600 t/d超白玻璃窑炉天然气热风烘烤过程及技术要点

李国

（凯盛晶华玻璃有限公司 德州 253025）

0 引言

凯盛晶华玻璃有限公司600 t/d超白玻璃窑炉于2018年7月19日由北京中北科力有限公司对窑炉进行天然气热风烘烤和过大火操作。本文就窑炉烘烤主要过程阶段及发现的问题和处理方案以及几点体会与同行专家共同探讨分享。

1 烤窑前期的准备阶段

窑炉烘烤前期，凯盛晶华技术人员与中建材总包项目部、中北科力专业人员共同对窑炉砖结构和钢结构进行了全面检查，并根据凯盛科技集团验收专家组的建议，对窑炉不规范的部位进行了整改，对烤窑前期做了充分准备，主要检查内容如下：

1.1 钢结构方面

清除钢结构临时加固件、焊点、焊渣，确保钢构能自由膨胀。所有拉条和顶丝预留足够的螺纹松动余地和操作空间，并提前安排专人对拉条、顶丝涂抹高温润滑脂或润滑油。检查所有螺栓、螺母和连接件，确保没有漏装；对所有立柱柱脚检查是否松动；钢结构与砖结构连接处预留足够膨胀量；胸墙顶铁安装位置合适，一块顶铁只能顶一块砖。池壁纵向顶丝应轻轻带紧，横向顶丝带紧；确认所有铁梯和走台牢固、安全，而且确保一端能自由膨胀；钢格栅与立柱要预留足够间隙；钢结构立柱防锈漆、面漆达到设计标准；对双拉条防止轴转的连接件进行加固焊接；对拉条、顶丝做好原始标记；检查投料口以及蓄热室端墙钢构与楼板之间的预留空隙是否满足膨胀要求；所有的拉条和顶丝松紧工器具等全部准备齐全，放置在指定位置；根据烤窑情况需要，准备电钻、8 mm膨胀螺栓、套管扳手、不锈钢片等以备碹顶抽签时应急使用；制作2 m长的钩子、铲子各4把，以备观察碹体时使用。

1.2 砖结构方面

对熔化部、冷却部、蓄热室顶碹等胀缝进行精细检查，确保预留胀缝足够。小炉平碹与斜碹之间胀缝将预订的胀缝砖用硅酸铝纤维棉覆盖，与小炉碹体一同烘烤。墙体胀缝则用压缩空气吹扫干净后再填充高纯高铝纤维棉密封。对窑内的胀缝于点火前再进行最终检查，对小炉底板、侧墙、斜碹胀缝中残留的砖渣、泥块等杂物进行彻底清理，池底胀缝中的碎屑等细微杂物进行人工吹扫或用吸尘装置进行清理。安排专人对熔化部大碹、蓄热室顶碹、冷却部大碹、小炉斜碹和卡脖碹全部采用3600 mm×610 mm×50 mm规格的硅酸铝纤维毯进行保温苫盖。小炉平碹和斜碹之间的侧墙胀缝采用硅酸铝纤维毯填充，确保胀缝处不漏气。检查大碹碹顶胀尺安装是否到位，并检查滑轮、胀丝是否能够自由滑动，并在烤窑前对原始记录进行校核。检查池壁砖纵向胀缝和横向胀缝，确保池壁砖胀缝均匀且无异物。检查池壁砖顶丝是否安装到位，池壁受力是否均衡。检查卡脖入口池壁拐角水包预留膨胀量是否足够。池底黏土大砖顶丝要确保松紧有度。窑压控制及各小炉支烟道闸板和换向闸板、总烟道闸板、旋转闸板位置设定：窑压控制在20～30 Pa，换向闸板处于中立位置，两边高度一致，总烟道闸板高度200 mm，旋转闸板处于90°开度，烤窑期间各小炉支烟道闸板设置见表1。

表1 小炉支烟道闸板设置

1.3 烤窑胀尺、电偶的安装

烤窑采用中北科力设计的结构；定尺采用0.5 mm细钢丝，将钢丝一端固定在熔化部大碹立柱钩子上，另一端用小型滑轮固定在另侧联梁上，利用重物下垂原理确保细钢丝位置稳定。动尺采用角钢、30 cm钢板尺以及固定螺栓等组合而成，其中短胀尺41支，长胀尺16支。

