小爐的(de)結構(gou)對(dui)于(yu)火(huo)(huo)焰(yan)(yan)噴(pen)出的(de)方(fang)向、速度、空氣煤氣混合程度和(he)火(huo)(huo)焰(yan)(yan)長度有決定影響,空煤氣預(yu)熱(re)溫度的(de)高低以及空氣過剩系數(shu)的(de)多少,決定了火(huo)(huo)焰(yan)(yan)的(de)氣氛(fen)和(he)火(huo)(huo)焰(yan)(yan)的(de)燃燒溫度,所以小爐結構(gou)對(dui)于(yu)窯內的(de)傳熱(re)情況及玻(bo)璃的(de)熔化過程有重(zhong)要作用。
對燒(shao)液體燃(ran)料和天然氣(qi)、焦(jiao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)的熔(rong)窯來(lai)說,小爐(lu)結構較(jiao)為簡單,僅有小爐(lu)噴出口和水(shui)平(ping)(ping)通道。對燒(shao)發(fa)生爐(lu)煤(mei)氣(qi)的熔(rong)窯來(lai)說,小爐(lu)除有噴出口和水(shui)平(ping)(ping)通道外,還有預燃(ran)室(shi)、小爐(lu)舌頭、空(kong)氣(qi)上(shang)升道、煤(mei)氣(qi)上(shang)升道。
(1)噴出口
噴(pen)出口也叫噴(pen)火口(如圖1所示(shi)),是(shi)(shi)向窯(yao)內噴出(chu)火焰(yan)的地(di)方(fang),也是(shi)(shi)從窯(yao)內吸走廢(fei)氣的地(di)方(fang)。當空氣(和煤氣)的流量和(he)火焰(yan)(yan)的燃燒溫度一(yi)定(ding)時(shi),噴出(chu)口(kou)截面積(ji)的大小就決定(ding)了火焰(yan)(yan)噴入窯內的速度,也(ye)影響著火焰(yan)(yan)的長度。而當噴出(chu)口(kou)截面積(ji)一(yi)定(ding)時(shi),噴出(chu)口(kou)的長與高(gao)之比決定(ding)了火焰(yan)(yan)對(dui)玻璃液面的覆蓋面積(ji)。
火(huo)焰速(su)度(du)過(guo)大(da)或過(guo)小(xiao)(xiao)都不(bu)利(li)于(yu)熔(rong)制過(guo)程的(de)正(zheng)常進行(xing)。如(ru)果速(su)度(du)過(guo)大(da),燃(ran)料(liao)來不(bu)及燃(ran)燒完全(quan)就延(yan)伸到對(dui)面(mian)小(xiao)(xiao)爐(lu)內(nei),其至到蓄(xu)熱室內(nei)燃(ran)燒,這既不(bu)利(li)于(yu)窯內(nei)玻(bo)璃的(de)熔(rong)化,也易燒壞(huai)對(dui)面(mian)小(xiao)(xiao)爐(lu)、蓄(xu)熱室及格子磚等。同時火(huo)焰速(su)度(du)過(guo)大(da)會把粉料(liao)帶入(ru)對(dui)面(mian)小(xiao)(xiao)爐(lu)內(nei),侵(qin)蝕小(xiao)(xiao)爐(lu)各部(bu)位砌體及堵塞格子體。如(ru)果火(huo)焰速(su)度(du)過(guo)小(xiao)(xiao),火(huo)焰發飄(piao),軟(ruan)弱無力,則不(bu)利(li)于(yu)對(dui)玻(bo)璃液及配(pei)合料(liao)的(de)傳熱,而(er)且易燒壞(huai)小(xiao)(xiao)爐(lu)噴出口平(ping)碹。為了增(zeng)加火(huo)焰覆(fu)蓋(gai)面(mian)積,要求(qiu)盡攝增(zeng)加噴出口寬度(du)。噴出口截面(mian)積常采用扁平(ping)形式,以滿足覆(fu)蓋(gai)面(mian)積。通常根據(ju)窯內(nei)溫度(du)制度(du)的(de)要求(qiu)不(bu)間(jian),噴出口的(de)寬度(du)有所區別(bie)。對(dui)7對小爐的熔窯來說,1#、2#、6#小爐寬(kuan)度(du)一樣,“小爐噴出口寬(kuan)度(du)稍小,7#小爐噴出口最小。
