唐福恒

（北京長(zhǎng)城工業(yè)爐技術(shù)中心 北京 102208）

7 國(guó)內(nèi)浮法玻璃熔窯存在的一些問題

7.1 浮法玻璃熔窯的小爐對(duì)數(shù)

過去在大碹硅磚質(zhì)量較差時(shí)形成了一種觀念：認(rèn)為玻璃熔窯的池寬不能太大，以確保大碹的安全。而小爐對(duì)數(shù)可以多設(shè)，來補(bǔ)足熔化區(qū)面積。經(jīng)過近幾十年來對(duì)大碹硅磚質(zhì)量的改進(jìn)提高，廣泛使用了高性能硅磚（SiO2含量96%、97%）之后，玻璃熔窯大碹的跨度已經(jīng)跨過了14 m左右，正在向15 m靠近。增加小爐對(duì)數(shù)來保證熔化區(qū)面積的做法已被淘汰，采用加大熔化區(qū)池寬尺寸來保證熔化區(qū)面積更科學(xué)合理。

江西萍鄉(xiāng)玻璃廠的兩條浮法線熔窯（一線400 t/d，二線500 t/d），本世紀(jì)初先后建成或改造完成，設(shè)計(jì)均為6對(duì)小爐，實(shí)際生產(chǎn)中都只開了5對(duì)小爐，第6對(duì)小爐噴槍都沒有安裝，兩座窯的實(shí)際熔化能力等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都很穩(wěn)定達(dá)標(biāo)到位。

二十多年前，由美國(guó)TECO公司設(shè)計(jì)的兩座 700 t/d浮法玻璃熔窯（韓國(guó)、土耳其）都是僅有6對(duì)小爐。國(guó)外有的 500 t/d 浮法熔窯只設(shè)5對(duì)小爐，說明了在多年前已經(jīng)舍棄了小爐對(duì)數(shù)需要多設(shè)的老思路。

對(duì)于各種不同噸位的浮法玻璃熔窯來說，小爐對(duì)數(shù)應(yīng)盡量少設(shè)：500～700 t/d 浮法玻璃熔窯以6對(duì)小爐為佳，800～1 000 t/d浮法玻璃熔窯以7對(duì)小爐為佳，1 100～1 500 t/d浮法玻璃熔窯有8對(duì)小爐即可足夠。

7.2 一些大噸位浮法玻璃熔窯屬于“欠成熟”熔窯

在本世紀(jì)初，隨著國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，平板玻璃作為重要建筑材料之一，市場(chǎng)需求量很大。一些玻璃廠家提出了迅速擴(kuò)大玻璃產(chǎn)能的意愿，急迫要求建造更大噸位的浮法玻璃生產(chǎn)線?？梢哉f我國(guó)這些大噸位浮法玻璃熔窯是在既比較倉(cāng)促、又比較盲目的情況下設(shè)計(jì)建造的，不同程度地存在一些問題。

玻璃熔窯是屬于比較“粗笨類”的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，有不少浮法玻璃熔窯投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)存在這樣那樣的問題，但絕大多數(shù)還能夠堅(jiān)持運(yùn)行出玻璃。鑒于此，可以把投產(chǎn)后確實(shí)存在一些問題的浮法玻璃熔窯統(tǒng)稱之為“欠成熟”熔窯，比較恰當(dāng)。

這些大噸位“欠成熟”浮法玻璃熔窯的特點(diǎn)是：窯體窄長(zhǎng)龐大，小爐對(duì)數(shù)過多，蓄熱室過長(zhǎng)又過寬。每座熔窯的耐火材料重量都超過了萬(wàn)噸，有的熔窯已超過17 000 t，相當(dāng)于兩座半500 t/d浮法玻璃熔窯所用耐火材料（7 000 t）的重量。由于熔化區(qū)內(nèi)玻璃液面太狹長(zhǎng)、爐膛容積太大，熔化區(qū)爐膛內(nèi)的熱量太分散了。導(dǎo)致玻璃液面受熱強(qiáng)度低，難于實(shí)現(xiàn)高溫熔化，致使熔化率上不去，熔窯的熔化能力不能達(dá)標(biāo)。

對(duì)于窯體尺寸過于龐大的浮法玻璃熔窯，在投產(chǎn)過程中當(dāng)達(dá)到一定的熔化能力時(shí)，熔化溫度就達(dá)到臨界、穩(wěn)定不變了，此時(shí)窯體結(jié)構(gòu)散熱量也達(dá)到了其自身窯體滿負(fù)荷的散熱量（達(dá)到了熱平衡狀態(tài)），再繼續(xù)增加燃料消耗量而多收入的熱量，希望用于增加熔化能力。但根據(jù)表4的熔化率與熔化溫度的關(guān)系可知，熔化溫度達(dá)到臨界不能繼續(xù)升高時(shí)，熔化率也不能增加了，熔化能力自然就被限定了。在這種情況下，窯體結(jié)構(gòu)散熱量也滿負(fù)荷穩(wěn)定了，就只有排出廢氣帶走的熱量可以隨著燃料量的增加而增加。此時(shí)能夠達(dá)到的熔化能力就是此熔窯的實(shí)際最大熔化能力（與設(shè)計(jì)熔化能力還有一定差距）。

有些浮法玻璃熔窯的熔化能力長(zhǎng)期不達(dá)標(biāo)，怎么燒也上不去，經(jīng)濟(jì)效益差。一些特大噸位浮法熔窯因?yàn)楦鞣N原因有的已經(jīng)停產(chǎn)，有的還在堅(jiān)持運(yùn)行。在玻璃行業(yè)內(nèi)對(duì)玻璃熔窯投產(chǎn)后有一種遷就性的說法“只要出了玻璃，就可把心放進(jìn)肚里了”。這種遷就認(rèn)識(shí)，既說明了玻璃熔窯確實(shí)有問題存在，也表明了相關(guān)責(zé)任人有了臺(tái)階可下，又體現(xiàn)出包括業(yè)主在內(nèi)的眾人能夠?qū)捜萁邮埽梢缘眠^且過了。

其實(shí)對(duì)于玻璃熔窯來說：噸位越大的比噸位小的容易設(shè)計(jì)，只要大碹磚質(zhì)量合格、砌筑合規(guī)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確，能夠保證大碹安全可靠，投產(chǎn)生產(chǎn)出玻璃都是沒有問題的。而對(duì)于微小噸位玻璃熔窯來說，有時(shí)卻容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)上的失誤，點(diǎn)火之后溫度上不去出不來玻璃。

