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玻璃窑简介和耐火材料的选择 | 技术前沿

时间:

2024-09-13

对熔化池的6对小炉、澄清部、卡脖和冷却部等处池壁安装了18根热电阻,设置温度报警限,中控室监控人员可根据温度变化情况及时到现场确认池壁运行状况。

　对于大型浮法线来说，玻璃窑炉的构成通常由L型吊墙(通常使用硅砖)、熔化部(与玻璃液直接接触的区域要使用电熔砖，靠顶部的使用硅砖或电熔砖)、卡脖(通常使用硅砖)、冷却部包括耳池(与玻璃液直接接触的地方通常使用刚玉质材料，不与玻璃液直接接触的地方使用硅砖或刚玉)、退火窑、蓄热室(由高铝砖、粘土砖、直接结合镁铬砖)等部分构成。

　　1、碹顶

　　玻璃熔窑熔化部和冷却部的碹顶(包括拱角)，这些部位处于1600℃的工作温度下，使用在这些部位的耐火材料既要能够承受高温、荷重而又要承受碱蒸汽及配合料的冲刷作用，因此，用作顶部的耐火材料必须具备极高的耐火度、高的荷重软化温度及良好的耐蠕变性，而且导热系数小，高温下的耐火材料不能污染玻璃液，材质的容重也要较小，高温强度好等特点。

　　而高性能优质高纯硅砖正好具备以上的特点：

　　a、荷重温度高接近其耐火度;

　　b、高温下稳定性好，耐压强度高;

　　c、由于主要成分SiO2，含量>96%，与玻璃组成的主要元素成分相同，所以高温条件下的侵蚀物基本不会污染玻璃液;

　　d、价格便宜。

　　配合废料和碱蒸汽与耐火材料的高温化学反应所产生的化学侵蚀，以及由于物相迁移和温度所产生的晶型转化和结构致密性变化是造成碹顶砖损毁的主要原因。

　　研究结果表明：碹顶用优质玻璃窑硅砖，在窑炉高温作用下的蚀变过程基本上是杂质迁移和杂相变所引起的，化学侵蚀和熔解作用基本可以忽略。相变和自净化的作用，使窑炉运作带逐渐改变性能，其高温性能得到提高。

　　2、池壁

　　1)与玻璃液接触的部位

　　熔化部与冷却部池壁与玻璃液直接接触的部分，受到高温，玻璃液引起的化学侵蚀和流动引起的机械物理冲刷，这个部位对耐火材料的主要条件是具有良好的抗玻璃液侵蚀性能，同时不能污染玻璃液。

　　国内玻璃窑炉外普遍采用电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖、β刚玉砖砌筑。电熔锆刚玉砖的高温和抗玻璃液的性能优异，这是它获得了烧结耐火材料不可能获得的抗侵蚀性好的斜锆英石与α-Al2O3的共晶体，所以它作为玻璃窑炉熔化部池壁砖是合适的。

　　α-β刚玉砖和β刚玉砖的主要晶相是刚玉，玻璃相含量仅为1%-2%，具有良好的抗侵蚀性能，与电熔锆刚玉砖的性能相比，由于不含ZrO2晶体，其反应层黏度小，在高温下不太稳定，所以砖的表面与玻璃液之间的扩散速度比较大，窑炉窑衬损毁较快。但在窑炉的使用温度低于1350℃时，a-β刚玉砖、β刚玉砖的抗侵蚀性能要比电熔锆刚玉砖好。因此a-β刚玉砖、β刚玉砖在温度低于1350℃时，是冷却部等部位比较理想的耐火材料。