噴(pen)出(chu)口頂(ding)部的(de)碹叫做小(xiao)爐(lu)前平喧;噴(pen)出(chu)口兩側的(de)墻叫小(xiao)爐(lu)垛(也叫小(xiao)爐(lu)腿),下面是(shi)小爐(lu)掛(gua)鉤磚。由于火焰(yan)噴(pen)入窯內(nei)或窯內(nei)高溫氣體排出(chu)均經過噴(pen)出(chu)口,火焰(yan)沖刷和飛料侵蝕造成惡劣(lie)的(de)使用(yong)環(huan)境,所以,噴(pen)出(chu)口各部(bu)位(wei)使用(yong)氧化法普(pu)通(tong)澆鑄電熔鋯剛玉磚砌筑。
噴出口與液(ye)(ye)面(mian)(mian)的距離(li)一般希望愈(yu)小愈(yu)好,使火焰貼近液(ye)(ye)面(mian)(mian),對傳(chuan)熱有利。一般噴出口底磚與玻璃液(ye)(ye)面(mian)(mian)距離(li)為400 ~600mm。
(2)預燃(ran)室
對燒發生爐煤氣(qi)(qi)的(de)熔(rong)窯來說,從舌頭端部到(dao)噴出口(kou)外沿處的(de)小爐空間(jian)稱為(wei)預(yu)燃(ran)室。預(yu)熱的(de)空氣(qi)(qi)和煤氣(qi)(qi)由舌頭碹上、下分別進(jin)入后(hou),在(zai)舌頭前面相遇,互相擴散和互相撞(zhuang)碰而(er)混合,進(jin)行一定程度(du)的(de)燃(ran)燒,并以一定的(de)角度(du)噴入窯內。為(wei)了保(bao)證煤氣(qi)(qi)在(zai)窯內能完(wan)全燃(ran)燒,預(yu)燃(ran)室起(qi)到(dao)很大(da)的(de)作用,從而(er)預(yu)燃(ran)室長度(du)(即空、煤(mei)氣混合燃燒(shao)的路程)也(ye)反映出混合燃燒的時(shi)間,是一個重(zhong)要的結構指標。
對在小爐上通過側插(cha)、頂插(cha)或(huo)底插(cha)噴槍(qiang)的(de)形式進行燃燒的(de)熔窯來說(shuo),小爐內的(de)空間也稱為預燃室。
對通過小(xiao)爐(lu)(lu)底(di)部(bu)燃(ran)燒液體(ti)燃(ran)料和(he)天(tian)然氣的(de)(de)熔窯來說,小(xiao)爐(lu)(lu)內的(de)(de)空(kong)間(jian)稱為空(kong)氣通道。
預燃室(或空(kong)氣通道)是由斜(xie)坡(po)喧(xuan)(xuan)、小爐(lu)(lu)側墻(qiang)和小爐(lu)(lu)底(di)板(ban)(ban)組成。小爐(lu)(lu)底(di)板(ban)(ban)由底(di)磚、鑄鋼板(ban)(ban)或布置有序(xu)的(de)槽鋼組成;斜(xie)坡(po)喧(xuan)(xuan)的(de)橫推力(li)由小爐(lu)(lu)兩側工字鋼立(li)柱(zhu)之間的(de)拉條承擔。預燃(ran)室的(de)結構對(dui)于全窯火焰的(de)組織是一個重要的(de)因素。預燃(ran)室的(de)磚砌體與高溫火焰接觸,所以斜(xie)坡(po)喧(xuan)(xuan)、側墻(qiang)使用(yong)33#氧化(hua)法(fa)普通澆鑄電熔鋯剛玉磚(zhuan),小爐底磚(zhuan)使用33#氧化(hua)法無縮孔(kong)電熔鋯(gao)剛玉(yu)磚。斜坡(po)碹和側墻從(cong)里到(dao)外(wai)依次用鋯(gao)質密(mi)封料、高鋁保(bao)溫磚和保(bao)溫涂料進(jin)行保(bao)溫;小爐底從(cong)里到(dao)外(wai)依次用鋯(gao)質密(mi)封料、高鋁磚進(jin)行保(bao)溫;再下面有扁水(shui)包隔熱,以降低檢查及更換噴嘴時的(de)操作環(huan)境溫度。
(3)小爐(lu)下(xia)傾角
