小型马蹄焰熔窑设计及其改进

40平方米马蹄焰玻璃窑炉的冷修2009年第51卷第4期光电技术ELECTRO—OPTICSTECHNOLOGY4O平方米马蹄焰玻璃窑炉的冷修孙庆忠南京华利佳电工照明有限公司210028摘要本文简要介绍玻璃窑炉的基本知识,重点介绍了我公司窑炉冷修的一些情况,以及在冷修过程中所做的部分改进及改进后的节能效果.关键词玻璃熔制窑炉冷修1概述玻璃熔制是玻璃生产的最重要的环节.按照玻璃料方混合均匀的配合料,经高温加热形成玻璃液的过程,叫做玻璃的熔制.熔制过程的目的是要获得均匀,透明,纯净,并适合于成形的玻璃液.熔制速度和熔制的合理性对产品的质量,产量和成本影响很大.玻璃熔制是在玻璃熔窑内实现的.所以有关玻璃熔窑的设计,施工和操作等方面的因素(如窑结构尺寸,窑砌筑材料,窑热工制度,燃料质量和加料方法等)都直接影响着玻璃熔制过程.按照熔制玻璃所用的容器构造,玻璃熔窑分为池窑和坩埚窑两大类.玻璃池窑是最普遍的一种玻璃熔窑.由于配合料在这种窑的槽形池内被熔化成玻璃液,故名池窑.玻璃池窑按使用时热源可分为:火焰窑,电热窑,火焰一电热窑.按烟气余热设备分为:换热式窑,蓄热式窑.按窑内火焰流动方向分为:横焰窑,马蹄焰窑,纵焰窑.按制造产品分为:平板玻璃窑,日用玻璃窑.其中日用玻璃窑主要用于制造瓶罐,器皿,化学仪器,医用,电真空及其他工业玻璃.熔化部和冷却部(或成形部)的玻璃液作深层分隔为其结构特征.我厂为电真空玻璃制造企业,所用的玻璃窑为蓄热式燃油马蹄焰池窑,用流液洞(熔化部和冷却部之间的玻璃液流动的通道)作为熔化部和冷却部的分隔设备.熔化池和工作池的火焰空间全分隔.工作池用’液化气或天然气进行加热.蓄热室池炉的热回收装置为蓄热室.这是目前应用最为广泛的一种池炉.它有如下两条优点:第一,结构简单,坚固,具有很好的气密性.这就为采用大型热回收装簧创造了有利条件.第二,传热效率高,热损失小.目前大型蓄热室池炉中蓄热室可回收总热量的40%一30%.我厂池炉熔化池面积4O平方米左右,工作池面积为9平方米左右.出料量为每天42吨左右.有南北两条通道,每条通道有一条中速拉管线.用来生产直管荧光灯玻璃管,每天生产T8玻璃管约20万支左右.此窑炉始建于2000年.由北京欧亚窑炉公司设计,最初是按照用液化石油气作为燃料的.后来由于液化石油气大幅涨价,而重油价格相对低廉.于2002年左右增加了一套重油燃烧系统.既可以用重油作燃料,又可以用液化石油气作燃料.从增加了重油燃烧系统后,一直以重油为燃料.其结构示意图如下:图1我公司40平方米马蹄焰玻璃窑炉结构图此窑炉使用至2005年底,由于流液洞发生挤料,加上蓄热室中换热器损坏严重.燃料消耗量大幅增加,玻璃熔制质量差.产量只有正常的30%左右.继续坚持生产已毫无意义.而且要冒很大的安全风险.在此情况F,公司决定放料冷修.冷修就是将窑炉温度降到常温状态下,将窑炉损坏的部位拆除并重新砌筑.原因通常有以下几方面:30光电技术第51卷第4期l,与玻璃液接触部位损坏严重,有漏料的危险.2,上部结构损坏,漏火严重,不能正常熔化玻璃.3,蓄热室堵塞严重,能耗增大,熔化能力降低,成本显着增加.我公司的窑炉已具备上述3条中的2条,所以进行冷修是必然的.2冷修方案根据2000年～2005年此窑炉第一个周期使用情况看,窑炉的总体结构设计比较合理,使用效果也很不错.所以决定不做大的改动.考虑到窑炉各部位的损坏情况,本着节约的原则进行冷修.在第一个周期使用过程中,发现还存在一些不足.主要有两点:首先是蓄热室中换热器的材质问题.窑炉在使用3年之后,发现上部换热器发生剥落现象.导致废气和助燃空气通道不畅,进而严重影响燃烧状态.窑炉温度无法升到熔制温度指标.严重影响生产的正常进行.不得不经常组织人员进入蓄热室下部清灰孔进行清理.可维持不了多久,由于上部换热器继续剥落,再次发生堵塞.如此恶性循环,且周期越来越短.到2005年停炉时上部四分之一左右的换热器几乎全部没有了.另一个问题是工作池中玻璃液温度偏低,工作池燃烧系统加热负担很重.直至流液洞上部盖砖全部侵蚀完(停炉后发现)后,工作池的加热系统负荷仍然很大.根据以上这些状况,决定按以下方案进行冷修:1,熔化池捣打料以下部位不动,池底铺面砖及捣打料进行更换.2,工作池池底及部分状况良好的池壁不动保留,流液洞出口及往料道的出口部位更换.3,熔化池池壁及流液洞全部更换.4,熔化池和工作池的火焰空间全部拆除,更换.5,小炉全部拆除,更换.6,蓄热室内换热器全部拆除,更换.