玻璃熔窯蓄熱室上段墻用硅磚的優(yōu)化設(shè)計(jì)

浮法玻璃熔窯能耗水平與窯爐大小有密切關(guān)系，熔窯越大其能耗和廢氣處理成本越低，對(duì)窯爐的節(jié)能減排和提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義，因而窯爐的規(guī)模越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)目前已有多座玻璃熔窯熔化量達(dá)1250t/d，1400t/d也在論證設(shè)計(jì)中。蓄熱室作為窯爐的余熱回收設(shè)備，其主要作用是把空氣預(yù)熱到足夠高的溫度。蓄熱室的蓄熱能力取決于格子體的換熱面積，足夠大的換熱面積可有效提高預(yù)熱空氣的溫度并降低煙氣的排出溫度。為保證足夠的換熱面積，蓄熱室的長(zhǎng)寬高尺寸要變大，磚材一次性投入增多。以某1250t/d玻璃窯爐為例，上部墻體如用鎂磚用量達(dá)1265t，如全部換成硅磚為865t，其材料成本只有鎂磚的25%，投資減少明顯。故為減少投資成本，蓄熱室上部墻采用硅磚的開始增多。一、硅磚的性能玻璃熔窯用硅磚具有下列特性：i.高溫體積穩(wěn)定,不會(huì)因溫度波動(dòng)而引起爐體變化。由于硅磚的荷重軟化溫度高、蠕變率小、玻璃熔窯在1600℃下可以保持爐體不變形,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。ii.對(duì)玻璃液無(wú)污染。硅磚主要成分是SiO2,在使用時(shí)如有掉塊或表面熔滴,不影響玻璃液的質(zhì)量。iii.耐化學(xué)侵蝕。上部結(jié)構(gòu)的硅磚受玻璃配料中含R2O的氣體侵蝕,表面生成一層光滑的變質(zhì)層,使侵蝕速度變低,起到保護(hù)作用。iv.體積密度小?？蓽p輕爐體質(zhì)量。硅磚胸墻（來(lái)源玻璃窯爐導(dǎo)報(bào)）優(yōu)質(zhì)硅磚的物理性能如下：#項(xiàng)目指標(biāo)1SiO2%≥962Fe2O3%≤0.63熔劑指數(shù)（A12O3+2R2O）%≤0.54荷重軟化溫度（0.2MPa，T0.6）℃≥16805顯氣孔率%≤206常溫耐壓強(qiáng)度MPa≥407真密度g/cm3≤2.348殘余石英%≤1.5二、蓄熱室上部格子體改進(jìn)蓄熱室格子體的燒損堵塞而熱修或冷修是影響窯爐使用的主要原因，在格子體上部區(qū)域選用新的抗侵蝕強(qiáng)的材料可有效緩解傳統(tǒng)配置使用時(shí)間不長(zhǎng)的缺陷。頂部格子磚在高溫區(qū)（1300～1400℃）長(zhǎng)時(shí)間受堿蒸氣和配合料飛料侵蝕，傳統(tǒng)格子體上部區(qū)域采用高純鎂磚往往是最先燒損的部位，尤其是燃料為石油焦的窯爐。石油焦中的V2O5可以與鎂磚間隙相的CaO形成釩酸鈣及釩酸鈣鎂，新形成的低熔點(diǎn)釩酸鹽相在高純鎂磚中逐步長(zhǎng)大，隨著CaO和MgO不斷被侵蝕的情況下，鎂磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變?nèi)?，使用時(shí)間變短。在格子體頂部三層推薦使用鉻剛玉磚。因?yàn)殂t剛玉磚中的剛玉相被鉻剛玉固溶體所保護(hù),可有效抗V2O5侵蝕。在鉻剛玉磚下的高溫區(qū)1100～1300℃宜先選用4層高溫鎂鋯磚再用常規(guī)鎂磚，鎂鋯磚內(nèi)部的鎂橄欖石層可以保護(hù)MgO，而使其受侵蝕變慢。區(qū)域（自上而下）排列方式材料1筒形磚鉻剛玉2筒形磚鎂鋯磚3筒形磚電熔鎂砂磚4筒形磚直接結(jié)合鎂鉻磚5過(guò)渡層燒結(jié)硅線石磚6T形磚燒結(jié)硅線石磚CTIEC推薦配置三、蓄熱室上部墻體改進(jìn)蓄熱室連通形式一般全分隔式、全連通式和組合連通式三種形式。1、全分隔蓄熱室

