窑炉

给某公司大型燃煤窑炉设计方案的说明

发布时间:2022/5/6 10:23:28   
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给某公司大型燃煤窑炉设计方案的说明

重庆莱弗窑炉技术有限公司陈兴孝谭渊

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一关于熔化率

这次窑炉设计,熔化率取值不高,是基于以下一些因素:

1,该公司玻璃工厂是第一次用煤炭生产热煤气来熔化玻璃,对煤气发生炉的操作技能有一个熟悉及掌握的过程,因为同样的煤炭,同样的设备因操作的技巧不一样,对产生的煤气质量即热值有不小的差异;就像同样的行列机,不同厂家使用相同的机器设备,其产品的合格率是有差距的。窑炉熔化率的数值设计时取值低一些,对员工的操作技能要求没有那么高、对工厂的管理要求宽松一些;

.根据业主提供的资料,玻璃化学组成中钾钠含量不高。玻璃配方中钾钠含量不高,玻璃的化学稳定性好一些,但是配合料的易熔性也要差一些,对熔化速度是有影响的。另外配合料中碎玻璃的所占比例不大,这也会对熔化率、对能耗有一定影响的。

3.所用玻璃原料的颗粒度如何、颗粒度级配是否合理,原料的水分含量以及配合料的均匀度直接影响窑炉的熔化率及玻璃液的单耗;据我们在国内服务的经验,有的厂家就因为石英砂太湿,个别矿物原料颗粒直径偏大而影响配合料的均匀度,均匀度直接影响熔化温度及熔制均化速度,即影响熔化率。

配合料混合搅拌均匀后从配料车间输送到窑炉窑头料仓的输送方式,也会影响配合料的均匀度。从我们为某国另一公司的服务中我们看到,其中有个别原料颗粒直径太大,它不能均匀的包裹在石英砂周围,大颗粒原料之间相互的接触面积与其表面积之比也是相当小的,因此原料颗粒太粗,将严重影响配合料的均匀度;再就是该公司处于热带地区,配合料十分干燥,从配料车间往窑炉窑头料仓输送的过程中,输送机皮带的振动造成配合料严重分层,粗颗粒的原料在输送过程中由于震动原因几乎都跑到配合料的最上面去了,粗颗粒的原料富集在一起,从而再次造成配合料的严重不均匀,因而直接影响窑炉的熔化率。

这里也建议该公司选择配合料从配料车间往窑头料仓输送的过程中不用输送皮带,而改为料罐式,因为该公司所处区域气温高,水分容易蒸发散失,特别容易影响配合料的均匀度。

4.今后该公司采用什么地方的煤炭?是当地的煤炭或是国外进口的煤炭,我们没有掌握这方面的资料,因而我们认为有些未知因数的,所以不宜把熔化率取得较高;

该公司当地有褐煤,是一种非常亷价的资源。但是褐煤由于热值低、挥发份高,固定碳含量低、灰份高、灰熔点低,因而一般不作为生产发生炉煤气的煤。根据中国某公司采用褐煤来产生发生炉煤气的实践来看,其发生炉的操作及各项控制参数都与高热值的烟煤有较大的差异。因此我们建议先采用煤气发生炉的供应商推荐的煤炭,待玻璃生产都很正常后以及煤气发生炉的操作工对操作技能都掌握后,再逐步添加褐煤取代优质煤,取代的比例要分期分批小步多次进行取代,不能因小失大影响生产的正常进行。

5、由于煤炭的热值、煤炭的颗粒度、蒸汽的大小及压力的稳定、发生炉内各个层次温度、厚度的细微的变化,煤气烟道的通畅性,都会使发生炉煤气在热值、压力发生细微的变化。窑炉虽然有自动控制系统,但是它的路径流程较长,滞后性较明显,因此燃煤窑炉炉温的稳定性要差一些,炉温波动大一些,这对熔化率也是有影响的。

二关于窑炉寿命

关于窑炉寿命我们认为与以下五个方面的因素有关系:

1、设计的质量:

