600 t/d超白玻璃窯爐天然氣熱風(fēng)烘烤過程及技術(shù)要點(diǎn)

李國(guó)

（凱盛晶華玻璃有限公司 德州 253025）

0 引言

凱盛晶華玻璃有限公司600 t/d超白玻璃窯爐于2018年7月19日由北京中北科力有限公司對(duì)窯爐進(jìn)行天然氣熱風(fēng)烘烤和過大火操作。本文就窯爐烘烤主要過程階段及發(fā)現(xiàn)的問題和處理方案以及幾點(diǎn)體會(huì)與同行專家共同探討分享。

1 烤窯前期的準(zhǔn)備階段

窯爐烘烤前期，凱盛晶華技術(shù)人員與中建材總包項(xiàng)目部、中北科力專業(yè)人員共同對(duì)窯爐磚結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面檢查，并根據(jù)凱盛科技集團(tuán)驗(yàn)收專家組的建議，對(duì)窯爐不規(guī)范的部位進(jìn)行了整改，對(duì)烤窯前期做了充分準(zhǔn)備，主要檢查內(nèi)容如下：

1.1 鋼結(jié)構(gòu)方面

清除鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)加固件、焊點(diǎn)、焊渣，確保鋼構(gòu)能自由膨脹。所有拉條和頂絲預(yù)留足夠的螺紋松動(dòng)余地和操作空間，并提前安排專人對(duì)拉條、頂絲涂抹高溫潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油。檢查所有螺栓、螺母和連接件，確保沒有漏裝；對(duì)所有立柱柱腳檢查是否松動(dòng)；鋼結(jié)構(gòu)與磚結(jié)構(gòu)連接處預(yù)留足夠膨脹量；胸墻頂鐵安裝位置合適，一塊頂鐵只能頂一塊磚。池壁縱向頂絲應(yīng)輕輕帶緊，橫向頂絲帶緊；確認(rèn)所有鐵梯和走臺(tái)牢固、安全，而且確保一端能自由膨脹；鋼格柵與立柱要預(yù)留足夠間隙；鋼結(jié)構(gòu)立柱防銹漆、面漆達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)雙拉條防止軸轉(zhuǎn)的連接件進(jìn)行加固焊接；對(duì)拉條、頂絲做好原始標(biāo)記；檢查投料口以及蓄熱室端墻鋼構(gòu)與樓板之間的預(yù)留空隙是否滿足膨脹要求；所有的拉條和頂絲松緊工器具等全部準(zhǔn)備齊全，放置在指定位置；根據(jù)烤窯情況需要，準(zhǔn)備電鉆、8 mm膨脹螺栓、套管扳手、不銹鋼片等以備碹頂抽簽時(shí)應(yīng)急使用；制作2 m長(zhǎng)的鉤子、鏟子各4把，以備觀察碹體時(shí)使用。

1.2 磚結(jié)構(gòu)方面

對(duì)熔化部、冷卻部、蓄熱室頂碹等脹縫進(jìn)行精細(xì)檢查，確保預(yù)留脹縫足夠。小爐平碹與斜碹之間脹縫將預(yù)訂的脹縫磚用硅酸鋁纖維棉覆蓋，與小爐碹體一同烘烤。墻體脹縫則用壓縮空氣吹掃干凈后再填充高純高鋁纖維棉密封。對(duì)窯內(nèi)的脹縫于點(diǎn)火前再進(jìn)行最終檢查，對(duì)小爐底板、側(cè)墻、斜碹脹縫中殘留的磚渣、泥塊等雜物進(jìn)行徹底清理，池底脹縫中的碎屑等細(xì)微雜物進(jìn)行人工吹掃或用吸塵裝置進(jìn)行清理。安排專人對(duì)熔化部大碹、蓄熱室頂碹、冷卻部大碹、小爐斜碹和卡脖碹全部采用3600 mm×610 mm×50 mm規(guī)格的硅酸鋁纖維毯進(jìn)行保溫苫蓋。小爐平碹和斜碹之間的側(cè)墻脹縫采用硅酸鋁纖維毯填充，確保脹縫處不漏氣。檢查大碹碹頂脹尺安裝是否到位，并檢查滑輪、脹絲是否能夠自由滑動(dòng)，并在烤窯前對(duì)原始記錄進(jìn)行校核。檢查池壁磚縱向脹縫和橫向脹縫，確保池壁磚脹縫均勻且無(wú)異物。檢查池壁磚頂絲是否安裝到位，池壁受力是否均衡。檢查卡脖入口池壁拐角水包預(yù)留膨脹量是否足夠。池底黏土大磚頂絲要確保松緊有度。窯壓控制及各小爐支煙道閘板和換向閘板、總煙道閘板、旋轉(zhuǎn)閘板位置設(shè)定：窯壓控制在20～30 Pa，換向閘板處于中立位置，兩邊高度一致，總煙道閘板高度200 mm，旋轉(zhuǎn)閘板處于90°開度，烤窯期間各小爐支煙道閘板設(shè)置見表1。