全分隔蓄熱室是以各小爐為分隔單元，各個(gè)室的氣體不能串通，氣體分配靠各個(gè)分支煙道上的閘板來(lái)控制，調(diào)節(jié)便利。同時(shí)每個(gè)室的格子體都可單獨(dú)進(jìn)行熱修，蓄熱室的內(nèi)側(cè)墻和外側(cè)墻由于有多道分隔墻的支撐不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)傾穩(wěn)定性強(qiáng)。但是分割墻增大了投資，減少了換熱面積使蓄熱室熱效率降低，分隔墻的上部分墻磚易碎裂、倒塌造成的局部格子體堵塞。2、全連通蓄熱室

全連通蓄熱室就是將熔窯一側(cè)的蓄熱室連通為一個(gè)室。這樣可以最大限度的增加格子體的熱交換面積熱效率高，但由于沒(méi)有隔墻，內(nèi)外側(cè)墻的穩(wěn)定性差的同時(shí)使這樣格子體也不能用常規(guī)做法進(jìn)行熱修。3、組合連通蓄熱室

組合連通蓄熱室就是根據(jù)實(shí)際情況采用兩兩或三兩等不同的組合形式。一般九對(duì)小爐采2+2+2+2+1或3+2+2+2組合，八對(duì)小爐采用2+2+1+2+1組合。蓄熱室墻體由內(nèi)側(cè)墻、外側(cè)墻、端墻和隔墻組成。橫火焰硅基全分割蓄熱室（來(lái)源PD-Refractories）1）外側(cè)墻外側(cè)墻鎂磚寬度一般為694mm，其中硬磚為462mm，保溫磚232mm。硅磚由于抗堿蒸氣性能弱，外側(cè)墻又受煙氣的直接沖刷故可適當(dāng)加厚外側(cè)墻寬度，可變?yōu)?10mm，其中硅磚為578mm，保溫磚232mm。蓄熱室墻體一般用標(biāo)磚（230×114×65）層層錯(cuò)縫咬砌。上部墻換為硅磚后其泥縫是抗侵蝕的薄弱環(huán)節(jié)，為減少磚縫可將每層磚厚由65mm厚改為76mm。外側(cè)墻寬度方可改為346+232和462+116交替砌筑，需要三種磚型462×114×76、346×114×76、230×114×76。外側(cè)墻膨脹縫的留設(shè)是在兩個(gè)立柱間留兩個(gè)集中縫，在無(wú)隔墻立柱處留一個(gè)集中脹縫，在有隔墻立柱處不留脹縫，這樣在烤窯時(shí)有助于膨脹均勻。集中脹縫處需設(shè)計(jì)出單獨(dú)的脹縫磚避免因砌筑質(zhì)量造成的漏火。外側(cè)墻在無(wú)隔墻立柱處需設(shè)計(jì)異型錨拉磚用錨拉桿和錨拉梁聯(lián)為整體，采用活動(dòng)連接以適應(yīng)墻體膨脹。錨拉磚總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成578mm的大磚，錨拉桿嵌入墻體的深度在230mm左右，如下圖所示。蓄熱室外側(cè)墻磚排列詳圖（知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸CTIEC所有）2）分隔墻分隔墻的形式有多種，如下圖所示有到格子體頂面其以上全連通；有到碹腳處其以上全連通，有到碹下100mm處,下圖a所示，還有完全穿出蓄熱室碹的全分隔,下圖b所示等。綜合考慮隔墻的安全性、烤完窯后的易封堵性、蓄熱室熱修時(shí)便利性，