“欠成熟”浮法玻璃熔窯舉例：

例1：大約10年前，廣東境內(nèi)建成的一座900 t/d級(jí)燃天然氣浮法玻璃熔窯，熔化部池寬13 m，8對(duì)小爐，投產(chǎn)后總是差幾十噸，從來沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的熔化能力，略微增加拉引量就會(huì)出現(xiàn)玻璃質(zhì)量不好，單位能耗高，經(jīng)濟(jì)效益受到影響。

例2：也是大約10年前，河北境內(nèi)建成的一座燃天然氣浮法玻璃熔窯，設(shè)計(jì)熔化能力1 300 t/d，熔化部池寬13.6 m，9對(duì)小爐，熔化區(qū)池長(zhǎng)約35 m。投產(chǎn)后只能接近達(dá)到熔化能力1 200 t/d，熔化能力一直不能達(dá)標(biāo)，單位能耗高，玻璃質(zhì)量一般，經(jīng)濟(jì)效益差。運(yùn)行不到最低設(shè)計(jì)窯齡就停窯冷修改造了，但冷修改造之后效果仍然不佳。

例3：近年湖北境內(nèi)建成投產(chǎn)的某燃石油焦浮法玻璃熔窯，設(shè)計(jì)熔化能力1 250 t/d，熔化率2.42 t/（m2·d）。熔化部池寬13.6 m，熔化區(qū)池長(zhǎng)約為38 m，9對(duì)小爐，小爐中心線間距3 880 mm，熔化部長(zhǎng)度近60 m，全窯長(zhǎng)度約90 m。投產(chǎn)后實(shí)際能夠達(dá)到的熔化能力只有1 100 t/d（折算實(shí)際熔化率為2.13 t/（m2·d）），怎么增加燃料燒熔化能力也上不去，而且拉出的玻璃質(zhì)量一般，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。

“例3”的1 250 t/d大浮法熔窯，具有代表性?？梢詫⒋恕扒烦墒臁碧卮蟾》úＡ鄹G做為研究對(duì)象，進(jìn)行分析研究。前面已經(jīng)有了“熔窯A”和“熔窯B”兩個(gè)例子，現(xiàn)將此1 250 t/d大浮法玻璃熔窯稱之為“熔窯C”，對(duì)其熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算、進(jìn)行綜合分析研究。

7.3 “欠成熟”浮法玻璃熔窯的熔化率問題

“欠成熟”的浮法玻璃熔窯由于熔化區(qū)長(zhǎng)寬尺寸過大，出現(xiàn)了玻璃液面積過大、或過狹長(zhǎng)、爐膛容積也過大，造成熔化區(qū)爐膛內(nèi)的熱量太分散。導(dǎo)致玻璃液面受熱強(qiáng)度低，爐膛容積熱負(fù)荷低，達(dá)不到實(shí)現(xiàn)高溫熔化的溫度條件，致使熔化率上不去（熔化溫度達(dá)到臨界值后，熔化率就不變了），必然導(dǎo)致熔化能力不能達(dá)標(biāo)。

有些設(shè)計(jì)人員把此類“欠成熟”浮法熔窯的熔化能力不達(dá)標(biāo)原因錯(cuò)誤地判斷為熔化區(qū)面積不夠所致。因而在之后的熔窯設(shè)計(jì)中再次加大熔化區(qū)面積，如此形成惡性循環(huán)，熔化區(qū)面積越做越大，導(dǎo)致玻璃液面熱強(qiáng)度、爐膛容積熱負(fù)荷嚴(yán)重不足。

40多年前格拉威伯爾公司的815 t/d浮法玻璃熔窯，熔化率已達(dá)到2.953 t/（m2·d），很接近3 t/（m2·d）。而國(guó)內(nèi)近20年來，設(shè)計(jì)建造了20多座千噸級(jí)的大型浮法玻璃熔窯，卻沒有一座熔窯熔化率達(dá)到或接近達(dá)到3 t/（m2·d），而且還差得很遠(yuǎn)。這些“欠成熟”的千噸級(jí)大型浮法玻璃熔窯的熔化率，基本停留在2～2.5 t/（m2·d）的水平。

7.4 要發(fā)揮好浮法玻璃熔窯主體燃燒系統(tǒng)作用

浮法玻璃熔窯的熔化率、熔化區(qū)窯池長(zhǎng)寬比例、蓄熱室格子體參數(shù)，是整個(gè)浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)的三個(gè)重點(diǎn)要素。這三個(gè)要素都能設(shè)計(jì)正確的情況下，建成投產(chǎn)的浮法玻璃熔窯就應(yīng)該能夠有條件發(fā)揮好熔窯主體燃燒系統(tǒng)的強(qiáng)大燃燒功能。只需通過正常的燃料燃燒，完全可以達(dá)到熔化區(qū)爐膛內(nèi)的溫度制度要求。

7.5 “欠成熟”的浮法玻璃熔窯蓄熱室情況

蓄熱室設(shè)計(jì)是玻璃熔窯設(shè)計(jì)最重要的內(nèi)容之一。到目前為止，對(duì)玻璃熔窯蓄熱室格子體的換熱計(jì)算仍然是玻璃熔窯設(shè)計(jì)中最薄弱的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來包括一些處于把關(guān)位置的玻璃熔窯設(shè)計(jì)人員還是采用簡(jiǎn)單的類比法，照小葫蘆畫大瓢做設(shè)計(jì)。拍腦門設(shè)定格子體的長(zhǎng)、寬、高尺寸，所以不同人的設(shè)計(jì)結(jié)果差異很大。在同噸位、同檔次耐火材料、玻璃質(zhì)量同級(jí)的情況下，不同人員的設(shè)計(jì)結(jié)果相差可達(dá)到30%左右。一些過長(zhǎng)、過寬尺寸的蓄熱室，不光是浪費(fèi)了30%左右的投資，關(guān)鍵是其換熱面積超過了需要的量，反而造成蓄熱室的換熱效率低下，煙氣的熱量不能有效地傳給助燃空氣，造成助燃空氣預(yù)熱溫度升不上來，排出廢氣溫度降不下去。

蓄熱室的縱向長(zhǎng)度尺寸與熔化區(qū)長(zhǎng)度尺寸密切相關(guān)，同時(shí)與各小爐中心線間距尺寸有對(duì)應(yīng)的銜接關(guān)系。熔化區(qū)長(zhǎng)度尺寸已確定的情況下，蓄熱室縱向長(zhǎng)度也就受到限制很難改變了。特別是對(duì)于窄長(zhǎng)形的熔化區(qū)，相應(yīng)的蓄熱室縱向尺寸隨之超長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)格子體既超長(zhǎng)又超寬，與實(shí)際需要的格子體換熱能力很不匹配。這也是“欠成熟”浮法玻璃熔窯一個(gè)很突出的不合理特征。所以熔化區(qū)池長(zhǎng)尺寸一定要盡量縮短，也就縮短了蓄熱室的縱向長(zhǎng)度，就可為格子體的長(zhǎng)、寬、高尺寸協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)創(chuàng)造有利條件。

