全氧燃燒超白玻璃窯的設計和應用

0引言玻璃生產(chǎn)行業(yè)是碳排放高耗能行業(yè)之一，玻璃熔窯是平板玻璃行業(yè)中碳排放主要來源。要在2025年能效基準水平以下產(chǎn)能基本清零，由于平板玻璃行業(yè)高能源消耗、高碳排放等特點，采用全氧燃燒是玻璃行業(yè)節(jié)能降耗、低碳排放的有效途經(jīng)，也是未來的發(fā)展趨勢。1全氧超白玻璃窯的規(guī)模設計和應用（1）全氧超白玻璃窯熔化能力的推算和確立熔化部和熔化區(qū)的長與寬之比都要有一個合理的范圍值，而不是可以隨意加長或縮短的。全氧窯同樣要使熔化部和熔化區(qū)的長度隨池寬有成比例的合理值。橫火焰玻璃窯熔化部池寬與熔化能力關系見圖1。推廣使用的750t/d全氧超白光伏玻璃一窯四線平面示意圖見圖2。圖1熔化部池寬與熔化能力關系圖2750t/d全氧超白光伏玻璃一窯四線平面示意圖（2）全氧超白窯熔化區(qū)確立要求熔化區(qū)的加熱特性與熔窯的熔化能力、單位面積熔化率、單位能耗指標以及熔窯運行壽命（即玻璃熔窯四大技術指標）等密切相關。全氧窯熔化區(qū)的火焰空間容積熱負荷也直接關系到該窯的熔化能力和熱效率。同樣合理的全氧窯熔化區(qū)長寬比也直接關系到全氧窯應有的熱效率。推薦設計的850t/d全氧超白光伏玻璃窯平面示意圖見圖3。圖3850t/d全氧超白光伏玻璃窯平面示意圖850t/d全氧超白光伏玻璃窯設計方案：熔化部總長35m左右，窯寬不到12m。長寬比控制在K1＝3.0，熔化區(qū)后一對水平煙道外1m計，熔化區(qū)長寬比K2約為2.2。（3）超白玻璃窯窯池深度的控制超白玻璃中由于Fe2O3含量較低，玻璃液對火焰的熱輻射能力較弱，但其熱透過能力相對較強，因此池內(nèi)玻璃液在池深方向溫度梯度相對較小，對于一定池深的玻璃熔窯，生產(chǎn)超白玻璃時池底溫度必然要高于生產(chǎn)普通透明玻璃。超白玻璃熔窯的池深在熔化區(qū)至少為1.45m以上，但也不宜過深。（4）超白玻璃熔窯池底臺階式結(jié)構(gòu)與玻璃熔化質(zhì)量的關系分析其超白玻璃熔窯池底臺階式結(jié)構(gòu)與玻璃熔化質(zhì)量的關系。探索階梯式池底的階梯起點、終點位置和階數(shù)對玻璃液回流、微氣泡的影響變化規(guī)律關系以及耐火材料的合理匹配選擇。所以階梯式池底的階梯起點以窯內(nèi)澄清區(qū)為主，既可限制回流，又可提高玻璃液表面的加權(quán)溫度，延長停留時間，確保澄清質(zhì)量。（5）全氧超白玻璃窯卡脖寬度的要求實踐證明，針對全氧超白玻璃窯玻璃液黏度小、縱向流動量大的特點，為減少玻璃液的回流，超白玻璃窯采用窄卡脖。選擇合理的超白玻璃窯的窄卡脖寬度對降低窯內(nèi)能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有積極意義。如在250t/d橫火焰超白光伏窯上，窯寬為9600mm，原3000mm卡脖調(diào)整改建為1200mm窄卡脖，其窯改建再次投產(chǎn)后比原窯爐能耗降低10%，成品率從原65%提高到85%。根據(jù)各類窯型比較，為減小和控制其玻璃液的回流量，延長玻璃液在澄清帶的停留時間，提高澄清質(zhì)量，全氧超白玻璃熔窯卡脖采用窄卡脖與窯寬比例取20%是可行的。2全氧超白玻璃窯熔化區(qū)燃燒器的合理配置（1）現(xiàn)有全氧超白玻璃窯在熔化區(qū)燃燒器的配置型式在全氧超白玻璃窯熔化區(qū)燃燒器的配置有不同型式，應根據(jù)不同生產(chǎn)能力合理配置和使用全氧燃燒器。