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耐火材料是玻璃窑炉的重要组成部分,窑炉的设计者需要使用耐火材料构建起满足玻璃熔制工艺需要的窑炉结构,包括合适的火焰空间、熔化区域、成型区域和烟气的排放或热交换的结构(蓄热室或烟道)。
玻璃窑炉耐火材料选择首先要满足以下要求:
(1)耐高温特性
玻璃窑炉耐火材料需具备在一定温度下的耐冲刷耐侵蚀的特性、荷重软化温度、主要成分与玻璃接近,保证尽量不污染玻璃(尽量降低或不含可能污染玻璃的成分)、高温膨胀、收缩的特性(膨胀系数)、抗热震性能、与其它相邻耐火材料不发生交叉反应而影响耐材的特性等。
(2)可加工性
使用常规的加工设备可以加工需要的尺寸和形状,尽量减少超大、超异形砖材的使用,减少人工加工的种类和数量。同时要考虑生产、组装、包装运输和砌筑的便利性。
(3)经济性
在满足基本需求的情况下尽量减少用量,选择合适的规格。
(4)系统性
合理搭配不同部位的耐材规格和数量,尽可能实现玻璃熔窑耐火材料同窑同寿命。根据应用经验,传统空气助燃的玻璃窑炉改为全氧燃烧窑炉后,对下部结构耐火材料的选择没有很大的变化,主要集中在上部空间耐材的选择和使用上。
全氧燃烧窑炉耐火材料应用中易产生的问题
1、大碹变形
全氧燃烧窑炉无论是电熔材料还是烧结材料都有过大碹变形的案例,轻者导致停产整修,重者直接垮塌。根据已知的全氧燃烧玻璃窑炉故障的统计,已经有多座窑炉出现类似大碹变形、垮塌的情况,它不仅关系到窑炉的寿命、造价、玻璃质量,更会影响到整个项目的成败。
大碹的变形习惯称之为马鞍形或M形变形,变形可分为沿着窑炉的轴线平行和垂直两种情况。变形通常出现在温度较高的区域。图1为大碹变形图例。
图1大碹变形图例
变形通常是选用了荷重软化温度不达标的材料,或由于局部燃烧温度超过了选材的额定荷重软化温度,也有因砌筑不合格导致的事故。
2、胸墙倒塌
这些年全氧燃烧窑炉也发生过胸墙局部或整体垮塌的事件,这不仅对窑炉设计单位在材料选择和砌筑提出了要求,同时也对窑炉的使用及工艺控制方提出了新要求。
3、局部烧损
主要发生在喷火口砖附近或烧枪的对面位置。由于全氧燃烧的火焰较硬,且窑压较大而产生的原因。正确的操作和点检能够减少或杜绝局部烧损。
4、漏料
全氧燃烧窑炉曾经发生池壁穿孔漏料事故,事故原因有耐材质量因素,也有生产企业点检不到位、日常管控水平低的原因。