浮法玻璃熔窑结构和燃烧系统

在浮法玻璃熔窑的设计中，窑体的膨胀缝的留设和窑炉格休的密封性亦是一个应引犯重视的问颗，
特别是在窑龄不断延长 今天， 的 显得更为重要， 这一方面与设计有关， 还有一个很重要的因素是密封材料 的材质和施工质量。
２３一点体会 ． 综观浮法玻璃熔窑的总体结构形式，在为获得合格的玻璃液方面，遵循的原则是一致的， 在实现的 手段上有差别， 但不是很大， 在 １９ 年引进了 国内 ９１ 美国ＴＬＤ 公司的 ＯＥＯ 浮法玻璃熔窑设计技术后， 熔窑技 术有了很大的 提高．己 接近国际先进水平，但在实际的 使用过程中， 还存在以 下几个问 题： ． 受投资的限制， 在浮法玻璃熔窑的耐火材料选用上，与国际先进水平有差距， 玻璃熔窑的砌筑质量
它主要包含了 玻璃熔窑的支撑钢结构的形式， 耐火材料受热膨胀的 控制和窑 炉整体的密 封等的形
式，为了 满足设备安装、 运行， 状态检测，生产操作和维护而采取的窑炉结构形式等． 在玻璃熔窑的 支撑钢结构的形式上，国内 采用的是ＴＬＤ 公司的技术， ＯＥＯ 相对结构比 较简单、 实用， 而国际 上有些熔窑就做的比 较仔细、 复杂， 如在窑底用液压千斤顶支撑， 便于在窑底柱有局部不平衡沉降 是可保持窑底标高不变． 大暄采用可升降的 支撑结构， 保证墙体的受热向上膨胀不会影响到破的安全性等。
投料口 熔化部 澄清于浮法玻璃工艺生产具有产量高、 产品规格 （ 厚度， 宽） 长Ｘ 范围大、 对产品的质量要求高的 特点， 如何在成型前获得合 格的玻璃液是个关键， 保证获得合格的玻璃液， 为了 玻璃熔窑结构的设计必须考虑以
下 儿个主要因素：
浮法玻璃生产工艺实际上是一种平板玻璃的水平拉制成型工艺， 熔化均匀的 玻璃液经流道流入锡槽， 由于 熔融锡的 浮力作用而漂浮在锡液面上， 通过摊平抛光、 预冷、 拉薄 （ 或增厚） 成型和冷却的 过程， 然
后经退火窑退火后以获得成品玻璃。 浮法玻璃工艺的特点是玻璃液在锡槽内，依靠自 身的重力和表面张力的作用， 在锡液面上摊薄成型， 它从根本上消除了其他玻璃成型方法在成型过程中夹辊或托辊对玻璃表面造成的 伤害；同时由 于锡槽较 长， 温度调节容易， 玻璃的成型过程平缓， 不易在成型过程中产生波筋和条纹等缺陷， 形成的玻璃质量远 远好于其他工艺生产的玻璃质量。 正是由于浮法玻璃工艺在玻璃成型上的 特点， 使人们得以 实现只要有熔化质量好的 玻璃液， 就有可能 获得表面质量非常好的玻璃． 而要获得温度合适、 物理和化学性质各向一致且均匀的玻璃液， 除了生产玻 璃用的配合料的制备因素外， 配合料在玻璃熔窑内的 熔化、 澄清、 均化过程的合适与否是至关重要的。 根 据玻璃液的 熔制机理， 在配合料进入熔窑后， 在把它制备成合格的成玻璃液的过程中， 会发生一系列的物 理化学反应： ． 配合料中水分和分解气体 （ｏ， ， 等）的挥发。 Ｃｚ ｓｘ ｓ， ｏ ｏ ． 配合料中易熔物的熔化和低共熔物的形成。 ． 液相的互熔和固相的分解，产生出无结晶物质的熔融玻璃液。 ． 配合料中易挥发份 （ａ ． ＜ Ｎｘ ＳＦ等）的挥发。 Ｏ ｉ ． 气相在玻璃液中的溶解、 逸出． ． 玻璃液的 化学、 物理均化。 ． 玻璃液的 温度均匀降到合适的成型温度。 上述的过程在玻璃窑内并不是按顺序进行和完成的． 而是有重叠， 尤其是从投料口 到热点更是如此。 在玻 璃液形成后，它的澄清、均化过程对保证玻璃液的质量就显得尤为重要，
熔 部 ｍ ０７Ｘ Ｘ ６７ 化 宽（＝． １＇＋ ． ） ５ － ０ ５
Ｘ 一一熔窑的熔化量 （／ ） ｔｄ 但经验公式仅是参考， 实际设计上还应根据配合料的 情况和实践经验加以调整。 熔化部宽 度确定后， 相应