窑炉结构的安全性、可靠性如何;各部位的受力状况与窑炉钢结构的支撑是否合理;各种材料之间的搭配是否合理而且性价比是否最高;窑炉结构的先进性如何;窑炉炉温是否升降自如、火焰的角度、火焰气层的厚度、火焰的长度是否合理,即能满足玻璃熔化需求又能防止或减缓炉体的烧损;窑炉内火焰的气氛即火焰的氧化、还原气氛是否可以调整;窑炉的压力是否能自如调整,这些都是设计质量的直接体现。

,耐火材料质量:

耐火材料质量在窑炉寿命中起决定性的作用。耐火材料的外观质量影响砌体的砖缝大小,影响窑炉外观的大气及美观程度;耐火材料的内在质量直接影响窑炉寿命,因此耐火材料的检验是十分必要的,所采购的耐火材料各项指标是否达到设计要求,是否符合中国的国家标准或相关的行业标准。耐火材料的质量是影响窑炉寿命的最大因素,例如电熔AZS砖的出现前后以及广泛的应用,玻璃窑炉的寿命有极大的提高;

3、窑炉砌筑质量:

耐火砌体泥浆是否饱满、泥浆的纯净度如何;砌体砖缝大小是否符合设计要求,不同材料之间的过渡层的操作是否正确,窑炉拱胎的制作、架设是否合理、炉盖每块碹砖所形成的砖缝延长线是否通过圆心(炉盖每块碹砖所形成的砖缝延长线若不能圆心,烤窑时炉盖裂缝就会不均匀,裂缝集中在某一处,形成较大的缝隙),这些都会影响窑炉的到整体寿命。

4、窑炉的烘烤:

窑炉烘烤的升温曲线是否合理,因为玻璃窑炉是各种耐火材料的组合体,各种耐火材料的膨胀系数是不一样的,而且有的耐火材料的膨胀系数是非线性的,它存在着晶体晶格重排,晶格重排造成耐火材料体积变化异常,因此窑炉烘烤的升温曲线的制定要考虑每一种耐火材料的特殊需求。

烤炉时窑炉温度场的稳定是非常重要的,它不但指同一等高线温差要小,而且窑炉火焰空间上下温差要小,即不同等高线范围内温差要小,这样才能达到升温曲线针对每一种耐火材料的特殊要求能够落实,从而使炉体均衡膨胀,避免因窑炉砖体受热不均或升温太快所造成的砖体炸裂;我们看到国内有的用热煤气来烘烤窑炉,由于“热风”压力太小,炉盖达到℃时,下部池壁砖才~℃甚至更低(池底大量水蒸汽排出,此时放大火,炉内温度迅速达到℃以上,由于放大火后池壁砖急剧升温,池壁砖炸裂非常严重。烤炉时窑炉钢结构即顶絲夹具的及时调整,这些都会影响窑炉寿命;

5、窑炉的正确使用及维护保养:

窑炉的正确使用不单是指熔化温度、进出料量的控制,窑炉的正确使用包涵的内容太多:如何充分利用熔化池的熔化面积,使料堆在熔化池内均匀分布;如何通过加料设备改变配合料的传热效果,加料机的种类的选择非常重要,加料机的种类、安装和使用方法得当,对降低能源消耗或降低熔化温度作用也是明显的;窑炉鼓泡系统的鼓泡频率、泡径大小也影响熔化效果及影响窑炉温度;配方中有害元素的选择及量的多少,比如硫化物、硫酸盐、氟化物、氯化物等对耐火材料的侵蚀是非常严重的,对窑炉寿命的影响也是很大的;碎玻璃及配合料中是否含有金属、窑炉的使用压力、窑炉平时的清洁卫生等日常维护保养等因素,都对窑炉寿命有较大影响。

三煤气蓄热室耐火材料的选择

由于发生炉煤气的热值不高,大多在~Kcal/m3之间,因此煤气必须经过预热,使它达到℃以上甚至更高,才能满足玻璃熔化的温度要求。煤气通过煤气蓄热室时,该侧煤气蓄热室所处环境是非常强烈的还原气氛,煤气蓄热室的另一侧是烟气通过,此时这侧煤气蓄热室呈氧化气氛。若耐火材料中存在一些变价元素,它的价态会随着氧化-还原气氛变化而变化,而且随着价态变化伴随有较大体积变化的材料,氧化-还原反应使砖体产生膨胀-收缩,长期处在这种氧化-还原反应的气氛中会造成砖体的破碎解体。

