玻璃窑用耐火材料.pdf

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1、第第第第六六六六章章章章 玻玻玻玻璃璃璃璃工工工工业业业业热热热热工工工工设设设设备备备备 6.1 玻璃的熔制过程 1)硅酸盐形成阶段 2)玻璃液形成阶段 3)玻璃液澄清阶段 4)玻璃液澄清阶段 5)玻璃液冷却阶段 6.2 玻璃池窑分类 一、按所用能源分类 火焰窑 电熔窑 火焰电熔窑 二、按火焰流动方向分类 横焰 用蓄热室作为余热回收设备，适用于平板玻璃池窑，也适用于大中型流液洞池窑。纵焰 用换热器作为余热回收设备，适用于小型流液洞玻璃池窑。马蹄焰 余热回收设备有用蓄热室，也有用换热器，适用于中、小型流液洞池窑。三、按余热回收设备分类 蓄热室 换热室 四、按熔窑分隔设备分类 平板玻璃池窑 用卡

2、脖和短碹作为分隔设备，为蓄热式、横火焰。流液洞池窑 用流液洞作为玻璃液分隔设备。火焰空间有全分隔、半分隔和不分隔。横焰是蓄热式的，马蹄焰有蓄热式，也有换热式，纵焰为换热式。五、按生产规模分类 大大 中中 小小 平板玻璃浮法窑 700900 400600 300 产率/t/d 平板玻璃引上窑 8 个 46 3 个 垂直引上机 马蹄焰窑 150300 50150 1550 熔化率/t/d 60 3050 30 熔化面积/m2 6.3 玻璃池窑的构造 一、玻璃熔制部分 沿窑池的纵方向按玻璃的熔化过程相应的分成：加料口熔化部冷却部通路支通路成型部 （一）加料口 加料口的结构与所加入配合料状态和加料方式

3、有关，配合料状态有粉状、粒状和液态。正面加料 优点：使配合料在熔化池表面上均匀分布，熔化面积得到充分利用。缺点：配合料容易被加料机推向热点而造成跑料事故。侧面加料 缺点：难将配合料均匀分布于熔化池表面上，熔化池面积利用不充分，料堆分布不稳定，较难控制。加料池较小，接受窑内热量较少，配合料预熔程度较差。单面加料 多用于规模较小的流液洞池窑上，易形成长的料垄，难控制料堆分布，加料口对面的池墙容易被侵蚀。双面加料 多用于规模较大的流液洞池窑上，料粉覆盖面积大，但送料系统复杂。预熔池 为了保证预熔效果，加料口断面尽量扩大，预熔池平面呈梯形，预熔池外面加保温材料。熔池内温度一般保持在 11001300。

4、预熔池的作用 充分预熔能达到提高熔化率，改善玻璃质量，降低热耗，池内料粉飞扬的情况大大减少，格子体堵塞情况大大改善，不少熔炉可以在不通灰、不更换的情况下，与熔炉达到同炉龄。（二）熔化部 池底大型粘土砖规格 300 400 1000mm 300 400 900mm 300 400 600mm 池底厚 300mm 或 400mm （三）冷却部 特点 胸墙高度略低于熔化部的胸墙的高度，窑池深度比熔化部稍浅。冷却部无燃料燃烧，胸墙和大碹不与火焰直接接触，窑池内玻璃液温度也低于熔化部，所以冷却部对材质的要求可略低于熔化部。（四）通路 主要作用是将玻璃液分配给各个引上室，基本没有胸墙，为了有利于冷却，碹顶

5、尽量放平，一般的股跨比是 1/10，池深比冷却部浅 300mm，通路的池壁、碹顶和池底进行保温。（五）耳池 位置 在熔窑两侧与窑池相通的向外凸出的方形小池；材质 与耳池所在部位的窑池池壁相同；个数 成对设置在卡脖前或后，也有卡脖前和后各设一对，大型浮法窑还在冷却部末再加一对。作用 耳池处玻璃液温度较低，使得耳池部位的池窑内玻璃液横向对流加强，对玻璃液流动起调节作用。（七）火焰空间分隔设备（八）玻璃液分隔设备 深层分隔 将窑池高度隔断一半以上或分隔设备通道断面小于熔化部窑池断面 20。浅层分隔 将窑池深度隔断不到一半的或分隔设备通道断面大于熔化部窑池断面 20。冷却水管冷却水管 安装位置 水管直