表1 小爐支煙道閘板設(shè)置

1.3 烤窯脹尺、電偶的安裝

烤窯采用中北科力設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)；定尺采用0.5 mm細(xì)鋼絲，將鋼絲一端固定在熔化部大碹立柱鉤子上，另一端用小型滑輪固定在另側(cè)聯(lián)梁上，利用重物下垂原理確保細(xì)鋼絲位置穩(wěn)定。動(dòng)尺采用角鋼、30 cm鋼板尺以及固定螺栓等組合而成，其中短脹尺41支，長(zhǎng)脹尺16支。

烤窯電偶測(cè)點(diǎn)熔化部大碹采用10只鎳鉻-鎳硅電偶（K型偶），均在預(yù)留的脹縫處插入窯內(nèi)約150 mm深，主控溫度為大碹電偶第二節(jié)碹中間位置，即3#電偶處測(cè)溫點(diǎn)。

1.4 烤窯設(shè)備的安裝以及投料口的密封

點(diǎn)火前一天開始密封投料口，投料口采用水包橫擔(dān)在投料口，中間采用不銹鋼吊點(diǎn)固定在軌道梁上。高度比吊墻擋焰磚下沿低1 cm左右，池壁上部采用黏土標(biāo)磚排列，高度與水包齊平，然后采用莫來(lái)石陶瓷纖維板橫搭在水包梁上進(jìn)行密封。熱風(fēng)器噴嘴向內(nèi)向下，熱風(fēng)器火焰不得對(duì)頂，均采用順時(shí)針的氣流場(chǎng)，確保窯爐受熱均勻，氣流循環(huán)通暢。

1.5 天然氣管道的安裝和置換

烤窯管道在天然氣配氣站連接閥門后引出，并采用f159×4和f108×3.5的無(wú)縫鋼管以及末端為DN50×3.5的支管進(jìn)行連接，管道末端均預(yù)留放散閥。天然氣管道連接采用CO2保護(hù)焊焊接，然后用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，將焊渣、碎屑吹出，用4 kg/cm2壓縮空氣打壓檢漏，并用N2進(jìn)行置換。天然氣輸出的壓力為0.1 MPa，最大流量為4000 m3/h。

1.6 烤窯曲線的制定

烤窯曲線主要是根據(jù)硅磚的晶型轉(zhuǎn)化制定的，硅磚采用湖南冷水江優(yōu)質(zhì)硅磚，在300 ℃以下時(shí)體積膨脹相對(duì)較快，因此低溫階段烘烤時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)也確保碹體各個(gè)部位能夠均勻地達(dá)到設(shè)定溫度。烤窯升溫曲線技術(shù)指標(biāo)見表2。

投料口池壁攔鐵風(fēng)包在點(diǎn)火時(shí)啟動(dòng)，L型吊墻風(fēng)機(jī)和鋼碹碴風(fēng)機(jī)均在溫度升至150 ℃時(shí)逐步啟動(dòng)，逐步增大變頻或閘板閥門開度。

