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／ 迂 玻璃熔窑蓄热室格子砖的进展 竺 生兰一 西南工学院纬阳市6 2 1 0 0 陈 恭 漾 连 栽 1 丁 f 7 ／ 1f 摘要长期以来． 玻璃和耐A材料工作者， 在提高玻璃质量 ． 降l I ￡ 成本和在整个窑期内维持恒定 生产方面 ． 做丁太量的研究。近 3 0 年间 ． 出现了长昔俞、 节能型和提供优质玻璃液成形流的现 城 墒熔窑。车文就蓄热塞的热工性能与格子砖的关系， 作一简介。 关 键 词 苎 三 苎 堡芬 啵 吝 茁 1 蓄热室的热工特性 上半个周期， 1 4 8 0 1 5 5 0 ℃的烟气带走 燃料总热量的 5 0 7 0 。 离开熔窑的火焰空 间进人 蓄热室 。H o、 C O 等三原子辐射 气 体， 主要是以辐射方式把部分热量传给了格 子体， 6 0 0 c的烟气进入亲热锅炉 ， 而后 ， 经 烟 囱排向大气之中。 下半个周期， 肋燃空气与格子体接触 ， 从 底部典型的 自然对漉 ， 到顶部 典型的强制性 对流 ． 主要是以对流方式 ， 升高 了温度。视不 同情 况， 助燃空气可达到 1 1 0 0 ～1 4 0 0 C， 进 入熔窑， 与燃料混台、 烧烧而产生1 6 0 0 c的 高温。 每半个周期是 2 0 m i n 。对于十字形格子 砖 的蓄热室来说 ， 空气的预热 ． 可回收 7 0 的烟气热量 。 对于烧煤气的馋窑 、 尚有煤气的 预热 不过 现代玻璃熔窑是烧莺油。 或烧天 然气， 以便于控制。 维持熔窑作业的高性能 辐射强度与温度有关， 热交换效率， 排烟 气阶段要 比进空气阶段高出毅倍。 这 一差别 ， 为连一步提高助燃风预热温度剑造了条件． Q d ” 1 Q在该周期中， 烟气与空气的热交 换 格子砖换热表面积j d 口 烟气与空气的温差对敬； 2 6 总构热交换 系数 系数的简易公式 KT／ c f 七￡ f h e ／ 3 1 7 1 半周期 功效 { 烟气与格子砖之间的热交换效 率 j 格子砖与空气之间的热交换效 率 格子砖壁厚f 卜～ 格子砖导热袭教{ z h t 3 ～ z h 淳 e ／ 3 1 。 这 袭明 h i 一 3 ～5 。 } 增加格子砖的导 热系数f ． 减薄格子砖的壁厚e ． 可使 h 得到 提高 换顶得 ≤3 。 可知 。这佯 ， 说 明提 高助璐风的箍热温度的潜力桶当大 。蓄热放 率实际上可写成 Qk S。 蓄热效率叉可用下式表示 Q ， 越 2 Q 回收的热量 k J ／ 周期 F 格子砖的换热表面积 m ； R 总传热系数 k J ／ m “ K 周期 肛 1 工 ‘ 3 ‘ ‘ 一烟 气与格子 砖之间的睁热 系数 W／ m K t 格子砖与空气之间的传热系数 丽两蓊 吖 维普资讯 W／ mK ； r 蓄热时问 h } 放热时间 h I C 格子砖的热容量 k J ／ k g K r 格子 砖壁厚之半 m ； v 格子砖容重 k g ／ m } 格子砖的利 用系数 I 卜一 比例常数 2 ． 5 ～3 。 平均温差对数值” i n 4 进入蓄热室的烟气温度 1 4 0 0 ～ 1 6 0 0 ℃ ． K‘； f 离 开 蓄热 室 的烟气 温度 3 0 0 ～ 6 0 0 C ， Kl 进入蓄热室 的空气温度 1 0 0 “C ． K I 离开蓄热室的空气温度 1 i 0 0 ～ 1 4 0 0 。 