玻纖池窯通路的設計

蔡峰

(中材科技股份有限公司，南京 210012)

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玻纖池窯通路的設計

蔡峰

(中材科技股份有限公司，南京 210012)

摘 要：介紹了玻纖池窯通路的概念，描述了玻纖池窯通路的形式、結構分類，介紹了玻纖生產(chǎn)中常用的通路尺寸、耐火材料的選擇、鋼結構的設計，并分析了尺寸對生產(chǎn)工藝的影響，探討了玻纖池窯通路設計中的難點和要點。結果表明，主通路液深應處于350～450 mm深度，過渡通路液深應是200 mm，成型通路液深應是100 mm。通路內(nèi)層磚應選用AZS作為耐火材料，背襯磚采用骨料型鋯英石磚，外層采用保溫磚。

關鍵詞：玻璃纖維；通路；單元窯

0前言

在玻璃纖維生產(chǎn)線中，通路是指從玻璃熔窯擋磚或流液洞開始到拉絲工段漏板之間的熱工設備。玻璃液經(jīng)過通路逐步降溫、恒溫、均化后進入漏板進行拉絲作業(yè)[1]。通路的主要作用是使玻璃液達到合適的成形溫度從而保證良好的拉絲作業(yè)效率[2]。

通常習慣上稱與熔窯相連接的通路部分叫主通路，裝有拉絲漏板的通路部分叫成形通路，幾條成形通路之間的通路部分叫過渡通路。

1結構形式分類

一般池窯通路分為H型和雙H型，形式如圖1所示。

一般通路以H型為主，近幾年有了雙H型通路的設計。雙H型通路把主通路拉長，有利于玻璃液的恒溫、均化。同時增加了成形通路的數(shù)量，便于多種不同拉絲產(chǎn)品的選擇。

2通路的結構

在玻纖工業(yè)生產(chǎn)中，常用的幾種通路結構如圖2所示。

2.1通路的長度、深度和寬度

主通路的長度應該盡量加長，這樣利于玻璃液均化和溫度調(diào)節(jié)。一般長度為8～10 m。過渡通路(或分配通路)因需要和拉絲作業(yè)線匹配，一般長度為6～7 m。成形通路長度由漏板數(shù)量決定，一般漏板間距為1.0～1.1 m。

通路的液深通常不宜太深，一般主通路液深350～450 mm，過渡通路液深200 mm，成形通路液深100 mm。如通路深度太深，底部溫度會較低，特別是成形通路漏板入口處會產(chǎn)生析晶。

