全氧燃燒玻璃窯爐的壽命淺析

全氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用在我國，全氧燃燒窯爐2001年首先被運(yùn)用在顯示器件（CRT）上，并且?guī)缀跛械募夹g(shù)初期都是引進(jìn)國外的技術(shù)。但是，該技術(shù)被真正推廣的還是在電子微晶玻璃，目前全氧燃燒技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于包括微晶玻璃、高硼硅器皿玻璃、高鋁玻璃（COVERGLASS）、藥用玻璃的低硼硅玻璃、中硼硅玻璃、鈉鈣黃料、光學(xué)玻璃、太陽能光伏玻璃、電子材料、低熔點(diǎn)玻璃、無鉛玻璃（照明）、玻璃棉、高鉛玻璃、玻璃微珠、玻纖、陶瓷釉料、搪瓷釉料、日用瓶罐及器皿、水玻璃、玄武巖等生產(chǎn)中。（1）全氧燃燒玻璃窯爐的壽命。常見窯爐壽命統(tǒng)計見表1。常見全氧燃燒窯爐正產(chǎn)壽命統(tǒng)計見表2。表1常見窯爐壽命統(tǒng)計表2常見全氧燃燒窯爐正產(chǎn)壽命（2）影響窯爐壽命的主要因素。設(shè)計。一個好的設(shè)計是項目成功的一半。窯爐設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，牽涉到力學(xué)計算、熱工計算、流體力學(xué)、耐火材料、材料力學(xué)、熱工儀表等諸多學(xué)科，隨著環(huán)保政策的不斷加碼，對尾氣處理方面提出了更高的要求，要求設(shè)計單位在環(huán)保方面也應(yīng)有自己完整的體系。一個完整的設(shè)計應(yīng)該包括：工藝布置、窯爐尺寸、能量分配、火焰空間、長寬比、液流和氣流速度、耐火材料的尺寸及品種數(shù)量、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、控制系（DCS）、燃燒設(shè)備的設(shè)計與選型、電器部分的選型、工藝控制點(diǎn)、工藝調(diào)整預(yù)案、窯爐的砌筑、安裝、烤窯、熱保、環(huán)保系統(tǒng)，以及前期項目立項、可行性報告、環(huán)評、安評的相關(guān)技術(shù)支持，后期的技術(shù)支持及跟進(jìn)，工藝優(yōu)化等。材料的選擇。耐火材料的選擇是一個系統(tǒng)化的工作，設(shè)計單位需要熟知各種耐火材料的特性，根據(jù)窯爐生產(chǎn)產(chǎn)品的特點(diǎn)選用不同材質(zhì)的耐材；根據(jù)客戶及產(chǎn)品的特點(diǎn)，選用不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，這需要考慮供應(yīng)商的質(zhì)量控制水平、價格等因素。鑒于全氧燃燒玻璃窯爐的空間溫度、熔化率、煙氣中水蒸氣濃度方面有別于傳統(tǒng)的空氣助燃窯爐，電熔材料的選擇應(yīng)以正規(guī)廠家為主。其關(guān)鍵部位，如流液洞、鼓泡、電極磚、加料口拐角、泄料磚、大碹等部位應(yīng)重點(diǎn)考慮。施工。施工質(zhì)量的好壞也是一個重要的環(huán)節(jié)。規(guī)范的施工應(yīng)該包括安全、環(huán)境、工程統(tǒng)籌等諸多因素，正規(guī)的施工單位雖然價格略貴但是施工質(zhì)量有保障，對窯爐的壽命有很大的幫助。運(yùn)行。一個好的窯爐，要想獲得較長的窯齡，除了以上因素外，正確的操作與使用同樣是非常重要的。工藝制度。一個好的工藝制度的確立，不僅可以確保穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量、合理的能耗指標(biāo)及環(huán)保預(yù)期，更是延長窯爐壽命的重要環(huán)節(jié)。