過大火后，注意控制升溫速率，逐步增加小爐噴槍數(shù)量，調(diào)節(jié)噴槍燃?xì)饬髁?，確保升溫平緩，溫度場(chǎng)均勻，避免碹體、電熔磚、蓄熱室堿性磚膨脹過快，松緊拉條不及時(shí)造成損壞。

2 烤窯升溫階段

7月18日烤窯的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒，7月19日點(diǎn)火烤窯開始。

根據(jù)升溫曲線，烤窯人員首先將投料口1#、3#、 5#、 7#熱 風(fēng) 器 開 啟，然 后 將 澄 清 部10#、 15#熱風(fēng)器開啟，冷卻部12#、 14#熱風(fēng)器開啟，共計(jì)開啟8支熱風(fēng)器，升溫速率控制在5 ℃/h。

溫度升至50 ℃左右時(shí)，開啟8#、 17#熱風(fēng)器，升溫至70 ℃后，開始啟動(dòng)澄清部9#、 16#熱風(fēng)器，熱風(fēng)器增加至12支，升溫速率控制在3 ℃/h。根據(jù)窯內(nèi)壓力情況，煙道大閘板由200 mm提高至300 mm。

在580 ℃以下中低溫階段，硅磚主要是位移型轉(zhuǎn)變，存在二級(jí)變體間的晶型轉(zhuǎn)化導(dǎo)致體積變化，因此升溫速率要緩慢。在580～1000 ℃高溫階段，硅磚主要是重建型轉(zhuǎn)變，一級(jí)變體間會(huì)有小部分產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)化，體積變化量相對(duì)較少，膨脹量不太大，因此中低溫階段拉條或頂絲本著少松、勤松的原則，每次松出1/3或1/2；高溫階段，拉條每班松出一次，每次松出1/2或2/3。松拉條較為及時(shí)、平緩，大碹沒有出現(xiàn)抽簽、弧度變形等異常情況，大碹烘烤較為理想。圖1為大碹膨脹曲線。

圖1 大碹膨脹曲線

溫度升溫至1050 ℃，開始進(jìn)行過大火操作。

3 過大火階段

3.1 過大火前準(zhǔn)備

檢查儀表自控系統(tǒng)。儀表自控系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)；燃燒系統(tǒng)參數(shù)按工藝設(shè)計(jì)要求設(shè)置。除烤窯主控?zé)犭娕己驼Ｉa(chǎn)用熱電偶外，拆除所有烤窯用熱電偶。根據(jù)窯壓調(diào)整調(diào)節(jié)閘板的開度，各支煙道閘板開度按正常生產(chǎn)時(shí)的工藝要求設(shè)置。

3.2 過大火操作

窯溫升至650 ℃時(shí)，換向機(jī)構(gòu)開始實(shí)施假換向操作，每5 min換向一次。

窯溫達(dá)到750 ℃時(shí)，改為10 min換向一次。

窯溫達(dá)到850 ℃時(shí)，改為20 min換向一次。

窯溫達(dá)到1050 ℃時(shí)，保溫3 h后開始過大火，主煙道溫度要求≥250 ℃，如溫度達(dá)不到預(yù)期，可提前安裝噴槍進(jìn)行烘烤。

過大火前，助燃風(fēng)分支蝶閥調(diào)至全關(guān)，開啟助燃風(fēng)機(jī)，出風(fēng)口閥門調(diào)至全關(guān)，轉(zhuǎn)頻設(shè)定50%，確定好過大火時(shí)間，確保小爐火焰方向一致。

開始過大火，噴槍點(diǎn)燃順序（預(yù)定2 h過完大火）見表3。

表3 過大火時(shí)序示意

冷卻部溫度達(dá)到1250 ℃時(shí)，不再繼續(xù)升溫，開始保溫，保溫時(shí)間不低于48 h。

4 窯爐烘烤的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)

（1）投料口密封安裝水包時(shí)，高度要比吊墻擋焰磚下沿低1 cm左右。其次陶瓷纖維板不得將水包吊掛點(diǎn)蓋住，在窯爐烘烤升溫時(shí)，要經(jīng)常檢查吊掛點(diǎn)，避免烤窯高溫?zé)龎牡觞c(diǎn)，致使水包下沉蓋板磚掉落投料池內(nèi)。