浮法玻璃熔窯蓄熱室格子體以往多采用165 mm孔徑的條形磚，當(dāng)今多采用160 mm孔徑的筒形磚。兩種格子體的單位體積換熱面積參數(shù)（m2/ m3）差別是很明顯的，從這兩種格子磚的格子體特性參數(shù)表7、表8中可查得分別為14.94 m2/ m3和 10.586 m2/ m3，兩者之 比 為1.411。說 明相同體積的兩種格子體，兩者的換熱面積是1.411的倍數(shù)關(guān)系，因此，可以清楚地認(rèn)識(shí)到：采用不同類型的格子磚，對(duì)蓄熱室格子體的長(zhǎng)、寬、高尺寸設(shè)計(jì)是有很大差別的。

表7 160 mm孔徑筒形磚格子體的特性參數(shù)

表8 165 mm孔徑條形磚編藍(lán)式格子體的特性參數(shù)

按助燃空氣預(yù)熱溫度要求計(jì)算出的蓄熱室格子體換熱面積，是進(jìn)行格子體長(zhǎng)、寬、高尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)。因?yàn)楦褡芋w的長(zhǎng)度尺寸受到小爐中心線間距和熔化區(qū)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系的限制不容易改變。能夠改變的就是格子體的寬度和高度尺寸了，若高度已被限制也不考慮改變的情況下，就只有改變寬度了。在這種情況下，采用筒形磚的格子體寬度尺寸，只需要有條形磚格子體寬度尺寸的1/1.411＝0.7076（≈70%），即可達(dá)到助燃空氣預(yù)熱溫度要求的格子體換熱面積，但由于要防止高溫?zé)煔鈱?duì)蓄熱室目標(biāo)墻（蓄熱室外側(cè)墻）的沖刷，格子體寬度尺寸也是有最小限制的。

如果蓄熱室內(nèi)寬尺寸過大，不只是浪費(fèi)了耐火材料和投資，更重要的是煙氣與助燃空氣在蓄熱室橫向尺寸范圍內(nèi)流量分布的均勻性會(huì)產(chǎn)生不利影響。蓄熱室內(nèi)寬尺寸越大，這種不均勻性就越明顯，容易出現(xiàn)高溫?zé)煔庀蛳屡c助燃空氣向上在格子體內(nèi)流動(dòng)時(shí)的路徑偏差，嚴(yán)重影響煙氣與空氣進(jìn)行良好的熱交換，降低了格子體的換熱效率。

7.6 要盡量減少格子體內(nèi)空氣與煙氣的“路徑偏差”

玻璃熔窯蓄熱室格子體內(nèi)高溫?zé)煔馀c助燃空氣之間的熱交換的理想狀態(tài)是：蓄熱室腔道平面尺寸設(shè)計(jì)合理，既不偏大、也不偏小。能夠保證煙氣和空氣的流量都能平均分配給腔道內(nèi)的每個(gè)格子孔，使每個(gè)格子孔、每塊格子磚都能均衡地參與換熱。

高溫?zé)煔鈴臒煔鈧?cè)的蓄熱室上部集氣室向下進(jìn)入格子體時(shí)，由于受到大煙囪抽力的作用，在蓄熱室腔道的寬度尺寸范圍內(nèi)，高溫?zé)煔獾牧髁糠植际遣痪鶆虻模?］。在蓄熱室寬度方向格子孔內(nèi)煙氣流量分布為傾斜直線?？拷顭崾覂?nèi)側(cè)墻的格子孔中煙氣分布流量最大，而靠近蓄熱室外側(cè)墻的分布流量最小。

助燃空氣從空氣側(cè)蓄熱室下部集氣室向上進(jìn)入格子體時(shí)，由于受到助燃風(fēng)機(jī)壓力的作用，在蓄熱室的橫向尺寸范圍內(nèi)，助燃空氣的流量分布也是不均勻的。沿蓄熱室寬度方向格子孔內(nèi)空氣流量分布也為傾斜直線，并與煙氣的傾斜直線成交叉形式?？拷顭崾彝鈧?cè)墻的助燃空氣分布流量最大，靠近蓄熱室內(nèi)側(cè)墻的分布流量最小。

這種受吸力作用下的氣體容易走近路、受推力作用下的氣體容易走遠(yuǎn)路的現(xiàn)象是由流體的運(yùn)動(dòng)特性所決定的。這種格子孔內(nèi)的煙氣、空氣流量不對(duì)等現(xiàn)象，就是因?yàn)榭諝馀c煙氣路徑差別造成的，可稱之為“路徑偏差”。蓄熱室寬度尺寸越大，出現(xiàn)空氣與煙氣的路徑偏差現(xiàn)象越嚴(yán)重，對(duì)格子體換熱效率的不利影響就越大。

要盡量減少格子體內(nèi)空氣與煙氣的路徑偏差，可采取的主要措施包括：蓄熱室內(nèi)寬尺寸要按所需要的格子體換熱面積確定，不能隨意加寬；要控制好助燃空氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和大煙囪的抽力，使煙氣/空氣能夠比較均勻地分布在所有格子孔內(nèi)；要使蓄熱室腔道內(nèi)壁與格子體四周之間的縫隙寬度保持均勻，為30 mm左右，不超過50 mm，以防止因縫隙過寬出現(xiàn)局部流量過大而造成煙氣/空氣的偏流，使它們的流量分布更不均勻。

8 “熔窯C”多燒的燃料熱量隨廢氣跑掉了

8.1 “熔窯C”的窯體結(jié)構(gòu)存在不成熟情況

“熔窯C”設(shè)計(jì)熔化能力1 250 t/d，設(shè)計(jì)熔化率2.42 t/（m2·d）太保守，兩者不匹配。熔化區(qū)面積：1250/2.42＝516.5 m2，超過了500 m2，熔化能力應(yīng)該可以達(dá)到1 500 t/d，但卻只到1 100 t/d就到臨界狀態(tài)了。

對(duì)“熔窯C”窯體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)情況綜合分析，發(fā)現(xiàn)至少有以下主要問題：①熔化率太低；②9對(duì)小爐太多；③熔化區(qū)太長(zhǎng)；④熔化部、全窯長(zhǎng)度，都有較大的縮短余地；⑤蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)有不合理之處；⑥格子體換熱能力不匹配（此熔窯由于熔化區(qū)太長(zhǎng)，導(dǎo)致蓄熱室縱向超長(zhǎng)太多、格子體很難設(shè)計(jì)）。

