燃天然气马蹄焰窑炉安全可持续运行

姚少忠

摘 要：文章通过分析燃天然气马蹄焰窑炉在日常运行维护上的关键控制点控制要点及运行维护操作要点，阐述燃天然气马蹄焰窑炉如何通过日常的正确运行维护实现窑炉安全可持续运行，为燃天然气马蹄焰窑炉的安全可持续运行提供参考。

关键词：窑炉；安全；运行维护

1 窑炉安全可持续运行的概念

窑炉安全可持续运行一般是指一个窑炉在它的设计周期内，首先是能安全无事故运行，其次无出现较严重的窑炉炉料故障，第三是它的单耗、出料量在一个窑炉周期内能保持相对较稳定。

窑炉安全运行一般指在窑炉设计周期内无出现与玻璃液接触部位的较危险的渗料、无出现较危险的池壁贴砖操作、无出现碹顶大面积的烧穿需较大面积吊砖修补、无出现格子体的严重堵塞而影响运行、无出现其他影响安全运行的事故。

窑炉运行炉料故障一般指在窑炉运行上的操作异常而导致玻璃料液产生影响产品质量的灰泡、气泡、结石、条纹、料色异常等玻璃料液的缺陷。

单耗、出料量的相对稳定是指在一个窑炉设计周期内出料量能保持在设计出料量指标基本不变不因窑炉的安全等因素而降低玻璃的熔化率，且在整个窑炉设计周期内前50%以上的周期内其单耗基本保持在设计指标上稳定不变，在后50%设计周期内其每年单耗的衰减保持在1%之内。

2 窑炉安全可持续运行的影响因素概述

一个窑炉安全可持续运行与窑炉的结构设计、耐火材料质量及选材、窑炉的砌筑水平、燃料质量及选用、烤窑升温过程结果、窑炉料色更替次数及过程、窑炉的日常运行维护管理等因素都有较大的关系。

3 窑炉日常运行维护管理的主要内容

窑炉的日常运行维护管理主要包括出料量的管理、玻璃料液质量管理、玻璃液面管理、窑压管理、温度管理、料堆泡沫的管理、鼓泡的控制管理、窑炉的冷却管理、窑炉的点检与维修管理。

4 窑炉日常正确的运行维护管理

4.1 出料量管理

根据窑炉的设计要求的熔化率，在窑炉运行初期调试出即定的窑炉出料量，并制定相应的出料量控制标准。在日常窑炉运行过程中严格控制好出料量，不超出窑炉设定出料量标准的上限。并尽可能保持稳定的出料量可保持窑炉温度控制的相对稳定和窑炉内玻璃液对流的相对稳定，可减轻窑炉在运行中的耐火材料蚀损。为此要对各机台的排产进行计划性的控制提前做好出料量计划。

4.2 玻璃料液质量的管理

玻璃料液质量的稳定与窑炉各控制点控制的稳定息息相关。因此每天要先观测玻璃料液的质量壮况。首先在后端目测各机台瓶子灰泡、结石、条纹、气泡、料色等外观状况，并初步判断其质量变化趋势；再根据化验出的灰泡、结石等数据及时分析质量变化趋势，并及时对相应的窑炉运行控制点作出必要的调整；避免因质量的大幅度波动而造成大幅度调整窑炉温度、窑炉出料量等控制指标；做到提前把握质量变化趋势，提前采取措施调整，尽可能减小窑炉运行控制点的调整幅度，防止大幅度调整引超对流、窑压、温度、液面等的不稳定而产生加剧耐火材料蚀损。

4.3 玻璃液面的管理

4.3.1 检测设备的管理

玻璃液面的检测一般有液面探针检测和激光液面检测。现在大多数都采用激光液面检测。首先在激光液面仪安装时要保证其没有受的机械振动的干拢；其次要注意激光发射管及接收器的清洁，防止散光断光造成检测不准。对于液面探针则要保障冷却水，要有冷却水温报警和水压水量管理；要防止探针粘丝造成检测异常与误导。