　　2)不与玻璃液直接接触的部位

　　浮法玻璃熔窑后期运行的维护措施

　　玻璃熔窑是浮法玻璃生产线的心脏,它的使用寿命主要取决于熔窑池壁、大碹、蓄热室的侵蚀和烧损程度,正确使用窑炉以及关键部位的维护保养是延长窑炉使用寿命、延长全线设备使用周期、提高经济效益的根本。本文根据某太阳能超白浮法玻璃窑炉(下文简称A窑炉)的实例,介绍玻璃熔窑后期的维护与使用。该窑炉经8年多的运行,池底、池壁、大碹、格子体等部位严重烧损,针对不同部位采取了不同的技术措施,改善了侵蚀状况,延长了该窑炉的使用寿命,为企业在延长窑炉使用寿命方面提供了宝贵的经验。1技术措施1.1池壁砖贴补国内熔窑冷修的主要原因是池壁出现了严重烧损,因此,维护好熔窑池壁是延长窑龄的关键。A窑炉设计寿命为8年,至2019年5月,已运行7年9个月,接近窑炉设计寿命,检测了加料端至后山墙池壁的厚度,发现两侧3#~5#小炉池壁侵蚀严重,薄处厚度仅有34mm。之前已对A窑炉池壁贴补过2次,计划进行第3次池壁砖贴补。根据所备贴补砖情况,贴补厚度为75mm,高度为700mm,即为400mm+300mm(上下两层),使用140mm宽槽钢支承,这样还可为第四层贴补留有余地。具体方案如图1所示。

　　池壁砖贴补后,在达到窑炉设计寿命后又延长运行半年以上,未发现池壁发红现象。根据推算,在加强风冷却的情况下,再延长运行1年后,再进行第4次池壁砖贴补,仍可以确保池炉池壁的安全运行。1.2陶瓷焊补陶瓷作为热修材料可粘连在耐火材料受损区域,熔融过程会产生放热反应温度能达到2200℃,所以可使用陶瓷材料对二氧化硅、氧化铝、AZS和氧化镁耐火材料进行修补,焊补过程无需停窑,对生产的影响比较小。A窑炉定期邀请陶瓷焊补厂家对L吊墙、大碹、胸墙、蓄热室等耐火材料侵蚀严重部位进行诊断,并作陶瓷焊补。A窑炉运行6年时对投料口L吊墙进行了焊补;运行7年1个月时对熔窑南侧1#、5#小炉蓄热室碹顶及碹脚、北侧1#小炉碹及碹脚和熔化池一节大碹、投料口L吊墙进行了焊补;运行8年3个月时对L吊墙鼻区、北侧1#小炉蓄热室碹顶、南侧3#小炉蓄热室碹脚、南侧4#小炉蓄热室碹脚及隔墙、南侧5#小炉后平碹进行了焊补。焊补后烧蚀部位得到修复,“鼠洞”得以修补,焊补前后照片见图2和图3。

　　1.4安装监控设备1.4.1实时监控系统窑炉运行至后期,先后在熔化池加料端池底三个轴线、熔化池大碹四角、小炉下方走道东侧安装了9个监控摄像头,分别监控池底玻璃液渗漏、碹顶烧穿、池壁漏料等处的安全隐患。当班人员在中控室通过对窑炉碹顶、池底、小炉池壁等部位监视察看,可以及早发现隐患。1.1.1热电阻报警监控系统

　　对熔化池的6对小炉、澄清部、卡脖和冷却部等处池壁安装了18根热电阻,设置温度报警限,中控室监控人员可根据温度变化情况及时到现场确认池壁运行状况。1.1.2红外测温仪对1#小炉澄清部池底安装了11根红外测温仪,实行实时温度监控,监控人员可对比温度曲线跟踪耐火砖的侵蚀状况,以便提前采取维护措施。A窑炉运行8年4个月时,澄清部卡脖拐角砖处池壁发生轻微渗料,热电阻温度监控一时间报警,当班操作人员及时对渗料部位进行了处理,避免了窑炉渗料事故的恶化,为抢修赢得了宝贵的时间。1.5增加鼓泡器冷却系统由于鼓泡器长时间的运行,鼓泡管内壁锈蚀严重,个别鼓泡管的回水温度超过限值,减少冷却水塔循环水的温度不能从根本上解除此鼓泡器被烧穿的隐患。A窑炉运行8年6个月时,3#鼓泡管被烧穿,在下拉抽出该鼓泡管时,有少量玻璃液沿着鼓泡砖流出,随即停止该操作,将鼓泡管重新插入鼓泡砖内。分析认为A窑炉长期生产超白玻璃,池底侵蚀严重,停炉前无法判断池底砖的厚度。为了安全增加了鼓泡器冷却风系统(见图6),以防玻璃液外流造成安全事故。

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