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      影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨

      2012年9月7日  

          影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨
          何代菊
          (四川玻璃股份有限公司 自贡市 643000)
          摘要结合天然气和重油作燃料在玻璃窑内燃烧的不同点针对天然气燃烧的火焰特性从结构选材及生产运行等方面对影响蓄热室寿命的因素进行了探讨
          关键词 蓄热室 天然气 熔窑 耐火材料配套
         
          1 情况简介
         
          蓄热室作为余?#28982;?#25910;设备其效能对熔窑热效率有直接的影响蓄热室结构应能满足熔化工艺的要求有足够的受热面积和蓄热能力能保证使空气达到足够高的预热温度且温度稳定气流在蓄热室横截面上均匀分布在蓄热室中各部位耐火材料共同经受着周期性的温度变化固体飞料的作用挥发性物和蒸气冷凝物的作用以及各种氧化还原?#20174;?#21482;是在不同的部位受上述侵蚀作用的程度各异因此蓄热室结?#32929;?#35745;与耐火材料的配套选择尤其重要它关系着整座熔窑的建造费用和窑龄据国内外有关资料燃天然气熔窑蓄热室隔墙出现穿火倒塌格子体堵塞在正常窑期内时有发生甚至出现严重的格子体炉条碹等关键结构垮
          塌事故严重影响生产和熔窑寿命近年来随着我国浮法玻璃行业燃天然气熔窑的增多燃天然气与重油比较火焰长蓄热室内的温度高的问题必须认真解决同时对蓄热室结构和配材更需慎重
          从我公司燃天然气熔窑两窑期蓄热室运行情况看几乎其它厂家蓄热室出现的问题在我公司蓄热室上都出现过给公司生产经营带来严重影响痛定思痛认真分析原因总结教训是本文的目的也希望能为我国玻璃行业在燃天然气熔窑技术方案提供参考
         
          2 炉条碹结?#32929;?#35745;与耐火材料选择
         
          炉条碹是承受格子体高温荷重的拱碹结构是支撑格子体的基础它的稳定是蓄热室安全运行的前提有的厂家发生过炉条碹局部坍塌情况烧天然气的蓄热室炉条碹设?#32856;?#24212;注意因天然气火焰黑度小于重油火焰较长有时在炉条碹底能见到火焰可见炉条碹的选材必然要有较高的强度和抗热震稳定性否则运行23年就开始断?#36873;?#25481;牙
         
          21 炉条碹结构
         
          结?#32929;希?#19968;般浮法窑由9ll根连通式炉条碹组成 碹砖的宽度150 200 mm厚度大于
          350 mm间隔距离大于150 mm跨度在2500 mm左右从我公司使?#20204;?#20917;看格子体无论是条形砖还是筒形砖炉条碹砖的宽度宜在160 mm 左右厚度宜在460 mm 左右间隔距离260 mm 左右跨度不宜超过2 500 mm若跨度太大宜用如图1所示的二段碹结构?#38382;?以提高碹的强度和稳定性炉条筋砖?#24230;?#22312;炉条碹内的?#38382;?#27604;筋砖只?#24230;?#22312;找平层内的?#38382;?#26356;稳定
          炉条碹砌筑泥缝的控制在施工验收规?#35752;?#25226;炉条碹列为类砌体泥缝按20 mm控制而根据炉条碹的承重要求和受冷热冲击频繁易炸裂的特点应把它列为I类砌体泥缝按10 mm控制更妥当
         
         

      影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨


         
          22 耐火材料选择
         
          炉条碹出废气侧的温度为400700 烧天然气?#22791;?#22788;的温度为500800 进空气时炉条碹处的温度为100300 炉条碹砖经受着周期性的强烈热震对窑龄在68年烧天然气的窑炉炉条碹建议用抗热震稳定性好的DN一15低气孔黏土砖除对砖材的理化指标严格要求外对砖的外形尺寸也要严格控制尤其表面翘曲应控制在05 mm以内当然经济条件好的厂家可选用硅线石砖窑龄在8年以上的窑炉选用硅线石砖或电熔AZS
         
