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众所周知,现在玻璃熔窑的投料口基本采用的都是全窑宽投料池的设计形式,其设计具有结构简单,有助于提高熔化能力和玻璃熔化质量,节能降耗和减少偏料现象等优点;同时,投料形式采用宽投料机,即在液面上形成连续的与投料口等宽的整片料。与之配套的投料口池壁钢结构,国内传统设计形式都是采用端墙拦铁作为池壁的紧固支撑,这种投料口池壁钢结构设计虽然可以有效应用在浮法玻璃熔窑上,而且在国内应用已经相当成熟,但是也存在较多弊端。
针对传统玻璃熔窑投料口钢结构的设计缺陷,本文提出介绍一种更加简单实用的玻璃熔窑投料口钢结构设计形式,在保证熔窑安全可靠的前提下,还能有效减少玻璃熔窑的池壁砖侵蚀,此外新设计还可以为投料口部位提供更多的操作空间。
1、玻璃熔窑投料口池壁钢结构的介绍
1.1国内传统玻璃熔窑投料口钢结构的设计
针对玻璃熔窑投料口的钢结构,国内传统大多采用横向端壁拦铁的结构形式,包括:投料口立柱、投料口前端拦铁和侧壁拦铁等,实施方式为将若干根型钢通过拉条把紧在熔窑前脸立柱上,端壁拦铁与投料池砖结构紧靠,以此达到支撑投料池砖结构的作用,如图1~图3所示。
这样的池壁拦铁紧固结构在国内应用已经较为成熟,但是钢结构过于复杂,实际生产中,尤其生产特殊品种玻璃的时候,投料池侵蚀严重,冷却条件差,极易造成投料池损毁。
图1投料口池壁钢结构正立面示意图图2投料口池壁钢结构平面示意图图3投料口侧池壁钢结构侧视示意图1.2玻璃熔窑投料口池壁钢结构的改进
通过消化吸收和引进国外玻璃熔窑设计技术,某公司的一条玻璃生产线在冷修时进行技术改造,将原有的投料口池壁钢结构由横向端壁拦铁的结构形式,改为多立柱独立支撑的结构形式。
新设计的多立柱独立支撑结构如图4所示,投料口侧池壁的钢结构亦可采用立柱独立支撑结构如图5所示,与图1相比,减少了很多笨重的拦铁,特别是液面位置的池壁砖外侧可以自然对流散热,减缓这个部位的池壁砖侵蚀。
图4新设计的投料口池壁钢结构正立面图5新设计的投料口池壁钢结构平面示2、新设计存在的问题及解决措施
2.1新设计存在的问题
新的设计虽然对玻璃窑炉有诸多帮助,但其本身还存在着一些设计缺陷,例如:
(1)正立面的多根立柱全部落在同一根窑底次梁上,在点火烤窑的阶段,会因为池壁砖的膨胀,投料口池壁砖向前移动,窑底次梁将受到较大的剪应力,从而可能导致所有立柱发生倾斜或倒塌。
(2)由于烤窑阶段,随着温度升高窑炉砖材将会膨胀,而立柱都是各自独立的,那么有可能出现投料口的池壁砖向前移动的距离不一致,造成掰缝,加剧该处池壁砖的侵蚀。
(3)因为是在原有的横向端壁拦铁的结构形式上改动,采用新设计会使得在烤窑阶段池壁砖向前移动量增加,而熔窑窑头第一根窑底次梁距窑底主梁末端距离较少,仅有mm左右;另一方面,窑底的池底大砖受热膨胀移动会跟次梁不一致,会使得池底大砖悬空没有支撑,这些问题都会造成较大的安全隐患。
2.2解决措施以及应用
2.2.1解决措施
针对上述设计阶段发现的问题,消除实际应用中存在的安全隐患,应采取如下的解决措施,如图6所示。
(1)为防止窑底次梁向前移动量过大,使用若干根角钢将窑底的4根次梁全部焊接成一个框架,焊接的角钢横向间距可以随着立柱的间距走。
(2)在立柱的上部焊接一根钢梁,并用拉条把在熔窑前脸墙边上的大立柱上,防止投料口前池壁砖前移的位移量不一致,同时,也可以解决由于立柱生根在窑底次梁上,而立柱顶端受到熔窑膨胀的剪应力后力矩太大的问题。
图6新设计的投料口池壁钢结构侧视示意2.2.2应用结果
结合上述的解决措施,将新设计应用在某公司一条冷修的t/d玻璃生产线上,点火烤窑后结果如下:
(1)窑底首根次梁向前移动了50mm左右,并未发生次梁移动超过窑底主梁末端的现象。
(2)投料口前池壁立柱并未发生倾斜,起到了支撑投料口池壁砖的作用。
(3)若以传统的投料口池壁钢结构,由于熔窑宽度跨度太长,端墙拦铁的中部会弯曲变形,从而池壁和池底砖材会发生错位。采用新设计后,据现场核实,池壁与池底砖材热膨胀都比较均匀,解决了某公司长久以来,投料口前池壁中部砖材侵蚀严重的问题。
该玻璃生产线冷修后,顺利点火烤窑已正常投产,新设计的投料口池壁钢结构实际应用如图7所示。
图7新设计的投料口池壁钢结构应用现3、结束语
结合国内传统的设计形式以后,针对存在的不足之处,提出新的玻璃熔窑投料口钢结构设计,可以有效地减缓投料口池壁砖受玻璃液的侵蚀,并因其结构简单,维修作业也变得更加容易,有利于玻璃熔窑的生产稳定、安全可靠。另外一方面,国内玻璃生产线的设计都比较传统和保守,因此本文提出新的投料口池壁钢结构的设计技术,具有行业内推广应用的意义。