玻璃窑炉-讲稿

浮法玻璃熔窑1一．概述从传统的意义上来讲，玻璃的生产过程一般都要经过以下几个过程：原料的制备、玻璃的熔制(熔化)、玻璃产品的成型、玻璃制品的退火等几个阶段。浮法玻璃真正开始工业化研究是1957年，英国皮尔金顿兄弟，在总结以前一些学者有关研究的根底上，通过攻关，实现了浮法工艺，并建立了一条143t玻璃液/d的浮法玻璃生产线。后经进一步的改进，生产出了质量可与磨光玻璃相媲美的浮法玻璃产品〔１９５９年〕。2二、玻璃的熔制过程

玻璃的熔化是将配合料投入耐火材料砌筑的熔窑中，经高温加热，得到无固体颗粒、符合成形要求的各种单相连续体的过程。

传统的方法生产玻璃------是通过加热，经过高温熔制而得到的。加热的温度是多高哪？-----1580-1590℃。玻璃熔化所用的设备------熔窑。熔窑是一个由多种耐火材料和钢结构所砌筑和支撑起来的相对密闭的热工设备。3在玻璃池窑内会发生哪些过程？〔一〕硅酸盐形成过程配合料入窑后，在高温环境下发生硅酸盐生成反响，该反响很大程度上在固体状态下进行。大局部气态产物从配合料中逸出。在这一阶段时，配合料变成硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。在制备普通钠钙硅玻璃时，硅酸盐形成在800~900℃根本结束。4〔二〕玻璃的形成在温度继续升高时开始熔融，易熔的低共熔混合物首先开始熔化，同时，硅酸盐烧结物和剩余二氧化硅互相溶解和扩散。到这一阶段结束时，烧结物变成透明体，在没有未起反响的配合料颗粒了。但玻璃液中还有大量气泡，而玻璃液本身在化学组成和性质上也不均匀，有很多条纹。普通钠钙硅玻璃熔制时，玻璃的形成在1200~1250℃。5〔三〕澄清玻璃的澄清就是消除玻璃液中可见气泡的过程。澄清及其动力学过程硅酸盐形成与玻璃形成过程中，由于配合料分解、玻璃液与气体介质及耐火材料相互作用而析出大量气体。存在于玻璃液中的气体有三种形态：溶解气体、可见气泡和化学结合气体。----漂浮出玻璃液-----有一定的漂浮时间普通钠钙硅玻璃熔制时，澄清在1400~1500℃结束。这时玻璃液粘度≈10帕·秒6〔四〕玻璃液的均化玻璃液的均化过程在玻璃形成时即已开始，在澄清过程后期，与澄清一起进行和完成。均化作用就是在玻璃液中消除条纹和其他不均体，使玻璃液各局部在化学组成上到达预期的均匀一致。分子扩散运动贯穿玻璃液的均化过程。促进均化的主要因素是：扩散。〔动力：温度差、液面差、外力---搅拌〕普通钠钙硅玻璃熔制时，均化可在低于澄清的温度下完成。7〔五〕玻璃液的冷却为了将玻璃液的粘度增高到成形制度所需的范围，需进行玻璃液的冷却。冷却过程中玻璃液温度通常降低300℃左右，冷却的玻璃液温度要求均匀一致，以有利于成形。以上5个阶段并没有明显的界限。不是串联关系，在一定程度上是并联关系如何实现以上5个过程？---在设备的结构上加以保证。8三、浮法玻璃池窑的结构浮法玻璃的规模划分是：----小型：350吨/天；----中型：400-650吨/天；----大型：700-1000吨/天。据报道：日本已经有1200吨/天的浮法玻璃熔窑。一般说来，玻璃池窑是由玻璃熔制局部、热源供给局部、余热回收局部和排烟供气局部这四大局部所组成。910蓄热式玻璃池窑----热量的回收通过蓄热储存的方式完成