“熔窯C”蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)的不合理之處很明顯，格子體的長(zhǎng)、寬尺寸都超過了所需要的尺寸（高度未知），很容易出現(xiàn)高溫?zé)煔庀蛳屡c助燃空氣向上在格子體內(nèi)流動(dòng)時(shí)比較嚴(yán)重的路徑偏差，還有可能存在更嚴(yán)重的情況是有局部區(qū)域的格子體（格子孔）處于休眠狀態(tài)，沒有或基本沒有參與換熱，因?yàn)樾顭崾仪坏榔矫娉叽缣罅恕?/p>

8.2 對(duì)“熔窯C”進(jìn)行不同燃料量的基本熱平衡計(jì)算

增加燃料消耗而不能增加熔化能力，是由于隨著燃料消耗量的增加，廢氣量在增加、蓄熱室的換熱效率在下降，導(dǎo)致從格子體頂部出來的助燃空氣預(yù)熱溫度在下降、格子體底部排入煙道的廢氣溫度在升高。多消耗的燃料產(chǎn)生的熱量，都隨著廢氣量不斷增加、排出廢氣溫度不斷升高，跑進(jìn)煙道里去了。對(duì)這種現(xiàn)象的分析判斷，可以通過熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)的基本熱平衡計(jì)算得到驗(yàn)證。增加燃料量，即增加收入熱量，支出的熔化熱量不變、窯體結(jié)構(gòu)散熱量（飽和）不變，就只有廢氣帶出熱量增加。廢氣量增加、廢氣溫度升高（助燃空氣預(yù)熱溫度下降），熔窯隨時(shí)可以達(dá)到新的熱平衡狀態(tài)。

對(duì)“熔窯C”進(jìn)行基本熱平衡計(jì)算的已知條件（以下條件為本文設(shè)定數(shù)據(jù)，可能與實(shí)際數(shù)據(jù)有差距，但不影響進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樵硎窍嗤模皇墙Y(jié)果會(huì)略有不同）：燃料采用石油焦粉，熱值35 500 kJ（8 480 kcal）/kg，玻璃熔化熱：2 720 kJ（650 kcal）/kg 玻璃。該熔窯最高能夠達(dá)到1 100 t/d為臨界熔化能力。全窯磚結(jié)構(gòu)重量約為17 200 t，屬于本熱平衡計(jì)算內(nèi)容的磚結(jié)構(gòu)（熔化區(qū)、小爐、蓄熱室）重量約為13 800 t，熔窯運(yùn)行中窯體結(jié)構(gòu)滿負(fù)荷散熱量為20 660 kJ/s（略有波動(dòng)）。將所用燃料量換算為單位能耗，逐步增加燃料量分別進(jìn)行多次熱平衡計(jì)算。

表9為“熔窯C”的熔化區(qū)、小爐、蓄熱室系統(tǒng)的基本熱平衡計(jì)算匯總表。從單位能耗r＝5 800 kJ/kg 玻璃開 始，每次遞增100 kJ/kg 玻璃，到r＝6 500 kJ/kg 玻璃為止，共提供了8組基本熱平衡計(jì)算結(jié)果。這是對(duì)同一座熔窯、熔化能力不變、改變?nèi)剂舷牧壳闆r下，出現(xiàn)助燃空氣預(yù)熱溫度和排出廢氣溫度逐漸發(fā)生變化的不同計(jì)算結(jié)果。

表9 “熔窯C”熔化區(qū)、小爐、蓄熱室系統(tǒng)基本熱平衡計(jì)算匯總

續(xù)表9

8.3 基本熱平衡計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證“熔窯C”多燒的燃料熱量損失

“熔窯C”的8組基本熱平衡計(jì)算，都明確顯示出了基本的收入熱量與三項(xiàng)支出熱量的熱平衡狀態(tài)。表9第一組列出助燃空氣預(yù)熱溫度1 090 ℃，排出廢氣溫度552 ℃情況下的熱平衡狀態(tài)數(shù)據(jù)。表格的第二組之后，隨著單位能耗增加（即燃料量的增加），助燃空氣預(yù)熱溫度逐漸變低，排出廢氣溫度逐漸升高。

在8組數(shù)據(jù)中，熔化1 100 t/d玻璃需要的熱量34 630 kJ/s不變，窯體結(jié)構(gòu)滿負(fù)荷散熱量20 660 kJ/s基本不變（有少量波動(dòng)），只有廢氣帶走熱量有變化。玻璃熔化熱量和窯體結(jié)構(gòu)散熱量的占比都隨著燃料量的增加逐步降低，而廢氣帶走熱量的數(shù)量和占比都隨著燃料量的增加逐步增加。

熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)基本熱平衡計(jì)算過程中，所有的變量之間都是互相牽制的，每一個(gè)變量數(shù)值都必須準(zhǔn)確無誤，才能實(shí)現(xiàn)熱平衡。表9中只是給出了主要項(xiàng)目的變量，還有一些次要變量沒有顯示出來。不但每一組數(shù)據(jù)都清晰明了地顯示出了“熔窯C”的基本熱平衡狀態(tài)，而且8組數(shù)據(jù)相互之間具有連貫性、規(guī)律性、漸進(jìn)性地排列在一起，鱗次櫛比，哪個(gè)部位有錯(cuò)誤就會(huì)凸顯出來。

第8組與第1組數(shù)據(jù)比較：燃料量增加12%時(shí)；排出廢氣溫度升高了158 ℃；廢氣帶走熱量增加了48.14%，排出廢氣帶走的煙氣余熱增加了近一半。

第8組與第1組數(shù)據(jù)進(jìn)一步比較：燃料產(chǎn)熱量多出8912 kJ/s，熔化玻璃熱量34 630 kJ/s不變，窯體散熱量20 660 kJ/s基本不變（有少量波動(dòng)）的情況下，排出廢氣帶走的熱量增加了8924 kJ/s，與多燒燃料產(chǎn)熱量增加量8912kJ/s比較，兩者相差只有12 kJ/s，這是因?yàn)榇嬖诟G體結(jié)構(gòu)散熱量波動(dòng)所致。

至此，對(duì)于“熔窯C”多燒掉的燃料產(chǎn)生的熱量，都隨著廢氣量不斷增加、排出廢氣溫度不斷升高、跑到煙道里去了的分析判斷，已經(jīng)通過熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)的基本熱平衡計(jì)算得到了很清楚、很確切的驗(yàn)證。多燒的燃料熱量對(duì)“熔窯C”完全沒有產(chǎn)生任何能夠增加熔化能力的作用。