由于马蹄焰窑炉存在周期性的温度变化,每隔0~30分钟要换向一次,通过烟气时,舌头碹承受着近℃左右的高温烟气的冲刷,换向后同侧由通过烟气变成通过煤气,舌头碹所处的温度是在~1℃之间,换向前后舌头碹处有较大的温差。该温差大小它受煤气自身温度(煤气出口温度、煤气管道的长短距离、煤气管道散热保温状况变化),以及煤气通过格子体预热后的达到的温度(受煤气蓄热室的大小及高度影响)影响,存在一定的热冲击,因此舌头碹等蓄热室材料要求有较好的抗热震性。特别是由于煤气发生炉、煤气交换器等故障及一些其他异常因素,造成蓄热室不能及时换向时,那么舌头碹等蓄热室材料承受的热冲击更大,因为换向前后温差更大。(这里特别说明:若遇上述特殊情况,要尽快恢复换向,并且每次换向时间要短,每次换向后逐步递增换向时间,最后恢复到正常换向时间)。

由于受煤炭中的硫化物含量影响,煤气中的硫化物及硫酸盐、亚硫酸盐比烟气中的硫化物及硫酸盐、亚硫酸盐的浓度大得多,因而对煤气蓄热室各种耐火材料的选择至关重要,因此它也严重影响窑炉的寿命。

电熔AZS砖抗侵蚀性非好常,耐火度、荷重软化都高,机械强度也非常好,应该是非常好的材料。但是33#电熔AZS砖在~℃左右有α-β的晶形转变,有较大的体积变化。若煤气出口温度低、煤气蓄热室格子体的高度不高,煤气经过预热后不能高于℃,躲过电熔AZS砖的晶形转变温度,那么电熔AZS砖作为舌头碹的材料是不恰当的。因为每换一次换向,舌头碹都要发生膨胀-收缩,时间稍长电熔AZS砖就会炸裂,电熔AZS砖就会一大块一大块地往下掉,最后造成舌头碹垮塌,影响窑炉寿命。

莫来石砖系列产品虽然抗热震性好、抗热冲击性能好,抗侵蚀性能也较好,但是抗蠕变性能不高,而且生产厂家质量控制参差不齐,在使用中也经常听到剥落及坍塌的信息。

我们曾选用硅质材料作为舌头碹的材料,硅质材料抗碱的侵蚀性较差,烟气中碱性物质呈气态通过舌头碹,我们知道碱性物质呈液态时对酸性材料腐蚀较大,气态时要轻微一些。多座窑炉实践证明硅质材料作为舌头碹其前端虽有腐蚀,但是用4~5年是没有问题的。硅质材料虽在℃以下有多个晶形转变,膨胀系数较大。℃以上相对比较稳定,而且蠕变温度很高,能满足温度要求,因此我们拟选用无钙硅砖或零膨胀硅砖作为舌头碹的材料。

四流液洞的结构设计流液洞是玻璃窑炉的重要部位,熔化、澄清、均化好的玻璃液通过它进入到分配料道、供料道时要进行进一步的均化和冷却,最后进入成型设备进行生产成型。每天通过它这么一个狭窄的通道有~t/d玻璃液,玻璃液对它的冲刷和磨损是较大的;而且流液洞所处的工作环境差,四周温度高,一旦有问题无法进行更换。因此流液洞都选用抗侵蚀性能较好的电熔AZS41#砖或铬砖。我们知道电熔AZS砖有一个不好的特性就是在固相、液相、气相三相交界面处,电熔AZS砖有一个向上蚀孔的性能,电熔AZS砖是固相、玻璃液是液相、玻璃液中残留的气泡是气相,我们看到流液洞盖板砖较其他地方侵蚀都大,5~6年间就向上侵蚀掉了~mm厚度,流液洞盖板砖侵蚀掉了~mm后,玻璃液的取料深度变浅,相当于原窑炉池深减少了~mm深度,窑炉的出料量肯定受影响,为了满足出料量,只有提高炉温,那么能耗要增加;几年后炉盖等炉体的烧损,炉体变薄,内部温度增加,炉体散热进一步增加。