C ． K} 格子砖的利用系数” 青 r r ， 格子砖的导热系数 k J ／ m K 将 f 一3 ， 并以 5 代 3 得 意 ‘ 南 4cr2v 1 _ 1_ 5 1 1 4 南 Q 1 F 7 - 不同热工荒件下的温度情况 一| ， 一 ≈2 口 0 ℃ 废气温度 空士 【 温度 蓄热室回收热量与诸因素的关 系 换热面积 F， 平均温差对数值 △ 越 大， Q值越多 。 传热系数 和 d越大 } 格子砖热窖 c、 容重 v 和导热系数 越高． 母值越多。 格子砖壁厚之半 r ． 对 Q值 的影响有 增． 有减。总的来说是 r ． Q十。 因此 ． 当格子砖材质和砌码高度确定之 后 ． 必 定有一个最佳的形状 、 厚度． 以及与其 相关的砌码方式。 - _ ＼ △ ／ J／ ＼L ／ ／ 一 ＼ ／ ／ ● 。。。。。。‘。。。。。j 。。。 。。 一 ■ 围 1 鞲子砖厚度上的温度分布一 砖丧与空气温差约1 4 O ． I 砖表与废气温差约 7 O ℃。 热交换情况 由图 1 示意 。 如果砖壁太厚 ． 子砖表面温度低于内部 ． 。 肋燃风预热” 。 砖芯温度应是有一段平直线不参加热交 格子砖的饱和温度率． 同半周期 换向时 换。 间 及其厚度之间的关系． 由图 2表示。这说 烟气 自上而下流动的上半 个周期中， 格 子砖表面温度高于内部． “ 格子砖预热 。 空气 自下而上流动 的下半 个周期中． 格 两丽 明． 并不是砖的整个厚度都参与了热交换． 而 只是砖的有效表面层． 约 2 0 2 5 mm。 砖若很 厚 ． 则砖芯温度 几乎不变 。 27 维普资讯 盥 2拈土质特子砖饱和温度率 与砖犀之关系 在 加热和冷却两 个“ 半周期 中 ， 温度均 不发生变 化的砖层 叫做“ 无效层 。它占据了 蓄热室的容积 ． 增加了格子体的重量 ， 却不参 加热交换。 在结构强度允许下 ． 减少乃至取 消 无效 层； 改变格子砖的材质、 几何形状、 厚度 和砌码方式 ． 增加格子体的蓄热效率 ， 一直是 蓄热室革新的重要课题 。材质从烧结砖到电 焙砖 ； 厚度从 6 4的 条形砖到 4 0的筒形砖和 4 o或 3 0 mm 的十字形砖 ； 表面从平直形到波 纹形 等方面 ． 作 了 日耕 月异 的革新 ， 成效 卓 著。 2 提高蓄热室效率的途径 蓄热效率主要是通过格子砖的村质、 形 状、 厚度、 砌码方式和恪子体的高度来解决 的 。 2 ． 1 格子砖的形状 第一代是标型聘式的条形聘。“ 锯齿形 表面可增加换热面积 。砌码方式从西门子式 到编篮式 ， 并减小气道尺寸。 后者又受到粘挂 等老化因素的制约。 为防止顶部 4 ～5 行砖的 滑 移 ． 采 用 彼 此 锁 紧 结 构 的 马 尔 兹 式 MAERZ ． 第二代是简形砖。 壁厚从 6 4 我国 6 5 减 至 4 0 r n m， 结构强度要 比条形砖好 ． 换热效率 有了明显的提高 ． 砌码方便， 格子体的稳固性 增强 ， 克暇 了条形 砖的滑移 ， 重量 大幅度减 轻 。 2 8 第三代是十字形砖。壁厚有 4 0 1 型干 丌2 型 、 3 0 3型 、 4型和 6型 和 8 0 mm r 5型 三 种 ． 以适应各类玻璃熔窑之需要。 十字形砖本 身 ． 已发展到第六代 ， 形成 了千 1 学而完整的最 列产品； 有高教、 薄壁 的波纹形 4型砖 ； 适用 于大尺寸气道 的 6型砖和双倍 寿命 于壁厚 4 0 mm 的 5型砖 平均壁厚 8 0 ram 的 5型砖 ． 非常适用于腐蚀性极大的馆窑 ． 如硼硅酸盐 玻璃熔窑 。 2 ． 2 格子砖的材质 第一代是硅质 粘土质 ； { 硅砖莫束石 砖粘土砖 ， 属于原始型。 