8.4 “熔窯C”在窯體結(jié)構(gòu)方面存在的“突出問題”

“熔窯C”為什么會(huì)出現(xiàn)熔化能力不達(dá)標(biāo)情況，在窯體結(jié)構(gòu)方面存在的“突出問題”在那里？國(guó)內(nèi)在多年前就曾出現(xiàn)過有的浮法玻璃熔窯“達(dá)不到熔化能力、怎么燒也上不去”這一問題。某450～500 t/d級(jí)浮法玻璃“熔窯A”，設(shè)計(jì)熔化率1.724 t/（m2·d），投產(chǎn)后最大熔化能力只能達(dá)到430 t/d，（實(shí)際熔化率僅為1.483 t/（m2·d），且玻璃質(zhì)量不好，單位能耗居高不下。

該“熔窯A”2001年冷修改造時(shí)，只是去掉第8對(duì)小爐、拆除對(duì)應(yīng)的尾部蓄熱室，減短熔化區(qū)長(zhǎng)度。使熔化區(qū)池長(zhǎng)由29 000 mm減短為25 500 mm，熔化區(qū)面積由290 m2減少到255 m2，熔化率提高到1.961 t/（m2·d）。冷修之后順利達(dá)到熔化能力500 t/d，且單位能耗明顯降低，從1 790 kcal/kg 玻璃 下降到1 710 kcal/kg 玻璃。如果當(dāng)時(shí)一步到位減掉2對(duì)小爐會(huì)更好，單位能耗可降低到1 630 kcal/kg玻璃。但由于是改造項(xiàng)目，有許多牽連性問題難于解決，沒有能夠?qū)嵤?/p>

分析“熔窯C”存在的窯體結(jié)構(gòu)“突出問題”主要有兩個(gè)：一是熔化區(qū)長(zhǎng)寬比例嚴(yán)重失調(diào)（K＝38/13.6≈2.794）、窯體尺寸過長(zhǎng)；二是蓄熱室超長(zhǎng)超寬、結(jié)構(gòu)參數(shù)有不合理之處、換熱能力不匹配。與此兩處相關(guān)的其它部位也有一些不合理之處，是由于這兩個(gè)“突出問題”的連帶性所致。

由于存在這樣兩個(gè)窯體結(jié)構(gòu)“突出問題”，造成“熔窯C”的熔化區(qū)內(nèi)火焰分散，液面受熱強(qiáng)度低，爐膛火焰熱負(fù)荷低，實(shí)際熔化率不能達(dá)到預(yù)定值；格子體換熱效率低，助燃空氣預(yù)熱溫度上不去，排出的廢氣溫度降不下來。最終結(jié)果使該浮法熔窯長(zhǎng)期運(yùn)行“達(dá)不到熔化能力、怎么燒也上不去”。

為什么“窄長(zhǎng)形”熔窯容易出現(xiàn)溫度上不去、熔化能力不達(dá)標(biāo)？主要從兩個(gè)方面分析原因。一是在熔化區(qū)縱向燃料被分散了，燃燒產(chǎn)生的熱量也就分散了，對(duì)玻璃熔窯來說最忌諱爐膛內(nèi)熱量分散，致使溫度上不去，熔化速度慢；二是有可能出現(xiàn)燃料還沒有完全燃盡，熱量還沒有完全釋放出來，就已進(jìn)入對(duì)面小爐了。

8.5 “熔窯C”的熔化區(qū)玻璃液面受熱強(qiáng)度和爐膛容積熱負(fù)荷

浮法玻璃熔窯熔化區(qū)的加熱特性可通過兩項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)來衡量：熔化區(qū)玻璃液面受熱強(qiáng)度指標(biāo)和熔化區(qū)爐膛容積熱負(fù)荷指標(biāo)。以表9中的第一組數(shù)據(jù)，單位能耗5 800 kJ/kg 玻璃為例進(jìn)行計(jì)算。

①單位時(shí)間消耗燃料產(chǎn)生的熱量：

②該熔窯熔化區(qū)玻璃液面尺寸：

熔化區(qū)池長(zhǎng)MRHL＝37 980 mm

熔化區(qū)池寬MCBB＝13 600 mm

③熔化區(qū)玻璃液面面積：

③“熔窯C”熔化區(qū)玻璃液面受熱強(qiáng)度：

④熔化區(qū)爐膛容積尺寸：

熔化區(qū)爐膛長(zhǎng)度：

MLTL＝37980＋150＝38 130（mm）

兩側(cè)胸墻之間距離：

MXQB＝13600＋800＝14 400（mm）

胸墻高度：

MXQB＝1 850 mm 熔化區(qū)大碹股高（大碹中心角a＝60°）：

⑦熔化區(qū)玻璃液面受熱強(qiáng)度、爐膛容積熱負(fù)荷的允許數(shù)值范圍（前期～后期）［5］分別為：（63～88）×104kJ/（m2·h）（（15～21）×104kcal/（m2·h））、（21～33）×104kJ/（m2·h）（（5～8）×104kcal/（m2·h））。

該熔窯單位能耗5 800 kJ/kg 玻璃時(shí)，熔化區(qū)玻璃液面受熱強(qiáng)度＝51.5×104k J/ （m2·h）＜63×104kJ/（ m2· h） ， 火 焰 容 積 熱 負(fù) 荷15.5×104kJ/（m2·h）＜21×104kJ/（m2·h），兩項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)都低于浮法玻璃熔窯對(duì)該指標(biāo)數(shù)值要求的起點(diǎn)值。

通過計(jì)算可知，“熔窯C”對(duì)應(yīng)表9中的8個(gè)單位能耗，其熔化區(qū)玻璃液面熱強(qiáng)度與爐膛火焰容積熱負(fù)荷都是達(dá)不到起點(diǎn)值的。說明“熔窯C”熔化區(qū)爐膛內(nèi)的燃燒熱量不足，不能滿足達(dá)到設(shè)計(jì)熔化能力的液面熱強(qiáng)度與容積熱負(fù)荷條件。這也是“熔窯C”熔化能力不達(dá)標(biāo)的重要原因。

8.6 燃石油焦粉（熱值35 500 kJ/kg）的助燃空氣最低預(yù)熱溫度

在“熔窯C”的8組數(shù)據(jù)中，助燃空氣預(yù)熱溫度從1 090 ℃逐步下降到了933 ℃。對(duì)應(yīng)這8組助燃空氣預(yù)熱溫度，該石油焦粉的理論燃燒溫度都可達(dá)到2 700 ℃以上，滿足燃燒溫度要求。當(dāng)單位能耗繼續(xù)增加，達(dá)到7 235 kJ/s時(shí)，助燃空氣預(yù)熱溫度下降到820 ℃（排廢氣溫度817 ℃）時(shí)，該石油焦粉的理論燃燒溫度就達(dá)到2 700 ℃臨界點(diǎn)了。不能再繼續(xù)增加燃料耗量，降低助燃空氣預(yù)熱溫度了。