11〔一〕玻璃熔制局部浮法玻璃池窑的玻璃熔制局部由：投料局部、熔化部〔分隔设备之前〕、分隔设备〔包括气体空间分隔设备和玻璃液分隔设备〕、冷却部〔分隔设备设备之后〕、流道、流槽这五局部所组成----各部的结构和作用？121、投料局部〔1〕投料池的作用投料池的作用主要是使投料机连续、平稳地将配合料投入到熔窑当中。要求实现薄层投料。〔为什么？〕薄层投料有利于热量的传递，加速配合料的熔化，可以提高配合料的熔化效率。另外，投料池有一定的预熔作用。投料池是一个长方体的结构。13〔2〕前脸墙(L型吊墙)前脸墙：是指正面投料时，投料口或投料池上部的挡墙。它有二个作用：一是保证将配合料、碎玻璃送到玻璃池窑内，二是遮挡玻璃池窑内热气体，减小其向外的溢出量以及向外的热辐射损失、对投料设备的烧损。14水冷门垂直墙区吊杆钢壳152、熔化部玻璃池窑的熔化部〔MeltingZone〕是进行配合料熔化和玻璃液澄清、均化的局部。由于工业化玻璃池窑大都采用火焰对玻璃液外表进行加热，所以玻璃池窑的熔化部可以分为上、下两局部。上部被称为“火焰空间〞；下部被称为“窑池〞。火焰空间包括大碹〔拱顶〕和胸墙等局部，窑池那么由池壁和池底等部位所构成。16〔1〕熔化面积前脸墙到末对小炉中心线外1米所覆盖的面积-----熔化带。〔2〕热点浮法玻璃熔窑中温度最高的点，--热点。浮法玻璃的热点温度为1580-1590℃17〔3〕窑池熔化部的形状是一个长方体。对于有6~8对小炉的浮法玻璃池窑来说，其比值在2.5~3.5的范围(经验)。熔化部的作用是使参加到窑池中的配合料在高温下熔化成玻璃液，并使其澄清和均化。为了提高玻璃液的质量，现代浮法玻璃窑炉的结构有了演变-----熔化区、澄清区-----微小气泡。18(4)熔化部澄清区长度和宽度确实定为了便于计算和分区，国内外一般以未对小炉中心线外1.0m处开始到卡脖拐角处为止这一段的距离来确定为浮法玻璃池窑熔化部澄清区的长度，它和熔化区的长度一起构成整个熔化部的长度。浮法玻璃池窑澄清区的长度，从理论上和实际生产上都要求，应以使玻璃液在澄清区停留时，气泡的排除需要一定的时间。(差距在于微气泡)19虽然玻璃液也是液体，但是其粘度比水要大得多。气泡的排除有一定的困难。在结构不发生变化的情况下，就要保持一定的长度。以玻璃液中的气体能够完全排除为设计准那么，从而保证玻璃制品的质量，即确保玻璃液中无砂粒、无气泡以满足玻璃制品各种用途的要求，或者说玻璃池窑的设计要确保玻璃液的熔制质量与澄清质量(长度需要研究)。20澄清区的尺寸，目前有一些经验值：熔化量-吨200250300350400450LR(mm8353966610760116761244813109BR(mm)8250862590009375975010125熔化量（t/d）500550600650700LR（mm1368714209146951516315627BR（mm105001087511250116251200021玻璃池窑熔化部澄清区的宽度BR与玻璃池窑熔化部熔化区的宽度Bm相同。(5)窑池的深度关于窑池的深度，国内外有两种比较通用的结构形式。深池结构和浅池结构。深池结构：池深为1米五浅池结构：池深为1米三两种结构各有其特点、池的深浅对玻璃业的流动、玻璃液的质量有什么影响----非常值得研究。224、耳池耳池〔也被称为掏渣池〕是指布置在平板玻璃池窑两侧、与窑池相通、向外凸出的长方形或正方形小池。因为耳池处的玻璃液温度较低,就使得有耳池部位的窑池内玻璃液的横向对流加强，故而对玻璃液流能够起到调节作用。在浮法玻璃熔窑中玻璃液的纵向流动是主要的，而横向的流动对玻璃液的均化起到的作用也是非常重要的。关于耳池的位置、数量、对横向流动的影响值得研究。大小以2m×2m为宜。23245、火焰空间在玻璃池窑熔化部的玻璃液面之上是由胸墙〔窑墙〕、大碹〔窑顶〕、前脸墙和后山墙所包围着的、充满火焰的整个炉膛空间，被称为火焰空间。火焰空间内充满着炽热的气体和火焰，火焰及高温气体以传导、对流和辐射的传热方式将自身的热量传给胸墙、大碹和下面的玻璃液。25

胸墙的重力通过挂钩砖及其托铁板和巴掌铁传到立柱上，由立柱再传到池底的次梁和主梁上。有关火焰的流向要求火焰在平行于液面的前提下,尽量接近玻璃液面。如何保证？这与燃烧设备小炉的结构有密切的关系。26〔三〕分隔装置〔分隔设备〕玻璃池窑的分隔装置是指玻璃池窑的熔化部与冷却部之间的分隔装置，它包括玻璃液的分隔装置和气体空间的分隔装置。1、玻璃液的分隔装置为了选取熔化质量较好的玻璃液，在玻璃池窑的熔化部和冷却部中间的窑池中要设置玻璃液的分隔设备。272、玻璃液分隔设备的作用a、防止玻璃液回流，选取熔化好的玻璃液，进入冷却部，提高玻璃质量。b、减小熔化部对玻璃成型的影响。〔温度波动、压力波动〕。c、节能d、可以加大水管、搅拌机提高玻璃质量。e、可以降低玻璃液的温度。它具有稳定成型部作用和促进玻璃液流动的作用。28①卡脖