4.3.2 人工液面检测口和检测杆

必须有人工液面检测口并制作规范的人工液面检测杆。通过每班至少一次人工检测来校准和监控液面仪的检测的正确性。人工液面检测口要每班清理保持不粘丝，人工检测杆要保持平整不变形、刻度清晰可见。

4.3.3 加料机频率的管理

根据出料量的大小设定好加料机加料频率的上下限，双边加料的设定好两侧的加料速度均衡，及时清理料仓堵料、加料槽结块，防止加料不均造成液面波动。

通过液面的稳定控制防止液面波动造成液面线位置耐火材料与玻璃结合形成的保护膜脱落而加剧耐火材料的蚀损。防止液面波动造成液面线位置耐火材料与玻璃结合形成的保护膜脱落而产生玻璃料液产生结石条纹薄皮气泡等缺陷。

4.4 窑压的管理

4.4.1 窑压的理论数据

P=H/250±3Pa

H：窑炉玻璃液面到窑压取压孔的距离（mm）。正常的窑压是在燃烧对侧的加料口检测为微正压。要防止运行过程中的窑压大幅波动，避免窑压过大和窑压过小负压。

4.4.2 窑压设备的管理

窑压取压管须定期清理积灰和积渣、排除冷凝水、定期校准差压变送器、定期对窑压执行机构进行点检和润滑。对于大小闸板升降配合管理控制窑压的设备系统要定期清理大小闸板的结渣确保其上下运作流畅，在正常运行时窑压执行器的气缸与阀位要一致并保持在50%左右以保证其在换向时运行顺畅，防止卡死。对于转动开合运行的控制设备要正确控制大闸板的高度，根据出料量大小、二次风流量的大小及时调整大闸板高度，使开合控制器的调整幅度相对较小以保证窑压控制流畅波动较小。开合转动板的结灰须根据其转动调节的灵活性必要时要打开清灰门清灰以保证其开合正常。须配备稳定可靠的助然风机，助燃风机的引风管要有一定和长度，调整好助燃风机的控制系统PID值确保其流量波动能稳定在300NM3/H之内。

4.4.3 设定正确的窑压

通过加料口检测微正压来判断设定窑压的设定值并参考窑压的理论设定值。同时对窑压控制系统的PID值进行调节设定保证窑压稳定及时能调节。

通过窑压的稳定控制防止窑压过大造成闷烧，冲蚀耐火材料，并造成格子体堵塞；防止窑压过小吸进冷空气造成耐火材料热振过度炸裂并影响能耗上升。

4.5 温度的稳定管理

4.5.1 确定温度控制的标准

应根据窑炉各部位耐火材料的性能制定设定各关键部位的窑炉温度控制标准。如窑炉的碹顶温度、池底温度、蓄热室碹顶温度、炉体的表面温度（如池壁保温层外表温度、池底钢板表面温度、池壁砖下部保温砖温度）、流液洞温度等。从窑炉安全出发主要控制温度的上限，保证不超标准以防止温度过高加剧耐火材料蚀损。

4.5.2 窑炉操炉指示书的制定

窑炉操炉指示书是指根据窑炉的历史运行数据经过优化分析得出的窑炉各关键点与出料量的对应趋势关系，作出窑炉各出料量与窑炉碹顶设定温度、出料量与燃料用量、出料量与单耗、出料量与助然风量、出料量与池底温度等的关系，在日常运行中用以指导出料量变化、池底温度变化、单耗变化时能正确有预知前瞻性地设定碹顶温度以保障窑炉各项指标的稳定性，保证各项指标不产生大起大落的波动，从而造成炉内热对流、玻璃液对流等大幅度变化而对耐火材料造成较大的蚀损。对于不同料色、不同出料量、不同玻璃比例的窑炉都可以作出操炉指示书以指导控制窑炉的日常温度控制管理。

