梯度增氧助燃玻璃窯爐熔化部和冷卻部結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計

玻璃窯爐應(yīng)用梯度增氧助燃后，燃燒產(chǎn)物的溫度、堿蒸氣和水蒸氣含量以及NOx濃度等均發(fā)生了改變，導(dǎo)致熔化部和冷卻部各部位的作業(yè)環(huán)境和耐火材料使用過程中損毀的原因也發(fā)生了改變，必須對熔化部和冷卻部各部位的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改進，才能滿足窯爐窯齡的要求。窯爐窯池是由熔化部（由投料口、熔化區(qū)、澄清區(qū)構(gòu)成）、卡脖和冷卻部的池壁和池底構(gòu)成，在正常運行的窯爐中，這些部位的耐火材料磚材要受到雙重侵蝕：高溫?zé)霟岬牟Ａб号c這些部位的耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成侵蝕；窯爐內(nèi)玻璃液形成的生產(chǎn)流、回流等沖刷這些部位的耐火材料，形成物理侵蝕。根據(jù)這種情況，確定了熔化部、卡脖和冷卻部窯池部位耐火材料磚材的選取原則：耐火材料磚材的選取應(yīng)滿足整體窯齡要求，各部位磚材的使用壽命與窯爐壽命相匹配；具有很好的抗玻璃液侵蝕、沖刷性能；池壁磚采用整塊應(yīng)用最佳；不污染玻璃液，影響玻璃液質(zhì)量。（1）池壁：熔化部池壁磚侵蝕嚴(yán)重的部位是發(fā)生在頂層氣（窯爐內(nèi)火焰氣體）—液（玻璃液）—固（池壁磚）形成的三相界面處和池壁磚與磚之間的橫向縫接縫處，因此，池壁磚選用整塊磚并且立砌筑，磚與磚之間要求精磨加工，膨脹縫留在兩端。池壁磚下部厚度一般設(shè)計為250mm；上部液面線三相交界區(qū)域，為了強化冷卻效果，延緩池壁磚的侵蝕，將傳統(tǒng)厚度250mm減少至200mm左右。改進后的池壁磚結(jié)構(gòu)見圖1，池壁砌筑結(jié)構(gòu)見圖2。圖1改進后的池壁結(jié)構(gòu)圖2池壁砌筑結(jié)構(gòu)（2）池底：①池底鼓泡，池底鼓泡是受玻璃液侵蝕、沖刷最嚴(yán)重的部位，選用抗玻璃液侵蝕、沖刷性能最好的磚，如無縮孔澆鑄的AZS41#磚。玻璃窯爐中組合在一起的鼓泡磚見圖3。單塊鼓泡磚幾何尺寸盡可能地小，避免在制作過程中出現(xiàn)裂紋等缺陷，影響其使用壽命。圖3鼓泡磚②窯坎，窯坎結(jié)構(gòu)位于鼓泡附近靠后位置，也是受玻璃液侵蝕、沖刷最嚴(yán)重的部位，應(yīng)選用抗玻璃液侵蝕、沖刷性能最好的磚，如無縮孔澆鑄的AZS41#磚。組裝后窯坎結(jié)構(gòu)示意圖見圖4。圖4組裝后窯坎結(jié)構(gòu)示意圖（3）熔化部熔化區(qū)掛鉤磚：傳統(tǒng)的掛鉤磚結(jié)構(gòu)見圖5。掛鉤磚在制造過程中，A面容易產(chǎn)生裂紋，無法避免；在烤窯和窯爐正常運行過程中，窯爐升溫和生產(chǎn)運行時的火焰換向、溫度發(fā)生波動、溫差導(dǎo)致A面容易掉頭斷裂，火焰直接燒損支撐窯體的鋼構(gòu)件，減少窯爐的使用壽命。圖5改進前掛鉤結(jié)構(gòu)示意圖改進后的掛鉤磚結(jié)構(gòu)見圖6。平緩的A面，避免了該處裂紋的產(chǎn)生和溫差產(chǎn)生的應(yīng)力集中而導(dǎo)致掛鉤磚的掉頭斷裂，從而保證掛鉤磚順利安全地運行整個窯齡作業(yè)期。圖6改進后掛鉤結(jié)構(gòu)示意圖（4）熔化部熔化區(qū)胸墻結(jié)構(gòu)：熔化區(qū)胸墻除了受火焰沖刷燒蝕和配合料飛料侵蝕外，還受到火焰換向時溫度發(fā)生波動而產(chǎn)生的熱沖擊。胸墻在窯齡期往往因為燒蝕導(dǎo)致重心偏移，向窯內(nèi)傾斜，減少窯爐的使用壽命。在立柱側(cè)的胸墻磚上鉆一個錨拉孔，用金屬耐熱鋼制作的錨拉桿勾住胸墻磚，固定于立柱翼板上，從而避免了胸墻磚向窯內(nèi)傾斜，保證胸墻順利安全地運行整個窯齡作業(yè)期。改進后的胸墻磚見圖7。圖7改進后的胸墻磚結(jié)構(gòu)示意圖在分析研究熔化部、卡脖和冷卻部窯池和上部空間結(jié)構(gòu)各部位在使用過程中損毀機理的基礎(chǔ)上，合理的選擇和配置耐火材料，同時通過對熔化部和冷卻部池壁、胸墻等結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進，減輕了玻璃液、火焰和堿蒸氣、水蒸氣及配合料飛料對窯體沖刷的物理侵蝕和化學(xué)侵蝕，提高了熔化部、卡脖和冷卻部整體結(jié)構(gòu)在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，在提高窯爐熔化能力和玻璃液質(zhì)量的同時，也