并变更部分换热器材质.由于此玻璃窑炉原来设计使用的燃料为液化气,所以选择的八角筒型砖内孔尺寸较小(尺寸见图2),特别容易堵塞.所以本次冷修时,考虑选用内孔直径较大的换热器.经过理论计算,要保持足够的换热面积,就必须增加蓄热室的面积或增加蓄热室的总体高度.这样会导致工程的工作量大大增加,而且冷修的费用会增加很多.经讨论,一致认为:维持现有的换热器尺寸不变.图2蓄热室用八角筒形砖尺寸7,蓄热室炉条碹及找平碹及完好的蓄热室墙体保留.损坏的蓄热室墙体及蓄热室碹顶拆除,更换.8,蓄热室墙体保温层部分(墙体未拆除部分)保留,其余所有保温(含窑炉其他部分)全部拆除,更换.9,工作池池壁及胸墙增加保温层(第一个周期没有).10,流液洞长度减少10cM.11,烧损的钢结构更换或整形.12,烟道各处进行彻底清理.3改进措施1,流液洞长度缩短IOCM,由原来的lIOCM变为现在的IOOC℃.而且随着流液洞的长度增加,降温程度更大.由于窑炉第一个周期使用到停妒前,工作池的加热负荷仍然很大.所以冷修时缩短流液洞的长度并给工作池加上保温是完全合理可行的.流液洞长度减少了10cm,相当于提高进入工作池的玻璃液温度lO～15℃.经冷修后实际使用效果看,这次的变更是起到一定的节能作用的.调整后如下图7所示.为减少工作量,调整后工作池沿窑长方向增加10em.经实际情况看,增加部分工作池面积对窑炉运行及生产没有影响.图7改进后的玻璃窑炉结构图32光电技术第51卷第4期2,蓄热室所用换热器材质变化蓄热室蚀损的情况主要有以下几个方面:化学侵蚀,蓄热室承受着配合料粉尘,配合料及玻璃液的挥发物与砖体表面产生的高温化学反应.这些粉尘和挥发物除以气相状态与耐火材料发生化学反应外,在温度低时还会冷凝成液相与耐火材料发生化学反应,这比其气体对耐火材料反应更严重.它通过浸润,扩散向耐火材料气孔内渗透.尤其是当砌体有龟裂等情况时,会给耐火材料造成很大破坏.物理损坏,由于蓄热室高度增加,以及化学侵蚀诱发和促进不同种耐火材料之间的相互反应,会使耐火材料强度降低.在损坏部位由于应力集中而破坏.再次还有温度波动带来的冷热冲击,由于高温废气和冷助燃风交替通过蓄热室,使蓄热室中的换热器不停地经受热冲击.它对高温化学反应生成的变质层进行热冲击,并使得渗透于砖气孔的凝固物固化,液化反复进行.以上几个方面的作用极易造成换热器的剥落.这次换热器材质改变后.从冷修到现在已有3年多时间了.从目前的情况看,蓄热室的总体状况很好.几乎没有问题,各部分温度显示表明:蓄热室内部是畅通的,完好的,也没有堵塞情况.窑炉各部分温度是可控可调的,熔制的玻璃质量完全达到生产要求.3,熔化池端墙固定方式调整通过这次融化池端墙固定方式的改变,以前窑炉点火升温后端墙开裂,窜火,歪斜的情况没有了.原来的方式下,升温时由于硅砖的剧烈膨胀,必须分几次松拉条以保证窑炉的安全.但是由于立柱下端是固定的.当上端的拉条松开时,立柱上各点的偏离情况不同.越往上端,偏离原来位置的距离越大;越往下端,偏离原来位置的距离越小.可是端墙的长度从上往下都是相同的.而且温度的差异并不大.端墙全部是由硅砖砌筑的,也就是说,从上往下端墙的膨胀量基本相同.当松拉条时,就会产生端墙上部较松,下部较紧.满足上部膨胀的需要就无法满足下部膨胀的要求,造成硅砖被挤坏.满足了下部膨胀的要求上部就太松,造成很多的砖缝.而且在窑顶膨胀后产生的推力作用下,端墙墙体就会发生严重变形.这样的情况发生后,窑体的外表很难看.最大的问题是这些砖缝会窜火而且很难修补.即使补好时间不长又会烧坏.这次冷修时改变固定方式后,烤窑升温时根据膨胀的情况调整不同的顶杆.烤窑结束后,墙体非常整齐,几乎.没有窜火的地方.效果很好.从2006年初窑炉冷修点火到现在,窑炉已正常运行3年多.窑炉各部位状况良好,基本没有什么问题.运行非常正常.此窑炉初建时,耗费资金600万元左右.这次冷修只用了300多万元. 通过这些有效的改进,不仅使平时的能耗降低了.而且窑炉正常运行的时间更长,也就意味着生产的效率提高了.又节约了平时很多次清理蓄热室换热器的费用.总之,这次冷修时所做的这些改进是很成功的.我们还会在今后的冷修或新建窑炉的过程中,继续总结经验,不断提高.参考资料:l,上海化工学院等编《硅酸盐工业热工过程及设备》,1984年2,沈长治等编《玻璃池炉工艺设计与冷修》,1989年。

