玻纤池窑通路的设计

蔡峰

(中材科技股份有限公司，南京 210012)



玻纤池窑通路的设计

蔡峰

(中材科技股份有限公司，南京 210012)

摘 要：介绍了玻纤池窑通路的概念，描述了玻纤池窑通路的形式、结构分类，介绍了玻纤生产中常用的通路尺寸、耐火材料的选择、钢结构的设计，并分析了尺寸对生产工艺的影响，探讨了玻纤池窑通路设计中的难点和要点。结果表明，主通路液深应处于350～450 mm深度，过渡通路液深应是200 mm，成型通路液深应是100 mm。通路内层砖应选用AZS作为耐火材料，背衬砖采用骨料型锆英石砖，外层采用保温砖。

关键词：玻璃纤维；通路；单元窑

0前言

在玻璃纤维生产线中，通路是指从玻璃熔窑挡砖或流液洞开始到拉丝工段漏板之间的热工设备。玻璃液经过通路逐步降温、恒温、均化后进入漏板进行拉丝作业[1]。通路的主要作用是使玻璃液达到合适的成形温度从而保证良好的拉丝作业效率[2]。

通常习惯上称与熔窑相连接的通路部分叫主通路，装有拉丝漏板的通路部分叫成形通路，几条成形通路之间的通路部分叫过渡通路。

1结构形式分类

一般池窑通路分为H型和双H型，形式如图1所示。

一般通路以H型为主，近几年有了双H型通路的设计。双H型通路把主通路拉长，有利于玻璃液的恒温、均化。同时增加了成形通路的数量，便于多种不同拉丝产品的选择。

2通路的结构

在玻纤工业生产中，常用的几种通路结构如图2所示。

2.1通路的长度、深度和宽度

主通路的长度应该尽量加长，这样利于玻璃液均化和温度调节。一般长度为8～10 m。过渡通路(或分配通路)因需要和拉丝作业线匹配，一般长度为6～7 m。成形通路长度由漏板数量决定，一般漏板间距为1.0～1.1 m。

通路的液深通常不宜太深，一般主通路液深350～450 mm，过渡通路液深200 mm，成形通路液深100 mm。如通路深度太深，底部温度会较低，特别是成形通路漏板入口处会产生析晶。

通路的宽度根据玻璃液的流量来计算。一般取2.0 kg/(h·cm2)。成形通路因前后流量差异的原因，还应设计成缩口变径的形式。

2.2耐火材料的选用

一般无碱玻纤通路内层砖采用致密氧化铬砖，背衬砖采用高致密锆英石砖或骨料型锆英石砖，外层使用保温砖。

中碱玻纤通路内层砖采用AZS砖，背衬砖采用骨料型锆英石砖，外层采用保温砖。

2.3通路钢结构

通路钢结构主要采用箱体结构，一般为角钢加钢板焊接构成。上部为吊杆结构。一般情况下过渡通路、分配通路、成形通路采用该结构。

主通路因为荷重较大，且和熔化部相连，温度较高，膨胀大，故一般采用箱体加底部滑轮的结构。

2.4通路燃烧空间的设计

通路空间的设计较为简单，一般内部为烧结莫来石砖，外部为保温砖。通路空间部分一般不考虑钢结构设计。

3通路的膨胀

通路的膨胀是通路设计的难点和要点，且要注意通路钢结构和通路砖结构膨胀的结合，使之在烤窑结束时达到理想的匹配。

通路膨胀主要考虑两点，一方面是通路末端的膨胀，如果通路末端膨胀控制过松，会导致钢结构膨胀过大，钢结构带动砖结构产生位移，使砖结构产生缝隙。另一方面，如果通路钢结构顶丝过紧，会导致通路钢结构变形，同时砖结构会拱起。在烤窑过程中，一般通路钢结构顶丝应顶死，并随着温度的升高，适时松顶丝，使钢结构在合理范围内膨胀。通路砖结构膨胀的控制相对简单，因通路设计时已考虑砖材的膨胀缝。烤窑过程中，定时拧砖结构顶丝，如果发现顶丝过紧，需要适当松顶丝，总体的原则是让砖结构自由膨胀。如果砖结构顶丝过紧，会导致砖结构拱起，特别是池底砖，如果池底砖拱起带动漏板砖拱起，很难调节。

另一方面，成形通路入口结构的设计极为重要，因为该处会有不同方向的膨胀，如果设计和烤窑不合理会导致严重的后果。目前该入口处的设计主要是将该处和成形通路断开，在成形通路入口处设集中胀缝，这样来自成形通路方向的膨胀在集中胀缝处会有充分的消化，同时，来自主通路方向的膨胀需要在主通路末端尽量顶死砖结构和钢结构顶丝，使主通路方向不至于产生大的位移而使成形通路产生变形。

所以在通路设计时，砖结构除了考虑每块砖材的分散胀缝，一般会考虑留设一处集中缝，烤窑时注意观察，待烤窑完成时胀满。而钢结构设计时采用的集中胀缝，一般每段箱体之间留设20 mm的集中缝。

4成形通路液深的设计

在生产实践中经常发生成形通路末端的液深比入口处低30～40 mm左右的情况。造成液面降低的原因是：首先，通路温度分布不合理；其次，通路内漏板布置不合理；第三，烤窑时，成形通路热膨胀变形，从而造成玻璃液面差增大[3]。

基于上述原因，一般在成形通路设计时，会采用倾斜式设计。一般入口处底部标高高，末端底部标高低。斜率取1‰，这样有利于玻璃液流动，且每块漏板上的玻璃液液深基本一致。此外，在烤窑时，需要注意调节吊挂顶部的螺母，当通路水平方向膨胀时，会将吊挂拉斜，从而使通路末端翘起，此时需要不断调节螺母并适时将吊挂敲击水平移动。

5总结

本文为本人在通路设计工作中的总结概述，希望能给读者在该设计中一些参考。该项设计的重点在于耐火材料的选择、砖结构与钢结构的匹配及膨胀缝的设计。随着工艺技术要求的不断提高及材料的发展，该项设计还将不断更新和完善。

参考文献

[1]张耀明，李巨白，姜肇中，等.玻璃纤维与矿物棉全书[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2]洛温斯坦.连续玻璃纤维制造工[M].北京：中国标准出版社，2008：120.

[3]严育仓，曹国荣，曹建强.池窑拉丝成形通路液面降低原因分析及解决方案[J].玻璃纤维，2013，12(6)：29-32.

The Design of Forehearth

Cai Feng

(Sinoma Science & Technology Co.Ltd.，Nanjing 210012)

Abstract:The design details of fiber glass furnace forehearths are described，including the forehearth configuration，structure，conventional sizes，selection of refractories and steelwork design.The influences of forehearth sizes on the production process are analyzed，and the difficulties and essentials in the design of forehearths are studied.The research has shown that the metal depth in the main channel, the connector forehearth and the bushing forehearths should be 350～450 mm, 200 mm and 100 mm respectively, and the inner, backing and outer refractories should be AZS, grain type zircon bricks and insulating bricks respectively.

Key words:glass fiber；forehearth；unit melter

中图分类号：TQ171.77+6

文献标识码：A

收稿日期：2016-03-27

作者简介：蔡峰，男，1984年生，工程师。主要从事窑炉设计及废气处理方面的研究设计。

修回日期：2016-05-04