（2）根據(jù)硅磚的膨脹特性，其膨脹主要發(fā)生在中低溫階段，因此在烤窯早期，硅磚膨脹較快，需要及時(shí)查看碹頂?shù)拿洺哂涗浐蜏囟扔涗?，?duì)于大碹、墻體要本著少松、勤松的原則，及時(shí)松緊拉條，確保硅磚的膨脹。

（3）由于硅磚含有少量殘余石英，因此在過大火后，硅磚會(huì)發(fā)生少量的殘余收縮，因此熔化部大碹、冷卻部大碹、蓄熱室頂碹拉條建議在過大火升溫至1250 ℃時(shí)再緊拉條，否則一方面緊拉條過早，其膨脹還沒有結(jié)束，碹體會(huì)有所損傷或?qū)е落摻Y(jié)構(gòu)移位或變形，另一方面拉條緊的過早，碹體壓力線會(huì)有所下降，造成碹體收縮后，受壓面向碹磚冷端移動(dòng)，碹體出現(xiàn)局部下沉或下張口現(xiàn)象。

（4）過大火后，由于尚未投入碎玻璃，火焰空間溫度較高，投料口池壁磚熱負(fù)荷較高，且由于池壁磚導(dǎo)熱系數(shù)較高，投料口池壁風(fēng)包受熱容易變形，會(huì)由于內(nèi)側(cè)受熱較高而呈現(xiàn)向內(nèi)彎曲，造成投料口池壁內(nèi)傾的危險(xiǎn)。因此，過大火后，投料口風(fēng)包梁及時(shí)采用水冷措施，每天檢查風(fēng)包梁處，確保水冷蒸發(fā)量和冷卻量的均衡，確保池壁磚安全。

（5）過大火后，要及時(shí)查看熔化部池壁的變化情況，由于電熔鋯剛玉磚在1100～1200 ℃有反常膨脹現(xiàn)象，這是因?yàn)閆rO2單斜晶型轉(zhuǎn)變?yōu)閆rO2正方晶型造成的，要及時(shí)查看電熔磚池壁縫隙是否變大。另外由于此時(shí)玻璃液黏度較小，容易從池壁磚縫中滲出，要注意檢查池壁頂絲、聯(lián)接件是否頂緊，防止玻璃液滲出。

（6）蓄熱室采用堿性材料砌筑，堿性材料膨脹特性呈線性膨脹，膨脹比例為1.4%左右，過大火后，蓄熱室墻體耐材向上膨脹量較大，小爐底部靠緊蓄熱室側(cè)的托鐵頂絲要及時(shí)頂緊。同時(shí)由于蓄熱室頂碹被墻體托起，碹體壓力上移，造成碹碴梁上部頂絲受壓力加大，下部頂絲受壓力減小，需要及時(shí)將碹碴下部頂絲緊起來(lái)，使得上下頂絲受力均衡，確保蓄熱室安全。

5 結(jié)語(yǔ)

烤窯是關(guān)系到窯爐使用壽命的重要環(huán)節(jié)之一，烤窯前期的準(zhǔn)備工作需要進(jìn)行大量的、細(xì)致充分的檢查，從鋼結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)、脹尺和電偶的安裝、烤窯設(shè)備的安裝以及投料口的密封、天然氣管道的安裝和置換，尤其是烤窯曲線的制定都要精心制定，精細(xì)操作?？靖G升溫階段更要及時(shí)檢查窯爐各個(gè)部位情況變化，及時(shí)與烤窯曲線進(jìn)行校核調(diào)整。過大火階段后要嚴(yán)格控制升溫速率，逐步調(diào)整窯內(nèi)工況，直至達(dá)到正常工藝制度。同時(shí)對(duì)窯爐烘烤中的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)也要保持關(guān)注，這也是在工作中容易被忽視的小細(xì)節(jié)，如果關(guān)注不及時(shí)，容易造成事故和損失，從而影響正常生產(chǎn)。