燃煤气马蹄焰玻璃窑炉小炉和喷火口的设计及工艺操作控制朱柏杨马蹄焰玻璃窑炉的小炉是窑炉的关键部位，它承担组织燃料产生火焰的任务，是窑炉火焰的初始燃烧部位；它还是连接熔化池和回收高温废气热回收的通道。

小炉和喷火口的设计尺寸大小、角度和火焰喷出的速度对燃料燃烧和火焰形状有重要的影响，小炉、喷火口的不合理设计会使燃料燃烧不合理，会使火焰冲击胸墙和大碹，并造成燃料不完全燃烧和废气中氮氧化合物升高，对玻璃窑炉的节能环保运行不利。

因此，如何设计好小炉和喷火口，或者对已经定型运行的马蹄焰窑炉如何合理组织小炉火焰的燃烧工艺，下面作如下几个方面的分析和探讨：一、马蹄焰玻璃窑炉小炉和喷火口的设计：燃料在玻璃窑炉大璇内的燃烧属于扩散式燃烧，助燃空气从舌拱上部和燃气在舌拱下部喷入小炉的速度、厚度及与喷出的交角、燃气与空气的温度、燃气与空气在小炉的合理配比程度等等；首先取决于小炉和喷火口的原始工艺计算和设计布置，而后续的工艺操作控制管理水平决定了出小炉和喷火口火焰形状、燃料在大璇内的燃烧状况，进而影响到火焰对玻璃熔池的热辐射和玻璃配合料的熔制。

