冷却部碹顶保温的实验结果分析

郑炳炎

（明达玻璃（厦门）有限公司， 福建 泉州 361026）

玻璃窑炉碹顶是热量散失的主要渠道之一。加强对冷却部碹顶进行保温，减少了热量损失，在保证成型温度的同时，可提高热效率。

1 问题提出

某玻璃厂生产2.0mm玻璃时，有个异常现象：2区（4#-7#小炉）的油量很高，但冷却部的温度始终较低。初步分析发现是由于2.0mm生产中拉引量从正常的600吨/天降到了510吨/天，使得带到冷却部的热量较少，导致成型温度不够，只能增加2区油量来提升冷却部碹顶温度。详细情况见下表：

不同吨位下各小炉油配比表

从上表可得，当拉引量不足510吨时，2区的用油量较高，而多加的油并不用是来化料，而是用来保持成型温度的，这导致热效率降低，增加了成本投入。

2 原因分析

根据实际情况对问题出现的原因进行分析。主要原因有两个：

1、该窑炉设计中，将窑炉冷却部的面积设计过大，导致散热面积随之变大，在运行过程中热量的损失也相应增加。

2、当生产拉引量较低时，为了维持冷却部及流道的温度，采取了两个措施：

①卡脖水包抬高，削弱了卡脖水包节能的作用，使热效率下降。

②为确保冷却部碹顶的温度，增加了 2区油量，用较多的油量维持熔窑的温度，使得2区油量过高，不利于节省油量。

3 对策提出

若加强对冷却部碹顶进行保温处理，可以提高冷却部碹顶及流道温度。

3.1 实施计划

碹顶面积计算：冷却部碹顶弧长9910mm，由此计算出碹顶面积见下表。

分段 Ⅰ节（m） Ⅱ节（m） Ⅲ节（m） Ⅳ节（m） 总长（m）碹长（m）： 4.338 5.373 5.374 5.102 20.187面积（ ）： 42.989 53.246 53.256 50.560 200.053㎡

3.2 现存保温材料统计

保温砖：LEGRAL 35/0 230*114*76 黏土质 ，现存量11600pcs；

按标准砖规格计算总需求量为 200.053/（0.076*0.23）=11444；

铝铂保温毯：25mm*1m*10m 现存量 28pcs，合面积280㎡；

另外烤窑时用于冷却部保温的铝铂保温毯有400多㎡ 。

3.3 对比实验

根据窑炉情况和对冷却部碹顶保温的需求，经讨论提出了两种保温方案：

①下面铺一层保温砖，上面再铺一层铝铂保温毯；

②下面铺一层铝铂保温毯，中间一层保温棉，上面再铺一层铝铂保温毯。

实验方法是，先在碹顶小范围内（1㎡）做两种方案的对比实验，观察对比两种方案实施的效果，同时观察经过保温之后保温层内外的温度变化情况。

4 实验结果

4.1 碹顶温度测量

在进行实验前一天，对碹顶温度进行测量，测量的方法为每节碹分别在左、中、右各取3个点，使用测温枪测量温度，结果如下表：

Ⅰ节（℃） Ⅱ节（℃） Ⅲ节（℃） Ⅳ节（℃）1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12#左 188 195 196 188 185 184 169 176 180 171 170 176中 199 199 186 202 185 196 178 173 175 168 163 165右 191 172 197 185 172 185 182 178 164 166 163 185平均 191.4 186.9 175 169.7

4.2 对比实验

在完成邻却部碹顶温度测量后的第二天，在冷却部碹顶进行两种方案的对比实验。在 1㎡的范围内实施了两种保温方案，并且在保温层内部插入热电偶用以测量内部温度。实验结果见下表：

两种保温方案实验对比

从以上数据可以看出，使用三层保温毯的保温效果更好，而且操作更简便，所以决定采用三层保温毯的方案进行实施。同时做好准备工作：碹脚处需要支撑保温毯，以免保温毯滑落。要监测保温后大碹的膨胀，提前做好胀尺，放于碹顶。

5 效果评估

根据对比实验的结果，对三层保温毯方案的相关数据进行效果评估：

5.1 热效率提高

窑体表面散热计算公式：

上式中，Qsi表示窑体表面散热，计量单位为KJ/h；Twi表示窑体第 i部位外表面温度，计量单位为℃；T0i表示环境温度，计量单位为℃；S表示窑体表面积，计量单位为m2；α表示对流换热辐射系数，计量单位为KJ/(m2.h. ℃)，其计算公式如下：公式中：εi表示窑体表面第i部位的外表面黑度（须查表确定）；A表示散热面位置系数，其数值取决于散热面的情况，当散热面向上时，A=11.7；当散热面向下时，A=7.5；当散热面垂直时，A=9.2。

根据实验测得碹顶保温前的表面温度，查阅的黑度系数（保温前取硅粉的黑度为0.3，）以及环境温度取20℃，可以计算出4部分碹保温前的对流换热系数：

同理可以计算出α2=55.7，α3=54.29，α4=53.62

这样就可以计算出各部分保温前的对流换热量：

同理可以计算出 Qs2=494992.387KJ/h，Qs3=448146.577KJ/h，Qs4=405840.772 KJ/h

保温前总对流换热量 Qs= Qs1+ Qs2+Qs3+Qs4=1762342.185 KJ/h=419605.238 Kcal/h

根据实验测得碹顶保温后的表面温度，查阅的黑度系数（保温后取铝箔的黑度为0.1，）以及环境温度取20℃，可以计算出保温后总的对流换热量：

Qs，=119638.096 KJ/h=28485.261 Kcal/h

这样可以计算出保温后从冷却部碹顶少散失的热量

△Qs=419605.238-28485.261 Kcal/h=391119.977 Kcal/h

按热值换算成油量相当于每小时油量39kg。

由计算得出的结果证实，三层保温毯方案在低拉引量生产时有利于在低油耗的前提下，保持窑炉冷却部及流道的温度，从而为成型提供了比较好的条件。

6 结语

玻璃窑炉的保温节能在于保温结构的合理搭配。由于玻璃窑炉碹顶表面积很大，一旦在保温方面措施不到位，就会造成严重的热量散失，本文分析的实例正属于这一种情况。该企业经过在小范围（1m2）的碹顶对比实验发现上述方案二的保温效果更好，并进行下一步实施。后来根据实施后的保温效果进行分析，发现采取三层保温毯方案对冷却部碹顶进行保温后，在相同的拉引量下，每小时用油量比保温前减少了35公斤左右，这与实验的结果基本吻合。