通路的寬度根據(jù)玻璃液的流量來計算。一般取2.0 kg/(h·cm2)。成形通路因前后流量差異的原因，還應設計成縮口變徑的形式。

2.2耐火材料的選用

一般無堿玻纖通路內(nèi)層磚采用致密氧化鉻磚，背襯磚采用高致密鋯英石磚或骨料型鋯英石磚，外層使用保溫磚。

中堿玻纖通路內(nèi)層磚采用AZS磚，背襯磚采用骨料型鋯英石磚，外層采用保溫磚。

2.3通路鋼結構

通路鋼結構主要采用箱體結構，一般為角鋼加鋼板焊接構成。上部為吊桿結構。一般情況下過渡通路、分配通路、成形通路采用該結構。

主通路因為荷重較大，且和熔化部相連，溫度較高，膨脹大，故一般采用箱體加底部滑輪的結構。

2.4通路燃燒空間的設計

通路空間的設計較為簡單，一般內(nèi)部為燒結莫來石磚，外部為保溫磚。通路空間部分一般不考慮鋼結構設計。

3通路的膨脹

通路的膨脹是通路設計的難點和要點，且要注意通路鋼結構和通路磚結構膨脹的結合，使之在烤窯結束時達到理想的匹配。

通路膨脹主要考慮兩點，一方面是通路末端的膨脹，如果通路末端膨脹控制過松，會導致鋼結構膨脹過大，鋼結構帶動磚結構產(chǎn)生位移，使磚結構產(chǎn)生縫隙。另一方面，如果通路鋼結構頂絲過緊，會導致通路鋼結構變形，同時磚結構會拱起。在烤窯過程中，一般通路鋼結構頂絲應頂死，并隨著溫度的升高，適時松頂絲，使鋼結構在合理范圍內(nèi)膨脹。通路磚結構膨脹的控制相對簡單，因通路設計時已考慮磚材的膨脹縫。烤窯過程中，定時擰磚結構頂絲，如果發(fā)現(xiàn)頂絲過緊，需要適當松頂絲，總體的原則是讓磚結構自由膨脹。如果磚結構頂絲過緊，會導致磚結構拱起，特別是池底磚，如果池底磚拱起帶動漏板磚拱起，很難調(diào)節(jié)。

另一方面，成形通路入口結構的設計極為重要，因為該處會有不同方向的膨脹，如果設計和烤窯不合理會導致嚴重的后果。目前該入口處的設計主要是將該處和成形通路斷開，在成形通路入口處設集中脹縫，這樣來自成形通路方向的膨脹在集中脹縫處會有充分的消化，同時，來自主通路方向的膨脹需要在主通路末端盡量頂死磚結構和鋼結構頂絲，使主通路方向不至于產(chǎn)生大的位移而使成形通路產(chǎn)生變形。

所以在通路設計時，磚結構除了考慮每塊磚材的分散脹縫，一般會考慮留設一處集中縫，烤窯時注意觀察，待烤窯完成時脹滿。而鋼結構設計時采用的集中脹縫，一般每段箱體之間留設20 mm的集中縫。

4成形通路液深的設計

在生產(chǎn)實踐中經(jīng)常發(fā)生成形通路末端的液深比入口處低30～40 mm左右的情況。造成液面降低的原因是：首先，通路溫度分布不合理；其次，通路內(nèi)漏板布置不合理；第三，烤窯時，成形通路熱膨脹變形，從而造成玻璃液面差增大[3]。

基于上述原因，一般在成形通路設計時，會采用傾斜式設計。一般入口處底部標高高，末端底部標高低。斜率取1‰，這樣有利于玻璃液流動，且每塊漏板上的玻璃液液深基本一致。此外，在烤窯時，需要注意調(diào)節(jié)吊掛頂部的螺母，當通路水平方向膨脹時，會將吊掛拉斜，從而使通路末端翹起，此時需要不斷調(diào)節(jié)螺母并適時將吊掛敲擊水平移動。

5總結

本文為本人在通路設計工作中的總結概述，希望能給讀者在該設計中一些參考。該項設計的重點在于耐火材料的選擇、磚結構與鋼結構的匹配及膨脹縫的設計。隨著工藝技術要求的不斷提高及材料的發(fā)展，該項設計還將不斷更新和完善。

參考文獻

[1]張耀明，李巨白，姜肇中，等.玻璃纖維與礦物棉全書[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

[2]洛溫斯坦.連續(xù)玻璃纖維制造工[M].北京：中國標準出版社，2008：120.

[3]嚴育倉，曹國榮，曹建強.池窯拉絲成形通路液面降低原因分析及解決方案[J].玻璃纖維，2013，12(6)：29-32.

The Design of Forehearth

Cai Feng

(Sinoma Science & Technology Co.Ltd.，Nanjing 210012)

Abstract:The design details of fiber glass furnace forehearths are described，including the forehearth configuration，structure，conventional sizes，selection of refractories and steelwork design.The influences of forehearth sizes on the production process are analyzed，and the difficulties and essentials in the design of forehearths are studied.The research has shown that the metal depth in the main channel, the connector forehearth and the bushing forehearths should be 350～450 mm, 200 mm and 100 mm respectively, and the inner, backing and outer refractories should be AZS, grain type zircon bricks and insulating bricks respectively.

Key words:glass fiber；forehearth；unit melter

中圖分類號：TQ171.77+6

文獻標識碼：A

收稿日期：2016-03-27

作者簡介：蔡峰，男，1984年生，工程師。主要從事窯爐設計及廢氣處理方面的研究設計。

修回日期：2016-05-04