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延长玻璃窑炉的炉龄

延长玻璃窑炉的炉龄

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【摘要】:
从最初开始,一直困扰玻璃生产制造行业之中对玻璃窑炉进行连续操作用户们的一个常见问题就是玻璃窑炉的使用寿命很短。为了延长玻璃窑炉的炉龄寿命,人们开展了很多研究和开发工作。   现在人们所使用的玻璃熔制技术,最初来源于1860年德国西门子兄弟公司(SiemensBrothers)所设计和开发的连续玻璃窑炉熔制技术,已经根据玻璃生产和制造的需要,进行了很多演进和发展。   然而,由于玻璃行业进一步细分为

从最初开始,一直困扰玻璃生产制造行业之中对玻璃窑炉进行连续操作用户们的一个常见问题就是玻璃窑炉的使用寿命很短。为了延长玻璃窑炉的炉龄寿命,人们开展了很多研究和开发工作。

    现在人们所使用的玻璃熔制技术,最初来源于1860年德国西门子兄弟公司(Siemens Brothers)所设计和开发的连续玻璃窑炉熔制技术,已经根据玻璃生产和制造的需要,进行了很多演进和发展。

    然而,由于玻璃行业进一步细分为瓶罐玻璃、光纤玻璃以及特种玻璃等等,并且这些细分行业还会进一步细分为更细小的玻璃子行业,因而玻璃熔制技术的发展受到了玻璃行业这种特有状况的阻碍。

    在过去五十年之中,在改善和提高玻璃窑炉炉龄寿命方面,人们已经取得了很多重大的成就和进步,有很多玻璃窑炉的炉龄寿命已经超过了13年之久。要使玻璃窑炉具有很长的炉龄寿命,就需要其具备良好的设计,并且在装备和耐火材料方面不断取得进步。主要要关注以下一些方面:采用AZS耐火材料代替耐火粘土氧化铝材料;使用各种功能复杂的仪表以及监控设备;连续而平滑的窑炉操作以及及时采取补救措施等等。

     近年以来,玻璃窑炉的翻修重建工作也已经受益于在延长玻璃窑炉炉龄寿命技术研究和开发方面所取得的一些进展。如表1所示,现在有很多玻璃窑炉已经把其炉龄寿命的目标设置为13至18年甚至更长的时间。

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    近年以来,人们在增加和延长玻璃窑炉的炉龄寿命方面已经提出了越来越多的要求。为了减少玻璃窑炉操作和运营的人力资本需求,降低玻璃窑炉的投资和成本;以便减少玻璃熔制的资金和成本,玻璃生产制造厂商已经采用了增加玻璃窑炉的规模和尺寸,减少玻璃窑炉的数量等等一些措施。在很多情况之下,在玻璃窑炉的翻修和重建期间,已经不再有闲置的玻璃窑炉可供投入到玻璃的熔制和生产制造过程之中。在这种情况之下,使玻璃窑炉具有很长的炉龄寿命,并且最大化程度地减少玻璃窑炉的维修时间就显得非常重要。与此同样重要的是,玻璃窑炉的翻修重建成本或者冷修成本可能会十分昂贵,在一个玻璃生产制造厂商的总体资金支出之中,这种翻修重建成本或者冷修成本可能会占到很大一部分的资金比例。

    在延长玻璃窑炉炉龄寿命方面所使用的各种技术,大致可以总结并归类为以下三类:

操作实践类:

   玻璃窑炉的工艺操作和控制对于玻璃窑炉的炉龄寿命具有重要的影响和作用。必须根据生产需求,按照能够实现最大化延长玻璃窑炉炉龄寿命的方式来操作和控制窑炉。

    为了达到这种效果,人们经常所采用的措施就是,随时根据玻璃窑炉炉龄寿命进程来对玻璃窑炉的操作实践进行更新和改进,并且对玻璃窑炉的各种故障部位及时进行维护和处理。

补救措施和热修补类:

    如图1所示,一旦玻璃窑炉发生可能会影响玻璃窑炉炉龄寿命的磨损或者破坏,在情况变得清晰明了的时候,就一定要使用或者研究和开发出相应的工程维修技术措施和方法,以便最大化延长玻璃窑炉的炉龄寿命。

在未来翻修之中不断改进设计类:

    随着人们研究和开发出越来越多的材料和设备,应该将这些材料和设备使用到玻璃窑炉未来的翻修和重建过程之中,从而延长玻璃窑炉重要部位的使用寿命,这样做起来会很节省成本。