通常全氧燃燒器的設計和安裝應達到以下要求：所需提供燃料的熱值必須穩(wěn)定，如果熱值變化必須根據(jù)相應變化調(diào)整供給量與氧氣的比例，確保玻璃液熔化所需的單耗和火焰的穩(wěn)定及所需的火焰的覆蓋面積?？v向所分布的燃燒器對數(shù)直接影響窯內(nèi)工藝溫度曲線的變化，如果窯內(nèi)生產(chǎn)量不變的情況下，其單耗是不能變的，所以對數(shù)的變化只是對燃料的再分配而已。合理的對數(shù)使用才能確保窯內(nèi)泡界線位置穩(wěn)定而清晰，熱點溫度突出，澄清明亮和干凈，才能生產(chǎn)高質(zhì)量的玻璃。按現(xiàn)設計窯爐的長度設計配置噴嘴，根據(jù)不同時期的窯爐生產(chǎn)量調(diào)整對數(shù)量和各對噴嘴合理的能耗分配量，確保窯內(nèi)所需的工藝作業(yè)溫度曲線的控制和穩(wěn)定。

（2）全氧燃燒器與玻璃液面的設計高度全氧燃燒器與玻璃液面的設計高度也是全氧玻璃窯設計中的一個重要因素，與液面的高度不同直接反映其窯內(nèi)火焰流動的變化。安裝全氧燃燒器也有相對的下傾角度的要求。其角度控制在50°左右，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求其全氧燃燒器均直接安裝在胸墻掛鉤磚上。3全氧超白玻璃窯結(jié)構(gòu)設計上某些相關問題（1）全氧窯投料口的結(jié)構(gòu)設計要求玻璃窯爐的投料口由前臉墻和投料池組成。其設計投料池的寬度均控制在熔化部寬度的80%左右即可展開投料面，有利于薄層投料和加速配合料的熔化。大型的玻璃窯前臉墻目前大都已由原來的雙碹單片墻改為L型吊墻，L型吊墻的角度30°和45°。全氧窯由于煙氣溫度較高，而又為氧化性火焰，所推廣使用L型吊墻角度45°為宜。同時為防超白玻璃配合料中低熔點物質(zhì)過早熔化，全氧超白玻璃窯投料池要設置預熔池，可將長度適當加長至1800mm和2300mm。（2）投料方式生產(chǎn)規(guī)模較大的全氧窯其投料方式的設計與橫火焰窯相同。以熔化部正面縱向方法投料，其窯投料池的寬度均設計成兩側(cè)為池墻磚重疊的結(jié)構(gòu)形式。因為全氧窯燃燒比橫火焰窯煙氣溫度高，同時超白玻璃熔化速度快，透熱性好，玻璃液深層溫度高，全氧窯煙氣水分含量大，玻璃液黏度更小。因縱向?qū)α髟龃?，對投料兩?cè)的池墻深層加速侵蝕，為此設計成兩側(cè)為池墻磚重疊的結(jié)構(gòu)形式，以減慢侵蝕速度。同樣其池墻的保溫結(jié)構(gòu)也要區(qū)別于常規(guī)的池墻保溫方法。（3）水平煙道進口截面積的合理設計目前國內(nèi)自行設計應用的超白玻璃窯包括光伏窯和浮法窯兩種方式，一是前后煙道進口截面積相同；二是前煙道進口截面積設計時大于后煙道進口截面積。（4）水平煙道與前臉墻的距離設計規(guī)模較大的全氧窯，由于其煙氣溫度高，其前一對水平煙道的中心線與投料池前臉墻的距離也要嚴格控制。一是可以保證前臉吊墻的使用壽命而又能達到配合料有充分的時間得到預熔的效果，二是以防配合料內(nèi)助熔劑等過早揮發(fā)，影響超白玻璃料的熔化質(zhì)量。4結(jié)語超白玻璃生產(chǎn)窯爐的設計具有它特有的要求，超白玻璃生產(chǎn)中熔化速度快，深層玻璃液溫度高，窯內(nèi)玻璃液