浮法玻璃池窑所用的玻璃液分隔装置是浅层分隔装置，具体来说有卡脖、冷却水管和窑坎等。熔化部宽度缩窄后，经过一定的长度后，到冷却部再放宽。卡脖配合矮碹使用，可以缩小矮碹处的开度。此处可以加大水管和搅拌器。

29②冷却水管

冷却水管是内部通有冷却水的无缝钢管，目前一般是采用一对冷却水管，从卡脖的两侧插入。其工作原理是：由于冷却水管内流通的是冷却水，所以水管管壁附近的玻璃液因温度降低而粘度增大，从而对玻璃液的流动起到阻碍作用，于是就实现了它作为玻璃液分隔装置的目的。30一般情况下：卡脖、大水管、搅拌配合使用为好。卡脖的长宽、大水管压入液面的上下对玻璃液的质量、流动状态影响非常大，目前各企业由经验而得---值得研究314、气体空间分隔装置为了保持冷却部的作业制度，常在玻璃池窑的熔化部和冷却部之间设置有气体空间的分隔装置，以减小熔化部高温火焰对冷却部的影响。气体空间的分隔装置有完全分隔和局部分隔这两大类。浮法玻璃池窑只用局部分隔装置，四种最常见的“气体空间局部分隔装置〞——矮碹、吊矮碹〔有人也之称为“卡脖分隔吊墙〞〕、U型吊碹和双J型〔有人也称之为“双L型〞〕吊碹。32

玻璃冷却时，希望不受外界的干扰，这里的干扰主要包括温度上的和压力上的。

温度上：熔化部的火焰换向，会造成温度上的波动。压力上：换向的时候会造成窑内的压力波动。压力波动会对玻璃液中的气体排除产生影响；压力波动会对供料槽处的压力产生影响，使得玻璃板的厚薄产生微不均匀----国内与国外浮法玻璃的的质量区别上有在厚薄差、微小波纹方面的差距。

