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玻璃熔窑小炉部位的结构分布及耐火砖的配置 
(发布日期:2020/12/29 13:57:16)
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  小炉的结构对于火焰喷出的方向、速度、空气煤气混合程度和火焰长度有决定影响,空煤气预热温度的高低以及空气过剩系数的多少,决定了火焰的气氛和火焰的燃烧温度,所以小炉结构对于窑内的传热情况及玻璃的熔化过程有重要作用。

  对烧液体燃料和天然气、焦炉煤气的熔窑来说,小炉结构较为简单,仅有小炉喷出口和水平通道。对烧发生炉煤气的熔窑来说,小炉除有喷出口和水平通道外,还有预燃室、小炉舌头、空气上升道、煤气上升道。

  (1)喷出口
  喷出口也叫喷火口(如图1所示),是向窑内喷出火焰的地方,也是从窑内吸走废气的地方。当空气(和煤气)的流量和火焰的燃烧温度一定时,喷出口截面积的大小就决定了火焰喷入窑内的速度,也影响着火焰的长度。而当喷出口截面积一定时,喷出口的长与高之比决定了火焰对玻璃液面的覆盖面积。

  火焰速度过大或过小都不利于熔制过程的正常进行。如果速度过大,燃料来不及燃烧完全就延伸到对面小炉内,其至到蓄热室内燃烧,这既不利于窑内玻璃的熔化,也易烧坏对面小炉、蓄热室及格子砖等。同时火焰速度过大会把粉料带入对面小炉内,侵蚀小炉各部位砌体及堵塞格子体。如果火焰速度过小,火焰发飘,软弱无力,则不利于对玻璃液及配合料的传热,而且易烧坏小炉喷出口平碹。为了增加火焰覆盖面积,要求尽摄增加喷出口宽度。喷出口截面积常采用扁平形式,以满足覆盖面积。通常根据窑内温度制度的要求不间,喷出口的宽度有所区別。对7对小炉的熔窑来说,1#、2#、6#小炉宽度一样,"小炉喷出口宽度稍小,7#小炉喷出口最小。

  图1小炉喷火口结构照片
  喷出口顶部的碹叫做小炉前平碹;喷出口两侧的墙叫小炉垛(也叫小炉腿),下面是小炉挂钩砖。由于火焰喷入窑内或窑内高温气体排出均经过喷出口,火焰冲刷和飞料侵蚀造成恶劣的使用环境,所以,喷出口各部位使用氧化法普通浇铸电熔锆刚玉砖砌筑。
喷出口与液面的距离一般希望愈小愈好,使火焰贴近液面,对传热有利。一般喷出口底砖与玻璃液面距离为400600mm。

  (2)预燃室
  对烧发生炉煤气的熔窑来说,从舌头端部到喷出口外沿处的小炉空间称为预燃室。预热的空气和煤气由舌头碹上、下分别进入后,在舌头前面相遇,互相扩散和互相撞碰而混合,进行一定程度的燃烧,并以一定的角度喷入窑内。为了保证煤气在窑内能完全燃烧,预燃室起到很大的作用,从而预燃室长度(即空、煤气混合燃烧的路程)也反映出混合燃烧的时间,是一个重要的结构指标。

  对在小炉上通过侧插、顶插或底插喷枪的形式进行燃烧的熔窑来说,小炉内的空间也称为预燃室。

  对通过小炉底部燃烧液体燃料和天然气的熔窑来说,小炉内的空间称为空气通道。

  预燃室(或空气通道)是由斜坡碹、小炉侧墙和小炉底板组成。小炉底板由底砖、铸钢板或布置有序的槽钢组成;斜坡碹的横推力由小炉两侧工字钢立柱之间的拉条承担。预燃室的结构对于全窑火焰的组织是一个重要的因素。预燃室的砖砌体与高温火焰接触,所以斜坡碹、侧墙使用33#氧化法普通浇铸电熔锆刚玉砖,小炉底砖使用33#氧化法无缩孔电熔锆刚玉砖。斜坡碹和侧墙从里到外依次用锆质密封料、高铝保温砖和保温涂料进行保温;小炉底从里到外依次用锆质密封料、高铝砖进行保温;再下面有扁水包隔热,以降低检查及更换喷嘴时的操作环境温度。

