平板玻璃退火窑保温的探讨

平板玻璃退火窑保温的探讨Analyzing of Flat Glass Annealing Kiln Heat Preservation程明屠友明（中国建材国际工程有限公司安徽蚌埠233018）摘要：平板玻璃退火窑窑体的保温性能是决定退火窑性能的重要因素。

本文针对退火窑保温性能的重要性、保温材料选择和填充方法做了一定分析。

Abstract: Heat preservation performance of flat glass annealing kiln is the key element of annealing kiln performance. This article analyzes the importance of annealing kiln heat preservation performance, selection of insulation material and filling methods.关键词：平板玻璃退火窑、保温、保温材料、填充方法Key words: flat glass annealing kiln, heat preservation, insulation material, filling methods.一.前言退火窑是玻璃生产线上的重要设备之一，浮法玻璃生产过程中的退火实际上就是：尽可能的为玻璃的应力松弛创造条件，使玻璃的永久应力的数值、分布形态控制在玻璃制品允许的范围内；同时还要控制玻璃的暂时应力，不致造成玻璃破裂和不易切裁。

简单的讲一台退火窑的好坏是由以下三方面构成的：1. 优良的保温性能；2. 有效的冷却系统；3. 电加热系统。

它们之间的关系是：优良的保温性能为玻璃退火提供了一个稳定的环境基础，有效的冷却系统为玻璃退火提供了调控手段，加热系统给予辅助补偿。

因此，具有优良的保温性能是决定一台退火窑好坏的前提条件。

只有具备了这个前提条件，冷却系统和电加热系统的调节才能更加有效，生产才能更加平稳，工厂才能获得更高的经济效益。

二.退火窑保温的重要性1. 提供稳定的退火环境退火窑保温区内部温度场是由窑体、冷却系统、电加热系统和进入窑内的玻璃带四个因素共同构成的，如图1。

图1保温良好的退火窑正常生产时，如果锡槽处于稳定状态，则进入退火窑的玻璃板面温度和横向温差波动很小，冷却系统和电加热系统处于稳定状态。

但对于保温不好的退火窑，季节的更替、天气的变化、车间窗户的开关等造成的车间环境温度变化，都会影响到窑内温度场的稳定，使得冷却系统或加热系统不断调节，需要很长时间窑内温度场才能重新稳定。

这种不稳定的状态，轻则影响玻璃质量的稳定，重则直接造成玻璃的炸板，直接影响工厂的效益。

2. 提高退火窑的性能，满足厚板的生产国内厂家大部分采用拉边器法生产厚玻璃，这种工艺生产的玻璃板中部厚边部薄。

由于厚板拉引速度慢，玻璃需要在退火窑中经历很长的退火时间，才能把板心温度降下来。

边部由于薄携带热量少而且散热速度快，所以生产厚板时玻璃板的边部容易凉。

这要求退火窑侧墙保温必须非常好，才能尽量减小通过侧墙散失的热量。

现有很多厂家在生产厚玻璃时，就是因为退火窑边部保温差，而无法生产厚玻璃。

3. 增强风系统的调节能力，减少电加热器的使用，降低退火窑的能耗。

退火窑的横向温差调节能力是衡量退火窑调节性能的重要指标之一，它主要通过风系统和电加热系统来控制。

保温性能不好的退火窑生产时，常会出现横向温差太大的情况，即使把中部冷却系统全开，边部冷却系统全部关闭后，横向温差仍然无法控制在要求的范围内。

只能被迫打开边部电加热器，升高玻璃板边部温度。

这一点在生产厚玻璃时显得根外严重，厚玻璃由于边子薄，边部温度本来就低，如果壳体保温效果不好，需要把电加热开的更大。

三.如何提高退火窑的保温性能1.保温材料的选择:退火窑的保温是通过窑体上、下和两侧填充的保温材料来实现的。

根据退火窑的窑内温度情况，要求保温材料必须具备以下性能指标：首先，这种材料必须热导率低；其次，长期使用耐温高，例如：A、B区的保温材料长期使用温度不得低于650℃，C区的保温材料长期使用温度不得低于500℃；再次，制造过程中易于填充；最后这种保温材料必须方便采购，价格经济。

综合各方面的原因，退火窑的保温材料选择大体上经历了以下几个阶段：a.全部使用岩棉90年代以前，国内引进的退火窑全部是使用岩棉作为保温材料的。

岩棉是由天然岩石及矿物等为原料制成的蓬松状短细纤维。

具有如下特性：良好的绝热性能，在常温条件下（25℃左右）它们的热导率通常在0.03～0.047W/(m.K)之间；能够长期使用在650℃高温下；渣球含量（颗粒直径＞0.25mm）≤12%生产原料广泛使得岩棉价格低廉从以上性能可以看出，岩棉完全满足了退火窑的使用要求。

