燃天然氣馬蹄焰窯爐安全可持續運行

姚少忠

摘 要：文章通過分析燃天然氣馬蹄焰窯爐在日常運行維護上的關鍵控制點控制要點及運行維護操作要點，闡述燃天然氣馬蹄焰窯爐如何通過日常的正確運行維護實現窯爐安全可持續運行，為燃天然氣馬蹄焰窯爐的安全可持續運行提供參考。

關鍵詞：窯爐；安全；運行維護

1 窯爐安全可持續運行的概念

窯爐安全可持續運行一般是指一個窯爐在它的設計周期內，首先是能安全無事故運行，其次無出現較嚴重的窯爐爐料故障，第三是它的單耗、出料量在一個窯爐周期內能保持相對較穩定。

窯爐安全運行一般指在窯爐設計周期內無出現與玻璃液接觸部位的較危險的滲料、無出現較危險的池壁貼磚操作、無出現碹頂大面積的燒穿需較大面積吊磚修補、無出現格子體的嚴重堵塞而影響運行、無出現其他影響安全運行的事故。

窯爐運行爐料故障一般指在窯爐運行上的操作異常而導致玻璃料液產生影響產品質量的灰泡、氣泡、結石、條紋、料色異常等玻璃料液的缺陷。

單耗、出料量的相對穩定是指在一個窯爐設計周期內出料量能保持在設計出料量指標基本不變不因窯爐的安全等因素而降低玻璃的熔化率，且在整個窯爐設計周期內前50%以上的周期內其單耗基本保持在設計指標上穩定不變，在后50%設計周期內其每年單耗的衰減保持在1%之內。

2 窯爐安全可持續運行的影響因素概述

一個窯爐安全可持續運行與窯爐的結構設計、耐火材料質量及選材、窯爐的砌筑水平、燃料質量及選用、烤窯升溫過程結果、窯爐料色更替次數及過程、窯爐的日常運行維護管理等因素都有較大的關系。

3 窯爐日常運行維護管理的主要內容

窯爐的日常運行維護管理主要包括出料量的管理、玻璃料液質量管理、玻璃液面管理、窯壓管理、溫度管理、料堆泡沫的管理、鼓泡的控制管理、窯爐的冷卻管理、窯爐的點檢與維修管理。

4 窯爐日常正確的運行維護管理

4.1 出料量管理

根據窯爐的設計要求的熔化率，在窯爐運行初期調試出即定的窯爐出料量，并制定相應的出料量控制標準。在日常窯爐運行過程中嚴格控制好出料量，不超出窯爐設定出料量標準的上限。并盡可能保持穩定的出料量可保持窯爐溫度控制的相對穩定和窯爐內玻璃液對流的相對穩定，可減輕窯爐在運行中的耐火材料蝕損。為此要對各機臺的排產進行計劃性的控制提前做好出料量計劃。

4.2 玻璃料液質量的管理

玻璃料液質量的穩定與窯爐各控制點控制的穩定息息相關。因此每天要先觀測玻璃料液的質量壯況。首先在后端目測各機臺瓶子灰泡、結石、條紋、氣泡、料色等外觀狀況，并初步判斷其質量變化趨勢；再根據化驗出的灰泡、結石等數據及時分析質量變化趨勢，并及時對相應的窯爐運行控制點作出必要的調整；避免因質量的大幅度波動而造成大幅度調整窯爐溫度、窯爐出料量等控制指標；做到提前把握質量變化趨勢，提前采取措施調整，盡可能減小窯爐運行控制點的調整幅度，防止大幅度調整引超對流、窯壓、溫度、液面等的不穩定而產生加劇耐火材料蝕損。

4.3 玻璃液面的管理

4.3.1 檢測設備的管理

玻璃液面的檢測一般有液面探針檢測和激光液面檢測。現在大多數都采用激光液面檢測。首先在激光液面儀安裝時要保證其沒有受的機械振動的干攏；其次要注意激光發射管及接收器的清潔，防止散光斷光造成檢測不準。對于液面探針則要保障冷卻水，要有冷卻水溫報警和水壓水量管理；要防止探針粘絲造成檢測異常與誤導。