          3 格子体
         
          31 结构
         
          格?#24188;?#30340;规格与码法和热交换及通道截面积有关通道宽度为115 170 mm条形砖厚度多数是65 mm厚度大于80 mm 不利于热交换且热稳定性差长度230 395 mm高度为100150 mm为宜条形砖的码法多样有以?#24405;?#31181;?#20309;?#38376;子式李赫特式编篮式开口编篮式等浮法熔窑大多采用开口编篮式以便增大受热面积
          近10年随着能源供给紧张节能降耗成为行业的主要任务在提高热效率方面借鉴了国外的先进经验浮法熔窑普遍采用筒形砖和十?#20013;?#26684;?#24188;?#23427;们的受热面积为见表1
         
         

      影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨


         
          设计时在碱蒸气冷凝区建议采用如图2所示的筒形砖对原料细粉控制不好的厂家?#25628;?#29992;格孔为170 mm170 mm的砖型
         

      影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨


         
          32 材料配套
         
          要延长蓄热室的使用寿命格?#24188;?#30340;合理选材就成为问题的关键顶部格?#24188;?#22312;14001500长期受碱蒸气和飞料侵蚀严重宜采用高纯电熔镁砖(MgO~98 96MgO~97 )这种大晶体方镁石烧结而成的低气孔率的高纯度电熔镁砖在高温下具有极好的耐蠕变性在1650 温度下变形仅为009 近年来格子体顶部24层选用镁锆砖或烧结锆莫?#35789;?#30001;于镁锆砖内部的MgO粗颗粒被外层镁橄榄石层保护而使其侵蚀程?#29123;?#36731;成为?#20204;?#22495;用砖的最佳选择
          上部格子体温度在1 1001400 一般选用含MgO 95 9697 的电熔镁砖中部格子体温度1 100~800 是碱金属硫酸盐凝聚区域?#36164;?#38209;砖与飞料?#20174;?#24418;成硅酸镁MgSiO同?#27893;?#30813;反复固液化导致体积膨胀而破坏所?#28304;?#37096;位不?#25628;?#29992;镁砖而应选用热稳定性好气孔率低的直接结合镁铬砖DMC一12或DMC一20下部温度冷热交替荷重大受碱性物料侵蚀少需要热稳定性好承重强度好的材料一般选用低气孔黏土砖DN一12DN一13DN一15
         
          4 墙体
         
          41 结?#32929;?#35745;
         
          采用箱式蓄热室使格子体的高度比传统上升道式蓄热室高20 m左右有利于提高空气预热温度箱式蓄热室由内侧墙目标墙端墙和隔墙组成隔墙的设置有利也有弊全连通蓄热室取消了隔墙能增大格子体面积但失去隔墙支撑的内侧墙目标墙?#35789;?#26377;锚拉结构也?#33258;?#28900;窑和使用过?#35752;性?#25104;侧墙内倾影响蓄热室的正常运行和寿命采用两两分隔?#38382;?#30340;隔墙可以解决侧墙内倾的问题但使格子体面积减小不利于废气余热利用
         
          411 内侧墙目标墙
         
          侧墙及目标墙厚度一般为578 mn'l其中硬砖为348 mm中高温段墙体要设置锚拉结构以增加墙体的稳定性低温墙体可取消锚拉结构内侧墙与小炉人口处要用锆英石砖分隔防?#26500;?#29076;?#20174;?#20197;前留膨胀缝时的做法是23 m集中留305O mm这样做烤窑时?#33258;?#25104;膨胀不匀有膨胀缝的位置没胀到位而其它部位却拉裂了为便于烘烤时膨胀均匀应该根据砖材自身的热膨胀性采用分散多点方式留设胀缝?#30475;?#30041;10 mm左?#20063;?#29992;多晶?#23435;?#22635;塞
         
          412 分隔墙
         
          分隔墙插入内侧墙和目标墙中解决自身稳定问题还须处理好与蓄热室碹的衔接关系主要要解决好分隔墙的膨胀和密封穿火问题以前分隔墙留膨胀缝时的做法是每道隔墙分两处?#30452;?#30041;20--~30 rrllrn这样做烤窑时?#33258;?#25104;膨胀不匀应考虑分散多点留设胀缝?#30475;?#30041;10 rnln左?#20063;?#29992;多晶?#23435;?#22635;塞
         