6、径的 1/41/3 是露出液面，3/42/3 浸入玻璃液中；通常放在卡脖前，有时还放在通路气体空间上，对玻璃强制冷却。作用 可以在一定程度上减少玻璃液的循环对流，阻挡未熔化的浮渣，使液面下质量好的玻璃液进入冷却部；降低表面层玻璃液温度。缺点 用水量大，冷却水带走了大量热量而增加了热耗。窑窑 坎坎 安装位置 设在卡脖处池底。作用 可以延长玻璃液在熔化部的停留时间，减少冷却部的回流量，从而减小了二次加热的能耗，加速了玻璃液冷却；对玻璃液的降温效果比卡脖、耳池、浅池均显著。缺点 窑坎过高，从而引起的“死区”也增大，玻璃液对窑坎的冲刷也严重。卡卡 脖脖 安装位置 卡脖配合短碹使用。作用 可缩小矮碹处开

7、度，可以减少冷却部向熔化部的回流，可降低玻璃液温度，具有稳定成型部作业、促进液流流动的作用。选材 卡脖转角处受玻璃液侵蚀、冲刷严重，应采用优质耐火材料，我国用电熔锆刚玉砖。窑窑 坎坎 安装位置 放在窑池深层的挡墙，常设在流液洞前；a 是挡墙式，放在热点处，墙高为池深的 1/2 以上，有的可达 3/4；b 是斜坡式，坡高为池深的 1/2 或略小于 1/2。作用 迫使熔化部玻璃液呈一薄层全部流经窑池上层，经高温加热后再进入流液洞，可提高玻璃液的温度，有利于气泡的排除，加快澄清速度，改善玻璃液质量；设置窑坎后，玻璃液在窑坎处产生回旋，可延迟玻璃液在熔化部停留时间；并可阻挡池底脏料流往冷却部；窑坎设在

8、流液洞前能加强流液洞的作用。浮浮 筒筒 安装位置 在小型流液洞池窑的成型池内或无流液洞的小池窑内用人工成型时使用。作用 可阻止了浮在表面的未熔化好的玻璃液进入，保证成型用的玻璃液质量，起选择玻璃液作用；而且又减轻了窑内高温气体溢出对操作工人的影响，改善了操作环境。流液洞流液洞 流液洞的作用 1.阻挡浮渣、泡沫及未熔化好的玻璃液，起到了选择玻璃液的作用；2.能保证玻璃液的质量；3.扩大了熔化部利用面积，提高熔窑熔化能力；4.可减小冷却部向熔化部的回流，设计合理可以消除回流；5.减少或消除了玻璃液二次加热的能耗，利于节能；6.降低进入冷却部的玻璃液温度，可通过调节洞口位置、尺寸及冷却程度，调节玻璃

9、液温度。（九）玻璃液的搅拌器 搅拌器的作用 1.降低玻璃液的流速，使玻璃液流中的化学不均一的质点有足够的时间向周围的玻璃液介质作充分的扩散，改善了玻璃液的化学均匀性；2.降低玻璃液温度；3.可以减少冷却部向熔化部的玻璃液的回流，既减少了加热回流耗热，又减轻了冷却部的冷却负担。搅拌器的数量 1.熔炉熔化能力为 250t/d，卡脖宽 4m，则可安装七组垂直搅拌器；2.熔炉熔化能力为 750t/d 的浮法窑，卡脖宽 5.5m，可安装十二组垂直搅拌器；3.熔化能力为 140t/d，卡脖宽 3m，可安装四组垂直搅拌器；4.水平搅拌器一般只设一对。垂直搅拌器转速 1.搅拌器转速为 1020r/min；2.