目前小炉和喷火口的设计仍以实践经验设计为主，设计和使用管理人员应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验，下面是一些经验设计数据：1、燃煤气小炉下倾角一般在18°—25°范围内选用，燃油小炉一般选用22°—25°，燃烧焦炉煤气、碳氢化合物含量较高的混合煤气和天然气的小炉下倾角可以大些。

在实际生产行中使用重油和石油焦粉的喷火口处的烧嘴砖喷火口枪有5°左右的上仰角，在采用天然气和焦炉煤气时的仰角还要更大些，其目的是让火焰与玻璃液面平行，烧嘴砖一般安装在距喷火口砖0~600mm的位置。

2、小炉喷火焰出口速度（或喷火口面积），小炉喷出口速度一般参照小炉喷出口处相应温度的空气速度来进行计算比较合适。

同时，小炉内煤气火焰的初期着火燃烧点应控制在小炉长度的1/2~2/3，火焰在喷火口的速度控制在8~10m/s之间，对于碳氢化合物含量较高的混合煤气，小炉的设计宽度以取较大值为好。

马蹄焰窑的工作原理或生产过程是什么，在蓄热室设计时，是让烟气直接通过蓄热室进入烟道，而蓄热室是一个用耐火材料砌成的空心格子的加热室。

发生炉煤气池窑的蓄热室同时预热空气和煤气，并在小炉内相互混合和预燃。

因此，冷空气和发生炉煤气进入蓄热室后经反复上升与下沉，将格子砖上的热量充分吸收并充分预热，使燃料释放出更多的热量。

烟气在反复上升与下沉的过程中，热量被格子砖充分吸收并蓄积，只有少量热量被废气所带走，绝大部分热量被充分利用到工作中去。

针对浮法玻璃熔窑在超期运行过程中出现的一系列烧损现象，采用多种措施对窑炉进行热修，使窑龄延长一年多。

介绍了在各部位进行热修的具体实施方法。

窑炉的正确使用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。

在窑炉后期，热修和维护的工作量会更大，如果维护和保养不及时，方法不创新，达到设计窑龄尚且是难事，更谈不上延长窑炉寿命。

国内某浮法厂在窑炉后期，通过大胆创新的热修、热补以及工艺改进措施，使窑炉使用寿命延长了一年多，为其他浮法玻璃企业在延长窑炉使用寿命方面提供了宝贵经验。

该浮法玻璃熔窑原设计窑龄为3年，至1999年初，已安全运行了3年2个月，超过了设计窑龄。

运行期间，该熔窑先后经历过5次改色，其烧损状况及设备老化状况已严重危及到生产的安全与稳定，按常规计划必须进行冷修。

为减少投资，降低生产成本，决定将该浮法线本届窑龄延长1～1．5年。

熔窑经过三年多的运行，池底、池壁及胸墙、大碹、格子体、小炉碹顶、蓄热室前墙、小熔化部顶碹等部位严重烧损，针对不同部位，采取不同措施，使该处的状况得以缓解。

2 技术措施2．1 加固角铁解决池底砖缝变大的问题上届冷修时，为节约成本，熔窑池底砖没有更换，当时，3#小炉之前的池底砖缝已大于20mm。

在冷修期间专家对该情况作出鉴定：该浮法线以生产着色玻璃为主，本届窑期不能生产粘度较小的透明玻璃，以尽量减小玻璃液的流速，缓解对池底砖的冲刷。

马蹄焰池窑设计范文引言：一、马蹄焰池窑的设计原理二、马蹄焰池窑的结构设计1.燃烧室：燃烧室一般呈圆形或半圆形，其设计要考虑到燃料的燃烧效率和热能的传输效果。

燃烧室通常由耐高温材料制成，如耐火砖等。

燃烧室的顶部设有燃料进料口，以供燃料的添加。

燃料进料口应设计合理，以保证燃料的均匀燃烧。

2.通风管道：通风管道主要起到热能传输的作用。