4.5.3 喷枪的管理（燃发生炉煤气除外）

窑炉的喷枪对窑炉的燃烧控制影响很大必须对喷枪进行有效的控制管。喷枪没调整好没有有效管理会使燃烧火焰发生变化影响燃料的充分燃烧、火焰的形状、火焰的长度、火焰的氧化还原性、火焰的冲刷破坏性、火焰对料堆玻璃液流的推动。喷枪的管理包括枪角度的管理、枪的定期清洁清理、枪的冷却、枪内各结构的合理调整（如燃气枪内外喷嘴的调整、燃油枪内雾化气嘴的调整等）、枪嘴铁与枪嘴砖的管理、枪冷却保护气的管理、枪吹扫气的管理、枪的燃料介质的管理（压力、温度、粘度、流量等）。喷枪的火焰必须是刚劲明亮、不发飘、长度合适、贴近料堆而不冲刷、不冲刷耐火材料、稳定不伸缩。只有稳定的喷枪火焰才能稳定控制温度。窑炉的炉内温度热点位置才能稳定。

通过温度的有效稳定管理，确保炉内温度稳定热点位置稳定，从而稳定玻璃液流减小因对流变化造成耐火材料的蚀损。通过表面温度的检测和管理，管控窑炉各点的安全温度，在温度达到控制上限或有恶化趋势时及时采取有效的控制措施防止耐火材料的严重蚀损带来窑炉的安全隐患，确保窑炉安全运行。

4.6 料堆泡沫的管理

4.6.1 配合料水份的管理

配合料水份控制是配料正确性的关键指标，一般控制在3%-6%。配合料水份过高影响熔化效率，使得料堆难熔且水份过多产生过多的水蒸汽增加了泡沫的产生。水份过小，易产生飞料及碱尘飞扬损失，飞料堵塞格子体，碱尘损失影响熔化和成份稳定。配合料水份控制包括混料机加水控制及各种湿原料及玻璃水份的检测与控制。

4.6.2 加料机的管理

加料机目前用得较多的有斜毯式加料机及旋转密封摆动式加料机。对于斜毯式加料机要调整好加料中心线；调整好加料斗与玻璃液面的高度不粘料即可，如加料推斗太高则下料后料层厚料堆大不利料堆控制；要调整好推斗的压板在满足加料量的情况下尽可能压低推斗的压板实现薄层加料以提高熔化效率，可以在压板边上加做刻度进行数据化管理；如果是双加料口的要调整好加料机的频率尽量使两侧加料量平衡；定期清理加料推斗里的结块料保持加料顺畅；要制作推把及时推断加料产生的料垄，使加料后的料堆分布均匀稳定不跑料垄料山到鼓泡或热点之后影响澄清和升温，要推断料垄防止或减轻料垄冲刷小炉下的池壁砖；要调整好推斗伸进加料口的距离，防止推斗倒钩出料来。对于旋转密封摆动式加料机首先要确保冷却水的正常安全供给，保证水压水量足够，水质按软水要求，保证转盘推斗不漏水；调整好振动加料机频率与推头的频率，不因加料过快推料过慢而使小料斗满出；根据料堆的分布情况、料堆的大小调整好转盘在三个方向停留的时间、推料与加料的频率比例；对于旋转密封摆动式加料机要做好加料机的密封防尘；要调整好控制好振动加料机，及进时清理振动加料机振动斗内的结块料；如果是双加料口的要调整好加料机的频率尽量使两侧加料量平衡。加料机的正确管理是料堆控制的关键，只在控制管理好加料机才能实现加料的均衡，才能实现料堆泡沫层的稳定控制。

4.6.3 料堆泡沫层的控制稳定

料堆泡沫层的控制稳定也与熔炉内热点位置的稳定相关，只有热点稳定才有可能使料堆泡沫层的位置稳定。泡沫层厚薄控制还与助燃风及玻璃料的氧化还原性有关，助然风大火焰稍短并偏氧化性，助然风小火焰稍长并偏还原性，不同料色的玻璃助然风大小引起的火焰氧化还原性对泡沫层的影响不同。