  (3)小炉下倾角
  对烧发生炉煤气的熔窑,小炉斜坡碹与水平面的角度构成了空气流股的下倾角,小炉底板与水平面的角度构成了煤气流股的上倾角。上、下倾角构成了煤气与空气流股相遇的交角。两流股交角愈大,混合愈强烈。由舌头端部到喷出口的出口断面之间的距离为预燃室长度,预燃室愈长,则煤气与空气混合的程度愈高,同时,当空、煤气流量及温度一定时,则其混合程度与空气及煤气水平通道的断面比有关。煤气和空气在预燃室内的混合程度还与煤气接触面积有关,即在相问的空、煤气水平通道断面比的情况下,扁平形式预燃室其流股的混合程度较卨。对于烧发生炉煤气的平板玻璃熔窑来说,小炉预燃室多采用有舌头探出、火焰平稳且较长、火根与火梢温差较小、容易控制及检修方便的“小交角”长预燃室。长预燃室一般空气下倾角为20°26°,煤气上倾角为0°5°,即空、煤气相交角为20°30°。

  燃液体和天然气的底烧式小炉结构中,空气通道的斜坡碹下倾角是个重要参数。为了使空气与油雾混合均匀迅速,又使火焰贴近液面,下倾角一般取20°25°。喷嘴允许上倾角为5°12°。小炉底板没有上倾角,一般砌成平面或阶梯式,这样使助燃空气经小炉门进入窑内时尽可能迅速与油雾混合,保证喷嘴附近有足够的空气供逐步扩散的油雾允分燃烧,并使火焰正好掠过玻璃液面。下倾角必须与其他条件相配合,如小炉高宽比、小炉与燃烧器的距离、小炉与液面的高度等,从而选择最为合适的角度。

  (4)小炉水平通道

  对燃油和天然气、焦炉煤气的熔窑来说,空气经蓄热室预热,上升到顶部转弯进入小炉水平通道,在斜坡磙的作用下改变气流角度后经喷出口喷入熔窑。小炉水平通道既作为引入预热空气的通道,也作为排出废气的通道。

  空气经蓄热室上升至水平通道转弯处,流动方向改变后,气流较不稳定,为了稳定气流,所以水平通道要有一定的长度,长度增长有利于气流的稳定。另外,水平通道加长后扩入了小炉下的操作空间,对调整、装拆和维护喷枪带来较大的便利。
由于转弯处温度波动较大以及气流对耐火材料有一定的冲刷,所以,此处(蓄热室和斜坡碹之间的后平碹及垛砖)选用较耐侵蚀的33#氧化法普通浇铸电熔锆刚玉砖砌筑。

  (5)小炉舌头
  “小炉舌头”仅对烧发生炉煤气的熔窑而言,主要是形成分隔空气和煤气的水平通道。舌头的结构和尺寸是影响空气、煤气混合程度及入窑火焰的另一个重要结构因素。舌头的长短、厚薄和形状对火焰的长短、角度、温度分布及对喷出口的侵蚀情况等都有影响。

  舌头的长度:在小炉其他尺寸固定后,舌头愈长,空气和煤气相遇点距喷出口愈近。横火焰熔窑要求火焰具杳足够的长度、方向和刚性,一般采用锆刚玉砖的舌头。

  舌头厚度:当小炉外形尺寸确定以后,舌头厚薄关系到空气和煤气相交点的远近,它影响空、煤气的混合程度和火焰角度。从结构强度考虑,舌头也应有一定厚度,太薄会引起透火现象严重,加剧烧损,一般舌头碹为250mm厚。

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