玻璃熔窑池壁砖内贴水包冷却开发研.docVIP

玻璃熔窑池壁砖内贴水包冷却的开发研究前　言 池壁砖是影响玻璃熔窑整体寿命的关键部位, 尤其是上层池壁更是如此, 人们通过提高耐火材料 的性能或选用不同形状的砖, 来满足生产要求。从 A ZS231 到A ZS233, 和目前的A ZS241, 砖是越来越 贵, 成本越来越高, 而池壁砖的使用寿命却不成比 例增加, 最后则是通过绑砖或贴砖来强制延长窑龄。 熔窑温度提高后, 能提高熔化率, 增加产量, 而提 高温度后玻璃液对池壁砖的侵蚀就会加剧, 减少熔 窑寿命, 这是一对矛盾。能不能提高温度而玻璃液 对池壁砖的侵蚀又不加剧呢? 通过用水包内贴上层 池壁砖的研究证明可以解决这个问题。 池壁砖的冷却, 一般都是采用外墙风冷的办法, 国外也有用水淋外墙、池壁上层外贴水包、水浸或 上层用水包的(见图1)。这些方法虽然冷却效果好, 但池壁砖内外温差大, 由于热冲击 (产生高的温度 梯度) 有破坏的威胁, 因此很少使用。图2 的上层 池壁砖用冷却水包代替 [ 1 ] [ 5 ] , 可以解决一些问题, 但 其水质要求很高 (软化水) , 进出口水温小于15 , 而且水包不能更换, 这些方法的共同点, 那就是使 熔窑上层池壁砖的外表层温度降低。当然, 这对减 轻玻璃液对池壁的侵蚀有一定的作用, 但对解决玻 璃液的侵蚀起不到根本的作用。我们受与玻璃液接 触的搅拌器的启发, 搅拌器与玻璃液经常接触, 而 且它们之间的相对流动速度要比玻璃液与池壁砖之 间的流动速度大得多 (水平搅拌转速为 3～ 10 r min, 垂直搅拌转速为10～20 rmin, 而玻璃液的流 速一般在3～7 mh [ 6 ] ) , 但搅拌器却从不被侵蚀, 原 因就是搅拌器表面温度低, 其搅拌桨叶保持了原来 的性能。若在上层池壁砖贴一层水管, 使池壁砖同 样也保持其低温性能, 那么, 它同样也可以不被玻 璃液侵蚀或者减轻侵蚀。图1　外贴水包冷却 图2　液面冷却水包冷却 2　池壁砖的损蚀机理 目前池壁砖主要采用电熔锆刚玉砖。该砖的损 蚀机理是多晶相材料的溶解过程。损坏过程大致分 为三步。 (1) 电熔砖的熔融 该过程包括玻璃相的析出 (析出温度为1320～ 1420, 析出的玻璃相进入玻璃液后, 电熔砖就产 生了孔洞) 和斜锆石与刚玉细粒被玻璃液熔蚀 [ 2 ] (莫来石) 由于电熔砖的表面张力比玻璃液小, 所以电熔 砖永远被玻璃液所润湿。熔融速度的大小, 取决于 玻璃相的析出温度、玻璃相数量和熔蚀物的粘度。 (2) 熔融层的移去 由于玻璃液流的冲刷, 使电熔砖表面的熔融层 离开原位, 移入玻璃液中, 移去的速度与熔融层粘 度和液流速度有关。 (3) 玻璃液的渗透 熔融层移去后暴露出新表面和孔洞。玻璃液渗 入, 继续使电熔砖熔融。 上述三步过程的不断重复进行, 使电熔砖连续 被侵蚀。温度升高时蚀损会加快 (温度升高50～60 [ 1 ] , 将使电熔砖寿命缩短二倍)。 3　池壁砖内贴水包 从池壁砖的损蚀机理我们可以看出, 电熔砖熔 蚀的关键是玻璃相的析出, 其次是玻璃液的温度和 流动速度。采用耐火粘土浮标测得的平板玻璃池窑 熔化部玻璃液流速度为4～7 mh, 冷修时从池墙上 的侵蚀痕迹及冷冻玻璃体内的析晶部位可以看出玻 璃液的流向和大致的流动剧烈程度, 玻璃液面处冲 刷最厉害。要想延长砖的寿命, 就要使它的熔融速 度减慢, 减轻玻璃液对池壁砖的冲刷, 这就要求池 壁砖的内表面温度降低。除了常用的池壁冷却方法 外, 用内贴水包的方法最好 (如图3 所示)。内贴水 包后, 靠近上层池壁砖的玻璃液的温度和流动情况 及池壁砖的热量传递都发生了变化, 从而引起池壁 砖的温度的变化, 使之比原来的温度要低得多。 图3　池壁内贴水包 　　 (1) 池壁砖的温度变化 未贴水包前, 上层池壁砖得到的热量主要有火 焰空间通过对流和辐射所传递的、玻璃液所传递的; 而失去的热量有池壁砖反传递给火焰空间和玻璃液 的、池壁砖向窑外散失的, 使池壁砖保持一定的温 度。图4 为某玻璃厂400 吨浮法熔窑上侧池壁砖实 测温度分布。从图中可以看出, 其内表面温度将在 1580 。 贴水包后, 上层池壁砖得到的热量主要有火焰 空间通过对流或辐射所传递的, 而失去的则是它传 给水包的热量及向窑外散失的, 比原来要少。水包 的热量传递则是以吸收上层池壁砖和玻璃液的热 量, 使得池壁砖及与之相接触的玻璃液的温度降低。 另一方面, 由于玻璃液不与池壁砖直接接触, 也减 少了它们之间的热量传递, 最终也将导致池壁砖温 度的降低。 图4　某玻璃窑炉池壁砖实测温度 　　若选取5 25 mm 的无缝钢管, 水的流速为112 8 水包为单向进出, 则池壁砖和贴近水包的玻璃 液所吸收的热量 (为单侧整个水包吸收的热量) 见 下表。