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浮法玻璃窑炉格子体维护方法

发布时间:2021/03/07 行业新闻 标签:耐火砖浏览次数:63

大型浮法熔窑,目前仍以采用空-燃方式为主,普遍为蓄热式横焰窑,蓄热室构筑用耐火材料其重量占全窑1/3~1/2,其中格子体作为蓄热室主体,与小炉一起承担着熔窑燃烧、能量供给及余热回收系统之功能。大型熔窑为提高熔化能力,通常采用换热效率高的筒形砖作格子砖。

各种原因造成窑炉蓄热室格子体堵塞,换热效率下降,甚至格子体坍塌,不得不提前热换格子砖情形偶有出现,或因窑压过大,处理不及时,导致窑体损坏严重,造成窑龄短而提前冷修,对生产稳定和成本均造成很大影响。

1 蓄热室格子体堵塞原因

1.1 格子砖结构受

(1)格子砖制造过程有瑕疵,如原料品位不高,烧结程度低,导致砖体强度不够;

(2)装运中受外力冲击破损、砌筑时,存在裂纹的格子砖未能挑出,烘烤时因膨胀,裂纹加剧;

(3)碱性格子砖,因被水淋或存放于潮湿环境中时间长,受潮水解;

(4)蓄热室隔墙歪斜或倒坍(特别是硅质隔墙),砖掉落至格子体上面,硅砖与镁质格子砖发生共熔;

(5)烤窑时,膨胀缝设计、控制不当,致蓄热室结构损坏。

1.2 设计、工艺操作

(1)前墙与1#小炉间距过小;1#小炉支烟道闸板开度太大,导致飞料增加,侵蚀加剧;

(2)配合料水份过低,细粉过多,飞料大量进入蓄热室格子体,导致阻塞;

(3)火焰长、燃烧器角度不好、分支烟道设定不当等不正常燃烧,导致火焰对配合料堆形成冲击,特别是熔化前区第1、2对小炉飞料多,造成格子体顶面结料沉积;

(4)热工参数设定不合理、热修不及时、导致窑体烧损严重。

1.3 燃料渣油中含V 量过高(>100×10-6)

燃烧后产生的V2O5与镁砖中的CaO反应,生成3CaO·V2O5,一方面使镁砖中的CaO/SiO2比值发生变化,改变结合相组成;另一方面液态3CaO·V2O5还会侵入镁砖内,促使方镁石再结晶长大,使砖体龟裂粉化。

1.4 硫酸盐沉积

因配合料、燃料中均含有硫酸盐及硫化物,格子体中低温区不可避免会导致其沉积,而纯碱中Cl-含量高时,因其挥发性强,导致硫酸盐沉积效应加剧。冷修拆除格子体会发现,中低温区格子体(800~1 100 ℃)区域,即格子体高度从底部开始,第15~25层,通常为硫酸盐沉积区,气流通道明显变小或完全堵塞,甚至粘结在一块,很难拆除。

2 蓄热室格子体结构

现有浮法窑炉大型熔窑蓄热室格子体通常为箱型结构,普遍采用筒型砖(第二代,Chimney Block)做格子砖,也有在蓄热室中上部,采用电熔十字AZS砖(第三代,Cruciform),虽然耐侵蚀性好,但价格昂贵且其单位格子体的受热面积不如筒形砖,筒型碱性砖取代可满足要求,除对耐侵蚀有特殊要求时才采用,条形砖则只在烧煤气等较短窑龄上使用。

为实现对窑炉燃烧气氛的控制需要,通常采用半连通方式对格子体进行分隔。从节约成本角度,提高烟气热量回收效率,有采用前区3对小炉连通,后区单独分隔;或两两分隔之方式来构筑蓄热室格子体。

筒型格子砖,被广泛采用的有:TL& TG 14/15 、17/15两种,其对应格孔气流通截面尺寸分别为:140 mm×140 mm、170 mm×170 mm;高度、壁厚分别为150 mm、40 mm。格子体受热面积分别为:15.97 m 2/m3、13.90 m 2/m3 。TL较TG 型因四个立面下部有开口,增强气流扰动,换热效率更高,在不影响格子体整体结构安全前提下,尽可能采用TL型筒形砖。

3 格子体维护疏通方法

蓄热室格子体顶面高度,通常较玻璃液面高100~120 mm,整体高度通常为8~9 m,以最大限度利用格子体换热效率,保证气流在格子体整个宽度上分布相对均匀。格子体的疏通方法基本有四种,即工艺疏通法、人工捅渣法、专用烧枪烧渣法和更换格子砖法。

3.1 工艺疏通法

所谓工艺疏通法就是通过调整工艺制度使蓄热室内格子体温度升高,从而使格子孔内硫酸盐烧熔并流到蓄热室下部的沉渣室,进而达到疏通格子体的一种方法。此操作方法适用格子体堵塞初期,格子体刚开始堵塞,但还没有完全堵塞时的蓄热室格子体疏通。