综上所述流液洞的结构会影响窑炉寿命、出料量及能耗。针对流液洞盖板砖被侵蚀的机理,我们将流液洞盖板砖与玻璃液接触面设计成倾斜的,玻璃液中的气泡不容易附着在流液洞盖板砖上,从而大大减缓了流液洞盖板砖的侵蚀,延长了流液洞的寿命,也就是延长了窑炉寿命。

五池底结构

窑炉池底结构也容易影响窑炉寿命,特别是高白料或晶白料窑炉,由于其透热性好,池底温度较高,且配合料中不可避免的会带入一些金属物进去,金属物对电熔AZS的侵蚀较为厉害(向下蚀孔),一旦电熔AZS砖被蚀穿后,玻璃液渗透到底板砖下面后,就会产生“向上蚀孔”形成像石钟乳那样的侵蚀,很快将底板AZS砖腐蚀穿了,从而对整个池底安全造成很严重的危害。影响窑炉寿命,严重时会发生池底漏料事故。为解决此类事件的发生,一是要严格控制配合料中的金属物的进入;二是加强池底防渗漏结构的设置。本次设计池底结构为多层复合结构。

六熔化池长宽熔化率确定了,那么窑炉熔化面积就确定了,我们确定窑炉熔化面积为15m2。在设计熔化池的长度及宽度时,我们秉承的设计理念是:在考虑火焰的覆盖面时,我们不仅仅考虑火焰宽度,更注重火焰的长度。在设计时我们借鉴浮法玻璃窑炉玻璃质量十分好的原理:即玻璃熔制的五个阶段是分得清楚的(1、硅酸盐反应;、玻璃形成;3、玻璃的均化;4、玻璃的澄清;5、玻璃的冷却),它的玻璃熔制的五个熔制阶段是在不同空间、同一时间内进行。因而我们认为在马蹄焰窑炉池炉的设计上,只要火焰能达到的长度下,应选择有较大的长宽比,让玻璃液的澄清和均化有一定的区域。即在火焰能达到的情况下,窑炉的绝对长度要大。

为了减少死角,有利于玻璃液的流动,我们将熔化池的前池墙砖体设计为八字形。

七熔化池的深度目前,比较先进的窑炉,熔化池都分为浅池和深池,为了强化热点、提高玻璃的质量和产量,一般都设置有窑坎。我们将窑坎前设计为浅池,窑坎后设计为深池。在窑坎前为熔化区(又叫初熔区),在熔化区内玻璃液表面覆盖着厚厚的配合料及配合料熔化分解过程中形成的泡沫,它们是热的不良导体、是一层隔热层。由于隔热层影响了热的穿透及传递,因而浅池的深度不宜过深,若过深,会在池底形成厚厚的不动层或缓动层,这些不动层或缓动层的厚度会随着池底温度变化或出料量变化而变化,从而加入到玻璃液的自然对流流动中,进而影响玻璃液的质量;这些不动层或缓动层的玻璃液加入玻璃液的自然对流后,会造成对玻璃液的重复加热,增加能源的消耗。

窑坎后为澄清均化区又叫精细熔化区(简称:深澄清池),我们加深该区域的池深,深澄清池对提高玻璃窑炉质量、产量、降低能耗上,作用十分明显。第一、它增加了玻璃窑炉的容积,延长了玻璃液在炉内的停留时间;第二、“玻璃的澄清过程是指排除可见气泡的过程,从形式上看,此过程是简单的流体力学过程,实际上它是一个复杂的物理化学过程。”,玻璃液澄清速度与玻璃液的粘度有关,粘度(包括表面张力)又与玻璃液的温度有关,若深澄清池深度过深,虽然气泡受到的玻璃液的静压力较大,但是玻璃液温度偏低而玻璃液的粘度大,气泡反而排出困难。根据计算机模拟仿真技术表明深澄清池的底部玻璃液温度不低于1℃为界线来考虑,因此本窑炉深澄池深度设计为00mm。在设计及计算熔化池深澄清部位的深度时,不但要考虑玻璃的透热性的问题,还要考虑窑炉的大小,同种玻璃,大窑炉可适当深一些。

