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700t d浮法玻璃熔窑设计简介何 威(秦皇岛玻璃工业研究设计院 秦皇岛市 066000)摘 要 介绍了目前国内自主设计的生产规模最大的浮法线——江苏华润集团6080玻璃加工中心700t d浮法玻璃生产线的熔窑设计过程和经验,对未来超大规模浮法线熔窑设计具有参考意义。
关键词 浮法玻璃 700t d熔窑 江苏华润集团6080玻璃加工中心700t d浮法玻璃生产线(以下简称华润700t d)是目前国内采用洛阳浮法技术设计并建成的生产规模最大、质量要求较高的浮法玻璃生产线,秦皇岛玻璃工业研究设计院承担了该条生产线的全线设计工作。
生产线于2001年7月23日点火,8月18日一次引板成功。
9月8日实际产量达到705t d,综合成品率96 %,玻璃板质量接近SYP实物标准,试生产阶段即为企业创造了显著的经济效益。
中国洛阳浮法技术经过三十年的发展、完善,已经相当成熟,生产线规模由最初的日产几十吨浮法玻璃发展到日产达几百吨。
然而,设计产量始终未能突破600t d规模,其主要的原因是因为国内设计单位尚无设计600t d以上的特大规模浮法线的经验。
该700t d全线设计从立项到施工图,整个设计阶段始终瞄准国际先进水平,在总结吸收国内外先进技术和经验基础上不断研究和大胆创新,经我院各专业技术骨干一年的技术攻关,终于取得了重大突破,填补了中国洛阳浮法技术无超大规模生产线的空白。
投产后该700t d生产线突出表现为如下特点:工艺流程合理;装备先进而务实;产品质量优良;能耗低、投资少,经济效益显著。
是国内自主设计建造的一条高水平、高标准、高质量的生产线,标志着我国浮法技术又上了一个新的台阶。
1 熔窑设计原则熔窑是浮法玻璃生产线三大热工设备之首,是实现全线产量、质量目标的关键设备之一,必须做到能耗低、产量高、熔化玻璃质量好、窑龄长等要求。
为了实现上述要求,我院针对该700t d熔窑的特点,具体提出了如下设计原则:(1)认真总结国外同级别浮法熔窑的经验和教训,结合国内生产线的实际情况、操作特点,围绕生产优质玻璃液这个重点来进行设计。
玻璃熔融工艺一、玻璃熔窑的类型、结构及特点按照熔窑的生产能力可分为坩埚窑和池窑。
1.坩埚窑坩埚窑是指在坩埚中熔化玻璃的一种间歇式作业的玻璃熔窑。
其结构主要包括作业室、喷火筒（小炉）、燃烧室、漏料坑、蓄热室等部分。
在作业室内安放8～12只坩埚（要求特殊的玻璃也有仅置放一只坩埚进行熔制）。
配合料可分3～5批加入到各坩埚中。
当配合料在坩埚中完成熔制、澄清和冷却过程后即可进行成型。
在成型结束后，又再重新分批加入配合料，进行下一循环的熔制周期。
坩埚窑的熔制周期从第一次加料开始到此坩埚料成型结束，一般为一昼夜。
对难熔的玻璃也可适当地延长熔制时间，但这样会对其他坩埚的熔制、澄清和成型带来影响。
坩埚窑占地、投资少，同一窑内可熔制多种不同组成或不同颜色的玻璃，生产灵活性大，适用于生产品种多、产量少、质量要求较高或有特殊工艺要求的玻璃。
对要求高温熔制、低温成型的硒硫化镉类着色的玻璃，或低价铁着色类的玻璃尤为合适。
但坩埚窑的生产能力低、燃料消耗大，难以实现机械化和自动化生产。
坩埚窑按废气余热回收设备分为蓄热室和换热器两种；按火焰在窑内的流动方向分为倒焰式、平焰式、联合火焰式；按坩蜗数量分为单坩埚窑、双坩埚窑和多坩埚窑；按燃料品种区分有全煤气、半煤气和燃油坩埚窑等。
以下选取4种坩埚窑进行介绍。
（1）蓄热室坩埚窑采用蓄热室作为废气余热回收设备的坩埚窑。
（2）换热室坩埚窑采用换热器作为废气余热回收设备的坩埚窑。
（3）倒焰式坩埚窑窑内火焰呈倒转流动的坩埚窑。
火焰由位于窑底的喷火口向上喷出，然后沿着坩埚自上向下经窑底吸火孔排出。
其特点是温度沿整个坩埚高度分布比较均匀，上下温差小，由于火焰自窑底排出，窑底部温度较高，因而使窑底和坩埚都容易损坏，限制了窑内温度的提高。
图 2.5（a）为倒焰式坩埚窑示意图。
倒焰式坩埚窑可以配置换热器，也可配置蓄热室。
（4）平焰式坩埚窑图2.5（b）所示为窑内火焰呈水平方向流动的坩埚窑。