某地石油焦粉的燃燒數(shù)據(jù)見表10。

表10 某地石油焦粉的燃燒數(shù)據(jù)

③該石油焦粉的理論燃燒溫度：

④該石油焦粉能夠達(dá)到的火焰溫度（實(shí)際燃燒溫度）：

⑤可達(dá)到的熔化區(qū)兩側(cè)胸墻內(nèi)壁溫度（比火焰溫度低200～300 ℃）：

計(jì)算結(jié)果表明，助燃空氣預(yù)熱溫度達(dá)到820 ℃時(shí)，熔化區(qū)爐膛內(nèi)壁溫度已接近熔窯運(yùn)行中需要達(dá)到1 600 ℃的臨界點(diǎn)了，已經(jīng)沒有儲(chǔ)備和調(diào)整余地。由此得出結(jié)論：燃石油焦粉（熱值35 500 kJ/Nm3）的浮法玻璃熔窯，必須使助燃空氣預(yù)熱溫度達(dá)到≥820 ℃。

8.7 “熔窯C”如何改造問題

對(duì)“熔窯C”如何改造，“熔窯A”冷修改造的做法值得借鑒。參照“熔窯A”的改造做法，對(duì)“熔窯C”進(jìn)行改造時(shí)，最主要的是減短熔化區(qū)池長(zhǎng)，減少小爐對(duì)數(shù)，并相應(yīng)減短蓄熱室縱向長(zhǎng)度（包括寬度）。

若只去掉1對(duì)小爐，熔化區(qū)池長(zhǎng)變?yōu)?7980－3880＝34100（mm），熔化區(qū)面積變?yōu)?63.76 m2，熔化率則為2.695 t/（m2·d），熔化區(qū)長(zhǎng)寬比為K＝2.51，仍屬長(zhǎng)寬比例失調(diào)的窄長(zhǎng)形熔窯。若去掉2對(duì)小爐，熔化區(qū)池長(zhǎng)變?yōu)?7980－2×3880＝30220（mm），熔化區(qū)長(zhǎng)寬比為K＝2.222，有明顯的改進(jìn)。去掉2對(duì)小爐比去掉1對(duì)小爐，更為合理，一步到位，可達(dá)到熔化能力1 200 t/d，熔化率為2.92 kJ/kg 玻璃，單位能耗可以明顯降低。

9 “熔窯C”熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)的基本熱平衡計(jì)算

9.1 基本數(shù)據(jù)

“熔窯C”以石油焦粉為燃料，熱值Qd＝35 500 kJ（8 480 kcal）/kg 燃料，生成玻璃的單位熔化熱rg＝ 2 720 kJ（650kcal）/kg 玻璃。原設(shè)計(jì)熔化能力P＝1 250 t/d，投產(chǎn)后實(shí)際能夠達(dá)到的熔化能力P＝1 100 t/d，按實(shí)際熔化能力進(jìn)行熔化區(qū)、小爐、蓄熱室系統(tǒng)基本熱平衡計(jì)算?？梢詫⒈?中的任意一個(gè)單位能耗數(shù)據(jù)作為熱平衡計(jì)算的實(shí)例。

此基本熱平衡計(jì)算是助燃空氣預(yù)熱溫度最高、單位能耗最低r＝5 800 kJ（1 390 kcal）/kg玻璃的計(jì)算結(jié)果?？諝膺M(jìn)入格子體溫度100 ℃，預(yù)熱溫度約為1 090 ℃；煙氣進(jìn)蓄熱室格子體溫度1 450 ℃，排出格子體溫度約為552 ℃，為第一組數(shù)據(jù)內(nèi)容（筆算與匯總表的機(jī)算小數(shù)位不同，計(jì)算結(jié)果略有差別）。

9.2 “熔窯C”的燃燒數(shù)據(jù)計(jì)算

①燃料石油焦粉耗量：

②石油焦粉燃燒的理論助燃空氣耗量：

③石油焦粉單位時(shí)間每秒實(shí)際助燃空氣耗量（空氣過剩系數(shù)a＝1.23）：

9.3 “熔窯C”的蓄熱室基本熱平衡計(jì)算

①蓄熱室內(nèi)溫度分布和氣體熱容量見表11。

②單位時(shí)間煙氣帶入蓄熱室熱量（原料揮發(fā)分帶入煙氣的熱量按增加2%考慮）：

③單位時(shí)間需要助燃空氣的預(yù)熱熱量（顯示蓄熱室熱回收率）：

④煙氣排出格子體的實(shí)際溫度（格子體熱利用系數(shù)h＝95%）：

⑤蓄熱室單位時(shí)間排出煙氣帶出熱量：

⑥單位時(shí)間格子體結(jié)構(gòu)散熱（大約占煙氣帶入蓄熱室熱量的5%）：

9.4 “熔窯C”的熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)基本熱平衡計(jì)算

①全窯單位時(shí)間消耗燃料熱量（收入熱）：

②玻璃生成過程耗熱量（有效熔化熱rg＝2 720 kJ（650 kcal）/kg 玻璃）：

③蓄熱室煙氣帶走熱量（前面已計(jì)算得出）：

對(duì)“熔窯C”的熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)基本熱平衡計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析：

此基本熱平衡計(jì)算是在“熔窯C”實(shí)際運(yùn)行狀況不明的情況下，設(shè)定了初始的助燃空氣預(yù)熱溫度和排出廢氣的溫度，反推算出來的第一組計(jì)算結(jié)果。“熔窯C”的實(shí)際運(yùn)行狀況不一定與本組計(jì)算數(shù)據(jù)相吻合，但應(yīng)與表9中的某一組數(shù)據(jù)相吻合。

10 浮法玻璃熔窯合理設(shè)計(jì)的兩個(gè)重點(diǎn)

玻璃熔窯，最初只是一個(gè)簡(jiǎn)單容納玻璃液的罐子，將熔化好的玻璃液傾倒在平面上冷卻后形成了平板玻璃。今天，已發(fā)展成占地?cái)?shù)萬(wàn)、十幾萬(wàn)平方米、日產(chǎn)數(shù)百噸上千噸玻璃的工業(yè)流水線裝備之首。玻璃熔窯設(shè)計(jì)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在以最小的燃料消耗，將合適的配合料熔制成優(yōu)質(zhì)的玻璃液，同時(shí)選擇合理匹配的耐火材料使窯齡盡量延長(zhǎng)。浮法玻璃熔窯的合理設(shè)計(jì)有兩個(gè)重點(diǎn)部位：熔化區(qū)和蓄熱室。

