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玻璃窑炉设计技术--第1页

玻璃窑炉设计技术

第一章单元窑

用来制造E玻璃和生产玻璃纤维的窑炉,通常

采用一种称为单元窑的窑型。它是一种窑池狭长,用

横穿炉膛的火焰燃烧和使用金属换热器预热助燃空气

的窑炉。通过设在两侧胸墙的多对燃烧器,使燃烧火

焰与玻璃生产流正交,而燃烧产物改变方向后与玻璃

流逆向运动。因此在单元窑内的玻璃熔化、澄清行程

长,比其它窑型在窑内停留时间长,适合熔制难熔和

质量要求高的玻璃。单元窑采用复合式燃烧器,该燃

烧器将雾化燃料与预热空气同时从燃烧器喷出,经烧

嘴砖进入窑炉内燃烧。雾化燃料处在燃烧器中心,助

燃空气从四周包围雾化燃料,能达到较好的混合。所

以与采用蓄热室小炉的窑型相比,燃料在燃烧过程中

更容易获得助燃空气。当空气过剩系数为1.05时能

完全燃烧,通过调节燃料与助燃空气接触位置即可方

便地控制火焰长度。由于使用多对燃烧器,分别调节

各自的助燃风和燃料量,则可以使全窑内纵向温度分

布和炉内气氛满足玻璃熔化与澄清的要求,这也是马

蹄焰窑所无法达到的。单元窑运行中没有换火操作,

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窑内温度、气氛及窑压的分布始终能保持稳定,这对

熔制高质量玻璃有利。现代单元窑都配置有池底鼓泡,

窑温、窑压、液面及燃烧气氛实行自动控制等系统,

保证了难熔的E玻璃在较高熔化率下能获取用于直接

拉制玻璃纤维的优质玻璃液。所以迄今在国际上单元

窑始终是E玻璃池窑拉丝的首选窑型。

单元窑与其它窑型相比的不足之处是能耗相对较

高。这是因为单元窑的长宽比较大,窑炉外围散热面

积也大,散热损失相对较高。采用金属换热器预热助

燃空气的优点是不用换火,缺点是空气预热温度,受

金属材料抗氧化、抗高温蠕变性能的制约,一般设计

金属换热器的出口空气温度为650—850。大多数单

元窑热效率在15%以内,但如能对换热器后的废气余

热再予利用,其热效率还可进一步提高。

配合料在单元窑的一端投入,投料口设在侧墙的

一边或两边,也有设在端墙上的。熔化好的玻璃从另

一端穿过沉式流液洞流至称为通路的拉丝作业部。

第一节单元窑的结构设计

一、单元窑熔化面积的确定

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单元窑熔化面积可用公式

F=G/g

表示。式中F———熔化面积,M2;

g———熔化率,(t/M2·d)。

熔化率反映单元窑的设计和生产管理水平,包括

原料成分、水分、质量的控制和窑炉运行的控制水平

等,同时还与纤维直径有关。一般拉制纺织纱的单元

窑,g取0.8—1.0t/M2·d,拉制粗直径纱时可取略

大一些1.5t/M2·d。早期的技术资料表明当年的单元

窑平均日产玻璃的熔化面积,可见现在已有较大进步。

二、熔池长、宽、深的确定

(1)池长L和池宽B是根据熔化面积和熔池长宽

比(L/B)来决定的。即:

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