液晶玻璃窯爐磚材侵蝕及后期運(yùn)行安全對(duì)策

0引言液晶玻璃因其獨(dú)特的組成及工藝特性，通常窯爐采用電加熱為主、燃?xì)饧訜釣檩o的熔制方式，因窯內(nèi)玻璃液流動(dòng)及電極磚材質(zhì)與池壁磚材質(zhì)差異，造成窯爐侵蝕速度快，電極磚侵蝕速度大于池壁磚侵蝕速度，與池壁磚結(jié)合部易侵蝕形成凹槽，進(jìn)而加快池壁磚侵蝕，窯爐運(yùn)行后期存在嚴(yán)重安全隱患，窯爐運(yùn)行壽命較短。為了進(jìn)一步延長(zhǎng)窯爐使用壽命，減緩窯爐侵蝕速度，為窯爐運(yùn)行后期提供安全保障，需采取相關(guān)措施。目前玻璃行業(yè)主要通過(guò)調(diào)整窯爐外部冷卻風(fēng)量、對(duì)窯爐薄弱部位加強(qiáng)冷卻，對(duì)滲漏部位進(jìn)行貼磚、貼水包，達(dá)到減緩窯爐侵蝕速度，保障窯爐運(yùn)行安全的目的。對(duì)于液晶玻璃窯爐，在借鑒上述手段的同時(shí)，結(jié)合液晶玻璃窯爐的特點(diǎn)，從設(shè)備、工藝方面著手，制定減緩窯爐侵蝕速度、保障窯爐后期運(yùn)行安全的措施，延長(zhǎng)窯爐使用壽命。

1液晶玻璃窯爐結(jié)構(gòu)及熔制過(guò)程液晶玻璃窯爐結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。液晶玻璃熔制過(guò)程中，電能占總能量的75%左右，燃?xì)饽苷伎偰芰康?5%左右。電極磚嵌于窯爐兩側(cè)池壁，電極磚與玻璃液接觸面池壁磚內(nèi)表面齊平，電極磚下沿略高于池底鋪面磚，電極磚上沿低于玻璃液面。同一直線（與玻璃液流向垂直）上的兩組電極磚為一對(duì)電極，玻璃熔制過(guò)程中通過(guò)對(duì)各對(duì)電極間加載一定的電流，在一定溫度下玻璃液在電流的作用下使電能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)配合料和碎玻璃的混合物進(jìn)行熔制。天然氣燒槍布置于窯爐兩側(cè)胸墻上，確保窯爐上部空間溫度穩(wěn)定，對(duì)配合料的熔制起輔助作用。液晶玻璃窯爐采用兩臺(tái)密閉式螺旋加料機(jī)，同時(shí)將配合料輸送進(jìn)入窯內(nèi)的加料方式，在螺旋加料機(jī)下料點(diǎn)位置形成兩個(gè)明顯的錐形料山。圖1窯爐結(jié)構(gòu)立視圖2磚材侵蝕及窯爐后期運(yùn)行安全措施2.1電極磚與池壁磚差異引起的侵蝕及措施目前，液晶玻璃窯爐使用的電極磚多為以氧化錫為主的電極磚，池壁磚為含鋯量較高的電熔剛玉磚、高鋯磚等耐侵蝕材料。窯爐運(yùn)行過(guò)程中，電極間加載電流，電極磚內(nèi)表面溫度遠(yuǎn)大于相鄰池壁磚溫度，同時(shí)在高溫環(huán)境下電極磚耐侵蝕性小于池壁磚，致窯內(nèi)電極磚的侵蝕速度遠(yuǎn)高于池壁磚的侵蝕速度。窯爐運(yùn)行一段時(shí)間后，由于電極磚侵蝕量大于池壁磚侵蝕量，導(dǎo)致窯內(nèi)于電極磚處形成凹槽，如圖2所示，凹槽邊沿處的池壁磚因玻璃液的機(jī)械沖刷加劇，侵蝕速度同樣加快。窯爐運(yùn)行后期電極磚與池壁磚薄弱處存在明顯的透紅光、磚縫處存在玻璃液擠出等異?，F(xiàn)象，窯爐運(yùn)行存在嚴(yán)重的安全隱患。相應(yīng)措施：定期對(duì)電極磚進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)。推進(jìn)原則：減小推進(jìn)動(dòng)作對(duì)生產(chǎn)的影響，實(shí)行少量多次。在不改變電極磚材質(zhì)、外觀、安裝位置等客觀條件下，電極磚侵蝕速度高于池壁磚侵蝕速度的情況必然存在。為了減輕因電極磚侵蝕形成凹槽導(dǎo)致池壁磚侵蝕加快的情況，通過(guò)定期對(duì)玻璃成分進(jìn)行測(cè)量分析，計(jì)算玻璃中氧化錫含量，進(jìn)而得出電極磚侵蝕總量，根據(jù)電極磚與玻璃液接觸面積可計(jì)算出電極磚侵蝕厚度和侵蝕速度（mm/月），根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況定期對(duì)電極進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)，減小電極磚與相鄰池壁磚形成凹槽深度，降低池壁磚侵蝕速度。推進(jìn)時(shí)間間隔不應(yīng)大于12個(gè)月/次，避免因長(zhǎng)期不調(diào)整導(dǎo)致的凹槽過(guò)深，凹槽面積擴(kuò)大，推進(jìn)后緩解效果不明顯。同時(shí)各對(duì)電極磚安裝位置不同，相應(yīng)的侵蝕量也存在一定差異。一般情況下熱點(diǎn)附近，玻璃液溫度較高且對(duì)流強(qiáng)烈，該位置附近的電極磚侵蝕相對(duì)較其他位置大，推進(jìn)量可適當(dāng)增加，其他位置相應(yīng)減小。圖2電極磚侵蝕2.2玻璃液流動(dòng)產(chǎn)生的侵蝕及措施液晶玻璃窯爐內(nèi)玻璃液的流動(dòng)情況如圖3所示。配合料進(jìn)入窯內(nèi)后，一部分于玻璃液表層形成料山并向前緩慢推進(jìn)，一部分向下運(yùn)動(dòng)后再隨玻璃液向前運(yùn)動(dòng)。于熱點(diǎn)處，因玻璃液上下對(duì)流強(qiáng)烈，玻璃液由在下層流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵谏蠈恿鲃?dòng)。至流液洞處玻璃液向下運(yùn)動(dòng)流出。期間玻璃液在熱點(diǎn)前后形成兩股環(huán)流，靠近熱點(diǎn)處的環(huán)流流向均為向上運(yùn)動(dòng)。在流液洞處，流液洞上下形成兩股渦流，渦流加劇了玻璃液對(duì)流液洞周?chē)u材的侵蝕。措施：穩(wěn)定窯內(nèi)液流的同時(shí)優(yōu)化流液洞及鉑金喉管設(shè)計(jì)。流液洞底部與窯爐池底鋪面磚齊平，消除流液洞下部渦流。流液洞處插入帶法蘭的鉑金喉管，法蘭位于窯爐外部，緊貼池壁磚外側(cè)，窯爐外部流液洞兩側(cè)設(shè)置冷卻風(fēng)管。伸入窯爐內(nèi)部的鉑金喉管，沿池壁磚內(nèi)表面在喉管外部加焊鉑金擋板。降低流液洞磚侵蝕速度。圖3窯內(nèi)玻璃液流向2.3加料變化導(dǎo)致的侵蝕及措施窯內(nèi)玻璃液流動(dòng)對(duì)耐火材料侵蝕不可避免，其侵蝕速度主要受玻璃液流動(dòng)速度、窯爐運(yùn)行溫度及液流穩(wěn)定性影響。玻璃液流動(dòng)速度與窯爐出料量緊密聯(lián)系，出料量越大對(duì)應(yīng)窯內(nèi)玻璃液流速越快；窯爐運(yùn)行溫度則直接關(guān)乎窯爐運(yùn)行工藝。在窯爐運(yùn)行過(guò)程中這兩項(xiàng)指標(biāo)基本維持在指定數(shù)值范圍內(nèi)，波動(dòng)幅度小且波動(dòng)頻次低。窯爐加料卻因加料方式及加料設(shè)備的原因，料山呈現(xiàn)周期性的坍塌、堆積變化，進(jìn)而導(dǎo)致窯內(nèi)玻璃液流存在頻繁變化，加劇爐體侵蝕，通常表現(xiàn)為池壁磚液位線附近侵蝕嚴(yán)重。措施：優(yōu)化加料設(shè)備，減小加料造成的料山波動(dòng)的大小及頻次。具體為對(duì)加料落點(diǎn)進(jìn)行延伸，減小料堆面積，減少料山波動(dòng)，穩(wěn)定窯內(nèi)玻璃液位，降低液位線附近磚材的侵蝕速度，同時(shí)減小因料山變化造成的配合料對(duì)耐火材料的沖刷侵蝕。其中加料落點(diǎn)的調(diào)整應(yīng)根據(jù)窯爐實(shí)際情況制定合理的調(diào)整距離，不同運(yùn)行時(shí)期對(duì)應(yīng)的加料落點(diǎn)位置存在差異，每次調(diào)整距離不應(yīng)超過(guò)30mm，調(diào)整效果觀察時(shí)間不應(yīng)低于3天。