10.1 熔化區(qū)設(shè)計(jì)

浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)最核心的是熔化區(qū)設(shè)計(jì)，熔化區(qū)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的有兩項(xiàng)：一是熔化率設(shè)計(jì)，二是熔化區(qū)長(zhǎng)寬比設(shè)計(jì)。

熔化區(qū)設(shè)計(jì)是整個(gè)浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)的最基礎(chǔ)內(nèi)容之一。熔化區(qū)設(shè)計(jì)需按如下順序進(jìn)行：①根據(jù)熔化能力初步確定熔化率；②計(jì)算需要的熔化區(qū)面積；③按照熔化區(qū)長(zhǎng)寬比K＝2，設(shè)計(jì)熔化區(qū)池寬、池長(zhǎng)的初步尺寸；④根據(jù)熔化區(qū)的初步池長(zhǎng)尺寸配設(shè)小爐對(duì)數(shù)、小爐中心線間距尺寸、小爐噴火口寬度尺寸；⑤依據(jù)熔化區(qū)面積對(duì)熔化區(qū)的池長(zhǎng)、池寬尺寸進(jìn)行調(diào)整，確定熔化區(qū)的池長(zhǎng)、池寬尺寸，確保池長(zhǎng)與池寬之比K≤2.1；⑥計(jì)算實(shí)際的熔化區(qū)面積、熔化率；⑦通過熱平衡計(jì)算得出單位能耗指標(biāo)；⑧.根據(jù)確定好的熔化區(qū)池寬、池長(zhǎng)尺寸完成整個(gè)熔窯的方案設(shè)計(jì)。

浮法玻璃熔窯的熔化率設(shè)計(jì)：根據(jù)熔化能力，按照已確定好的熔窯等級(jí)類型，參照標(biāo)定熔化率，確定適宜的熔化率數(shù)值。

不同噸位的浮法玻璃熔窯，通常都有與其熔化能力相適應(yīng)的熔化率。也允許熔化能力不大、熔化率卻比較高的情況（小窯出高產(chǎn)）；但熔化能力屬于大噸位、而熔化率卻很低的情況是不應(yīng)該出現(xiàn)的。

浮法玻璃熔窯的單位能耗指標(biāo)設(shè)計(jì)：?jiǎn)挝荒芎闹笜?biāo)是與熔化率密切相關(guān)的，而與熔化能力無關(guān)。有的大噸位浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)的熔化率比較低，與小噸位浮法熔窯的熔化率很接近，而確定的單位能耗指標(biāo)還是比較低，這樣兩個(gè)指標(biāo)都低的情況是互相矛盾不可能出現(xiàn)的。只要熔化率設(shè)定的低，不管熔化能力大小，單位能耗都是比較高的。單位能耗指標(biāo)必須熔化率確定好之后，通過嚴(yán)格的熔化區(qū)小爐蓄熱室系統(tǒng)熱平衡計(jì)算才能得出，而不是想象或推測(cè)出來的。

與幾十年前相比，國(guó)內(nèi)外制造的浮法玻璃熔窯用燃料噴槍的性能、噴射火焰長(zhǎng)度、使用壽命等都有很大提高；砌筑玻璃熔窯用各類耐火材料的耐高溫、耐沖刷、抗侵蝕等性能都有很大改進(jìn)；特別是砌筑熔窯大碹的高性能硅磚（SiO2含量96%、97%）、硅磚泥料，以及熔窯大碹結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念、砌筑技術(shù)都有很大進(jìn)步，經(jīng)過近幾十年來對(duì)大碹硅磚質(zhì)量的改進(jìn)提高，玻璃熔窯大碹的跨度正在向15 m靠近。熔化區(qū)池長(zhǎng)、池寬之比應(yīng)該優(yōu)先按K＝2進(jìn)行設(shè)計(jì)，不得已情況下再考慮K≤2.1。

小爐設(shè)計(jì)：應(yīng)采用喇叭口形小爐，并加寬小爐噴火口，以增加熔化區(qū)內(nèi)的火焰覆蓋率。增加火焰覆蓋面積是強(qiáng)化玻璃熔化過程的重要措施，能加速配合料的熔化過程。要采用扁平形小爐噴火口：寬度1.5～2.5 m，高度0.4～0.6 m，股高0.15～0.2 m。在小爐中心線間距尺寸合理的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量減少小爐對(duì)數(shù)。

10.2 蓄熱室設(shè)計(jì)

蓄熱室設(shè)計(jì)是整個(gè)浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)最重要的內(nèi)容之一，必須經(jīng)過科學(xué)計(jì)算確定蓄熱室格子體的各項(xiàng)參數(shù)。增加格子體高度、加大格子體的換熱面積，能夠提高助燃空氣的預(yù)熱溫度，產(chǎn)生節(jié)能效果，前提是蓄熱室設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)都必須恰當(dāng)合理。

蓄熱室設(shè)計(jì)工作的基本步驟：①進(jìn)行燃燒計(jì)算，得出助燃空氣量和產(chǎn)生的煙氣量；②對(duì)蓄熱室進(jìn)行熱平衡計(jì)算，確定助燃空氣預(yù)熱溫度和排出的廢氣溫度（兩者互相鎖定）；③選定格子磚類型、規(guī)格和排列方式；④選定蓄熱室腔道類型：全連通/組合連通/全分隔中的一種；⑤確定蓄熱室腔道平面的縱向和橫向尺寸；⑥計(jì)算熔窯單側(cè)蓄熱室格子體內(nèi)氣體流通總面積，助燃空氣、煙氣流速；⑦計(jì)算格子體的上、下部傳熱系數(shù)，總傳熱系數(shù)；⑧計(jì)算出格子體對(duì)數(shù)溫差；⑨計(jì)算出單側(cè)蓄熱室需要的換熱面積；⑩最后完成整個(gè)蓄熱室格子體以及相關(guān)部位的配套設(shè)計(jì)。

蓄熱室的縱向尺寸、熔化區(qū)長(zhǎng)度尺寸、小爐的中心線間距尺寸三者之間必須進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。蓄熱室寬度尺寸要結(jié)合熔化部池寬、小爐噴火口助燃空氣噴出速度、格子磚類型，綜合統(tǒng)籌考慮確定：對(duì)孔徑160 mm的筒形磚格子體，蓄熱室內(nèi)寬可按熔化部池寬的28%～32%選?。粚?duì)孔徑165 mm的條形磚格子體按40%～45%選取。