4.6.4 小炉侧外表池壁

小炉侧外表池壁加装风机及风管加大冷却有利于料堆在小炉侧的下沉，从而促使料堆回缩并下沉熔，有利于减小泡沫层的厚度。

通过对配料水份管理、加料机管理、炉内热点及助然风的管理，控制料堆不过大、不产生料垄、不冲刷小炉下池壁、不越过热点位置，从而可以稳定地控制玻璃液的质量，提高熔化效率降低所需熔化温度，减轻窑炉的蚀损。

4.7 鼓泡的控制管理

现代窑炉的设计常引入鼓泡来提高熔炉内玻璃液对流的强度，提高熔化部及澄清区玻璃液的温度，提高玻璃液均化的效率，从而提高玻璃液的质量降低能耗。鼓泡运用在有色料上更为广泛。鼓泡可分为连续鼓泡和脉冲式鼓泡。现在更多采用的是脉冲式的鼓泡，其效果更加明显。鼓泡管理包括保护气压和脉冲气压的管理、鼓泡泡径与泡频的管理、鼓泡砖冷却管理。鼓泡保护气泡径一般控制较小只要可见不灭即可，脉冲气泡径一般相临两泡径相切即可。两侧两个鼓泡的泡径与泡频要控制相对较小。鼓泡泡频泡径管理不良不稳定忽大忽小会破坏玻璃液对流的稳定加剧玻璃液流对池壁面耐火材料的蚀损。

4.8 窑炉的冷却管理

窑炉的冷却管理对窑炉寿命至关重要。冷却合理得当可大大延长窑炉的寿命，管理不当或冷却不当则会加剧窑炉耐火材料的侵蚀。新窑炉投料后，就要开始对窑炉池壁、鼓泡砖等部位实施风冷。新窑炉初期冷却因池壁较厚冷却风对池壁内部玻璃液侵蚀的减轻效果有限不宜开太大，以防止池壁内外温差太大而炸裂。对于对流冲刷较大的部位如加料口拐角、流液洞、流液洞拐角、小炉底下等部位须着重加装冷却风管加大冷却量。在窑炉运行的中后期逐步加大冷却风量。冷却风机要使用变频控制，冬天与夏天的冷却频率做适当调整，夏天大些冬天小些。在主风管安装风压检测计检测风压，对风机频率与风压记录进行数据化管理。池壁风管的摆布要正确规范，风嘴在一直线均匀分布并在液面线下3-4厘米向上斜吹，与池壁间距为3-4厘米。对于窑炉中后期，碹脚、碹顶有发红的部位要及时加风管冷却。

4.9 窑炉的点检与维修管理

4.9.1 建立窑炉点检制度和标准

每天由窑炉保全工、司炉工、当班班长对窑炉关键部位进行认真的点检。点检的内容包括窑炉池壁、加料口拐角、流液洞拐角、流液洞、池底、池底鼓泡砖、胸墙、蓄热室及熔化部碹顶、各冷却系统、喷枪及火焰、窑炉内部料堆分布及鼓泡状况、泡沫层状况以及窑炉附属设备（加料机、液面仪、窑压机构、换向机构、冷却设备、助然风设备等等）、窑炉应急与维护设备。

4.9.2 建立完善的记录数据表格对窑炉运行的各关键控制点进行记录

一般每小时记录一次数据。记录的数据主要包括窑炉各测温点的温度、窑压、抽力、燃气压力、助然风流量及开度、用气量等数据，并每月对数据进行处理和分析制定下月更切实可行的操炉指示书。

4.9.3 配备

配备窑炉应急与维修工具及常备维修耐火材料，在日常维修维护中做到及时正确。

总之，通过窑炉的正确的日常维护和管理可以实现窑炉的安全可持续运行。

参考文献

[1] 赵彦钊，殷海荣.玻璃工艺学[M].北京：化学工业出版社，2006.