窑炉

马蹄焰池窑蓄热室格子砖倒塌严重透火的原

发布时间:2022/9/2 14:41:04   
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玻璃熔窑是河北某玻纤厂最大的热工设备,约占总能耗的80%以上。玻璃熔窑窑膛排出的烟气温度高达℃以上,会带走大量的热量。合理利用这部分余热对提高熔窑的热利用率有重大意义。

该厂现有窑型为马蹄焰池窑,其蓄热室就是利用熔化部产生的余热来预热空气和煤气。预热空、煤气除了可以节约燃料外,还能提高燃烧温度,满足玻璃熔化的要求。尤其对于该厂使用热值较低的发生炉煤气,如果空、煤气不预热,则难以满足玻璃熔化的要求。实践证明,用蓄热室预热空、煤气是提高空、煤气温度有效的方法。但蓄热室部位耐火材料受配合料粉尘及玻璃液挥发气体(主要是R2O)的侵蚀,同时由于换向引起温度波动和气氛变化,导致该处烧损严重,窑炉生产过程中需热修,以延长其寿命,而热修过程对熔窑操作和玻璃纤维生产影响较大。

1.蓄热室工作原理

蓄热室是周期性工作的。其空、煤蓄热室分别为两个,内放格子砖。当烟气从熔窑一侧小炉排出,流经蓄热室时,将热量传给蓄热室内格子砖,砖的温度随着通过烟气时间的延长逐渐升高,经过一段时间的加热后,停止通烟气(换向),让被加热的空气或煤气流经已被烟气加热过的格子砖,而同时烟气从熔窑的另一侧排出,加热另一侧蓄热室格子砖。每隔一段时间(即一个周期)换向一次,就这样周而复始地进行,从而达到利用烟气中余热预热空气或煤气的目的。

2.存在问题及原因分析

为保证窑炉安全、有效运行,自投产后,该厂每周定期对蓄热室内烟气成分检测,以确定燃烧是否充分、合理。投产一年多后,在对烟气成分例行检测中发现CO气体浓度有明显上升趋势,已超过工艺要求标准,且日用空、煤气量也明显增加。排除各种可能因素后,经打开煤气蓄热室检修门观察发现,两个煤气蓄热室中间隔墙已出现严重透火现象,且透火处格子砖已严重倒塌,这说明原本严密的隔墙已不严密。当预热后的煤气从一侧喷出时,该侧为正压,排出烟气另一侧在烟窗抽力下为负压,导致预热后煤气通过隔墙中裂缝从一侧泄漏到另一侧。窑炉工作时,为实现完全燃烧,提供的助燃空气量总略大于实际消耗量,这样,泄漏到另一侧煤气与烟气中O2发生燃烧,燃烧产生温度远大于格子砖荷重软化温度,长期如此,该透火处格子砖即被烧蚀,出现倒塌。随着换向进行,两侧循环出现,所以两个煤气蓄热室透火处格子砖都出现倒塌。倒塌的格子砖堵塞格子孔,致使窑压升高,会使整个窑体的耐火砖材受侵蚀加剧。

原本用于熔化部燃烧煤气因隔墙不严密造成泄漏,提前在蓄热室内燃烧,能源被白白浪费掉了,为满足玻璃熔化所需,需消耗更多空、煤气量来满足燃烧要求。这就是为什么日用空、煤气明显增加的缘故。且倒塌格子砖堵塞格孔,也降低了蓄热室的部分换热效率。

3.热修技术方案及方案措施

考虑到煤气隔墙处℃以上高温,人员无法接近现状,采用自制喷枪,在不停产前提下,对隔墙裂缝用热补料进行了修补。但由于操作不便,很难将裂缝填实,用不了多久,裂缝就再次出现,不能从根本上解决问题。且随着裂缝逐渐烧蚀扩大,不仅增加了气煤量,对整个窑炉正常作业也产生了严重影响,由于熔化质量不好,导致拉丝产量明显下降,每天产量降低约3t多。经研究后,对蓄热室进行了停产热修。为保证热修成功,该厂专门成立了热修指挥机构,并细化为技术、安全、保障等小组,对每个小组做了明确分工,对可能出现的情况制定了周密的方案并进行了方案的实施。