由于抗蚀性差 ， 换 热效率低 、 要热修、 寿命短． 早 已淘汰了． 只有 炼铁热风炉还继续使用 。 第二代是碱性型 { 上层中层下层 上层 高温 段 c l S O O t1 1 0 0 C 从 9 7 、 9 8 到 9 5 、 9 6 Mg O 的 高 纯 镁 砖 。 使用烧结镁砂或 电熔镁砂为原料． 是方镁 石 Mg O 晶体． 晶相直接结合的制品 为避免硅尘 1 4 0 o C， 1 4 0 0 1 3 o o C． 1 3 0 0 l 1 0 0 ℃三个温段分别配材 ． 详 见下文。 第三代是电熔十字形砖“ 玻璃2 5卷4期 维普资讯 { E R 5 3 1 2 R X 顶 面三 行 E R1 6 8 2 R X 其余 1 9 7 1年 ． 由法国西普公司推 出的电熔十 字形恪子砖， 与烧结格子砖相 比． 具有热吝量 大 ． 导热系数高和壁薄的特点 ． 能获得晟高的 换 热效 率 ． 参 见图 3 。 。 热交换量歌央于热窖量椰热传导系数- 再与景适中的厚度相结合 这两方面优势熊西瞢十字砖能甍弭 高热技率 囤 3 周期热 交换与精于砖材质、 厚度的关系 在玻璃熔 窑的整个窑期内， 蓄热室始 终 对蓄热室本身 加速 老化 ， 堵塞． 严重 处于十分严酷的环境之中 蠕变乃至倒塌． 增加维修费用。 来 自各种有害气体 S O 、 V O； 碱 蒸 对熔窑和玻 璃 热效率锐减， 玻 璃质 气、 N a OH N O ⋯ ， 烟 气中的冷凝物 量受影响． 生产可控性 变差． 失去 了 芒硝、 硼酸盐⋯ 和 固体尘粒 硅砂 生产的 灵活性． 造 成 了减产或 损失． 微粒⋯ 的化学侵蚀。 提前冷修 ， 不可预见的费用增加 。 高温和周期性换向引起的急冷急热 。 西普公司精心设计的十字砖 ． 可将 上述 温度波 动和下层 格子砖承受 的高荷 诸 问题消除 ． 或减至最低的程度。 重 。 恶 劣的环境所产生的后果 未完待续 上接 3 6页 r一 对应于图 2 的标尺读数视余误差． r a m a 指针与标足之间的距离， I I -m r一 读教者与标尺间水平距离． 帅 油罐的景大高 度． mm r ／ ／ 油品在温 『芏f ， 时的密『 芏． ／ m’ ， 棚。 重袖在t C ／ 2 0 “C时的密度与木在 4 时的密度 之 比值 4 ℃时木的 密度 1 0 0 0 ／ m。 ． ／ m t ／ i 进油前／ 脱水后俭尺时重油的温度 ． ℃ ‰ 为获取 一日 读 标尺 次产生的误 差 ． m E l i 见母考文献[ 2 ] P | 8 式 5 1 9 的误差式 [ 2 ] 见参考文献[ 2 】 P | 4 5 6中相时误差的定义 [ 3 ] 见参考文献[ 2 ] P 4 7 式 5 2 2 [ 4 ] 觅 参考文献E 1 ] 式 1 和表 7 参 考 文 献 [ 1 ] 国宋计量局文件 8 6 量I 而 工宇第 3 6 3 号 关于颁发 工 业企业计量阿络科设计规定 试行 的j 匝知 ’ [ 2 ] 武汉地质学院测量救研室编． t 测量学 ． 地质出 杜． 1 9 7 0 年 7 月． 北京． 第一版 I- a 3 上海市 计量技术研究所编 ， 埔用量具 手册 下 册 ． 1 9 8 3 年 3 月． 第一版 [ 4 ] 郝纯田缩， t 石油加工过程及设备 试用车 石油工业出 版杜． 1 9 8 4 年 l 0 月． 北京． 第一版 2 9 维普资讯
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