全氧燃烧超白玻璃窑的设计和应用

0引言玻璃生产行业是碳排放高耗能行业之一，玻璃熔窑是平板玻璃行业中碳排放主要来源。要在2025年能效基准水平以下产能基本清零，由于平板玻璃行业高能源消耗、高碳排放等特点，采用全氧燃烧是玻璃行业节能降耗、低碳排放的有效途经，也是未来的发展趋势。1全氧超白玻璃窑的规模设计和应用（1）全氧超白玻璃窑熔化能力的推算和确立熔化部和熔化区的长与宽之比都要有一个合理的范围值，而不是可以随意加长或缩短的。全氧窑同样要使熔化部和熔化区的长度随池宽有成比例的合理值。横火焰玻璃窑熔化部池宽与熔化能力关系见图1。推广使用的750t/d全氧超白光伏玻璃一窑四线平面示意图见图2。图1熔化部池宽与熔化能力关系图2750t/d全氧超白光伏玻璃一窑四线平面示意图（2）全氧超白窑熔化区确立要求熔化区的加热特性与熔窑的熔化能力、单位面积熔化率、单位能耗指标以及熔窑运行寿命（即玻璃熔窑四大技术指标）等密切相关。全氧窑熔化区的火焰空间容积热负荷也直接关系到该窑的熔化能力和热效率。同样合理的全氧窑熔化区长宽比也直接关系到全氧窑应有的热效率。推荐设计的850t/d全氧超白光伏玻璃窑平面示意图见图3。图3850t/d全氧超白光伏玻璃窑平面示意图850t/d全氧超白光伏玻璃窑设计方案：熔化部总长35m左右，窑宽不到12m。长宽比控制在K1＝3.0，熔化区后一对水平烟道外1m计，熔化区长宽比K2约为2.2。（3）超白玻璃窑窑池深度的控制超白玻璃中由于Fe2O3含量较低，玻璃液对火焰的热辐射能力较弱，但其热透过能力相对较强，因此池内玻璃液在池深方向温度梯度相对较小，对于一定池深的玻璃熔窑，生产超白玻璃时池底温度必然要高于生产普通透明玻璃。超白玻璃熔窑的池深在熔化区至少为1.45m以上，但也不宜过深。（4）超白玻璃熔窑池底台阶式结构与玻璃熔化质量的关系分析其超白玻璃熔窑池底台阶式结构与玻璃熔化质量的关系。探索阶梯式池底的阶梯起点、终点位置和阶数对玻璃液回流、微气泡的影响变化规律关系以及耐火材料的合理匹配选择。所以阶梯式池底的阶梯起点以窑内澄清区为主，既可限制回流，又可提高玻璃液表面的加权温度，延长停留时间，确保澄清质量。（5）全氧超白玻璃窑卡脖宽度的要求实践证明，针对全氧超白玻璃窑玻璃液黏度小、纵向流动量大的特点，为减少玻璃液的回流，超白玻璃窑采用窄卡脖。选择合理的超白玻璃窑的窄卡脖宽度对降低窑内能耗、提高产品质量具有积极意义。如在250t/d横火焰超白光伏窑上，窑宽为9600mm，原3000mm卡脖调整改建为1200mm窄卡脖，其窑改建再次投产后比原窑炉能耗降低10%，成品率从原65%提高到85%。根据各类窑型比较，为减小和控制其玻璃液的回流量，延长玻璃液在澄清带的停留时间，提高澄清质量，全氧超白玻璃熔窑卡脖采用窄卡脖与窑宽比例取20%是可行的。2全氧超白玻璃窑熔化区燃烧器的合理配置（1）现有全氧超白玻璃窑在熔化区燃烧器的配置型式在全氧超白玻璃窑熔化区燃烧器的配置有不同型式，应根据不同生产能力合理配置和使用全氧燃烧器。通常全氧燃烧器的设计和安装应达到以下要求：所需提供燃料的热值必须稳定，如果热值变化必须根据相应变化调整供给量与氧气的比例，确保玻璃液熔化所需的单耗和火焰的稳定及所需的火焰的覆盖面积。纵向所分布的燃烧器对数直接影响窑内工艺温度曲线的变化，如果窑内生产量不变的情况下，其单耗是不能变的，所以对数的变化只是对燃料的再分配而已。合理的对数使用才能确保窑内泡界线位置稳定而清晰，热点温度突出，澄清明亮和干净，才能生产高质量的玻璃。按现设计窑炉的长度设计配置喷嘴，根据不同时期的窑炉生产量调整对数量和各对喷嘴合理的能耗分配量，确保窑内所需的工艺作业温度曲线的控制和稳定。

（2）全氧燃烧器与玻璃液面的设计高度全氧燃烧器与玻璃液面的设计高度也是全氧玻璃窑设计中的一个重要因素，与液面的高度不同直接反映其窑内火焰流动的变化。安装全氧燃烧器也有相对的下倾角度的要求。其角度控制在50°左右，根据结构要求其全氧燃烧器均直接安装在胸墙挂钩砖上。3全氧超白玻璃窑结构设计上某些相关问题（1）全氧窑投料口的结构设计要求玻璃窑炉的投料口由前脸墙和投料池组成。其设计投料池的宽度均控制在熔化部宽度的80%左右即可展开投料面，有利于薄层投料和加速配合料的熔化。大型的玻璃窑前脸墙目前大都已由原来的双碹单片墙改为L型吊墙，L型吊墙的角度30°和45°。全氧窑由于烟气温度较高，而又为氧化性火焰，所推广使用L型吊墙角度45°为宜。同时为防超白玻璃配合料中低熔点物质过早熔化，全氧超白玻璃窑投料池要设置预熔池，可将长度适当加长至1800mm和2300mm。（2）投料方式生产规模较大的全氧窑其投料方式的设计与横火焰窑相同。以熔化部正面纵向方法投料，其窑投料池的宽度均设计成两侧为池墙砖重叠的结构形式。因为全氧窑燃烧比横火焰窑烟气温度高，同时超白玻璃熔化速度快，透热性好，玻璃液深层温度高，全氧窑烟气水分含量大，玻璃液黏度更小。因纵向对流增大，对投料两侧的池墙深层加速侵蚀，为此设计成两侧为池墙砖重叠的结构形式，以减慢侵蚀速度。同样其池墙的保温结构也要区别于常规的池墙保温方法。（3）水平烟道进口截面积的合理设计目前国内自行设计应用的超白玻璃窑包括光伏窑和浮法窑两种方式，一是前后烟道进口截面积相同；二是前烟道进口截面积设计时大于后烟道进口截面积。（4）水平烟道与前脸墙的距离设计规模较大的全氧窑，由于其烟气温度高，其前一对水平烟道的中心线与投料池前脸墙的距离也要严格控制。一是可以保证前脸吊墙的使用寿命而又能达到配合料有充分的时间得到预熔的效果，二是以防配合料内助熔剂等过早挥发，影响超白玻璃料的熔化质量。4结语超白玻璃生产窑炉的设计具有它特有的要求，超白玻璃生产中熔化速度快，深层玻璃液温度高，窑内玻璃液