烤窑电偶测点熔化部大碹采用10只镍铬-镍硅电偶（K型偶），均在预留的胀缝处插入窑内约150 mm深，主控温度为大碹电偶第二节碹中间位置，即3#电偶处测温点。

1.4 烤窑设备的安装以及投料口的密封

点火前一天开始密封投料口，投料口采用水包横担在投料口，中间采用不锈钢吊点固定在轨道梁上。高度比吊墙挡焰砖下沿低1 cm左右，池壁上部采用黏土标砖排列，高度与水包齐平，然后采用莫来石陶瓷纤维板横搭在水包梁上进行密封。热风器喷嘴向内向下，热风器火焰不得对顶，均采用顺时针的气流场，确保窑炉受热均匀，气流循环通畅。

1.5 天然气管道的安装和置换

烤窑管道在天然气配气站连接阀门后引出，并采用f159×4和f108×3.5的无缝钢管以及末端为DN50×3.5的支管进行连接，管道末端均预留放散阀。天然气管道连接采用CO2保护焊焊接，然后用压缩空气进行吹扫，将焊渣、碎屑吹出，用4 kg/cm2压缩空气打压检漏，并用N2进行置换。天然气输出的压力为0.1 MPa，最大流量为4000 m3/h。

1.6 烤窑曲线的制定

烤窑曲线主要是根据硅砖的晶型转化制定的，硅砖采用湖南冷水江优质硅砖，在300 ℃以下时体积膨胀相对较快，因此低温阶段烘烤时间较长，同时也确保碹体各个部位能够均匀地达到设定温度。烤窑升温曲线技术指标见表2。

投料口池壁拦铁风包在点火时启动，L型吊墙风机和钢碹碴风机均在温度升至150 ℃时逐步启动，逐步增大变频或闸板阀门开度。

过大火后，注意控制升温速率，逐步增加小炉喷枪数量，调节喷枪燃气流量，确保升温平缓，温度场均匀，避免碹体、电熔砖、蓄热室碱性砖膨胀过快，松紧拉条不及时造成损坏。

2 烤窑升温阶段

7月18日烤窑的各项准备工作已经就绪，7月19日点火烤窑开始。

根据升温曲线，烤窑人员首先将投料口1#、3#、 5#、 7#热 风 器 开 启，然 后 将 澄 清 部10#、 15#热风器开启，冷却部12#、 14#热风器开启，共计开启8支热风器，升温速率控制在5 ℃/h。

温度升至50 ℃左右时，开启8#、 17#热风器，升温至70 ℃后，开始启动澄清部9#、 16#热风器，热风器增加至12支，升温速率控制在3 ℃/h。根据窑内压力情况，烟道大闸板由200 mm提高至300 mm。

在580 ℃以下中低温阶段，硅砖主要是位移型转变，存在二级变体间的晶型转化导致体积变化，因此升温速率要缓慢。在580～1000 ℃高温阶段，硅砖主要是重建型转变，一级变体间会有小部分产生晶型转化，体积变化量相对较少，膨胀量不太大，因此中低温阶段拉条或顶丝本着少松、勤松的原则，每次松出1/3或1/2；高温阶段，拉条每班松出一次，每次松出1/2或2/3。松拉条较为及时、平缓，大碹没有出现抽签、弧度变形等异常情况，大碹烘烤较为理想。图1为大碹膨胀曲线。

图1 大碹膨胀曲线

温度升温至1050 ℃，开始进行过大火操作。

3 过大火阶段

3.1 过大火前准备

检查仪表自控系统。仪表自控系统处于手动状态；燃烧系统参数按工艺设计要求设置。除烤窑主控热电偶和正常生产用热电偶外，拆除所有烤窑用热电偶。根据窑压调整调节闸板的开度，各支烟道闸板开度按正常生产时的工艺要求设置。

