液晶玻璃窑炉砖材侵蚀及后期运行安全对策

0引言液晶玻璃因其独特的组成及工艺特性，通常窑炉采用电加热为主、燃气加热为辅的熔制方式，因窑内玻璃液流动及电极砖材质与池壁砖材质差异，造成窑炉侵蚀速度快，电极砖侵蚀速度大于池壁砖侵蚀速度，与池壁砖结合部易侵蚀形成凹槽，进而加快池壁砖侵蚀，窑炉运行后期存在严重安全隐患，窑炉运行寿命较短。为了进一步延长窑炉使用寿命，减缓窑炉侵蚀速度，为窑炉运行后期提供安全保障，需采取相关措施。目前玻璃行业主要通过调整窑炉外部冷却风量、对窑炉薄弱部位加强冷却，对渗漏部位进行贴砖、贴水包，达到减缓窑炉侵蚀速度，保障窑炉运行安全的目的。对于液晶玻璃窑炉，在借鉴上述手段的同时，结合液晶玻璃窑炉的特点，从设备、工艺方面着手，制定减缓窑炉侵蚀速度、保障窑炉后期运行安全的措施，延长窑炉使用寿命。

1液晶玻璃窑炉结构及熔制过程液晶玻璃窑炉结构示意图见图1。液晶玻璃熔制过程中，电能占总能量的75%左右，燃气能占总能量的25%左右。电极砖嵌于窑炉两侧池壁，电极砖与玻璃液接触面池壁砖内表面齐平，电极砖下沿略高于池底铺面砖，电极砖上沿低于玻璃液面。同一直线（与玻璃液流向垂直）上的两组电极砖为一对电极，玻璃熔制过程中通过对各对电极间加载一定的电流，在一定温度下玻璃液在电流的作用下使电能转化为热能，对配合料和碎玻璃的混合物进行熔制。天然气烧枪布置于窑炉两侧胸墙上，确保窑炉上部空间温度稳定，对配合料的熔制起辅助作用。液晶玻璃窑炉采用两台密闭式螺旋加料机，同时将配合料输送进入窑内的加料方式，在螺旋加料机下料点位置形成两个明显的锥形料山。图1窑炉结构立视图2砖材侵蚀及窑炉后期运行安全措施2.1电极砖与池壁砖差异引起的侵蚀及措施目前，液晶玻璃窑炉使用的电极砖多为以氧化锡为主的电极砖，池壁砖为含锆量较高的电熔刚玉砖、高锆砖等耐侵蚀材料。窑炉运行过程中，电极间加载电流，电极砖内表面温度远大于相邻池壁砖温度，同时在高温环境下电极砖耐侵蚀性小于池壁砖，致窑内电极砖的侵蚀速度远高于池壁砖的侵蚀速度。窑炉运行一段时间后，由于电极砖侵蚀量大于池壁砖侵蚀量，导致窑内于电极砖处形成凹槽，如图2所示，凹槽边沿处的池壁砖因玻璃液的机械冲刷加剧，侵蚀速度同样加快。窑炉运行后期电极砖与池壁砖薄弱处存在明显的透红光、砖缝处存在玻璃液挤出等异常现象，窑炉运行存在严重的安全隐患。相应措施：定期对电极砖进行推进作业。推进原则：减小推进动作对生产的影响，实行少量多次。在不改变电极砖材质、外观、安装位置等客观条件下，电极砖侵蚀速度高于池壁砖侵蚀速度的情况必然存在。为了减轻因电极砖侵蚀形成凹槽导致池壁砖侵蚀加快的情况，通过定期对玻璃成分进行测量分析，计算玻璃中氧化锡含量，进而得出电极砖侵蚀总量，根据电极砖与玻璃液接触面积可计算出电极砖侵蚀厚度和侵蚀速度（mm/月），根据实际生产情况定期对电极进行推进作业，减小电极砖与相邻池壁砖形成凹槽深度，降低池壁砖侵蚀速度。推进时间间隔不应大于12个月/次，避免因长期不调整导致的凹槽过深，凹槽面积扩大，推进后缓解效果不明显。同时各对电极砖安装位置不同，相应的侵蚀量也存在一定差异。一般情况下热点附近，玻璃液温度较高且对流强烈，该位置附近的电极砖侵蚀相对较其他位置大，推进量可适当增加，其他位置相应减小。图2电极砖侵蚀2.2玻璃液流动产生的侵蚀及措施液晶玻璃窑炉内玻璃液的流动情况如图3所示。配合料进入窑内后，一部分于玻璃液表层形成料山并向前缓慢推进，一部分向下运动后再随玻璃液向前运动。于热点处，因玻璃液上下对流强烈，玻璃液由在下层流动转变为在上层流动。至流液洞处玻璃液向下运动流出。期间玻璃液在热点前后形成两股环流，靠近热点处的环流流向均为向上运动。在流液洞处，流液洞上下形成两股涡流，涡流加剧了玻璃液对流液洞周围砖材的侵蚀。措施：稳定窑内液流的同时优化流液洞及铂金喉管设计。流液洞底部与窑炉池底铺面砖齐平，消除流液洞下部涡流。流液洞处插入带法兰的铂金喉管，法兰位于窑炉外部，紧贴池壁砖外侧，窑炉外部流液洞两侧设置冷却风管。伸入窑炉内部的铂金喉管，沿池壁砖内表面在喉管外部加焊铂金挡板。降低流液洞砖侵蚀速度。图3窑内玻璃液流向2.3加料变化导致的侵蚀及措施窑内玻璃液流动对耐火材料侵蚀不可避免，其侵蚀速度主要受玻璃液流动速度、窑炉运行温度及液流稳定性影响。玻璃液流动速度与窑炉出料量紧密联系，出料量越大对应窑内玻璃液流速越快；窑炉运行温度则直接关乎窑炉运行工艺。在窑炉运行过程中这两项指标基本维持在指定数值范围内，波动幅度小且波动频次低。窑炉加料却因加料方式及加料设备的原因，料山呈现周期性的坍塌、堆积变化，进而导致窑内玻璃液流存在频繁变化，加剧炉体侵蚀，通常表现为池壁砖液位线附近侵蚀严重。措施：优化加料设备，减小加料造成的料山波动的大小及频次。具体为对加料落点进行延伸，减小料堆面积，减少料山波动，稳定窑内玻璃液位，降低液位线附近砖材的侵蚀速度，同时减小因料山变化造成的配合料对耐火材料的冲刷侵蚀。其中加料落点的调整应根据窑炉实际情况制定合理的调整距离，不同运行时期对应的加料落点位置存在差异，每次调整距离不应超过30mm，调整效果观察时间不应低于3天。