換料。部分企業(yè)由于市場的原因會在一個窯期內(nèi)多次換料，即更換配方、甚至是更換完全不同的產(chǎn)品。這對窯爐的壽命影響也是很大的，尤其是在窯爐后期還會有其它風(fēng)險，需特別關(guān)注。熱保。熱保，部分窯爐公司稱之為熱處理，這是對窯爐公司綜合能力的考驗。由于全氧燃燒火焰空間多使用干砌的手法，如果熱保不合理或不到位，后期穿火的幾率就會很大。冷卻。國內(nèi)部分企業(yè)對窯爐冷卻的認(rèn)識不到位，更有甚者，認(rèn)為窯爐冷卻會增加能耗而拒絕使用池壁冷卻，這樣無疑會加劇耐火材料的侵蝕，對窯爐的壽命很不利。其實，作為窯爐設(shè)計的一個重要組成部分，窯爐冷卻系統(tǒng)的計算、設(shè)備選型、安裝調(diào)試及使用有一套科學(xué)的體系，正確的掌握并使用是延長窯爐壽命的重要手段。（3）延長窯爐壽命的系統(tǒng)化思維?？茖W(xué)理性地對待窯爐壽命，樹立噸玻璃耐材耗量的理念。在一定的條件下，所有人都會認(rèn)為窯爐的壽命越長越好，但是窯爐壽命的設(shè)計與把握，是一套科學(xué)的系統(tǒng)工程，如果不考慮建造成本、產(chǎn)品的特性、經(jīng)濟(jì)效益以及使用者的訴求，一味地追求長壽命窯爐可能會得不償失，不被市場接收。制定合理的熔化率。熔化率不是越高越好，窯爐熔化率的設(shè)定要考慮產(chǎn)品的特點(diǎn)、工藝制度、甲方投資意愿等多種因素，制定合理的指標(biāo)并確保達(dá)到即為最佳。根據(jù)窯爐及生產(chǎn)狀況及時調(diào)整熔化率指標(biāo)。熔化率指標(biāo)不是一成不變的，需要生產(chǎn)管理者根據(jù)具體情況做出適當(dāng)調(diào)整，特別在窯爐后期耐火材料侵蝕嚴(yán)重，窯爐存在風(fēng)險時，及時降低熔化率尤為重要。強(qiáng)制熔化的危害。部分設(shè)計單位為了追求不切實際的熔化率，通過升高預(yù)熔區(qū)的溫度強(qiáng)制熔化以達(dá)到提升產(chǎn)量的目標(biāo)，這對窯爐的能耗、有效成分揮發(fā)及窯爐壽命均會帶來負(fù)面影響。非正常停爐及常見故障（1）漏料。漏料是全氧燃燒窯爐非正常停窯的最主要因素。漏料的部位多集中在池壁、流液洞、池底、加料口。其中，以流液洞漏料最多。這是因為流液洞是整窯玻璃液流動性最高的部位，也是侵蝕最為嚴(yán)重的，這一點(diǎn)與其它窯爐基本一致。全氧燃燒窯爐一般熔化率會高于傳統(tǒng)的空氣助燃的窯爐，所以流液洞的侵蝕也會較傳統(tǒng)窯爐更厲害，這一點(diǎn)需要通過改善流液洞結(jié)構(gòu)、使用更高級的耐火材料、更加科學(xué)的冷卻方式等措施減緩玻璃液對耐材的侵蝕，以延長窯爐壽命。（2）大碹垮塌。由于全氧燃燒的特點(diǎn)，尾氣中的水蒸氣濃度是普通空氣助燃窯爐的5～7倍，所以目前大碹材料的選擇不以普通硅質(zhì)材料為主，目前常見的材料有以下幾種：燒結(jié)材料：無鈣硅磚；鎂鋁尖晶石；鋯莫來石。