10、水平搅拌器转速为 310r/min；3.转速视安装处玻璃液粘度而定；4.最高临界转速以玻璃液内不因搅拌而产生新的气泡为准。搅拌器沉入玻璃液的深度 1.垂直搅拌器，搅拌器桨叶顶端距离玻璃液面 20mm；2.桨叶底端面位于玻璃液面 200250mm；3.搅拌器运转时，不应影响玻璃液回流。（十一）窑体保温 对硅砖大碹进行保温应注意的问题 1.在砖组织内部已吸附了碱的旧碹顶部位不能保温，只有新的大碹才可以进行保温，以防止由于温度梯度的变化导致渗透区的溶洞产生；2.砌筑大碹时砖缝必须严密。砌筑大碹用氧化铝含量低的硅质耐火泥内不能含有粘土，也不允许在耐火泥中加任何东西；3.只能使用优质硅砖，与硅砖接触的隔

11、热层应采用硅质保温砖，以免在高温界面产生接触反应；4.窑碹保温应在烤窑结束之后进行，烤窑过程中必须采用临时保温层；5.对于不同跨度的碹采用不同厚度的硅砖。对胸墙进行保温时，主要问题是选择紧靠电熔锆刚玉砖外壁所用的保温材料，该材料要有足够的耐火度和较小的导热系数；同时还应考虑胸墙的重心问题，以防止胸墙向内侧倒塌。保温在烤窑前进行。小炉保温除了减少表面散热外，解决了小炉的密封问题，可以避免冷空气的吸入，提高助燃空气的预热温度和燃料燃烧过程的效率，降低废气带走的热损失。小炉保温与胸墙保温相类似。对蓄热室的外表面保温和密封能大大提高格子体的热交换效率。对蓄热室的侧墙进行保温，除了防止因热传导造成热量散

12、失以外，也起密封作用，消除从缝隙间吸进冷空气导致的热量损失。用碱性耐火材料时，保温层不宜太厚；用硅砖时，可加强保温。为了减轻高温气流对碹顶的热辐射和热冲击，以及飞料的侵蚀，碹要高出蓄热室喷出口上沿 1m 以上。二、小炉 6.4 玻璃池窑作业制度 一、窑温 温度测定点 1.对于平板玻璃池窑，一般测小炉挂钩砖或小炉垛的温度；2.对于马蹄形和纵火焰池窑则测胸墙温度。制定“山形”温度曲线时应注意三个问题 1.最高温度值：对于钠钙玻璃一般是 15501600；2.热点位置：设 5 对小炉的在 34 号小炉之间、设 6 对小炉的在 4 号小炉或稍后一些、设 7 对或 8 对小炉的在 45 号小炉之间；3.

13、热点与 1 号小炉的温度差：一般为 100130。对于马蹄焰或纵焰池窑，一般只控制热点位置和热点温度。二、窑压 造成窑压大的原因 1.烟囱或余热锅炉的引风机抽力不够。通过调节烟道大闸板开度可以调节抽力；2.流体沿路阻力过大；3.窑内空、煤气量过多或空、煤气配比不当，造成烟气量多、窑内压力增大；4.空、煤气烟道或总烟道、空气蓄热室门、闸板和空气交换器等处有漏风之处，冷空气吸入，也会造成窑压增大。三、泡界线 保持泡界线稳定操作应注意的问题 1.当实际温度超过作业温度范围，在调节温度使其符合作业温度标准时，风、火量不能大开大关，否则造成窑内温度波动大，泡界线不稳定；2.成型速度超过熔化能力，造成熔化

