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影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨

作者：作者单位： 2012年9月7日

    影响烧天然气浮法熔窑蓄热室寿命因素的探讨
    何代菊
    (四川玻璃股份有限公司自贡市 643000)
    摘要结合天然气和重油作燃料在玻璃窑内燃烧的不同点，针对天然气燃烧的火焰特性，从结构、选材及生产运行等方面对影响蓄热室寿命的因素进行了探讨。
    关键词蓄热室天然气熔窑耐火材料配套

    1 情况简介

    蓄热室作为余热回收设备，其效能对熔窑热效率有直接的影响。蓄热室结构应能满足熔化工艺的要求，有足够的受热面积和蓄热能力，能保证使空气达到足够高的预热温度，且温度稳定，气流在蓄热室横截面上均匀分布。在蓄热室中各部位耐火材料共同经受着周期性的温度变化，固体飞料的作用、挥发性物和蒸气冷凝物的作用，以及各种氧化还原反应；只是在不同的部位受上述侵蚀作用的程度各异。因此，蓄热室结构设计与耐火材料的配套选择尤其重要，它关系着整座熔窑的建造费用和窑龄。据国内外有关资料，燃天然气熔窑蓄热室隔墙出现穿火、倒塌、格子体堵塞在正常窑期内时有发生，甚至出现严重的格子体、炉条碹等关键结构垮
    塌事故，严重影响生产和熔窑寿命。近年来，随着我国浮法玻璃行业燃天然气熔窑的增多，燃天然气与重油比较，火焰长、蓄热室内的温度高的问题必须认真解决，同时对蓄热室结构和配材更需慎重。
    从我公司燃天然气熔窑两窑期蓄热室运行情况看，几乎其它厂家蓄热室出现的问题在我公司蓄热室上都出现过，给公司生产经营带来严重影响。痛定思痛，认真分析原因总结教训，是本文的目的，也希望能为我国玻璃行业在燃天然气熔窑技术方案提供参考。

    2 炉条碹结构设计与耐火材料选择

    炉条碹是承受格子体高温荷重的拱碹结构，是支撑格子体的基础，它的稳定是蓄热室安全运行的前提。有的厂家发生过炉条碹局部坍塌情况，烧天然气的蓄热室炉条碹设计更应注意，因天然气火焰黑度小于重油，火焰较长，有时在炉条碹底能见到火焰。可见炉条碹的选材必然要有较高的强度和抗热震稳定性，否则运行2～3年就开始断裂“掉牙”。

    2．1 炉条碹结构

    结构上，一般浮法窑由9～ll根连通式炉条碹组成，碹砖的宽度150～ 200 mm，厚度大于
    350 mm，间隔距离大于150 mm，跨度在2500 mm左右。从我公司使用情况看，格子体无论是条形砖还是筒形砖，炉条碹砖的宽度宜在160 mm 左右，厚度宜在460 mm 左右，间隔距离260 mm 左右，跨度不宜超过2 500 mm。若跨度太大宜用如图1所示的二段碹结构形式，以提高碹的强度和稳定性。炉条筋砖嵌入在炉条碹内的形式比筋砖只嵌入在找平层内的形式更稳定。
    炉条碹砌筑泥缝的控制，在施工验收规程中把炉条碹列为Ⅱ类砌体，泥缝按2．0 mm控制，而根据炉条碹的承重要求和受冷热冲击频繁易炸裂的特点，应把它列为I类砌体，泥缝按1．0 mm控制更妥当。

    2．2 耐火材料选择

    炉条碹出废气侧的温度为400～700℃ ，烧天然气时该处的温度为500～800℃ ，进空气时炉条碹处的温度为100～300℃ ，炉条碹砖经受着周期性的强烈热震。对窑龄在6～8年烧天然气的窑炉，炉条碹建议用抗热震稳定性好的DN一15低气孔黏土砖，除对砖材的理化指标严格要求外，对砖的外形尺寸也要严格控制，尤其表面翘曲应控制在0．5 mm以内，当然经济条件好的厂家可选用硅线石砖；窑龄在8年以上的窑炉，选用硅线石砖或电熔AZS。

    3 格子体

    3．1 结构

    格子砖的规格与码法和热交换及通道截面积有关，通道宽度为115～ 170 mm，条形砖厚度多数是65 mm，厚度大于80 mm 不利于热交换且热稳定性差；长度230～ 395 mm、高度为100～150 mm为宜，条形砖的码法多样，有以下几种：西门子式、李赫特式、编篮式、开口编篮式等。浮法熔窑大多采用开口编篮式，以便增大受热面积。
    近10年随着能源供给紧张，节能降耗成为行业的主要任务，在提高热效率方面，借鉴了国外的先进经验，浮法熔窑普遍采用筒形砖和十字形格子砖，它们的受热面积为见表1。

    设计时在碱蒸气冷凝区建议采用如图2所示的筒形砖，对原料细粉控制不好的厂家宜选用格孔为170 mm×170 mm的砖型。

    3．2 材料配套

    要延长蓄热室的使用寿命，格子砖的合理选材就成为问题的关键。顶部格子砖在1400～1500℃长期受碱蒸气和飞料侵蚀严重，宜采用高纯电熔镁砖(MgO~98 9／6、MgO~97 )，这种大晶体方镁石烧结而成的低气孔率的高纯度电熔镁砖在高温下具有极好的耐蠕变性，在1650℃ 温度下，变形仅为0．09 。近年来，格子体顶部2～4层选用镁锆砖或烧结锆莫来石，由于镁锆砖内部的MgO粗颗粒被外层镁橄榄石层保护而使其侵蚀程度减轻，成为该区域用砖的最佳选择。
    上部格子体温度在1 100～1400℃ ，一般选用含MgO 95 9／6～97 的电熔镁砖。中部格子体温度1 100~800℃ ，是碱金属硫酸盐凝聚区域，易使镁砖与飞料反应形成硅酸镁Mg<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

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