玻璃熔窯大碹保溫層表面硬化方法的應用對比

周可可，陳 卓，畢 朋，邱 亞，王忠慰，侯金磊，俞偉杰，查海勝，方東，胡轉(zhuǎn)生

(中建材玻璃新材料研究院集團有限公司，蚌埠 233018)

玻璃熔窯在生產(chǎn)時，在換火間隙會有少許飛料揚起[1]，通過投料口噴出。同時，投料口料倉上方投料平臺亦有飛料散落。飛料較易沉積在第一、二節(jié)大碹表面[2]，長時間不清理會形成一層厚厚的積料層，造成碹表面溫度升高，并影響碹上作業(yè)。

現(xiàn)有玻璃熔窯熔化部大碹外保溫層表面，為噴涂纖維[3]或常規(guī)保溫涂料[4,5]，其質(zhì)地較柔軟，腳踩時易形成凹陷，不利于人員上碹清掃積料及維修等。

中建材玻璃新材料研究院利用其二代新型保溫節(jié)能技術，在原有保溫基礎上，對華北地區(qū)兩座窯型相近、噸位一致的浮法玻璃熔窯進行外保溫表面硬化處理，增加了熔化部大碹外保溫表面強度，便于積料清掃、熱電偶更換等施工。

1 玻璃熔窯大碹表面硬化處理

1.1 硬化處理材料選擇

鍍鋅板因質(zhì)地硬、不易生銹、有光澤較美觀，常被用作熔窯表面硬化處理材料的第一選擇。結(jié)合實際操作難度和常用的鍍鋅板型號，施工確定所用鍍鋅板表面尺寸為2 m×1 m，厚度為0.8 mm。

某型號保溫涂料具有施工后質(zhì)地較硬、導熱系數(shù)較低的特點，因此該保溫涂料可作為表面硬化處理材料的另一選擇，其具體技術指標見表1。

表1 某型號保溫涂料技術指標

1.2 表面硬化施工

1#玻璃熔窯在熔化部大碹的前兩節(jié)使用鍍鋅板進行平鋪，鍍鋅板之間錯縫堆疊并用鉚釘逐一連接，使鍍鋅板與碹表面貼合相對緊密，如圖1所示。

2#玻璃熔窯在熔化部大碹的前兩節(jié)，使用保溫涂料進行表面硬化處理。采用兩次涂抹施工方法，在第一次涂抹到指定厚度后，再進行第二次涂抹，施工保證該保溫涂料干燥后無脫落和開裂等現(xiàn)象。如圖2所示。

2 硬化處理結(jié)果及對比

2.1 鍍鋅板硬化處理

使用鍍鋅板對玻璃熔窯熔化部大碹進行硬化處理后，對表面進行踩踏等試驗，發(fā)現(xiàn)表面無凹陷產(chǎn)生；碹上作業(yè)時，腳底有明顯炙熱感，表面溫度有一定升高。由于鍍鋅板材表面光滑，需佩戴安全繩索等防護用品進行碹上作業(yè)。

采用接觸式表面溫度計，對使用鍍鋅板硬化前后的表面溫度進行了測量，多點測試后取平均值，結(jié)果見表2?？芍?，使用鍍鋅板硬化后，第一節(jié)大碹平均溫度升高了23.6 ℃，第二節(jié)大碹平均溫度升高了35.5 ℃。

表2 鍍鋅板硬化處理前后的表面溫度對比

2.2 保溫涂料硬化處理

通過保溫涂料對玻璃熔窯熔化部大碹進行硬化處理后，在碹表面正常進行積料清掃等作業(yè)，表面無凹坑等情況產(chǎn)生，且腳底無明顯炙熱感。

采用接觸式表面溫度計，對使用保溫涂料硬化前后的表面溫度進行了測量，多點測試后取平均值，結(jié)果見表3?？芍?，使用保溫涂料硬化后，第一節(jié)大碹平均溫度降低了2.7 ℃，第二節(jié)大碹平均溫度降低了3.6 ℃。

表3 保溫涂料硬化前后的表面溫度對比

2.3 兩種硬化處理方式的對比

2.3.1 不同硬化處理方式表面溫度差異的原因分析

通過表2和表3可知，對大碹外保溫層表面進行硬化處理，使用鍍鋅板硬化后的碹表面平均溫度增加約29.6 ℃，而使用保溫涂料硬化后的碹表面平均溫度降低了約3.2 ℃。產(chǎn)生這一差異的主要原因，可能為二者的比熱容不同所導致。根據(jù)公式Q吸=cm(t-t0)，其中，Q表示熱量值，c表示比熱容，m表示物體的質(zhì)量，t0表示物體的初始溫度，t表示物體的末溫度。假設相同質(zhì)量的各物質(zhì)吸收同等的熱量，比熱容越大，物體升溫幅度越小，即溫度差(t-t0)越小。

該兩座玻璃熔窯使用的鍍鋅板和保溫涂料的比熱容見表4?？芍?，保溫涂料的比熱容為1.2～1.5 kJ/(kg·℃)，鍍鋅板的比熱容僅為0.5 kJ/(kg·℃)。在忽略物體吸收熱量及質(zhì)量差異前提下，采用保溫涂料做表面處理后的升溫幅度小，鍍鋅板升溫幅度大；同時，考慮到保溫涂料為具有多孔結(jié)構(gòu)的無機非金屬材料，鍍鋅板為致密結(jié)構(gòu)的金屬材料，保溫涂料的保溫隔熱性能明顯優(yōu)于鍍鋅板，會進一步阻礙溫度的上升。這與表面硬化處理后的真實情況相吻合。

表4 鍍鋅板與某型號的比熱容

2.3.2 不同硬化處理方式的綜合對比

通過硬化前后的表面溫度測試、工時比較、實際作業(yè)體驗等，對比兩種表面硬化處理方式的差異，詳見表5。

表5 兩種硬化處理方式的對比

3 結(jié) 語

中建材玻璃新材料研究院利用其二代新型保溫節(jié)能技術，在前期保溫方案的基礎上，采用不同的方法對華北地區(qū)某兩座窯型相近、噸位一致的浮法玻璃熔窯熔化部大碹進行表面硬化處理。

經(jīng)過實際應用與分析，不同硬化處理材料之間比熱容的不同，可能是造成表面溫度變化差異大的原因。采用保溫涂料相較鍍鋅板進行硬化處理，雖然費用相對較高，但是采用保溫涂料硬化在增加表面強度的同時，能降低表面溫度，有利于積料清掃等碹上作業(yè)。經(jīng)對比不同硬化處理的實際應用情況，推薦采用保溫涂料進行玻璃熔窯大碹外保溫表面硬化。