的 确定 就能 熔化部的长度， 一般情况下熔化率、 熔化部的宽和长需做综合考虑， 并根据经验选取小炉的位 置、 对数． 其中 为达到配合料入窑后加强熔化、 有效利用能源、充分考虑窑炉结构安全的目 的，犷 小炉中 心线到投料口 的距离 又是一个重要参数，通常它与熔化部的宽度成正比，浮法玻璃熔窑一般取 ３－－ｍ －－４， 澄清部的作用是使玻璃液中的气体在此部位得到充分逸出， 而玻璃液中 气体得以 逸出的关键条件是 高 温和高 温下的停留 时间， 有关玻璃液中气泡的形成、逸出、 被玻璃液吸收的 机理前人已 作了很多研究。
浮法玻璃熔窑结构和燃烧系统
王宗伟 （ 蚌埠玻璃工业设计研究院）
浮法玻璃生产工艺的出现， 使人们不用再通过对玻璃表面进行研磨、 抛光工序， 就能获得表面高度光 洁的平板玻璃，以满足制镜、汽车、镀膜玻璃的品质要求，这对平板玻璃生产是一个划时代的进步。
１浮法玻璃生产工艺的特点和玻璃的熔化要求
响。
上述的各种浮法玻璃熔窑的结构， 综合起来， 主要在池底、 澄清部、 卡脖和蓄热室的结构上有些差 别， 它们各有特点， 但都能生产出 优质的浮法玻璃， 这与它们都有适合各自 特点的 熔化工艺操作制度有极 大的关系， 这两者不可或缺， 也是我们确定浮法玻璃熔窑结构设计方案时必须要考虑的。 ２２浮法玻璃熔窑的局部结构设计 ．
． 产品要求 （ 产量、 用途、 规格、颜色） ． 原料 （ 成分、颗粒度…） ． 燃料 （ 品种、成分） ． 经济性 〔 投资、生产成本…） ． 工艺制度 （ 气氛控制、温度曲 线二） 浮法玻璃熔窑的结构设计，可分为 两部分：一是涉及到窑炉总体结构形式和尺寸的设计， 它的设计 质量直接关系到玻璃液的 质量和运行成本， 主要包含了窑型、 各主要部位尺寸（ 如池深的结构形式和尺寸； 投料口、 熔化部、 澄清部、卡脖、冷却部的长和宽；胸墙和大谊的尺寸：小炉对数、位置；小炉口 尺寸； 蓄热室的形式和相关尺寸等） ． 二是涉及到窑炉局部结构形式的设计，它主要关系到窑炉运行的安全、 可靠、 耐用和操作的 方便， 主要包含了 玻璃熔窑的 支撑钢结构的 形式： 耐火材料受热膨胀的 控制和窑炉整体的密封等的形式： 满 为了 足设备安装、运行，状态检测，生产操作和维护而采取的窑炉结构形式等。 ２１ ． 窑炉总 体结构尺寸的 设计 目 前浮法玻璃熔窑的设计技术， 经多年的实践和物理、 数学模拟试验， 在大的方向 上基本是相似的， 既根据加强熔化 高 温澄清， 制均化， 强 均匀冷却的工艺要求， 采用横火焰蓄热室池窑， 投料口 采用了宽 投料池加吊 墙结构： 熔化部采用了加强配合料入窑后的集中、 快速熔化， 热点后高 温充分澄清的结构， 这 相应的就涉及到了小 炉的位置、 对数和小炉喷出口 尺寸； 熔化部和冷却部之间采用的卡脖加上部空间全分 隔结构： 在玻璃熔窑的 池深方面则有两种形式， 一是浅 池平底结构， 全窑池深一致， 二是阶梯型池底结构， 池深沿窑的 纵向， 深到浅， 阶有一个或多个： 由 台 加热用小炉和蓄热室结构。 大方向虽一致， 但在具体的 实现过程中，由于 侧重点有区别或采取的措施不一样，因此在浮法玻璃熔窑的具体设计中会有所体现。 在投料池的结构设计中，为使配合料在经投料池到窑内时能易于熔化，飞料少，目 前国际上设计的 浮法玻璃熔窑基本上均采用投料口的宽 度与 熔化部等宽或差两块池壁砖厚度 （ ０ｍ） 约６０ｍ 的形式， 投料口 的长度则根据采用的 前脸吊 墙的结构形式来定， 新型的前脸吊 能使配合料在投料池内 墙， 有一个明显的预 熔过程， 有利加速配合料熔化和减少飞料． 熔化部的设计对保证玻璃液的质盆是至关重要的， 在保证玻璃质童的前提下，合理的 熔化部设计是 要获得较高的 熔化率， 熔化率高就意味着玻璃熔窑的 熔化效率高， 耗低。 能 而熔化率与许多因数有关， 直 到目 玻璃熔窑设计中的熔化率通常都是根据过去和现有的实际运行窑炉的实际熔化率来确定， 外 前， 国内 有些专家试图 用理论计算的方法或经验公式来求熔化率，但其实用性尚未得到认可． 根据要求的 熔化量和选取的熔化率， 就能得到熔化部的面积，确定熔化部的长和宽， 其中 熔化部的 宽 度也是一个重要的 尺寸， 外对熔化部的宽度确定有一些经验公式， 国内 基本上是和熔化量成一定的比 例 关系， 据有关专著介绍， 可以 用下式来确定熔化部的宽 度：