2.4工艺变化造成的侵蚀及措施随着窑炉运行时间的延长，窑炉后期其砖体侵蚀量越来越大，砖材越来越薄，窑炉散热量增加。同时窑炉运行后期为了减缓窑炉侵蚀速度，会适当提高窑炉冷却风量，进一步加剧了炉体热量的散失。为了维持窑炉工艺的稳定性，窑炉能量供给增加，电助熔加载功率增大，电极砖表面温度升高，导致电极砖及其周围池壁砖侵蚀速度增大，为窑炉后期运行安全带来极大隐患。措施：窑炉运行后期优化窑炉能量分配。提高燃气提供能量占比，减小电能占比，降低电助熔功率，降低电极砖表面温度，减缓电极砖及池壁砖侵蚀速度。优化窑炉能量期间，为稳定窑炉工艺，维持各区能量平衡及温度梯度，可适当调整各区的燃料及电助熔功率占比。优化窑炉能量占比的调整对窑炉工艺影响较大，期间应时刻关注窑炉工艺变化及生产变化情况，尽量减小调整幅度及频次，总燃气能占比最终不应高于38%，避免因工艺调整造成的产品产量及质量的下降。

2.5其他配合料中含有的有害杂质进入窑内，窑炉砌筑质量，窑炉运行工艺温度制定，耐火材料制造品质、加工质量等也是造成炉体侵蚀加剧的影响因素，在相关文献中关于以上影响因素已做出大量分析，文中不再做讨论。本文对优化窑