          413 碹
         
          我国浮法熔窑多数采用蓄热室碹跨度与墙体内空尺寸一致的结构该结构由于碹与墙体的间隙烤窑后不易密封?#29575;?#35813;处常穿火烧钢结构造成碹脚和碹的变形而坍塌?#25910;?#35748;为碹与墙体间可采用传统的上间隙砖密封结构来保护碹碴钢和顶丝立柱碹的跨度应比蓄热室内空大200300 mm 为宜冷态?#20445;?#26681;据蓄热室墙所用耐材的热膨胀性留设好上间隙与碹脚砖的间隙一般为90100 mm碹与墙体间隙除用泥料处理好外同时运行中应加强风冷保护碹碴角钢
         
          42 配材
         
          421 目标墙内侧墙
         
          目标墙内侧墙按类砌体砌筑温度在800 以下选用低气孔黏土砖温度在8001 200选用直接结合镁铬砖1 200 以上选用含95 96的MgO或97 的MgO电熔镁砖或电熔AZS砖以抗飞料及碱蒸气的侵蚀8年以上窑?#25628;?#30005;熔AZS砖
         
          422 隔墙
         
          隔墙材质配置也至关重要否则隔墙易烧蚀成较大孔洞严重者隔墙倒塌封堵了格子体孔隔墙的选材与侧墙基本一致只是上层墙体要选高温强度?#20204;?#25239;碱性气体和飞料侵蚀的材料?#25628;DM一97高纯电熔镁砖锆英石砖等材料812年窑?#25628;?#30005;熔AZS砖
         
          423 碹
         
          蓄热室碹?#25628;?#20248;?#20351;?#30742;
         
          5 蓄热室的非设计因素的影响
         
          过去影响窑龄的主要因素是大碹池壁和蓄热室随着耐火材料水平的提高良好的结?#32929;?#35745;和维护措施大碹池壁不再是影响窑龄的主要因素而蓄热室格子体的严重堵塞被?#28909;?#20462;或冷修成了困扰我国浮法窑窑龄的关键因素除上述谈到的蓄热室结?#32929;?#35745;和耐火材料配置外烤窑原料运行等非设计因素的影响不可小视
         
          51 烤窑
         
          蓄热室烘烤中应注意烤窑前仔细检查各胀缝中是否有堵塞物影响砌体自由膨胀特别是碹与墙体的间隙此外就是隔墙胀缝问题升温前能保温的部位采取临时保温尽?#32771;?#23569;内外温差升温一定要均?#28982;?#24930;绝不能局部过热而剧烈膨胀造成砌体拉成裂缝而影响寿命尤其要注意过大火后升温过快墙体易变形
         
          52 原料
         
          原料粒度是影响窑炉寿命的主要因素石英砂?#32771;自?#30707;的超细粉是蓄热室格子体堵塞的
          主要因素?#32771;?#24212;采用重?#34432;考?#30707;英砂?#32771;自?#30707;的超细粉含量都应小于50 控制好原料粒度有利于熔化且对蓄热室格子体的堵塞会大大减轻
         
          53 运行与维护
         
          浮法玻璃原料及生产工艺的特点决定了蓄热室格子体的堵塞和老化?#19988;?#31181;不可避免的趋势因此熔窑运行中要特别注意烧天然气熔窑的分支烟道的温度不宜过高宜在600 左右防止火焰过长烧?#24503;?#26465;碹和格子体此外蓄热室要经常性的疏通和维护配合料中的细粉和碱蒸气由烟气带入蓄热室内沉积在格子体表面冷凝后粘结堵塞格子体形成瘤子?#20445;?#38500;瘤的方法可以分机械方式上烧方式下烧方式这三种方式都是在格子体刚结瘤不严重时采取的?#20174;?#32504;缪的方法一般格子体第一次除瘤应在新窑运行2年左右以后每半年进行一次一旦工作疏忽或不仔细格子体就会大面积堵塞捅烧都无法解决只能采取大型热修更换格子体或局部打通格子体免强维持生产的办法来解决堵塞严重的问题
         
         
          参考文献
          [1]陈正树等浮法玻璃EM]武汉工业大学出版社
          1-2]刘桂芳耐火材料指南[z]国家建筑材料工业局技
          术情报研究所信息中心
          I-3]孙?#34892;?陈润生孙晋涛詹美瑶玻璃窑炉热工计
          算及设计I-M]中国建筑工业出版社
          E4]米庆轩筑炉[M]武汉工业大学出版社
         

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