4.3.2 人工液面檢測口和檢測桿

必須有人工液面檢測口并制作規范的人工液面檢測桿。通過每班至少一次人工檢測來校準和監控液面儀的檢測的正確性。人工液面檢測口要每班清理保持不粘絲，人工檢測桿要保持平整不變形、刻度清晰可見。

4.3.3 加料機頻率的管理

根據出料量的大小設定好加料機加料頻率的上下限，雙邊加料的設定好兩側的加料速度均衡，及時清理料倉堵料、加料槽結塊，防止加料不均造成液面波動。

通過液面的穩定控制防止液面波動造成液面線位置耐火材料與玻璃結合形成的保護膜脫落而加劇耐火材料的蝕損。防止液面波動造成液面線位置耐火材料與玻璃結合形成的保護膜脫落而產生玻璃料液產生結石條紋薄皮氣泡等缺陷。

4.4 窯壓的管理

4.4.1 窯壓的理論數據

P=H/250±3Pa

H：窯爐玻璃液面到窯壓取壓孔的距離（mm）。正常的窯壓是在燃燒對側的加料口檢測為微正壓。要防止運行過程中的窯壓大幅波動，避免窯壓過大和窯壓過小負壓。

4.4.2 窯壓設備的管理

窯壓取壓管須定期清理積灰和積渣、排除冷凝水、定期校準差壓變送器、定期對窯壓執行機構進行點檢和潤滑。對于大小閘板升降配合管理控制窯壓的設備系統要定期清理大小閘板的結渣確保其上下運作流暢，在正常運行時窯壓執行器的氣缸與閥位要一致并保持在50%左右以保證其在換向時運行順暢，防止卡死。對于轉動開合運行的控制設備要正確控制大閘板的高度，根據出料量大小、二次風流量的大小及時調整大閘板高度，使開合控制器的調整幅度相對較小以保證窯壓控制流暢波動較小。開合轉動板的結灰須根據其轉動調節的靈活性必要時要打開清灰門清灰以保證其開合正常。須配備穩定可靠的助然風機，助燃風機的引風管要有一定和長度，調整好助燃風機的控制系統PID值確保其流量波動能穩定在300NM3/H之內。

4.4.3 設定正確的窯壓

通過加料口檢測微正壓來判斷設定窯壓的設定值并參考窯壓的理論設定值。同時對窯壓控制系統的PID值進行調節設定保證窯壓穩定及時能調節。

通過窯壓的穩定控制防止窯壓過大造成悶燒，沖蝕耐火材料，并造成格子體堵塞；防止窯壓過小吸進冷空氣造成耐火材料熱振過度炸裂并影響能耗上升。

4.5 溫度的穩定管理

4.5.1 確定溫度控制的標準

應根據窯爐各部位耐火材料的性能制定設定各關鍵部位的窯爐溫度控制標準。如窯爐的碹頂溫度、池底溫度、蓄熱室碹頂溫度、爐體的表面溫度（如池壁保溫層外表溫度、池底鋼板表面溫度、池壁磚下部保溫磚溫度）、流液洞溫度等。從窯爐安全出發主要控制溫度的上限，保證不超標準以防止溫度過高加劇耐火材料蝕損。

4.5.2 窯爐操爐指示書的制定

窯爐操爐指示書是指根據窯爐的歷史運行數據經過優化分析得出的窯爐各關鍵點與出料量的對應趨勢關系，作出窯爐各出料量與窯爐碹頂設定溫度、出料量與燃料用量、出料量與單耗、出料量與助然風量、出料量與池底溫度等的關系，在日常運行中用以指導出料量變化、池底溫度變化、單耗變化時能正確有預知前瞻性地設定碹頂溫度以保障窯爐各項指標的穩定性，保證各項指標不產生大起大落的波動，從而造成爐內熱對流、玻璃液對流等大幅度變化而對耐火材料造成較大的蝕損。對于不同料色、不同出料量、不同玻璃比例的窯爐都可以作出操爐指示書以指導控制窯爐的日常溫度控制管理。