工艺疏通法操作时,首先确定堵塞的蓄热室,在需要监控的部位安装热电偶,然后通过提高支烟道闸板开度或增加热负荷或放长火焰或延长换火时间来提高格子体温度,当格子体温度达到硫酸盐熔点以上时,堵塞在格子体中的硫酸盐就会在重力的作用下流到蓄热室沉渣室,从而使格子体得到疏通。

在使用工艺疏通法时应注意可能会对玻璃品质造成的影响,另外要特别注意炉条碹的温度,确保炉条碹和格子体的安全。

3.2 人工捅渣法

人工捅渣法是保窑工在蓄热室沉渣室内,用带尖头的钢管将堵塞在格子孔内的硫酸盐或其它杂物捅松动并使其掉在蓄热室底部的一种格子体疏通方法。这种方法多用于蓄热室中下部堵塞以及格子体顶部飞料盖帽堵塞清理。

人工捅渣法使用的工具除特制的钢管外,还可以使用兰竹片。由于兰竹片韧性较好,可以更好的保护格子砖不被外力所破坏,但其使用操作方法较使用钢管复杂。人工捅渣法疏通蓄热室格子体,不需要提高格子体的温度,对炉条碹比较安全,但若是操作不当则可能会破坏格子砖,除此之外其劳动强度也较大,此方法应少用,但如将此法和工艺疏通法结合使用,则效果更好。

3.3 专用烧枪烧渣法

烧枪烧渣法就是使用特制的烧枪将格子孔内的炉渣主要是硫酸盐加热到熔点,使其熔化后流到蓄热室沉渣室,从而使格子体疏通的一种方法。专业烧枪有天然气枪、LPG气枪和柴油枪三种。天然气和LPG气枪结构简单,控制方便,而柴油枪结构复杂,控制相对困难。

使用烧枪烧渣时可将烧枪枪头制作成几种类型。在目标墙上预留有格子体烧孔的熔窑,可以使用弯头烧枪,选择在蓄热室外部疏通,在没有预留孔的熔窑上即可选择在扒灰门处开孔疏通,也可选择在沉渣室内将枪架到炉条碹上格子孔内疏通。但不论使用哪种烧枪都要注意火焰温度不要过高,以免损坏格子砖。随着烧的次数的增加,疏通频率会不断提高,且一次比一次难烧。到熔窑运行后期,周边会有越来越多的格孔成为死孔,烧渣的方法所起的作用会越来越小。

此外在格子体堵塞严重时也考虑使用专用热风发生器,控制热风发生器加热速率10 ℃/min,监控炉条碹的温度<1 000 ℃,其它格子体分段部位的温度也要低于安全温度,这样将蓄热室整体温度升高,从而使原来堵塞格子体内的堵塞物全部烧熔而流下。此方法优点是疏通效率高,可以使采用其它方法较难处理的边角部位以及堵塞特别厚实致密部位得以疏通;缺点是疏通成本高,疏通过程中若控制不当可能造成格子体局部温度过高而遭到破坏,严重时可能会造成疏通后格子体局部垮塌现象。

需要特别提醒的是,由于烧渣法基本原理是高温短时间强制熔化硫酸盐,难免造成硫酸盐高温分解释放出SO2气体,从而使烟气中SO2气体含量急剧增加。以500 t/d普通天然气浮法窑炉为例说明,对单个格子体使用烧渣法疏通,烟气中SO2气体含量可从正常状态下<200 mg/m3增加到>1 000 mg/m3,因此使用烧渣法之前,一定要做好烟气脱硫准备,在未建设脱硫装备的玻璃厂,不建议使用该方法疏通格子体。

3.4 更换格子砖法

随着窑龄的增加,格子体堵塞也日益严重,格子砖在熔窑废气的侵蚀下本身已有部分破损,加上疏通格子体时格子砖难以避免的损坏,可能格子体已有局部垮塌,在个别设计不合理或砖材质量不过关的熔窑甚至会出现格子体某一层面大面积垮塌现象,这时就需要更换格子体。

更换格子砖属于窑炉热修范畴。更换格子砖时用水包挡住小炉口的热气流,将支烟道闸板闸死,打开热修门,待格子体温度降低后,热修人员开始更换格子砖。更换格子砖,操作难度大,维护费用高,不到最后一般不用。

4  总结

熔窑一旦投入运营,格子体设计、选材、砌筑质量就已成定局,无法再改变。可同样设计的窑炉,实际运营堵塞情况往往相差较大,不同的工艺控制水平决定了格子体出现堵塞情况的早晚。处理格子体堵塞方法众多,但疏通次数越多对格子砖本身损害也越大,因此,生产过程中更应努力控制工艺操作水平,严格把控原料质量,在疏通时间、疏通频率及生产质量之间找到一最佳匹配值,以使格子体使用寿命和熔窑整体设计寿命匹配。