根據(jù)各類窯型比較，為減小和控制其玻璃液的回流量，延長(zhǎng)玻璃液在澄清帶的停留時(shí)間，提高澄清質(zhì)量，全氧超白玻璃熔窯卡脖采用窄卡脖與窯寬比例取20%是可行的。2全氧超白玻璃窯熔化區(qū)燃燒器的合理配置（1）現(xiàn)有全氧超白玻璃窯在熔化區(qū)燃燒器的配置型式在全氧超白玻璃窯熔化區(qū)燃燒器的配置有不同型式，應(yīng)根據(jù)不同生產(chǎn)能力合理配置和使用全氧燃燒器。通常全氧燃燒器的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)達(dá)到以下要求：所需提供燃料的熱值必須穩(wěn)定，如果熱值變化必須根據(jù)相應(yīng)變化調(diào)整供給量與氧氣的比例，確保玻璃液熔化所需的單耗和火焰的穩(wěn)定及所需的火焰的覆蓋面積。縱向所分布的燃燒器對(duì)數(shù)直接影響窯內(nèi)工藝溫度曲線的變化，如果窯內(nèi)生產(chǎn)量不變的情況下，其單耗是不能變的，所以對(duì)數(shù)的變化只是對(duì)燃料的再分配而已。合理的對(duì)數(shù)使用才能確保窯內(nèi)泡界線位置穩(wěn)定而清晰，熱點(diǎn)溫度突出，澄清明亮和干凈，才能生產(chǎn)高質(zhì)量的玻璃。按現(xiàn)設(shè)計(jì)窯爐的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)配置噴嘴，根據(jù)不同時(shí)期的窯爐生產(chǎn)量調(diào)整對(duì)數(shù)量和各對(duì)噴嘴合理的能耗分配量，確保窯內(nèi)所需的工藝作業(yè)溫度曲線的控制和穩(wěn)定。

（2）全氧燃燒器與玻璃液面的設(shè)計(jì)高度全氧燃燒器與玻璃液面的設(shè)計(jì)高度也是全氧玻璃窯設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素，與液面的高度不同直接反映其窯內(nèi)火焰流動(dòng)的變化。安裝全氧燃燒器也有相對(duì)的下傾角度的要求。其角度控制在50°左右，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求其全氧燃燒器均直接安裝在胸墻掛鉤磚上。3全氧超白玻璃窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上某些相關(guān)問題（1）全氧窯投料口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求玻璃窯爐的投料口由前臉墻和投料池組成。其設(shè)計(jì)投料池的寬度均控制在熔化部寬度的80%左右即可展開投料面，有利于薄層投料和加速配合料的熔化。大型的玻璃窯前臉墻目前大都已由原來的雙碹單片墻改為L(zhǎng)型吊墻，L型吊墻的角度30°和45°。全氧窯由于煙氣溫度較高，而又為氧化性火焰，所推廣使用L型吊墻角度45°為宜。同時(shí)為防超白玻璃配合料中低熔點(diǎn)物質(zhì)過早熔化，全氧超白玻璃窯投料池要設(shè)置預(yù)熔池，可將長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)至1800mm和2300mm。（2）投料方式生產(chǎn)規(guī)模較大的全氧窯其投料方式的設(shè)計(jì)與橫火焰窯相同。以熔化部正面縱向方法投料，其窯投料池的寬度均設(shè)計(jì)成兩側(cè)為池墻磚重疊的結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)槿醺G燃燒比橫火焰窯煙氣溫度高，同時(shí)超白玻璃熔化速度快，透熱性好，玻璃液深層溫度高，全氧窯煙氣水分含量大，玻璃液黏度更小。因縱向?qū)α髟龃螅瑢?duì)投料兩側(cè)的池墻深層加速侵蝕，為此設(shè)計(jì)成兩側(cè)為池墻磚重疊的結(jié)構(gòu)形式，以減慢侵蝕速度。同樣其池墻的保溫結(jié)構(gòu)也要區(qū)別于常規(guī)的池墻保溫方法。（3）水平煙道進(jìn)口截面積的合理設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)應(yīng)用的超白玻璃窯包括光伏窯和浮法窯兩種方式，一是前后煙道進(jìn)口截面積相同；二是前煙道進(jìn)口截面積設(shè)計(jì)時(shí)大于后煙道進(jìn)口截面積。（4）水平煙道與前臉墻的距離設(shè)計(jì)規(guī)模較大的全氧窯，由于其煙氣溫度高，其前一對(duì)水平煙道的中心線與投料池前臉墻的距離也要嚴(yán)格控制。一是可以保證前臉吊墻的使用壽命而又能達(dá)到配合料有充分的時(shí)間得到預(yù)熔的效果，二是以防配合料內(nèi)助熔劑等過早揮發(fā)，影響超白玻璃料的熔化質(zhì)量。4結(jié)語超白玻璃生產(chǎn)窯爐的設(shè)計(jì)具有它特有的要求，超白玻璃生產(chǎn)中熔化速度快，深層玻璃液溫度高，窯內(nèi)玻璃液