八加料池的结构配合料在熔化池的分布状况对配合料的熔化速度起着非常重要的作用。加料口越宽,加料机也应越宽,在相同加料量的情况下,厚度就越薄,所形成的料垅越宽,热利用率越高,配合料熔化越快。因本次窑炉出料量较大,单边加料虽然可以减少辐射热及高温气流的逸流损失,但考虑长期运行中,加料机及其他配合料输送系统磨损加大,难免不出故障,对保障正常的进出料有一定困难,因而采用对称双边加料池结构。我们在设计加料池时秉承的理念为:加长加料池,它使配合料在预熔池里进行相对充分的硅酸盐反应,进入炉内的配合料表面已经开始进行硅酸盐反应,表面已经变得粘糊糊的,火焰的气流不易将配合料表面的细小粉料吹扬起来,从而减少对蓄热室格子体的堵塞;减少粉尘飞扬从而减轻对炉体的侵蚀,延长窑炉寿命。

加料池的形状,应该由加料机的类型决定,国内外的实践证明,摆动裹入式加料机,它的加料效果在目前国内普遍采用的加料机中,节能效果是最好的,可以节能5%左右。摆动裹入式加料机节能原理如下:(1)一般加料机加进炉内的配合料,都是浮在玻璃液表面上的。因为配合料是疏松的,其导热系数很低,熔化速度较慢;采用裹入式加料机,它把配合料往玻璃液中挤压,在其过程中,高温的玻璃液被挤上来,填充配合料中的气孔,增加了配合料的导热性;若加料机安装调整得好,配合料像裹面团一样,部分包裹在玻璃液中,从而熔化速度大大加快、熔化快出料量可以增加,因而能源耗减少;()摆动裹入式加料机能够左、中、右三个方向摆动加料,三个方向推料次数可以任意设定调整,从而使料堆在熔化池内分布非常均匀,熔化池面积得以充分利用,它有效利用火焰空间的辐射能,提高了熔化池的利用率,因而熔化速度进一步加快;(3)由于是分别向三个方向加料,配合料在炉内是一小堆一小堆被玻璃液包围着,增大了与玻璃液的接触面积,实现了薄层加料;(4)从另一个角度来看,摆动裹入式加料机还具有延长窑炉寿命的优点:由于摆动裹入式加料机定时将配合料向三个方向推动,配合料在熔化池的后端均匀分布,它与池壁砖直接接触的时间短,甚至不直接与池壁砖接触,从而可以延长池壁砖的寿命,因为配合料比玻璃液对池壁砖的侵蚀要大得多。

九火焰空间选择合理的窑炉火焰空间高度,也是提高热效率的重要举措。火焰空间越大,虽然气层厚度增加、气体的辐射系数增大(对气体辐射能力影响最大的应是从喷火口喷出的火焰的气层厚度)、但气体的吸收能力也越大、过大的火焰空间反而减弱了炉盖窑碹对玻璃液的反射作用,特别是有蜂窝状碹砖结构的窑碹。

不同燃料由于燃烧特性不一样,其火焰空间的设计(包括小炉结构)必须适应其内在的燃烧特性,因而火焰空间结构不相同,但是该公司要求有备用燃料,把重油(包括煤焦油)作为备用燃料,因此我们必须就发生炉煤气与重油的内部结构特征及燃烧特性作一个分析比较:

发生炉煤气的主要成分是CO和H,其质量随原煤质量、煤气炉炉型和操作技术状况变化而变化,一般CO的含量在%~30%之间,H的含量在1%~18%之间,并含有少量CH4,其含量在1.4%~4.3%。一氧化碳是无色无味气体,密度为1.5kg/Nm3,难溶于水,临界温度为-℃,低热值为1kJ/Nm3,着火温度为~℃,当它的气体混合物中含有少量水时,可使其着火温度降低。一氧化碳燃烧时火焰为淡蓝色,其毒性很大,当空气含有0.06%一氧化碳时,即有害于人体,含0.0%时可使人失去知觉,含0.40%时可使人迅速死亡。

发生炉煤气由于燃烧速度较快,火焰的长度就有一定影响,而我们设计时又希望窑炉的绝对长度能在火焰能够达到的情况下尽可能长一些,因而小炉预混段的长度不可太长。

重油(包括煤焦油)的化学组成比较复杂,但一般都是碳链在16以上的烷属烃、环烷烃(如环乙烷、环戊烷的衍生物)及芳香烃(如苯、甲苯)。在它们化学组成中都是以C—H和C—C键相连。由于碳链较长在一定条件下较容易断裂,生成分子量较小的简单碳氢化合物。重油除了内部组成的差异外,在常温常压下还有状态的差异,它可以由粘稠的液体到固体。