    为了延长现有玻璃窑炉以及那些没有采用长寿命材料以及设备来进行翻修重建玻璃窑炉的炉龄寿命,或者为了延长那些以很高的生产效率进行生产制造玻璃窑炉的炉龄寿命,各种维修技术在其中起到了重要的作用。   

    这些年以来,有关玻璃窑炉的各种工程技术、计划以及维修或者重建执行已经取得了显著的进步。在本文之中,将重点介绍的一个方面是有关玻璃窑炉修补方法和措施的进展情况,例如玻璃窑炉的各种热修补新技术,主要包括陶瓷料焊补、玻璃窑炉底部的热修补技术、玻璃窑炉的锚固以及玻璃窑炉炉体覆盖保护等等。

热修补技术

窑内陶瓷料焊补:通过使用一种特制的长杆,将混合均匀的耐火材料粉末以及金属在一股氧气气流的喷吹下,喷洒在需要进行热修补的窑炉部位表面。其中,金属颗粒开始氧化的温度为2500摄氏度。玻璃窑炉之中耐火材料部件所达到的高温会促使金属颗粒在耐火材料表面熔化。从而确保这些耐火材料部件与焊补材料之间产生非常好的锚定固定效果。这种熔化后液态化的焊补物质可以填灌修补任何种类的玻璃窑炉孔洞、连接部位以及裂纹等等,并且一旦玻璃窑炉的温度达到其正常工作温度之后就会固化,形成与玻璃窑炉结构紧密焊补在一体的单一紧凑物体。如图2a以及2b所示,焊补之后的耐火材料部件几乎可以保持其原有部件的性能,从而可以减少应力和反应,使修补部件达到更长的使用寿命。

   窑外陶瓷料焊补封堵:通过使用各种可用的长杆,可以对玻璃窑炉炉体外部的各种接头、空隙以及窑炉穹顶部件进行焊补封堵,以便减少这些地方可能出现的热量损失和耗散。这种玻璃窑炉炉体外部焊补材料由很多种粉末混合而成,专门用于玻璃窑炉炉体外部进行焊补封堵这种应用场合。

    蓄热室的清洁:由于硫酸盐会沉积 在蓄热室的格子砖上,从而导致玻璃窑炉的窑压增加,玻璃窑炉的损耗增大,对玻璃窑炉的使用寿命造成损害。通过使用特制的长杆对玻璃窑炉蓄热室进行定期清洁、可以将堵塞在关键部位的硫酸盐清理乾净,从而通过针对性安排和操作,恢复玻璃窑炉的使用效率。

    在最近所实施的一个案例之中,有一台燃烧燃油的玻璃窑炉,通过耗费五天的时间对其蓄热室格子砖进行清洗之后,该玻璃窑炉的炉压从240Pa降低至160Pa,减少了80Pa(折合为33.3%的百分比。如果清洁的时间再多一些的话,有可能还可以使玻璃窑炉的炉压降低到120或者110Pa(折合为50%的百分比)。

    锚固耐火砖:在对玻璃窑炉进行维修的时候,采用保持原有耐火砖的完整性和一致性这种方法和措施,较更新耐火砖或者进行陶瓷料焊补修补这两种方法和措施来说要更好。所以,在发现耐火砖产生裂纹或者出现不稳定迹象的时候,我们就会快速应对,采用炙热的长杆在耐火砖上钻开一些孔洞、将他们用Inconel牌号的耐蚀合金条锚固在carpentry上。当玻璃窑炉炉壁耐火砖墙出现碎裂的时候,还需要插入一些冷却挂钩,才有可能避免玻璃窑炉炉壁耐火砖墙出现崩塌的情况。

    如果玻璃窑炉的穹顶出现了大尺寸的孔洞,可以通过设置和安放摆动的耐火砖来对其进行维修,该摆动的耐火砖首先采用链条被绑定在carpentry上,然后再通过在内部焊接而被固定,或者也可以在其外部敷设一层特种耐高温水泥来进行固定。

    窑底输粉维修:如果玻璃窑炉的炉底出现了破损区域或部位,就可以使用输送粉体。Grcnaillage技术来对其进行维修。通过使用与玻璃窑炉底部原始材料相同的耐火材料,在碾磨之后将这些耐火材料粉体输送添加在待维修目标区域或者部位的表面之上,就可以恢复这些破损窑炉底部部位的厚度和平整度,延缓或减少其破损进程。这种窑炉修补技术既可以在玻璃窑炉熔池满负荷工作的时候使用,也可以在玻璃窑炉熔池排空不工作的时候使用,所  以其使用过程不受玻璃窑炉是否排空的状态而影响。通过观察处于排空不工作状态的玻璃窑炉熔池。我们很容易就可以在热修补期间了解破损区域或者部位的情况。玻璃窑炉的检查和评估在玻璃窑炉的整个炉龄使用生命周期之中,各种检查和评估是了解和分析玻璃窑炉、耐火材料以及钢构件状况的重要工具。通过使用诸如红外摄像仪以及水冷摄像机之类的仪器和设备,可以开展和提供多种多样的检测服务。