蓄熱室設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是格子體設(shè)計(jì)，格子體要有足夠的儲(chǔ)熱能力，要有適宜的換熱面積（換熱能力），使高溫?zé)煔夂椭伎諝饩鶆虻卦谌扛褡涌變?nèi)進(jìn)行熱交換。設(shè)計(jì)優(yōu)良的格子體投資少、壽命長(zhǎng)、換熱效率高，能夠使助燃空氣預(yù)熱溫度盡量得到提高，排出廢氣溫度更低。助燃空氣預(yù)熱溫度取決于蓄熱室格子體的有效換熱能力。

各部位格子磚的參數(shù)及其相關(guān)的物理性能、空氣和煙氣的流量、格子磚內(nèi)空氣和煙氣的流速等都是必須提前給定或者能夠計(jì)算得出數(shù)據(jù)，這些都是在格子體總換熱系數(shù)計(jì)算中需要使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。應(yīng)采用格子體設(shè)計(jì)“簡(jiǎn)化公式［6］”計(jì)算出格子體的總換熱系數(shù)，這是格子體設(shè)計(jì)最主要的一個(gè)步驟。由此才能計(jì)算出單側(cè)蓄熱室格子體需要的換熱面積。

格子體的高度是經(jīng)過大量計(jì)算的基礎(chǔ)上，并求出了需要的格子體換熱面積之后，再經(jīng)過相關(guān)計(jì)算才能得出來的，而不是人為確定的。這些數(shù)據(jù)都是相互關(guān)聯(lián)的，每一個(gè)數(shù)據(jù)都必須是經(jīng)過計(jì)算才能得出。如果不經(jīng)過認(rèn)真計(jì)算，盲目加高格子體，效果很難預(yù)測(cè)。

若格子體儲(chǔ)熱能力不足、換熱能力不夠，肯定都達(dá)不到需要的助燃空氣預(yù)熱溫度。換熱面積必須與煙氣、空氣量的換熱需要相匹配，并不是格子體的換熱面積越大越好。若換熱面積過大，就會(huì)出現(xiàn)空氣與煙氣的“路徑偏差”現(xiàn)象，導(dǎo)致格子體不能滿負(fù)荷運(yùn)行，結(jié)果是格子體的實(shí)際換熱效率低下，助燃空氣預(yù)熱溫度上不來。

即使換熱面積合適，若格子體的體型結(jié)構(gòu)不合理，如格子體的平面尺寸太大，而高度不足，屬于矮粗形狀，也會(huì)出現(xiàn)煙氣、助燃空氣在格子孔內(nèi)的流量分配不均勻，出現(xiàn)煙氣與空氣流經(jīng)格子體時(shí)的路徑偏差，同樣達(dá)不到需要的助燃空氣預(yù)熱溫度。只有在格子體平面尺寸設(shè)計(jì)合理的前提下，增加格子體高度才能夠提高助燃空氣的預(yù)熱溫度，降低排出廢氣溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排。

11 結(jié)語(yǔ)

熔化率設(shè)計(jì)是浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)的第一步，熔化能力、單位能耗都取決于熔化率的高低。如果建成投產(chǎn)的玻璃熔窯的熔化率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則熔化能力、單位能耗指標(biāo)都是不能達(dá)標(biāo)的。熔化率是由熔化能力和熔化區(qū)面積決定的，熔化區(qū)面積又是由熔化區(qū)的池寬、池長(zhǎng)尺寸決定的，做好熔化區(qū)尺寸設(shè)計(jì)是整個(gè)浮法玻璃熔窯合理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。熔化率設(shè)計(jì)到位，熔化區(qū)尺寸設(shè)計(jì)合理，全窯合理設(shè)計(jì)就容易實(shí)現(xiàn)了。

熔化區(qū)內(nèi)需要比較集中的火焰，才能產(chǎn)生高溫熔化的效果，既能快速又能高質(zhì)量地熔化出合格的玻璃液。既能達(dá)到較高的熔化率，同時(shí)也能夠達(dá)到較低的單位能耗。熔化區(qū)長(zhǎng)度達(dá)到其寬度的兩倍已足夠了，完全能夠使投入的玻璃配合料完成熔化過程、形成合乎質(zhì)量要求的玻璃液。所以熔化區(qū)池長(zhǎng)與池寬之比K≤2.1不能突破，多余的長(zhǎng)度是有害無益的。

浮法玻璃熔窯的熔化率、熔化區(qū)窯池長(zhǎng)寬比例、蓄熱室格子體適宜的換熱能力，這三個(gè)關(guān)鍵要素都能設(shè)計(jì)正確的情況下，只需通過熔化區(qū)、小爐、蓄熱室組成的強(qiáng)大燃燒系統(tǒng)的正常燃料燃燒，足可以達(dá)到熔化區(qū)爐膛內(nèi)的高溫要求，不需要采用其它輔助裝置。而由于熔窯三個(gè)關(guān)鍵要素設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致主要燃燒系統(tǒng)不能發(fā)揮正常作用、不能滿足窯內(nèi)溫度要求，卻要突出輔助裝置作用，這是國(guó)內(nèi)浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)的嚴(yán)重誤區(qū)。

玻璃熔窯熔化區(qū)的加熱特性可通過兩項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)來衡量：熔化區(qū)玻璃液面熱強(qiáng)度指標(biāo)和熔化區(qū)爐膛容積熱負(fù)荷指標(biāo)。設(shè)計(jì)玻璃熔窯時(shí)，必須保證熔化區(qū)玻璃液面熱強(qiáng)度和爐膛容積熱負(fù)荷達(dá)到相應(yīng)的最低指標(biāo)。

展望今后，可能建造的更大噸位浮法玻璃熔窯：熔化能力1 500 t/d，熔化區(qū)池寬15 m，池長(zhǎng)30 m（5000＋6×3500＋3000＋1000），采用8對(duì)小爐，熔化區(qū)面積450 m2，熔化率3.333 t/（m2·d），熔化部池長(zhǎng)50 m，熔化部面積750 m2。助燃空氣預(yù)熱溫度1 200 ℃、排出廢氣溫度大約516 ℃，格子體高10 m，單位能耗5 100 kJ（1 220 kcal）/kg玻璃。全窯磚結(jié)構(gòu)耐火材料重量16 300 t，這應(yīng)當(dāng)是足夠大的浮法玻璃熔窯了。

浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)工作中并無高深、高難的高科技含量，全部為普通工程計(jì)算內(nèi)容，但比較繁雜，需要把有關(guān)浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)的計(jì)算公式編入EXSEL計(jì)算工具表格，計(jì)算起來既快速又準(zhǔn)確，特別是需要進(jìn)行多方案比較。