玻璃池窑用的大都是发生炉热煤气,从煤气发生炉出来的煤气温度其出口温度一般都在~℃(视煤炭种类不同而变化),通过预热后的煤气温度可高达~0℃(视蓄热室格子体高度变化),通过三通道预热的煤气温度可更高。

我们知道:系统的温度越高,分子的热运动越剧烈,它们所具有的能量也越大,亦即温度越高,具有活化能或能量超过活化能的分子数越多,所以反应也就进行得越剧烈。实验表明,一般化学反应,温度每增加10℃,反应速度约增加~4倍。因此热煤气又大大提高了火焰的燃烧速度,这也是煤气燃烧比重油或煤焦油燃烧速度快的另一个重要原因。

另外发生炉煤气里含有大量的碳粒,含挥发物较多的烟煤燃烧时其火焰的黑度=0.70,重油发光火焰的黑度=0.85。

液体燃料的沸点低于其燃点,因而液体燃料的燃烧过程是先蒸发,生成燃料蒸汽,然后与空气相混合,进而发生燃烧。与气体燃料不同的是,液体燃料在与空气混合前存在蒸发汽化过程。对于重质液体燃料(包括煤焦油)还有一个热分解过程,即燃料由于受热而裂解成轻质碳氢化合物和碳黑,轻质碳氢化合物以气态形式燃烧,而碳黑则以固相燃烧形式燃烧。

重油(包括煤焦油)是比较难蒸发汽化的液体燃料,通常是使用喷枪来实现雾化,喷枪通过雾化剂(高压空气或蒸汽),把液体燃料破碎成许多直径从几微米到几百微米的小液滴,悬浮在空气中的小液滴边蒸发,边燃烧。由于燃料的蒸发其表面积增加了上千倍,因而有利于液体燃料迅速燃烧。

重油油雾从喷嘴喷出到着火之前存在三个吸热过程。首先是燃料液滴需要加热到它的汽化温度;其次是吸收汽化潜热发生相变,成为燃料蒸汽即由液态变成气态;再次是燃料蒸汽被加热到着火温度,而后才能发生燃烧,有的学者计算,燃油雾着火前所吸收的热量约为~KJ/kg,约占燃油发热量的10%。(在燃料蒸汽被加热到着火温度及燃烧温度过程中,大分子长键化合物裂解成小分子简易化合物也需要吸收热量)。

从上可以看出,燃油炉喷枪架设在小炉口附近能更好地满足燃烧的要求,熔窑内的高温能更好地满足油雾燃烧所吸热的需要,熔窑的高温可以使油雾中的长键大分子化合物能更快裂解成数十倍的小分子化合物,因此熔窑需要较大的空间,才有利于油滴表面积的增加及分子数目的增加造成的压力增高的释放。

通过上述两种燃料自身结构及燃烧特性分析比较,重油(包括煤焦油)需要较大的火焰空间,才能满足燃烧的需要;而发生炉煤气热值低、燃烧快,它需要的火焰空间要小得多。但是该公司要求有备用燃料,把重油(包括煤焦油)作为备用燃料,但是整个窑期都是以发生炉煤气为主,在窑炉火焰空间的设计取值上,只能寻找一个相对合理的燃烧空间,来满足上述要求,它比燃油炉火焰空间要小,但又比燃发生炉煤气的窑炉火焰空间要大。根据热力学原理,火焰空间越大火焰容易发飘,因为火焰的温度高,体积密度小,它更容易向上浮动;再则,随着火焰流动的动量降低,它加剧了火焰向上浮动,因而火焰空间不宜过大。