3.2 过大火操作

窑温升至650 ℃时，换向机构开始实施假换向操作，每5 min换向一次。

窑温达到750 ℃时，改为10 min换向一次。

窑温达到850 ℃时，改为20 min换向一次。

窑温达到1050 ℃时，保温3 h后开始过大火，主烟道温度要求≥250 ℃，如温度达不到预期，可提前安装喷枪进行烘烤。

过大火前，助燃风分支蝶阀调至全关，开启助燃风机，出风口阀门调至全关，转频设定50%，确定好过大火时间，确保小炉火焰方向一致。

开始过大火，喷枪点燃顺序（预定2 h过完大火）见表3。

表3 过大火时序示意

冷却部温度达到1250 ℃时，不再继续升温，开始保温，保温时间不低于48 h。

4 窑炉烘烤的几个技术要点

（1）投料口密封安装水包时，高度要比吊墙挡焰砖下沿低1 cm左右。其次陶瓷纤维板不得将水包吊挂点盖住，在窑炉烘烤升温时，要经常检查吊挂点，避免烤窑高温烧坏吊点，致使水包下沉盖板砖掉落投料池内。

（2）根据硅砖的膨胀特性，其膨胀主要发生在中低温阶段，因此在烤窑早期，硅砖膨胀较快，需要及时查看碹顶的胀尺记录和温度记录，对于大碹、墙体要本着少松、勤松的原则，及时松紧拉条，确保硅砖的膨胀。

（3）由于硅砖含有少量残余石英，因此在过大火后，硅砖会发生少量的残余收缩，因此熔化部大碹、冷却部大碹、蓄热室顶碹拉条建议在过大火升温至1250 ℃时再紧拉条，否则一方面紧拉条过早，其膨胀还没有结束，碹体会有所损伤或导致钢结构移位或变形，另一方面拉条紧的过早，碹体压力线会有所下降，造成碹体收缩后，受压面向碹砖冷端移动，碹体出现局部下沉或下张口现象。

（4）过大火后，由于尚未投入碎玻璃，火焰空间温度较高，投料口池壁砖热负荷较高，且由于池壁砖导热系数较高，投料口池壁风包受热容易变形，会由于内侧受热较高而呈现向内弯曲，造成投料口池壁内倾的危险。因此，过大火后，投料口风包梁及时采用水冷措施，每天检查风包梁处，确保水冷蒸发量和冷却量的均衡，确保池壁砖安全。

（5）过大火后，要及时查看熔化部池壁的变化情况，由于电熔锆刚玉砖在1100～1200 ℃有反常膨胀现象，这是因为ZrO2单斜晶型转变为ZrO2正方晶型造成的，要及时查看电熔砖池壁缝隙是否变大。另外由于此时玻璃液黏度较小，容易从池壁砖缝中渗出，要注意检查池壁顶丝、联接件是否顶紧，防止玻璃液渗出。

（6）蓄热室采用碱性材料砌筑，碱性材料膨胀特性呈线性膨胀，膨胀比例为1.4%左右，过大火后，蓄热室墙体耐材向上膨胀量较大，小炉底部靠紧蓄热室侧的托铁顶丝要及时顶紧。同时由于蓄热室顶碹被墙体托起，碹体压力上移，造成碹碴梁上部顶丝受压力加大，下部顶丝受压力减小，需要及时将碹碴下部顶丝紧起来，使得上下顶丝受力均衡，确保蓄热室安全。

5 结语

烤窑是关系到窑炉使用寿命的重要环节之一，烤窑前期的准备工作需要进行大量的、细致充分的检查，从钢结构、砖结构、胀尺和电偶的安装、烤窑设备的安装以及投料口的密封、天然气管道的安装和置换，尤其是烤窑曲线的制定都要精心制定，精细操作。烤窑升温阶段更要及时检查窑炉各个部位情况变化，及时与烤窑曲线进行校核调整。过大火阶段后要严格控制升温速率，逐步调整窑内工况，直至达到正常工艺制度。同时对窑炉烘烤中的几个技术要点也要保持关注，这也是在工作中容易被忽视的小细节，如果关注不及时，容易造成事故和损失，从而影响正常生产。