33345、冷却部从玻璃池窑熔化部进入冷却部的玻璃液要进行进一步的澄清、均化和冷却以满足玻璃液成型的要求。玻璃池窑冷却部〔CoolingEnd〕的结构与熔化部的结构根本上相同，也分为下部窑池和上部空间两局部。下部窑池由池底和池壁所组成，上部空间由胸墙和大碹所组成。只是冷却部的窑池深度比熔化部的窑池深度稍浅，冷却部的胸墙高度略低于熔化部的胸墙高度。冷却部冷却时要注意降温要稳定，防止温度较大的波动，造成二次气泡。356、玻璃液的搅拌器在卡脖处使用玻璃液搅拌器〔Stirer〕来搅拌玻璃液可以提高玻璃液的均化程度，从而提高玻璃制品的质量和稳定性。玻璃液搅拌器的作用有以下几点：①玻璃液搅拌器的搅拌作用降低了玻璃液的流速，使得玻璃液流中化学成分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，从而改善了玻璃液的化学均匀性。②通过玻璃液搅拌器的搅拌作用可以降低玻璃液的温度。在不降低玻璃液质量的前提下，使用玻璃液搅拌器以后，可以到达增产10%~15%的效果。③使用玻璃液搅拌器后可以减少冷却部向熔化部的玻璃液回流量。367、供料道〔流道、流槽〕经过冷却部冷却，到达质量要求的玻璃液，要通过供料道输送到成型设备中去。对供料道有以下要求：〔a〕供料道处的玻璃液流动一定要平稳；〔b〕此处的耐火材料一定要耐冲刷；〔c〕供料道处要求安装调节闸板和平安闸板。〔图〕37流道图38四、热源供给局部玻璃池窑的热源供给系统包括小炉与燃料供给系统。不同的燃料所用的小炉结构有比较的大的区别。天然气和重油由于可以通过管道输送，其小炉结构比较简单，燃料供给系统控制精度高。小炉的作用是向熔窑内部提供助燃空气。39401、燃重油、天然气小炉相对于燃煤气小炉，燃重油、天然气小炉的结构比较简单。但是烧嘴的安置比较复杂。烧嘴安装位置的选择，对于玻璃池窑来说，在安装其燃烧系统时，需要考虑以下几个方面的内容。①要使燃料燃烧获得的热量尽可能多地传递给配合料和玻璃液；②要使燃料燃烧获得的热量尽可能少地传递给玻璃池窑的上部结构；41③要使燃料能够充分地在玻璃池窑的内部燃烧；④要防止火焰直接冲击玻璃池窑的耐火材料砌体；〔烧大碹、冲击配合料〕⑤要用最少的过剩空气，使燃料与助燃空气充分地混合和完全地燃烧〔某些玻璃池窑的个别部位对燃烧气氛有特别要求的除外〕；过剩空气：助燃空气的实际用量与理论用量之比。〔1.05~1.2〕42⑥要便于操作人员的操作和维修。2、小炉的对数任何玻璃熔窑的数量根本上都是双数。浮法玻璃熔窑的小炉被分布在熔窑的两边。其数量一般是6~8对。生产能力大的熔窑，熔化面积大，要求的小炉对数就多，反过来也是这样。小炉之间的间距：3~3.5米。433、对小炉的要求对小炉有什么要求哪？①空气与煤气在小炉内有一定的预混，当从小炉喷出口喷入火焰空间后，要迅速而强烈的燃烧；②喷出的火焰要有一定的长度，火焰沿着玻璃液面运动，小炉口宽度要大，火焰覆盖面积要大，火焰不发飘〔为什么？〕；③火焰长度要适宜，满足熔窑对气氛的要求；④结构要牢固，散热要小，易于维修。44目的要使火焰平行并沿着液面向前运行。火焰不发飘。〔问题〕在实际生产中要求小炉要压火。要求小炉有一个空气下倾角。不同的小炉空气下倾角有所不同。〔24~28度〕45五、余热回收局部〔一〕玻璃厂余热回收的意义玻璃池窑是玻璃工厂能耗最大的热工设备。其能耗约占玻璃工厂总能耗的80%以上。占玻璃本钱的20%。从玻璃池窑窑膛的出来的废气温度有的高达1500℃以上，它将带走大量的热量。采用预热空气和煤气的方法除了可以节约燃料外，还能够提高燃料的燃烧温度，以满足玻璃熔化的要求。46〔二〕蓄热室蓄热室余热回收的原理是利用废气与空气〔或者废气与煤气、废气与空气〕交替地通过其内的格子体，从而使得空气〔或者空气和煤气〕获得废气所传给格子体的热量。换向的时间为20-25分钟。它可以保证熔窑的在横向上保持均匀。要求蓄热室内格子体各个通道内的气流及温度自然地保持均匀。47为了节能、提高玻璃池窑热效率和降低生产本钱，国内、外都在不断地改进蓄热室的结构和其内格子砖的材质。目前国外有的玻璃池窑蓄热室的高度在8m以上。〔三〕蓄热室的结构形式为了提高蓄热室的蓄热效能和延长其使用寿命，目前，国、内外使用的玻璃池窑蓄热室结构已经有了许多改进。481、分隔式结构型式

49分隔式蓄热室的结构型式是将蓄热室以每个小炉为单元分成假设干个室，每个小炉对应一个蓄热室。每个蓄热室内的气体不能串通，而且炉条下面的烟道也不相互联通，而是通过各个分支烟道与主烟道相连。这样就形成了完全独立的、分隔状态的蓄热室。〔特点〕50特点是：〔a〕分配到每个室的气体量靠每个室支烟道上的闸板来调节。可以实现助燃气体与燃料的比例调节、比例控制。〔b〕这种结构型式蓄热室的气体分配的调节比较方便。〔c〕热修时的工作条件比连通式结构型式大大改善。〔d〕由于每个蓄热室之间有隔墙，减小了格子体的受热面积。51

目前结构稳定性是蓄热室设计和使用过程中最重要的。稳定的结构----窑炉的寿命。箱式蓄热室的优点非常多。(四)蓄热室的结构

蓄热室的上面与小炉相连，下面与支烟道相接，所以蓄热室的结构主要包括：顶碹、格子体、分隔墙、炉条碹以及有关的钢结构等。

52格子体结构格子体是蓄热室结构中重要的组成局部，因为蓄热室其他部位的结构是否合理，只是会影响到蓄热室的使用寿命，而格子体的结构是否合理，不仅会影响到其使用寿命，而且还会直接影响到格子体的蓄热效能。理想的格子体结构应该具有使用寿命长、蓄热效能好以及周期温度波动小的特点，这也是