(1)熔化部与通、支路保温。首先,热修煤气蓄热室需停煤气。然而,整个熔化部及通、支路玻璃液加起来有50余吨,如停气,无外界热量供给,随着窑体散热,玻璃液会很快凝固,整个池窑就会报废。为此,该厂外加柴油喷枪通过在熔化部燃烧,保持熔化部温度稳定,同时为减少散热,将保窑风机风量减小到适当小,将加料口及各观察孔用保温棉堵严。启动流液洞处钼电极,防止此处玻璃液凝固。将通、支路钼电极电流调整到能维持玻璃处于液态而又不结晶值。

(2)堵塞煤气出口。池窑保温期间,仍有大量高温烟气须排出,如经煤气蓄热室排出,很难在短时间内将其冷却,为此,该厂用耐高温石棉将煤气喷火口彻底封严,阻止高温烟气从此排出,而只经空气蓄热室排出。

(3)保持液面稳定。停煤气后,单靠柴油喷枪提供热量也不能完全满足熔化质量要求,在这种状态下,如果液面不能稳定,出现跑料等事故,将给热修后再次生产带来严重影响。为此,该厂将所有漏板降温停产,防止液面下降导致钼电极氧化。投料口停止加料,使整个液面维持在工艺要求范围内。

(4)强制冷却煤气蓄热室。人员进入煤气蓄热室内进行修补工作,其内温度必须由℃降到60℃左右。如果单靠自然冷却,至少需停产7~8d时间,要消耗大量柴油维持窑温,许多不确定因素也难以预料。为缩短冷却时间,该厂将煤气小炉口用高温石棉堵严,阻止了窑内高温烟气进入煤气蓄热室。同时,用大功率风机吹风,对蓄热室强制冷却,缩短了冷却时间。除此之外,为降低工人作业环境温度,对首先热修的蓄热室采取让该处空气蓄热室进风、另一侧排烟气的措施,这样减少了该侧排烟气时产生的辐射热。

(5)修补隔墙裂缝及倒塌格子砖。待蓄热室内温度降到人可以进入的温度后,由穿戴防火服人员进入蓄热室内,将损坏格子砖逐层清除到隔墙无裂缝处,用高级硅质热补料对隔墙两侧所有裂缝彻底填实,抹平,并涮浆处理,保证严密性。并对倒塌格子砖用耐火泥找平后,再用相同材质格子砖替换砌筑。

(6)过大火,恢复到生产状态。蓄热室热修完毕后,封堵检修门,对检修门进行涮浆处理,保证其严密后,按过大火操作规程过大火,停止燃油喷枪,漏板按工艺要求升温,保窑风机逐步开启到原来开度,开始生产。

4.实施效果

在池窑保温的状态下,热修过程组织得当,措施周密,仅用两天时间就完成了对煤气蓄热室裂缝彻底修补,并使得这次热修在有多个交叉作业情况下有序顺利完成。蓄热室热修恢复正常生产后,打开检修门观察,透火现象已完全消失。由于煤气全部用于熔化部燃烧,熔化各项指标完全满足工艺要求。蓄热室烟气分析显示CO气体浓度为0。

分析点评

能源不足已经成为当前一个突出的社会问题。解决能源问题的途径除了加速开发和增加新能源生产外,还必须节约能源。因此提高一次能源的利用率和尽量回收利用二次能源,是当前节能的重要途径之一。该玻纤厂通过停产热修完成了需停产冷修完成任务。以前池窑热修在国内仅限于对局部外露烧蚀部分替换,对池窑内部损坏进行维修国内尚属首例,煤气日用量较热修前每天减少3.t,按煤售价为元/吨计算,节约成本达到95.43万元/年,具有很高的推广应用价值。



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