    热成像:在定位局部过热部位的时候·这是一种特别有效的技术。

    通过使用红外摄像仪,就可以测量出衬有耐火材料玻璃窑炉炉体的表面温度。通过将该测量温度以及设计额定温度进行对比和计算,就可以计算出耐火材料衬里的残余厚度。

    在此检测结果的基础之上,就可以估算出玻璃窑炉的残余使用寿命。如果有需要,也可以根据这些检测结果来制定维修计划。

   Clave内窥镜:Clave内窥镜是一台配置了水冷设施的线性内窥镜,通过连接高性能的单反(SLR)摄像仪,可以对玻璃窑炉内部的每一个部件进行观测,例如:玻璃窑炉的上部结构,炉壁、胸墒、燃烧室、蓄  热室以及给料器等等。

    可视化内窥镜:可视化内窥镜(或者可称为焊补内窥镜)与用于焊补的长杆都具有相同的结构,目的是为了确保能够给摄像仪连续不断地进行冷却处理。可视◆15化内窥镜之所以出现和使用,就是为了满足在对玻璃窑炉进行焊补的时候能够对那些不能够通过眼睛直接观测的焊补点实时观测的需要,从而改善和提高窑炉修补工作的性能和质量。

   这种可视化内窥镜经常需要临时做成各种形状,取决于玻璃窑炉以及待维修部位的可接触状况等需要和要求。通过使用可视化内窥镜技术,还可以使我们在进行修补工作的时候进行录像记录,正是基于这方面的原因,也可以将可视化内窥镜用于蓄热室交叉部位的地下检测(如图3a&b)所示。

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结论

   为了让玻璃窑炉获得长久的炉龄使用寿命,就需要让玻璃窑炉的操作和运行保持在一种既平稳又平滑的状态。

    对于玻璃窑炉的稳定操作和运行来说,有诸如窑炉检测之类各种各样的仪器设备和整套的技术可供选择,它们能够实现故障区域或者部位的早期检测和诊断,从而可以方便有针对性地安排相关的补救措施,例如采取陶瓷焊补等方法来延长玻璃窑炉的炉龄。

    还应该最大化程度地利用一些计算机来处理和分析重要数据,让操作人员既可以快速获得玻璃窑炉潜在故障区域或者部位的信息,又能够了解相应的解决问题操作建议。

    对于玻璃窑炉潜在故障区域或者部位采取积极主动的工作,实施诸如玻璃窑炉的热修补和检测之类的补救措施和手段,这对于最大程度地延长玻璃窑炉的炉龄来说都是非常关键和重要的一些工作。对于现存仍然还在使用的那些不具备现代设计功能的旧玻璃窑炉来说,这一点尤其显得特别重要。玻璃窑炉可以采用的热修补方法和措施就包括了陶瓷焊补,通过使用各种现存的粉体混合物来延长耐火材料的使用时间。

    由于现在有更加先进的维修技术可以供选择使用,再加上对玻璃窑炉进行整体翻修重建需要投入大笔的资金并需要付出大量的生产成本,特别是为了延长玻璃窑炉的投资回报、节省资金投入以及在没有冗余熔制能力来对玻璃窑炉进行停炉冷修的情况之下,越来越多的玻璃生产制造企业正趋向于采用热修补的方法和措施来延长玻璃窑炉的炉龄寿命。

    为了进一步改善和提高玻璃窑炉的炉龄寿命,就需要在材料以及技术方面不断进行研究和开发,这一点非常重要,特别是要针对玻璃窑炉的重点部位。在延长玻璃窑炉炉龄寿命的时候·热修补的作用非常重要。这方面需要继续开展的工作是锚固、新材料以及新技术的完善和提高。

    另外,减少冷却设施的故障和失效从而避免玻璃熔体泄漏,这也是延长玻璃窑炉炉龄寿命的一个重要方面。这时候就需要定期采取包括可视化内窥镜和热成像分析在内的各种检测技术,来识别和判断何时该进行维护性工作。随著玻璃窑炉的使用时间增加,就需要综合考虑以上各个方面,从而将玻璃窑炉的炉龄寿命最大化程度地延长。