對燒(shao)(shao)發生爐(lu)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)熔窯,小爐(lu)斜坡喧與(yu)(yu)水(shui)平(ping)面的(de)角(jiao)度(du)構(gou)(gou)成(cheng)了空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)股(gu)(gu)的(de)下(xia)傾(qing)角(jiao),小爐(lu)底板與(yu)(yu)水(shui)平(ping)面的(de)角(jiao)度(du)構(gou)(gou)成(cheng)了煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)股(gu)(gu)的(de)上傾(qing)角(jiao)。上、下(xia)傾(qing)角(jiao)構(gou)(gou)成(cheng)了煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)(yu)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)股(gu)(gu)相(xiang)遇的(de)交角(jiao)。兩流(liu)(liu)股(gu)(gu)交角(jiao)愈(yu)大,混(hun)合愈(yu)強烈。由(you)舌(she)(she)頭端部到噴出口的(de)出口斷(duan)面之間的(de)距離為預(yu)燃(ran)室(shi)長度(du),預(yu)燃(ran)室(shi)愈(yu)長,則煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)(yu)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)混(hun)合的(de)程(cheng)度(du)愈(yu)高,同時(shi),當(dang)空、煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)量及溫度(du)一定時(shi),則其(qi)混(hun)合程(cheng)度(du)與(yu)(yu)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)及煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)水(shui)平(ping)通道的(de)斷(duan)面比有(you)關。煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)預(yu)燃(ran)室(shi)內的(de)混(hun)合程(cheng)度(du)還與(yu)(yu)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)接觸面積有(you)關,即在(zai)相(xiang)問的(de)空、煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)水(shui)平(ping)通道斷(duan)面比的(de)情況下(xia),扁平(ping)形式預(yu)燃(ran)室(shi)其(qi)流(liu)(liu)股(gu)(gu)的(de)混(hun)合程(cheng)度(du)較高。對于燒(shao)(shao)發生爐(lu)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)平(ping)板玻(bo)璃(li)熔窯來說(shuo),小爐(lu)預(yu)燃(ran)室(shi)多采用有(you)舌(she)(she)頭探出、火焰平(ping)穩且較長、火根(gen)與(yu)(yu)火梢溫差較小、容易控制及檢修方便的(de)“小交角”長預燃(ran)室。長預燃(ran)室一般(ban)空氣下傾角為20°~26°,煤氣上傾角為(wei)0°~5°,即空、煤(mei)氣相交角為20°~30°。