十小炉小炉是窑炉燃烧系统的重要组成部分。小炉结构的合理性,对提高熔炉的热效率有重要作用。火焰的长短及刚性、火焰的角度、火焰的亮度、火焰的覆盖面,是小炉结构是否合理的四要素。小炉设计时要考虑窑炉的大小(特别是窑炉的绝对长度),燃料的种类,二次空气预热的温度(包括煤气预热温度),玻璃配方的种类,从而系统的、全面的设计小炉的各种参数。本窑炉由于行列机在二楼上,煤气及二次空气预热温度较高,它的燃烧速度快,小炉喷火口不能设计得过于扁平,“过扁容易使火焰不均匀,并因气层厚度减小而影响传热效果”。因为小炉宽扁,煤气及助燃空气厚度薄,煤气与助燃空气接触面积大,所以火焰很短,火焰的长度不够,容易造成窑炉热点不突出,从而影响产品质量。

传统小炉后端与前端大小一样,与蓄热室相接时,会导致蓄热室的死角过大。在设计时考虑将小炉后端放大,减少蓄热室的死角,改善格子体气流分布的均匀性,从而减少因蓄热室局部热负荷过重而过早侵蚀损坏。该结构的小炉在施工上难度较大,需要特别注意!

备用燃料的引入方式也特别考究,如果是燃煤和燃油炉小炉结构的叠加,那么燃煤时小炉底板离玻璃液面太高,不利于热量的利用,初步考虑燃油侧烧或升降喷枪进行底烧。

十一新型蓄热室结构全煤气窑炉蓄热室的中隔墙(煤气与煤气隔墙及空气与煤气隔墙)是影响窑炉运行寿命的重要因素,该中隔墙中上部由于煤气蓄热室两侧温度高,且一直受气流的冲刷及粉尘的腐蚀,耐火材料一直处在较恶劣的环境中运行,虽然耐火材料的荷重软化温度不低、但是蠕变温度不高(国内许多种类的耐火材料还没有将蠕变温度作为必须检测的指标),很容易出现问题。蓄热室中隔墙软化下陷导致蓄热室中隔墙“穿风漏火”的现象发生,影响窑炉正常运行,严重时导致蓄热室碹及格子体垮塌。因此在设计时,如何保障蓄热室寿命是我们一直在考虑的问题,为此,我公司的工程技术设计人员开发了一种新型安全可靠的蓄热室结构,即“通道冷却式蓄热室结构”,并获得国家专利,专利号:ZL001489.6,该结构可对中间十字墙体及墙体的环境温度进行冷却,使墙体自身温度降低,让该处的温度处在耐火材料蠕变温度的极限温度之下,从而达到墙体不塌陷的目的(我们在另一家客户那里就发现,蓄热室的镁砖墙体下陷造成蓄热室炉盖掉砖)。该结构有效的解决了蓄热室十字墙体即中隔墙及隔墙下陷带来的裂缝,提高了窑炉寿命,该结构通过数十座窑炉上的实践证明,它能有效解决蓄热室中间墙体下陷而造成墙体“穿风漏火”及炉盖掉砖垮塌的问题,有效保障窑炉的整体寿命。十二煤气的回收及安全问题采用发生煤炉气的玻璃窑炉在燃烧过程中,由于煤气蓄热室及煤气烟道充满了煤气,在换向后,煤气蓄热室及煤气烟道中的煤气会随着烟气首先进入烟囱,排放到大气中,造成能源浪费及造成环境污染。在本次窑炉方案中,将考虑增加煤气回装置,在换向时将排出的煤气回收利用,重新用于熔化池燃烧,减少大气的污染及节省能源。

玻璃窑炉使用发生炉煤气时存在一定的安全隐患。由于煤气管道、煤气烟道等砌体的气密性不够,空气渗漏进入上述部位,在换向时混进空气的煤气混合气体达到燃点时,该混合气体迅速燃烧,体积剧烈膨胀,就会产生爆炸事故,在玻璃工厂称之为“打炮”事故,这在中国的玻璃工厂10年前是经常发生的问题。由于玻璃窑炉要换向,在换向过程中压力会有一定的波动,一旦换向操作不当或煤气烟道等砌体发生漏气现象,则比较容易发生“打炮”爆炸事故。因此,本窑炉在设计煤气烟道及煤气蓄热室,特别考虑了内外密封性能,杜绝漏气事故的发生。同时在窑炉的不同位置安装安全防爆阀门,以避免在发生“打炮”爆炸事故时对窑炉造成的较大的损害。

另外一定要注意,在换向期间要停止炉气发生炉及煤气管道的维护保养工作,以减少上述系统压力波动,防止空气的渗入。

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