燃天然气高效节能玻璃池窑的设计

燃天然气高效节能玻璃池窑的设计

抵达河南咸阳，进入台湾企业家雄灯有限公司。你可以看到26米长的天然气玻璃池正在同时发送八条乌拉管。成品玻璃管的生产范围来自16个加工车间，生产3000多台自动机械。4000多名员工在自己的岗位上努力工作。现在，圣杯的月产量达到22亿。这就是闻名世界的圣诞灯生产基地。应家雄灯饰公司要求而设计的26m2燃天然气高效节能玻璃池窑于2005年9月11日建成并投入运行。该窑以天然气为燃料,熔制含硼玻璃料,供8条拉管线拉制圣诞灯管。该窑的低能耗、高质量、高熔化率、高成品率引起玻璃工业同行的关注。现把该窑的有关情况作如下介绍。1主要技术经济指标这座26m2蓄热室池窑以天然气为燃料,熔制含硼白料玻璃,用于生产圣诞灯玻璃管。其主要技术经济指标见表1。由表1可知,高效节能窑天然气单耗仅160m3/t玻璃液,与周边其他厂家相比能耗是相当节省的。以2005年该企业的天然气价格0.66元/m3计,每吨玻璃液的燃料消耗金额仅105.6元。2池渣运行2.1池pcr温度熔化池碹顶温度为1460℃(热电偶插入碹内100mm测得),熔化池胸墙温度为1530℃(高温辐射计测得),二次空气预热温度为1250℃(换向10min后空气出口测得),工作池碹顶温度为1156℃(热电偶插入碹内100mm测得),排烟温度为325℃(热电偶测得)。2.2运行压力天然气压力为0.12mPa,雾化介质压力为0.45mPa,窑压为10Pa,均为压力表显示值。3工程介绍该26m2玻璃池窑以天然气作为燃料,故池窑结构依照天然气的特征和性质来进行设计。3.1国家池窑坎回采天然气燃烧的辐射能力、火焰速度和火焰刚度均比烧重油时差,在马蹄焰池窑中其火焰转弯回火也较烧重油时容易,所以设计时熔化池的长宽比取得比烧重油时小,一般在1.3～1.5之间。该池窑熔化池长取6200mm,宽取4200mm,其长宽比为1.48∶1,池深1300mm。在池长3/4处设窑坎,坎宽400mm,坎高580mm,窑坎后设下沉池,下沉池面积5.04m2,占熔化面积18.75%,下沉深度250mm。池壁和池底均为复合多层高强保温。3.2火焰空间容量根据天然气辐射能力仅为0.21～0.23,即使增碳后也只能达到0.5～0.6,所以火焰空间应小于烧油的火焰空间。该池窑的火焰空间高取1250mm,火焰空间总容积为55.3m3,火焰空间热负荷为19.5×104kJ/m3·h。火焰空间为多层复合保温。3.3流液洞下沉原因及影响流液洞对延长池窑寿命、提高玻璃液质量及降低能耗均起到非常重要的作用。流液洞设计中总下沉500mm,即在下沉池下沉250mm的基础上再下沉250mm,上升角度取22℃。这些措施有效地减轻了流液洞被侵蚀的速度。高效节能窑池底保温效果好,所以随着池深的加深,玻璃液温降梯度变化不大,这是流液洞要下沉250mm的原因,同时流液洞设计断面时就考虑了要极度减少或杜绝玻璃液回流,所以生产流很大,这两点正好弥补了天然气黑度小、辐射能力差的缺点。该窑投产后的情况是:工作池在不加热的情况下,碹顶温度仅为1156℃,所以进入流液洞的玻璃液温度当在1200～1250℃之间,既保证流液洞畅通,又减少了侵蚀。流液洞长×宽×高=1000mm×250mm×200mm,截面积为5dm2,减少了玻璃液的回流。出料量与流液洞负荷(即流量系数)和回流系数见表2。流液洞面积0.05m2,流量负荷3.75kg/cm2·h。在这种流量负荷下,只要选用AZS41#WS-Y砖材,同时流液洞下沉,且向上倾斜22°,会取得良好的效果,预计4年周期后,侵蚀不会严重。实例如一座30m2生产低硼料(B2O3=0.8～1.0)的燃重油池窑,池深1.4m,坎后下沉0.45m,流液洞下沉0.3m,4年后流液洞实测仍较完好。3.4小直径常用的生长曲线图1单侧加料,为梯形预熔式加料池,梯形加料池外宽600mm,内宽1200mm,梯形高(即长度)1200mm。加料口火焰空间分三道碹,从内碹起逐级下降,最外一道碹与悬挂式密封加料机紧密配合,进行密封加料,杜绝了热量和粉料外泄,达到了节能和稳定玻璃组成的目的,同时,改善了工人的操作环境。3.5预燃室底板布置依据天然气燃烧速度慢、混合气喷射速度慢以及增碳燃烧的要求,小炉的长度要适当加长。同时天然气质轻发飘,所以小炉的空气下倾角需视池窑的大小与火焰长短在25°～30°范围内选取,小炉底板也应该有相应的下倾角度。喷咀砖也较烧油喷咀砖向后移600～800mm,即预燃室加长。由于烧天然气的助燃空气量较烧重油的增加1.5%～2.4%,所以小炉的断面积较烧油时适当增大。本设计喷火口总宽占熔化池宽的66%,喷火口宽高比为2.15,二次空气下倾角为26°,小炉前底板下倾角为6°,后底板下倾角为16°,预燃室总长3700mm。喷火口碹、墙、底及小炉铺底为AZS33#PT-Y砖。小炉各部分为复合多层保温。3.6表面元素组成天然气窑炉的废气量比烧油窑炉增加7%以上。据此,蓄热室的格子体设计为74.3m3,格子体长×宽×高=3440mm×2300mm×8640mm。上部为电熔再结合镁砖MG-9710层、MG-9515层;中部为电熔再结合镁砖MG-9220层;下部为低气孔粘土砖DN-1227层,共72层格子砖。一侧格子体的换热面积为1187m2,与熔化面积的比为44∶1。流通截面积为4.97m2,二次空气与废气的标流速分别为0.22Nm/s和0.25Nm/s。蓄热室墙、碹顶均为多层复合保温。3.7工作池内接供料道工作池面积3.36m2,占熔化面积的12.9%,工作池与熔化池全分隔。工作池左侧和右侧各接供料道A和B,工作池正面接供料道C,供料道C分别连接分料道1和2、3和4、5和6,共8条拉管线均布于垮度26m的车间内。工作池,供料道和分料道均为多层复合保温。4自动控制系统⑴加料系统悬挂式加料机与料液面自动控制联动,把配合料均匀加入窑