但国内制造的退火窑在使用一段时间国产岩棉后，发现国内生产的岩棉由于质量问题，无法满足A、B退火窑的保温要求。

b.陶瓷纤维和岩棉混合使用由于国产岩棉无法满足A、B区的使用要求，国内制造的退火窑在A、B区采用了使用温度更高的陶瓷纤维毯作为保温材料。

陶瓷纤维是一种通过电阻炉将原材料（煤矸石、焦宝石等）高温熔融，经喷吹/甩丝成纤维后压实而成的一种常用保温材料。

具有如下性能：良好的绝热性能，热导率通常≤0.156W/(m.K)（直接用棉平均500℃时）比岩棉更高的热稳定性，普通型最高使用温度为960℃，标准型最高使用温度为1260℃；热损率；渣球含量≤15%（干法）；价格便宜；一段时间内，出于成本的考虑，国内制造的退火窑C区仍然使用了岩棉。

这种保温棉配置虽然很经济，但一个退火窑同时使用两种保温材料，加大了采购和填充施工的管理工作。

同时，陶瓷纤维的价格在不断下降，其性价比越来越高。

因此，这种混合填充方式很快就被全部使用陶瓷纤维的填充方式所替代。

c.全部使用陶瓷纤维随着我国浮法技术的发展，玻璃生产商不断挑战具有更高附加值的薄玻璃和厚玻璃的生产技术，这要求退火窑具有更加优良的保温性能。

目前国内退火窑制造已经全部采用普通型陶瓷纤维毯（毡）作为保温材料。

2. 保温层厚度的确定在选择好合适的保温棉后，保温层的厚度的就直接关系到了退火窑的保温效果。

退火窑内热量的散失主要是从壳体的内壁沿着保温棉、各种塞孔及塞子等，其它热桥传递到壳体的外壁，再从外壁通过辐射和对流散到空气中。

在稳定态情况下，退火窑内壁传递到退火窑外壁的热量等于退火窑外壁传递给环境的热量。

首先，我们研究退火窑外壁的散热，根据复合换热的原理，对流辐射换热系数：f d i ααα+= （1）d α——对流换热系数f α——辐射换热系数4141404077t A t HT H T t w d ∆=∆=∆=α 式中 t ∆——表面与周围空气的温度差0T ——周围空气的绝对温度H ——壁的垂直高度W A ——取决于散热面位置系数当散热面向上时，W A =11.7当散热面垂直时，W A =9.2当散热面向下时，W A =7.5 hjwb 4hj 4wb f 100100T T T T -⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=σα 式中： σ——导出辐射系数，wb T ——退火窑外壁温度，取60℃hj T ——环境温度，取30℃()hj wb i T T q -⨯=α式中：q ——单位时间通过窑体的热流密度()()hj wb i hj wb i T T AT T A A Q q -⨯=-⨯⨯==αα （2） 稳定态导热公式：()wb nb T T S q -=λ（3）式中：λ——陶瓷纤维毯的热导率，取0.156W/（m.k ）S ——窑体保温材料的厚度nb T ——退火窑内壁温度，取580℃把公式（2）代入公式（3）中得：()()()wb nb hj wb i wb nb T T T T T T q S --⨯=-=αλλ（4）把各项参数代入公式（4），计算出退火窑的墙体保温厚度在250mm 左右。

这只是理论数据，考虑到退火窑壳体由于存在大量的观察孔、清扫孔、电加热器安装孔、退火窑辊道辊子轴头等热桥，同时退火窑壳体在填装保温棉的过程中，受窑体框架结构的限制，很难做到所填的保温棉各处一样均匀和密实。

因此，结合退火窑的制造经验，退火窑保温的厚度一般取300~350mm 厚。

3. 保温棉的铺设方式确定好合适的保温材料和厚度后，只是理论上确定了退火窑的保温性能，实际上退火窑的保温性能还和保温棉的填充有很大关系。

以下是铺设中要注意的几点问题：保温材料一般使用毯状或毡状制成品，其施工也是一层一层铺设的，为达到热损失最小的目的，各块保温材料下料尺寸应该比填充区域实际尺寸预留正公差，使得板和毡的所有接头能够对接十分紧密；各层的十字接缝也应交错开来，以免形成热桥。

根据实际热工测试发现退火窑的窑顶散热较少、窑底保温次之、侧墙最差。

出现这样的现象一方面是由于侧墙上有观察孔和清扫孔，形成了热桥。

另一方面，和保温棉的铺设中施工位置有关。

窑顶和窑底铺设保温棉时，保温棉在水平方向上由下往上铺设，施工顺序合理，容易操作，施工的质量容易保证。

而侧墙保温棉填充时，柔软的保温棉需一层一层竖直塞入窑体，保温棉容易倾倒很难压实。

因此在条件允许的情况家，建议填棉时把填充面转动到水平方向，以降低施工难度，从而获得良好的保温效果。

优化窑体设计。

尽量避免在贴近保温棉的侧墙上留有突起的挡块，减少壳体上不易填充保温棉的死区，从而在源头上方便保温棉的填充。

四.结束语随着我国玻璃市场的发展，普通厚度的玻璃价格竞争越来越激励，许多厂家把目光投向了具有更高附加值的超薄玻璃和超厚玻璃。

这对对浮法生产技术和装备都提出了更高的要求。

退火窑必须紧跟浮法技术的发展，加强壳体的保温效果，满足生产薄、厚玻璃退火工艺的要求。

笔者坚信随着科技的发展，一定会有更好的保温材料出现，彻底解决现有退火窑保温材料填充困难的不足，比如，类似泡沫膨胀剂的保温材料，可以直接注入壳体内、外侧板之间，得到均匀而无死角的保温效果。