2.4工藝變化造成的侵蝕及措施隨著窯爐運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，窯爐后期其磚體侵蝕量越來(lái)越大，磚材越來(lái)越薄，窯爐散熱量增加。同時(shí)窯爐運(yùn)行后期為了減緩窯爐侵蝕速度，會(huì)適當(dāng)提高窯爐冷卻風(fēng)量，進(jìn)一步加劇了爐體熱量的散失。為了維持窯爐工藝的穩(wěn)定性，窯爐能量供給增加，電助熔加載功率增大，電極磚表面溫度升高，導(dǎo)致電極磚及其周?chē)乇诖u侵蝕速度增大，為窯爐后期運(yùn)行安全帶來(lái)極大隱患。措施：窯爐運(yùn)行后期優(yōu)化窯爐能量分配。提高燃?xì)馓峁┠芰空急?，減小電能占比，降低電助熔功率，降低電極磚表面溫度，減緩電極磚及池壁磚侵蝕速度。優(yōu)化窯爐能量期間，為穩(wěn)定窯爐工藝，維持各區(qū)能量平衡及溫度梯度，可適當(dāng)調(diào)整各區(qū)的燃料及電助熔功率占比。優(yōu)化窯爐能量占比的調(diào)整對(duì)窯爐工藝影響較大，期間應(yīng)時(shí)刻關(guān)注窯爐工藝變化及生產(chǎn)變化情況，盡量減小調(diào)整幅度及頻次，總?cè)細(xì)饽苷急茸罱K不應(yīng)高于38%，避免因工藝調(diào)整造成的產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量的下降。

2.5其他配合料中含有的有害雜質(zhì)進(jìn)入窯內(nèi)，窯爐砌筑質(zhì)量，窯爐運(yùn)行工藝溫度制定，耐火材料制造品質(zhì)、加工質(zhì)量等也是造成爐體侵蝕加劇的影響因素，在相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于以上影響因素已做出大量分析，文中不再做討論。本文對(duì)優(yōu)化窯