燃烧室中的燃料燃烧后产生的热气通过通风管道传输到窑腔中，使陶瓷得以加热和烧制。

通风管道通常由金属材料制成，以保证热气的顺利传输。

通风管道的设计要考虑到热能的损失和烟尘的排放问题。

3.窑腔：窑腔是陶瓷材料的烧制空间，其形状和尺寸可根据具体需求进行设计。

一般来说，窑腔的底部设有燃烧室和通风管道的连接口，以便热气的引入。

窑腔的内部应平整且无尖角，以避免陶瓷材料的破损。

窑腔的门口应设有可开合的门，以便陶瓷的取出和放入。

三、马蹄焰池窑的工作过程1.燃料的添加：在燃烧室的顶部设有燃料进料口，燃料可以是木柴、煤炭或天然气等。

燃料的添加要均匀，以保证燃烧的稳定性和效率。

2.燃烧过程：燃料在燃烧室中燃烧，产生大量的热气和火焰。

热气通过通风管道传输到窑腔中，使陶瓷材料得以加热和烧制。

燃烧过程需要进行控制，以保证燃烧的稳定性和有效性。

3.陶瓷的烧制：热气通过窑腔中的陶瓷材料，使其逐渐加热并烧结。

烧制过程中需要控制热气的温度和流动速度，以保证陶瓷的质量。

烧制时间的长短和烧制温度的高低可以根据具体需求进行调整。

四、马蹄焰池窑的优缺点1.热能利用效率高：燃烧室与窑腔分离，热气通过通风管道传输，使热能得到充分利用。

2.烧制效果好：热气的温度和流动速度可以进行调控，使陶瓷的烧制效果更佳。

3.结构简单：马蹄焰池窑的结构相对简单，制造成本较低。

然而，马蹄焰池窑也存在一些缺点：1.空间利用率低：马蹄焰池窑的结构占用空间较大，不适合场地狭小的地方。

2.烟尘排放问题：燃料的燃烧会产生大量的烟尘，对环境造成污染。

总结：马蹄焰池窑是一种传统的窑炉形式，以其特殊的结构和独特的燃烧方式在陶艺界得到广泛应用。

第二章玻璃马蹄焰窑炉结构设计
玻璃马蹄焰窑炉是一种用于玻璃加工的特殊类型玻璃熔融装置，具有
高温、高效、节能等优点。

它的结构设计对于降低能耗、提高产能和改善
产品质量具有重要意义。

本文将从炉体结构、炉墙结构和燃烧系统三个方
面讨论玻璃马蹄焰窑炉的结构设计。

首先，炉体结构是玻璃马蹄焰窑炉的基础部分，它直接关系到炉膛的
稳定性和工作效果。

炉体结构应该采用耐火材料，以抵御高温和化学侵蚀。

常用的耐火材料有高铝砖、硅酸盐砖等。

此外，炉体结构还应具备一定的
隔热性能，以减少散热损失。

为了提高炉膛的稳定性，可以在炉体内部设
置加强筋或钢结构支撑，增加整体的承载能力。

其次，炉墙结构对于炉膛的保温和传热有着重要的影响。

炉墙结构通
常由内壁、外壁和隔热层组成。

内壁常用耐火砖，用于抵御玻璃的高温冲
击和化学侵蚀。

外壁通常采用碳钢材料，并带有冷却装置，用于冷却炉壁
和减少外界对炉体的热辐射。

隔热层通常由耐火纤维或耐火浇注料构成，
其作用是减少炉体的热传导和散热损失，提高炉膛的热效率。

综上所述，玻璃马蹄焰窑炉的结构设计对于提高生产效率、降低能耗
和改善产品质量具有重要意义。

炉体结构、炉墙结构和燃烧系统是重要的
设计要素，需要考虑耐火性能、隔热性能、稳定性和高效率等因素。

在设
计过程中，还需要根据具体的生产要求和工艺流程进行优化和调整，以实
现最佳的设计效果。

第4章马蹄焰池窑 窑内火焰呈马蹄形流动(在窑内呈U形)，仅在熔化部的前端设置一对小炉的玻璃池窑称为马蹄焰池窑(有时亦称U形池窑)。

其示意图如图4—1所示。

马蹄焰池窑的优点是：ⅰ．热利用率高。

马蹄形火焰在窑内呈“U”形，长度可达熔化池长度的1．3～1．5倍，行程较长，因而燃料燃烧充分，同时窑体表面积小，热散失量较少，可提高热利用率，降低燃料消耗。