火焰在坩埚上部流动，可以提高火焰温度，加强传热过程，有利于提高熔化率。
1200t/d浮法玻璃熔窑方案说明一、主要技术指标二、熔窑主要结构尺寸三、主要技术特点1. 采用宽熔化池，并设全等宽投料池结构。
2. 前脸采用45°L型吊墙。
3．熔化部池深采用较深的深池结构，确保熔化池内玻璃液的热容，促进玻璃液的对流和配合料的熔化。
4. 熔窑蓄热室采用“两两分隔”的方式（即2-2-1-2-1），蓄热室的格子砖全选用筒型格子砖。
5. 优化设计1#小炉中心线至前脸的距离，可充分发挥1#小炉的潜力，进一步促进配合料的熔化。
6.设置0#氧枪，促进配合料的熔化。
7.熔化区池底预留辅助电加热装置。
8.在熔窑玻璃液的热点处附近池底设置鼓泡装置。
9.窑池池底采用台阶式结构形式，即在卡脖入口开始池底上抬200mm，既利于促进熔化、澄清又利于节能降耗。
10. 合理设计熔窑的澄清带的长度，使深层微气泡有足够的时间溢出。
11.采用窄长卡脖结构形式，在该处设深层冷却水包，通过调节深层水包的深度，以控制玻璃液的回流量和温降。
窄长卡脖结构，可适当拉长深层水包与水平搅拌器之间的间距，改善玻璃液的质量。
12. 熔化部后山墙设J型吊墙，卡脖顶部设吊平碹结构形式，以最大限度地分隔熔化部火焰空间对冷却部的影响。
13．采用新型高效保温材料，对窑体进行全保温。
四、熔窑耐火材料配置➢熔化部➢卡脖➢冷却部➢蓄热室➢小炉➢烟道1200t/d浮法玻璃退火窑方案说明一、主要技术指标二、退火窑尺寸➢总长: 192.75m➢内宽: 5800mm➢保温段长: 102.45m➢非保温段长: 90.30m具体尺寸见下表a)退火窑结构退火窑壳体采用全钢全电结构，由若干节组成，根据退火曲线纵向划分为若干个区，各区内根据玻璃板温度采用不同的加热冷却系统，以便完成良好的退火和合理的降温。
A、B和C区分别为退火窑的退火前区、退火区和退火后区，是退火窑的关键区，直接影响到玻璃的退火质量。
这三区壳体采用隔热保温的形式，在窑内配置合理的加热冷却系统，进行横向分区控制，有效地控制玻璃板的冷却速度和横向温差。
玻璃熔窑耐火材料及熔窑应知应会部分一、玻璃熔窑用耐火材料1、硅砖硅砖是浮法玻璃熔窑使用量最多、也是最重要的一个砖种。
对于大型熔窑，硅砖主要用于熔化部及工作部窑顶大碹、胸墙和前后端墙、蓄热室顶碹和蓄热室上部隔墙等。
硅砖的高档制品SiO2含量为96~98%。
它是属于酸性耐火材料；其密度为 2.35至2.38g/cm3，具有很高的高温结构强度，如荷重软化温度高（1640~1700℃）和蠕变率低，而且在吸收少量碱质组分后除了极轻微的熔蚀外，并不降低窑顶结构强度。
硅砖的主要缺点是抗热震性能低。
玻璃窑用硅砖具有如下特点：a.高温体积稳定，不会因温度波动而引起炉体变化：玻璃熔窑在1600℃下可以保持炉体不变形，结构稳定。
b.对玻璃液污染轻微：硅砖主要成分是SiO2，在使用时如有掉块或表面熔滴，不会影响玻璃液的质量。
c.耐化学侵蚀：上部结构的硅砖受玻璃配合料中挥发的R2O的气体侵蚀，表面生成一层光滑的变质层，使侵蚀速度变低，起保护作用。
d.其体积密度小：可减轻炉体重量。
2、粘土砖粘土砖是以耐火粘土为原料生产的耐火制品，浮法玻璃熔窑使用量较多。
粘土砖主要用于工作温度在1300℃的窑炉部位，如蓄热室下部的格子砖及墙砖、烟道砖及池底的粘土大砖等。
粘土砖其主要成分是Al2O3含量为30~48%、SiO2含量为50~70%。
它是偏酸性的耐火材料，随着砖中Al2O3含量的增加其酸性逐渐减弱，它对酸性具有一定的侵蚀抵抗力，对碱性侵蚀抵抗力能力较差，因此粘土砖宜用于酸性窑炉环境；其密度为2 .40至2.56g/cm3，其耐火度虽然高达1700℃，但荷重软化温度只有1300℃左右，因此在高温使用时不能承重、不能受压。
粘土砖的抗热震性较好，波动范围较大，一般大于10次（1100℃/水冷），这与粘土砖的线膨胀系数值不太大又无多晶转变现象及具有明显颗粒结构有关。
3、高铝砖与硅线石砖高铝砖是Al2O3含量大于48%的硅酸铝质耐火材料统称高铝质耐火材料，浮法玻璃熔窑使用量较少；如果在高铝质砖的配料中加入一定比例的硅线石及其他微量元素将变成硅线石砖，高铝砖主要用于蓄热室的中部砌墙，硅线石砖主要用于蓄热室的炉条碹等。
