玻璃炉的简要介绍


时间:

2024-12-14

一般来说,根据要生产的玻璃数量、玻璃生产类型以及经济(和物流)因素,有不同的炉型和设计。

主要的炉子类型包括:

锅炉(间歇式)

日罐(半连续)

回收/单元型熔化炉

交叉燃烧再生炉 - 喉部或颈部/腰部设计

端口燃烧再生炉 - 喉部设计

氧气燃烧单元熔化炉

特殊(分段)熔化炉(LoNOx®,Flex®熔化炉)

全电炉

 

1.间歇式熔炉(日罐和锅炉)

以下操作发生(通常在间歇熔化炉内的一个日循环中):

熔化罐或锅被混合原料批次充填

该批次被加热到所需温度

玻璃被熔化、精炼、均匀化,随后冷却到工作温度,以便工匠或半自动机器从玻璃熔化罐中取出部分(玻璃块)进行成型

 

2.连续玻璃熔炉

连续熔炉的常用同义词是玻璃熔化罐或罐炉。

这些炉子适用于:

a.容器玻璃生产

b.平板玻璃(浮法和压延)生产

c.大多数餐具玻璃生产

d.纤维和玻璃棉生产

e.大多数特种玻璃生产(管、显示玻璃、玻璃陶瓷、照明灯泡等)

这些炉子不适用于:

a.大多数手工玻璃

b.玻璃硅

c.光学玻璃纤维

 

3.炉子连续玻璃熔炉特征

耐火材料的罐,持续充填混合批次

通过使用化石燃料(主要是天然气)燃烧的预热空气或氧气,从燃烧室进行热传递

不同区域或炉子的各个部分中的所有基本工艺步骤

连续操作,周期为5-15年

从批次充填器到炉子出口(喉部或通道)的无限数量的轨迹。

这些炉子类型适合于玻璃的大规模生产

炉子的熔化能力(玻璃拉出量)通常以每天(24小时)熔化的(公吨)玻璃数量表示

根据炉子和生产的玻璃类型,拉出量可以从约20吨每天(TPD)到超过700 TPD不等

在熔化过程中,产生了流动(玻璃熔体流动模式),既有拉出也有自由对流

通过气泡或电极的应用进行额外混合

使用电极提升能量输入的可能性

熔体中的电流将释放潜在能量

罐中材料的轨迹数量众多:宽广的停留时间分布和根据路径的质量差异

熔体中的温度梯度:较高的水平(接近表面)通常比底部的玻璃熔体更热

可选择使用堰或坝将底部玻璃引导到上层玻璃熔体

使用空气预热(再生器/回收器)或纯氧

熔化炉由以下部分组成:

a.熔化罐(玻璃熔体浴)

b.上部结构(燃烧室)

c.喉部作为熔化端与将熔融玻璃送入精炼器、工作端或分配器的上升管之间的连接

d.在浮法玻璃生产中,熔化端与工作端之间的颈部

e.工作室(工作端、收集端、鼻部、精炼器)

f.热交换器:再生器或回收器

 

4.连续玻璃熔炉组件

玻璃熔炉组件的名称(罐炉、交叉燃烧,尺寸比例不一定准确)。

 

5.再生炉

再生器由一个再生器室组成,其中堆叠了耐火砖的棋盘格(或仅是棋子)。

在一个周期中,检查器通过烟气加热,随后在接下来的阶段(20-30分钟)将热量转移到燃烧空气中

这些炉子配备有2个或更多(偶数)再生器

原则上,最佳半周期时间取决于熔化罐的拉出量(热负荷)

在燃烧器反转期间,持续约30-60秒,炉内没有火焰。

反转周期(无燃烧间隔)应尽可能短,以避免炉子过度冷却

 

6.交叉燃烧再生炉

再生器位于炉子的侧面

根据炉子的大小,炉子两侧可以配备4到8个燃烧口(每侧)。

加热的分布(位于侧壁的燃烧器之间的燃料分布)决定了玻璃熔体中热点区域(主要精炼区)的位置和大小。

 

7.端口燃烧(或U型火焰)再生炉

燃烧器(每个端口2到4个燃烧器)和再生器室连接在上部结构的后墙侧。

来自一个再生器室的燃料和预热空气的燃烧发生:火焰从燃烧器喷嘴开始,几乎延伸到炉子的整个长度

火焰/燃烧方向在前墙处转向

与交叉燃烧再生炉相比,结构热损失较少(燃烧气体的停留时间更长)

 

8. 回收炉

回收器:热交换器,其中热量从烟气传递到燃烧空气,采用同向或逆向流动

回收炉配备一个或两个回收器

大多数回收器由高温耐热钢制成,如铬镍钢(或铬镍铝钢)

由于这种类型的回收器中的热传递主要基于辐射,因此这些热交换器被称为辐射式

回收器用于预热燃烧空气

热烟气通过回收器送入以加热燃烧空气

投资成本相对较低

没有循环(燃烧反转)系统,因此是连续的工艺条件

由于大量燃烧器可以独立控制(每侧5-15个燃烧器),沿长度的温度曲线可控

炉子易于接近(对于端口燃烧的再生炉,侧壁也可以轻松提供观察孔)

燃烧室结构相对简单,可以合理密封(没有大型燃烧口)

但:燃烧空气的预热效率低于再生炉

 

9. 氧燃料燃烧炉(氧燃料)

燃料在所用氧化剂中不含氮(纯氧)(烟气体积较小,稀释程度较低)

一般来说,氧燃料玻璃炉的基本设计与回收玻璃熔化炉相同,具有多个侧面燃烧器和有限数量的排气口。

大多数氧燃料玻璃炉几乎不利用热回收系统来预热燃烧器的氧气供应(在利用烟气热量进行氧气和天然气预热方面有一些进展)

燃烧器位于侧壁的特殊燃烧器块中

通常每个侧壁仅安装4到6个燃烧器。

注意:来自对面侧壁的燃烧器最好不要排成一线。这会导致不稳定的火焰尖端相互影响。

优点

a. 更便宜的炉子设计

b. 较低的特定NOx排放(以kg NOx/吨熔融玻璃计);

c. 较小的烟气体积

d. 炉系统占地面积较小

e. 燃料消耗减少

缺点

1. 氧气成本可能超过燃料成本的减少

2. 氧燃烧需要更高耐火质量的上部结构

 

10. 全电熔化炉

加热不是通过燃烧系统提供,而是通过浸入熔体中的电极提供的电能

下面是一个带有顶部电极的全电炉的示例

熔化罐和上部结构的构造

箭头指示钢结构对上部结构的支撑

下游玻璃熔化罐

从熔化端流入喉部,然后进入上升管,再进入分配器/工作端/精炼器的玻璃熔体温度过高,不适合成型。

所需冷却:通过精炼器和进料器将温度降低200到300摄氏度至大约工作温度。

在这个较低温度水平下,需要玻璃部分或玻璃块或连续流动的玻璃,以便进行良好的成型过程。