在燃液體和天然氣(qi)(qi)的底(di)燒式小爐結構中,空氣(qi)(qi)通(tong)道的斜坡碹下傾(qing)角(jiao)是(shi)個重要參數。為了使空氣(qi)(qi)與(yu)油霧(wu)混合均(jun)勻迅速,又使火(huo)焰貼近液面,下傾(qing)角(jiao)一般取(qu)20°~25°。噴嘴允(yun)許上(shang)傾角(jiao)為(wei)5°-12°。小爐(lu)底板沒有上傾角(jiao),一(yi)般砌成平(ping)面(mian)或階梯式,這樣使助燃空氣經小爐(lu)門進(jin)入(ru)窯(yao)內時盡可能迅速與(yu)油霧混(hun)合(he)(he),保證噴嘴附近有足夠的(de)空氣供逐步擴散的(de)油霧允分燃燒(shao)(shao),并使火焰正好掠(lve)過玻(bo)璃(li)液面(mian)。下傾角(jiao)必(bi)須與(yu)其他條件相(xiang)配(pei)合(he)(he),如小爐(lu)高寬比、小爐(lu)與(yu)燃燒(shao)(shao)器的(de)距離(li)、小爐(lu)與(yu)液面(mian)的(de)高度(du)等,從而選擇最為合(he)(he)適的(de)角(jiao)度(du)。
(4)小爐水(shui)平通(tong)道(dao)
對燃油和天然氣、焦(jiao)爐煤氣的(de)熔窯來說,空氣經蓄熱室(shi)預熱,上升到頂部轉彎進入小(xiao)爐水平(ping)通道(dao)(dao),在斜坡磅的(de)作用下(xia)改變氣流角(jiao)度后(hou)經噴出(chu)口噴入熔窯。小(xiao)爐水平(ping)通道(dao)(dao)既作為(wei)(wei)引入預熱空氣的(de)通道(dao)(dao),也作為(wei)(wei)排(pai)出(chu)廢氣的(de)通道(dao)(dao)。
空氣(qi)經蓄熱室上(shang)升至水平通(tong)道轉彎處,流(liu)(liu)動方向改變后,氣(qi)流(liu)(liu)較不(bu)穩(wen)定,為了(le)穩(wen)定氣(qi)流(liu)(liu),所以水平通(tong)道要有一定的(de)長(chang)(chang)度,長(chang)(chang)度增長(chang)(chang)有利于氣(qi)流(liu)(liu)的(de)穩(wen)定。另外,水平通(tong)道加長(chang)(chang)后擴入了(le)小(xiao)爐下(xia)的(de)操作空間,對調整、裝拆和維護(hu)噴槍帶來(lai)較大(da)的(de)便(bian)利。
由于轉彎處溫(wen)度波動(dong)較大以及氣流對耐火(huo)材料(liao)有一(yi)定的沖刷,所以,此(ci)處(蓄熱室和(he)斜坡碹之間的后平及垛(duo)磚)選用較(jiao)耐侵(qin)蝕的33#氧化法普(pu)通澆鑄電熔鋯(gao)剛玉(yu)磚砌筑。
(5)小爐舌(she)頭
“小(xiao)爐舌頭(tou)”僅對(dui)(dui)(dui)燒發生爐煤氣(qi)(qi)的(de)(de)熔窯而言,主要是形成分隔空氣(qi)(qi)和(he)煤氣(qi)(qi)的(de)(de)水平(ping)通(tong)道。舌頭(tou)的(de)(de)結構(gou)和(he)尺寸是影(ying)響空氣(qi)(qi)、煤氣(qi)(qi)混合程度(du)及(ji)入窯火(huo)焰(yan)的(de)(de)另一個重(zhong)要結構(gou)因素。舌頭(tou)的(de)(de)長短、厚(hou)薄和(he)形狀對(dui)(dui)(dui)火(huo)焰(yan)的(de)(de)長短、角度(du)、溫度(du)分布及(ji)對(dui)(dui)(dui)噴出口的(de)(de)侵蝕情(qing)況等都有影(ying)響。
舌頭的(de)長度:在小爐其他尺(chi)寸固(gu)定后,舌頭愈長,空(kong)氣(qi)和煤氣(qi)相遇點距噴出口愈近。橫(heng)火焰熔窯要求火焰具杳(yao)足夠的(de)長度、方向和剛性,一般采用(yong)鋯剛玉磚的(de)舌頭。
舌(she)(she)頭(tou)厚(hou)度:當小爐(lu)外形尺寸確(que)定以后(hou),舌(she)(she)頭(tou)厚(hou)薄關系到空氣(qi)和(he)(he)煤(mei)氣(qi)相交點的(de)遠近,它影響空、煤(mei)氣(qi)的(de)混合程度和(he)(he)火焰(yan)角(jiao)度。從結構(gou)強(qiang)度考(kao)慮(lv),舌(she)(she)頭(tou)也(ye)應有(you)一(yi)(yi)定厚(hou)度,太薄會引起透(tou)火現象嚴重,加劇(ju)燒損,一(yi)(yi)般(ban)舌(she)(she)頭(tou)碹為250mm厚。