將隔墻高度設(shè)計(jì)至碹的二分之一處并加以擋磚和蓋磚，圖2c所示，烤完窯后可直接在隔墻上兩碹之間加硅質(zhì)熱補(bǔ)料，相比隔墻完全出碹結(jié)構(gòu)不易出現(xiàn)掉磚和漏火，密封性更強(qiáng)，相比隔墻未出碹結(jié)構(gòu)分隔墻不易傾斜穩(wěn)定性更強(qiáng)。蓄熱室上部分隔墻示意圖鎂磚分隔墻膨脹縫分兩處留在隔墻的兩端，硅磚墻考慮在中間分散三道設(shè)脹縫，每處脹縫出專門的脹縫磚，可減少脹縫處穿火問(wèn)題。鎂磚隔墻寬度一般462mm，硅磚段為減少隔墻傾燒損可適當(dāng)加寬其寬度到578mm，施工時(shí)也采用346×114×76、230×114×76大磚砌筑，減少磚縫。中間隔墻每隔十層加兩層工字磚層和內(nèi)外側(cè)墻咬砌起很好的加固作用，如下圖所示。中間隔斷工字磚層（知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸CTIEC所有）3）端墻、內(nèi)側(cè)墻端墻和內(nèi)側(cè)墻厚度為694mm,其中硅磚為462mm，保溫磚232mm，其可用標(biāo)磚（230×114×76）砌筑。端墻和內(nèi)側(cè)墻也要設(shè)計(jì)專門的錨拉磚固定在蓄熱室立柱上。其中小爐口上部硅磚部分需注意，由于小爐壓力使這部分硅磚與其他區(qū)域膨脹不同，易造成局部?jī)?nèi)傾，可在此多加一排錨拉結(jié)構(gòu)加一橫梁固定。硅磚墻與觀察孔處、硅磚墻與小爐入口處要用鋯英石磚和鋯英石泥料分隔，防止共熔反應(yīng)。4）上間隙磚內(nèi)外側(cè)墻與碹碴磚接觸部位是蓄熱室薄弱的地方，蓄熱室上間隙磚，見下圖，該常規(guī)結(jié)構(gòu)下圖a由于碹與墻體間的直縫在烤窯后不易密封使該處常漏火燒壞鋼碹碴。碹與墻體間可將碹碴磚與上間隙磚改成刀把形互咬,下圖b所示,可保護(hù)鋼碹碴，上間隙磚可設(shè)計(jì)成外帶凹槽的形式，局部燒壞的部位可向外拉間隙磚。蓄熱室碹的跨度應(yīng)比蓄熱室內(nèi)寬小70mm，上間隙磚、碹碴磚一般每隔3塊磚留5mm脹縫，碹碴磚與上間隙磚在運(yùn)行中應(yīng)加風(fēng)冷,保護(hù)鋼碹碴。蓄熱室上間隙磚示意圖（知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸CTIEC所有）5）墻體保溫蓄熱室上部墻體和碹宜采用梯度保溫，可有效減少散熱提高熱效率。傳統(tǒng)的保溫涂料在使用一段時(shí)間后易失效和脫落，保溫效果變差，梯度保溫內(nèi)用高溫粘結(jié)外用角鋼固定，使用時(shí)間長(zhǎng)保溫效果好。蓄熱室碹采用250mm梯度保溫后其表面溫度降到95℃以下，蓄熱室墻在二層樓面以上采用250mm梯度保溫后其表面溫度降到85℃以下。四、烤窯和運(yùn)行時(shí)維護(hù)蓄熱室烘烤中應(yīng)注意,烤窯前仔細(xì)檢查側(cè)墻和隔墻脹縫中是否堵塞，蓄熱室碹碴頂絲是否松開使蓄熱室碹可隨墻體向上走?？靖G時(shí)制定合理的升溫曲線，硅磚在200～300℃和570℃時(shí)由于晶型轉(zhuǎn)變體積膨脹，因此在600℃前不宜升溫過(guò)快。熔窯運(yùn)行時(shí)蓄熱室格子體要定期吹掃保證格孔通暢。制定合理的工藝制度，嚴(yán)控配合料的成分使蓄熱室壽命與整個(gè)窯爐一致。五、總結(jié)蓄熱室隔墻和側(cè)墻出