目前先进的大型马蹄焰池窑比相同熔化面积的横焰池窑热耗量低15～20％。

ⅱ．结构简单，造价低，只有一对小炉布置在熔化池端墙上，而横焰池窑一般有3对以上的小炉，且布置在熔化池两侧，这将使横馅池窑结构复杂，砌筑困难，同时横焰池窑占地面积大，建窑和建厂房的费用都比马蹄焰池窑高，建一座马蹄焰池窑的费用比建同等规模的横焰池窑低25％～30％ 马蹄焰池窑的缺点是： ⅰ．沿窑长方向难以建立必要的热工制度，火焰覆盖面积小，在炉宽度上的温度分布不均匀，尤其是火焰换向带来了周期性的温度波动和热点(即玻璃液最高沮度的位置)的移动， ⅱ．一对小炉限制了炉宽，也就限制了炉的规模； ⅲ．燃料燃烧喷出的火焰有时对配合料料堆有推料作用，不利于配合料的熔化澄清，并对花格墙、流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。

马蹄焰池窑与横焰池窑的比较见表4—1。

由于以上特点，马蹄焰池窑已被广泛用于制造对玻璃质量无特别要求的各种空心制品(如瓶罐、器皿、化学仪器、泡壳、玻璃管)、压制品和玻璃球等，其最大熔化面积可达90m2。

4．1 马蹄焰池窑的结构4．1．1 窑池 马蹄焰池窑结构设计的内容是根据生产规模的大小来因地制宜地确定窑池各部位的形第89页式、尺寸和材料。

设计要依据窑炉热工理论、池窑工作原理和生产实践经验，还要进行必要的经验计算。

(1)窑池尺寸 窑池是玻璃熔窑的主要部分。

它的熔化面积、长宽比和池深等几何尺寸必须符合工艺与结构的要求。

①熔化面积熔化部窑池面积按已定的熔窑规模(日产量)和熔化率(常用K表示)估算。

第五章设计总结9.1设计结果简述（1）设计生产能力：100t/d（2）熔化部熔化率： 2.5t/m2d熔化面积：100/2.5=40m2熔化池：L/B=1.6、长×宽×深＝8000㎜×5000㎜×1200mm、深澄清区加深200mm、为1400mm。

火焰空间：在窑宽5000mm的基础上，两边各加宽200mm，即火焰空间宽度为5400㎜，高度为：1500mm，碹升高1/8，为675mm，火焰空间的长度为窑炉长度8000mm（3）工作部：长×宽×高＝1200㎜×500㎜×600mm工作池面积：6.0㎡，占熔化部面积的15%。

（4）分隔装置采用倾斜式流液洞，熔化部与工作部两道墙完全分隔流液洞尺寸：流液洞长×宽×高＝1200㎜×500㎜×300mm（5）小炉小炉长宽比为4.2，水平通道长度为2750mm，小炉中心线与窑炉中心线夹角为6o，空气碹下倾角25 o，下底板上倾15 o。

油枪上倾5 o。

喷火口面积占熔化面积的20.5%本次设计小炉的最大特点为：扁而宽，小炉位置高。

（6）蓄热室格子体形式八角筒形格子体，八角筒形格子砖尺寸：160×160mm，细长比2.56，蓄熔比为51：1左右格子体体积/熔化面积3.07m3/m2格子体体积为122.8 m3，使通道内气体保持了最有利的速度蓄热室格子体主要尺寸：4180×3200×9600（mm）（7）加料方式摆动式加料加料池为梯形，大预熔池设计，以期形成“圈式”料流。

（8）采用窑坎窑坎设置在熔池中鼓泡点（窑炉的2/3处）以后766.7mm处，窑坎高度600mm，为双层砖铺排，总宽度为400mm。

（9）利用先进鼓泡技术鼓泡点在窑炉长度的2/3处，共设置11个鼓泡点，两边鼓泡点距离池壁为500mm，其他相邻鼓泡点之间距离为400mm。