不高。
． 引 ＯＥＯ的 ５０／ 进 ＴＬＤ ０ｔｄ浮法玻璃熔窑设计技术后， 在熔化工艺如何与窑炉设计相互配合上研究不 够，设计与使用有相分离的现象。 ． 浮法玻璃熔窑设计技术的研究、开发投入不足， 能指导实践的理论研究成果几乎没有。 由 前国内 于上述原因，目 采用 ＴＬＤ ＯＥＯ技术的 大部分浮法玻璃熔窑实际使用效果， 与世界先进水平 相比是 有差距的， 特别是在现在， 国际上在浮法玻璃熔窑上己 开始普遍采用了一些辅助熔化手段（ 助熔、 电 鼓泡、 氧枪） 此而给传统的浮法玻璃熔窑在结构上和操作上带来了变化，对此我们研究的还很不够。 ，由 特别是随着技术的发展和社会的进步， 现在全氧燃烧技术已 在玻璃熔窑上得到了应用， 此会给现在的 而由
一般澄清部的宽度与 熔化部相同， 它的长度根据理论和实践经验相结合得方法得出， 有一种理论加经验的 计算澄清带长度的方法是： ． 在产量和窑宽、 池深确定后， 根据设定的温度制度， 通过经验公式求玻璃液在澄清带 （ 热点到卡脖） 的
流速。
． 根据经验认为 直径） ．ｍ 的气泡可逸出， ０６ｍ 就能获得汽车、制镜级的浮法玻璃． ． 根据ＳＯＥ 经验公式， ＴＫＳ 在已知可逸出气泡的直径的条件下求出气泡上升速度。 ． 根据气泡的上升速度和玻璃液上层流的厚度， 玻璃液中气泡从上层流的 求出 底部到 逸出的时间， 此时间 既为玻璃液在澄清带的停留时间。 ． 根据玻璃液的 流速和在澄清带的停留时间，既可得到澄清带的长度。 ． 根据澄清带的长度得到澄清部的长度。 现行的浮法玻璃熔窑在澄清部的结构形式差别较大， 澄清部的池底形式有两种， 一是浅池平底结构， 一种是池底阶梯型上升结构， 后一种由 于玻璃液的流速较慢， 流层较薄， 此澄清部的长度可相对的短一 因 些。 另外在澄清部的耳池设置亦有较大的区别， 但这些差别是必须与相配套的熔窑其他部位的结构和操作 制度相匹配， 很难评定谁优谁劣。一般浮法玻璃窑的澄清部长度在 １ ６ａ ０ ｍ －１ 完成澄清后的玻璃液， 还需均化和平稳冷却，才能 达到适合成型的 要求，目 前浮法玻璃熔窑均在澄 清部的出口 采用了卡脖结构， 它的作用是分隔熔化部和冷却部的上部空间， 减少冷却部玻璃液的回流， 通 过玻璃液流经通道的突然收缩和放大对玻璃液起强制搅拌和冷却的作用，从而达到了 稳定生产、减少能 耗、 玻璃质量的目 现代的浮法玻璃熔窑均在卡脖处设置了 提高 的。 玻璃液水冷系统和搅拌装置， 外界的 以 作用来进一步提高玻璃质量。卡脖的尺寸可在一定的产量范围内是相对比较固定的，宽 度约４ ， ｍ 长度则 一般４ ｍ 视采用的玻璃液冷却水包和搅拌设备而定， －６， 但有些窑的 卡脖宽 度可达５ 以 ｍ 上或４ 以下，长 ｍ 度也有达 ｌ 的。 ｏ ｍ 冷却部的作用是使经澄清、均化好的 玻璃液的 温度均匀降到成型温度要求， 其面积一般因 根据冷却 部的热平衡计算和经验数据来确定， 其宽度一般与卡脖的宽 度有关， 而与产量的关系不是太明显， 其长度 则与产量的关系较明显。 浮法玻璃熔窑的小炉对数，一般为 ５ －７对， 在小炉的设计中，各小炉口的宽度确定， 受采用的工 艺操作制度和温度控制曲 线的影响比较大。目 前有几种不同的方法，比 较常用的是 １ ２ ４ ５ ， ， ， 号小炉口 宽，３ ６号小炉口 ， 窄。以 实现在配合料入窑后的强制熔化，突出 热点， 其优点是能充分、 合理的利用入 窑的热量，熔化出合格的玻璃液。 在浮法玻璃熔窑中蓄热室的结构是相差最大的，有分隔和半分隔、 全连通和半连通， 还有两段式， 各种形式各有利弊，有些是有专利的，国内在引进 ＴＬＤ 超级烟道”的基础上改进成两小炉分隔结构， ＯＥＯ“ 使用效果很好， 既加大了蓄热室的有效利用率， 又克服了国内 耐火材料质量较差对蓄热室结构安全性的影