3.2浮法玻璃熔窑浮法玻璃熔窑属于横火焰蓄热式池窑，如图3-3所示。
浮法玻璃熔窑根据各部功能其构 造分为玻璃熔制、热源供给、余热回收、排烟供气四 大部分。
图3-4横焰窑熔化部剖面图 1 —窗顶（大碹）；2一植脚（殖碴）； 3—上间隙砖；4—胸墙；5—挂钩砖； 6—下间隙砖；7—池壁；8—池底； 9一拉条；10—立柱；11一碹脚（碴） 角钢；12—上巴掌铁；13—联杆； 14一胸墙托板；15—下巴掌铁；16—池 壁顶铁；17-—池壁顶丝；18—柱脚角 钢；19一柱脚螺检；20—扁钢；21 —次 梁；22—主梁；23—窑柱①火焰空间如图3-3所示；火焰空间是由胸墙、大 碹、前端墙（也称为前脸墙）和后山墙组成的空间体系。
火焰空间内充有来自热源供给部分的炽热的火焰气体，在此，火焰气体将自身热量用于熔化配合料，也传给玻璃液、窑墙（包括胸墙和侧墙）和窑顶（也称为大碹）。
火焰空间应能满足燃料完全燃烧，保证供给玻璃熔化和澄清所需的热量，并应尽量减少散热。
为便于热修，胸墙和大碹均单独支撑，如图3-4所示。
胸墙由托铁板（用铸铁或角钢）支撑，用下巴掌铁托住托铁板。
在胸墙底部设挂钩砖，挡住窑内火焰，不使其穿出烧坏托铁板和巴掌铁。
挂钩砖被胸墙压住，更换困难，因此，要用活动护头砖保护之。
近年来采用了新型上部结构（见图3-5)，该结构取消 了上、下间隙砖，胸墙和大碹采用咬合砌筑，挂钩砖与池 壁上平面的缝隙较小，并用密封料密封。
这种结构强化了 窑体的整体性、安全性和密闭性，也有利于节能。
大碹有平碹和拱碹两种。
平碹（也称为吊碹或吊平碹）向外散热面积最小，但需要大量铁件将其吊起。
拱碹按照股跨比（亦称碹升髙），即碹股//碹跨^的比值，分 为半圆碹（/=1/匕）、标准碹（/=l/3〗〜l/7s)、倾斜碹 (/=l/8s22iiijjri^j9rvm^ srm 2z 22n 图3-3浮法玻璃熔窑结构示意图 O 3. 2.1浮法玻璃熔窑各部结构及尺寸 3.2.1.1 玻璃熔制部分 浮法玻璃熔窑窑体沿长度方向分成熔化部（包括 熔化带和澄清带）、冷却部。
浮法玻璃熔窑的结构浮法玻璃熔窑和其他平板玻璃熔窑相比，结构上没有太大的区别，属浅池横焰池窑，但从规模上说，浮法玻璃熔窑的规模要大得多，目前世界上浮法玻璃熔窑日熔化量最高可达到1100t以上（通常用1000t/d表示）。
浮法玻璃熔窑和其他平板玻璃熔窑虽有不同，但它们的结构有共同之处。
浮法玻璃熔窑的结构主要包括：投料系统、熔制系统、热源供给系统、废气余热利用系统、排烟供气系统等。
图1-1为浮法玻璃熔窑平面图，图1-2为其立面图。
一投料池投料池位于熔窑的起端，是一个突出于窑池外面的和窑池相通的矩形小池。
投料口包括投料池和上部挡墙（前脸墙）两部分，配合料从投料口投入窑内。
1.投料池的尺寸图1-1 浮法玻璃熔窑平面图1-投料口；2-熔化部；3-小炉；4-冷却部；5-流料口；6-蓄热室图1-2 浮法玻璃熔窑立面图1-小炉口；2-蓄热室；3-格子体；4-底烟道；5-联通烟道；6-支烟道；7-燃油喷嘴投料是熔制过程中的重要工艺环节之一，它关系到配合料的熔化速度、熔化区的热点位置、泡界限的稳定，最终会影响到产品的质量和产量。
由于浮法玻璃熔窑的熔化量较大，采用横焰池窑，其投料池设置在熔化池的前端。
投料池的尺寸随着熔化池的尺寸、配合料状态、投料方式以及投料机的数量。
配合料状态有粉状、颗粒状和浆状（目前一般使用粉状）；投料方式由选用的投料机而确定，有螺旋式、垄式、辊筒式、往复式、裹入式、电磁振动式和斜毯式等。
（目前多采用垄式投料机和斜毯式投料机）。
（1）采用垄式投料机的投料池尺寸采用垄式投料机的投料池宽度取决于选用投料机的台数，投料池的长度可根据工艺布置情况和前脸墙的结构要求来确定。
（2）采用斜毯式投料机的投料池尺寸斜毯式投料机目前在市场上已达到了普遍使用，它的投料方式与垄式投料机相似，只是投料面比垄式投料机要宽得多，因此其投料池的尺寸在设计上与采用垄式投料机的投料池尺寸没有太大的区别，仍然决定于熔化池的宽度和投料面的要求。