14、不良，泡界线外移；3.煤气质量不好或数量不足时，火焰短、作业温度下降，泡界线就外移；4.风、火配比不合理，燃料燃烧不完全，造成熔化不良，泡界线外移；5.风、火闸板开度不合适；6.投料不正常，发生料堆偏斜，料堆大而远；7.配合料配方有波动；8.小炉碹、喷火口、小炉舌头的角度和长度设计不合理或熔窑在生产中因受侵蚀和烧损而尺寸变化；9.由于热修蓄热室或清灰，影响抽力，使窑内压力增大、助燃风量减少，使燃烧不完全，同时在热修时也降低了空气和煤气的预热温度。四、玻璃液面 玻璃液面高低是以投入配合料的数量来控制的，投入窑内配合料量和成型所用玻璃液量相平衡时，液面就维持不变。五、火焰 1.火焰应具有一定的温度

15、；2.火焰应具有一定的亮度；3.火焰应具有一定的长度；4.火焰应具有一定的宽度或扩散角，使火焰具有足够大的覆盖面积；5.火焰应有合适的方向；6.火焰应具有一定的刚度、清亮有利、不发飘、不分层。6.6 玻璃池窑用耐火材料 一、耐火材料的高温作业性质 耐火度 耐火材料抵抗高温而不易变形的性能。荷重软化温度 耐火材料在高温下抵抗机械负荷的能力，也称高温结构强度；是在 0.2MPa 的荷重下，把耐火材料升温到开始变形及变形到一定程度时的温度范围。热稳定性 耐火材料经受温度急变而不破坏的性质，或叫耐急冷急热性。抗渣性 在高温下抵抗熔渣作用而不破坏的能力。高温体积稳定性 亦称为重烧体积收缩性或重烧体积膨胀

16、性。二、耐火材料的物理性质 组织结构 1.气孔率用显气孔率来反应耐火材料的致密程度，即砖中的显气孔体积占砖总体积的百分率。2.体积密度是耐火材料单位体积（包括气孔在内的总体积）所具有的质量。3.真密度耐火材料单位体积（不包括气孔体积）所具有的质量。热学性质 1.热膨胀性耐火材料加热时，体积随温度升高而膨胀；通常用线膨胀系数和体膨胀系数表示。2.耐热性表示耐火材料导热能力的大小，用导热系数表示。3.热容量指在常压下，加热 1kg 物质使之升高 1需要的热量。三、耐火材料选择及使用 1、池壁砖 1.对于一般钠钙玻璃池窑国内常选用耐蚀性好的 33 号或 35 号电熔锆刚玉砖，下层可用莫来石砖，最下层

17、可用粘土砖。2.在靠近分隔设备（卡脖或流液洞）和分隔设备后冷却部的池壁砖，上层可用电熔莫来石砖，下层可用粘土砖。3.平板玻璃池窑通路池壁，可用低气孔粘土砖。4.卡脖处，尤其转角处应选用耐蚀性好的电熔锆刚玉砖。5.使用电助熔或鼓泡时，池壁上下都应选用电熔锆刚玉砖。6.熔化高硅低碱或无碱玻璃，国内池壁砖主要用电熔石英砖和白泡石砖；国外也用致密锆英石和电熔锆刚玉砖配套使用。2、池底砖 1.在熔化部高温部位的池底，一般选用电熔锆刚玉（AZS）或电熔 刚玉及锆英石砖作为粘土大砖的铺面层。2.在投料口、流液洞、卡脖、电助熔电极及鼓泡孔等处附近的池底要求更高，应选用优质耐火材料。3.在电极砖和鼓泡砖附近池底应用整块电熔锆刚玉砖砌筑，而不采用铺面砖的方法。4.低碱或无碱硼硅酸盐玻璃的熔化池底铺面砖，使用锆英石作为铺面砖。5.其余部位池底砖采用粘土砖。3、胸墙及小炉用耐火材料 1.过去普遍使用硅砖；2.现在广泛使用电熔锆刚玉砖和电熔 刚玉砖；3.平板玻璃熔窑：一般在 14小炉部位的上部结构采用 33电熔锆刚玉；56小炉之间采用 刚玉砖，但喷火口底板用电熔锆刚玉砖；6小炉以外可用硅砖；也有的 16小炉熔窑上部结构都用 33电熔锆刚玉砖。4.冷却部温度低，一般使用硅砖。