電熔材料：1681；1851；α-β（MH）。從國內(nèi)全氧燃燒技術(shù)投入使用以來，大碹出現(xiàn)問題導(dǎo)致窯爐非正常停爐，是僅次于窯爐漏料的第二大故障。上述常用的材料中，多數(shù)出現(xiàn)過問題，集中表現(xiàn)為大碹變形、垮塌，見圖1。圖1大碹變形、垮塌照片（3）胸墻燒穿。胸墻燒穿的發(fā)生幾率還是比較高的。這是因為全氧燃燒的火焰溫度較普通的空氣助燃火焰更高，更硬。所以，由于控制不良、點(diǎn)檢不到位造成的非正常燃燒極易導(dǎo)致胸墻的燒穿甚至垮塌。這里非正常燃燒主要是指回火、火焰過長。圖2為胸墻燒損照片。圖2胸墻燒損照片（4）燃燒器燒損。燃燒器使用不當(dāng)、未按要求進(jìn)行日常點(diǎn)檢是造成燃燒器燒損的主要原因，一般情況下超過燃燒器的上下限，較大的燃料、氧氣壓力波動、流淌物處理不及時都是造成燒損的原因，通常情況下燃燒器燒損會伴隨窯爐耐火材料的燒損，同樣會大大影響窯爐的壽命。（5）爆炸。作為一種成熟的燃燒技術(shù)，全氧燃燒技術(shù)的安全性沒有任何問題。但是前提是要按照規(guī)范制造和提供設(shè)備，業(yè)主嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行使用和操作設(shè)備。所有非正常、不合規(guī)的情況都可能帶來危險，這一點(diǎn)跟其它工業(yè)化生產(chǎn)的要求并沒有不同。燃料、氧氣泄露、燃燒器燒損、管道燒損、甚至系統(tǒng)爆炸的情況在我國都有出現(xiàn)過。如何提高窯爐壽命（1）規(guī)范化。業(yè)主要想獲得一個理想的窯爐壽命，首先要選擇有經(jīng)驗有業(yè)績的設(shè)計單位，堅信好的產(chǎn)品是設(shè)計出來的理念。其次，選擇有全氧燃燒窯爐砌筑及烤窯經(jīng)驗的施工單位。全氧燃燒窯爐與傳統(tǒng)的空氣助燃窯爐有著一定的差別，在窯爐的砌筑、烤窯升溫以及熱處理方面均有獨(dú)特的地方。雖然在砌筑上由于沒有了蓄熱室的燒結(jié)材料的砌筑，工作量有所減少，但是在砌筑質(zhì)量上的要求會更加嚴(yán)格。烤窯升溫也會因材料及結(jié)構(gòu)的不同有較大差異，這一點(diǎn)需特別注意。工藝制度規(guī)范化。避免人為因素的過多干預(yù)，避免工藝制度特別是出料量、溫度制度的隨意性。耐火材料，特別是與玻璃接觸的部位、火焰空間以及可能污染玻璃的部位，堅持使用符合規(guī)范的材料，避免因使用不合規(guī)材料帶來的不良影響。設(shè)備，可能影響到產(chǎn)品質(zhì)量，特別是窯爐壽命、安全的環(huán)節(jié)一定倍加注意，應(yīng)該引起高度的重視。（2）科學(xué)化。使用全氧燃燒窯爐時，首先要擯棄已有的傳統(tǒng)觀念。尊重全氧燃燒技術(shù)內(nèi)在的規(guī)律性、遵守操作規(guī)程。部分業(yè)主因多年空氣助燃窯爐養(yǎng)成的操作習(xí)慣，不能與全氧燃燒窯爐有機(jī)結(jié)合起來。不重視對窯爐數(shù)據(jù)的積累、分析，應(yīng)對問題時不能做到有的放矢。常見的錯誤理念是：玻璃出微泡（也有叫麻料、麻皮）通常是以增加燃料、提高溫度為常用手段，沒有合理的工藝制度、溫度梯度，簡單的提高溫度不僅增加能耗，對窯爐的壽命也是不利的。（3）系統(tǒng)化。在設(shè)計理念、材料及設(shè)備選擇、運(yùn)行預(yù)案、工藝控制等方面統(tǒng)籌考慮，均衡分配資源。不能為改善或解決一個問題，簡單地改變一個部位的投資密度。（4）創(chuàng)新。新材料、新技術(shù)、新工藝的運(yùn)用是未來全氧燃燒窯爐獲得更加廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。低動能燃燒技術(shù)、熱氧技術(shù)、氫能源燃燒、浸沒燃燒、混合燃燒技術(shù)是未來發(fā)展的方向。其中不少技術(shù)對延長窯爐壽命有著革命性的作用，非常值得期待。展望全氧燃燒技術(shù)在玻璃領(lǐng)域運(yùn)用已經(jīng)有超過30多年的歷史，在我國也有20年的積累，特別是近年來由于產(chǎn)品升級、環(huán)保