4.5.3 噴槍的管理（燃發生爐煤氣除外）

窯爐的噴槍對窯爐的燃燒控制影響很大必須對噴槍進行有效的控制管。噴槍沒調整好沒有有效管理會使燃燒火焰發生變化影響燃料的充分燃燒、火焰的形狀、火焰的長度、火焰的氧化還原性、火焰的沖刷破壞性、火焰對料堆玻璃液流的推動。噴槍的管理包括槍角度的管理、槍的定期清潔清理、槍的冷卻、槍內各結構的合理調整（如燃氣槍內外噴嘴的調整、燃油槍內霧化氣嘴的調整等）、槍嘴鐵與槍嘴磚的管理、槍冷卻保護氣的管理、槍吹掃氣的管理、槍的燃料介質的管理（壓力、溫度、粘度、流量等）。噴槍的火焰必須是剛勁明亮、不發飄、長度合適、貼近料堆而不沖刷、不沖刷耐火材料、穩定不伸縮。只有穩定的噴槍火焰才能穩定控制溫度。窯爐的爐內溫度熱點位置才能穩定。

通過溫度的有效穩定管理，確保爐內溫度穩定熱點位置穩定，從而穩定玻璃液流減小因對流變化造成耐火材料的蝕損。通過表面溫度的檢測和管理，管控窯爐各點的安全溫度，在溫度達到控制上限或有惡化趨勢時及時采取有效的控制措施防止耐火材料的嚴重蝕損帶來窯爐的安全隱患，確保窯爐安全運行。

4.6 料堆泡沫的管理

4.6.1 配合料水份的管理

配合料水份控制是配料正確性的關鍵指標，一般控制在3%-6%。配合料水份過高影響熔化效率，使得料堆難熔且水份過多產生過多的水蒸汽增加了泡沫的產生。水份過小，易產生飛料及堿塵飛揚損失，飛料堵塞格子體，堿塵損失影響熔化和成份穩定。配合料水份控制包括混料機加水控制及各種濕原料及玻璃水份的檢測與控制。

4.6.2 加料機的管理

加料機目前用得較多的有斜毯式加料機及旋轉密封擺動式加料機。對于斜毯式加料機要調整好加料中心線；調整好加料斗與玻璃液面的高度不粘料即可，如加料推斗太高則下料后料層厚料堆大不利料堆控制；要調整好推斗的壓板在滿足加料量的情況下盡可能壓低推斗的壓板實現薄層加料以提高熔化效率，可以在壓板邊上加做刻度進行數據化管理；如果是雙加料口的要調整好加料機的頻率盡量使兩側加料量平衡；定期清理加料推斗里的結塊料保持加料順暢；要制作推把及時推斷加料產生的料壟，使加料后的料堆分布均勻穩定不跑料壟料山到鼓泡或熱點之后影響澄清和升溫，要推斷料壟防止或減輕料壟沖刷小爐下的池壁磚；要調整好推斗伸進加料口的距離，防止推斗倒鉤出料來。對于旋轉密封擺動式加料機首先要確保冷卻水的正常安全供給，保證水壓水量足夠，水質按軟水要求，保證轉盤推斗不漏水；調整好振動加料機頻率與推頭的頻率，不因加料過快推料過慢而使小料斗滿出；根據料堆的分布情況、料堆的大小調整好轉盤在三個方向停留的時間、推料與加料的頻率比例；對于旋轉密封擺動式加料機要做好加料機的密封防塵；要調整好控制好振動加料機，及進時清理振動加料機振動斗內的結塊料；如果是雙加料口的要調整好加料機的頻率盡量使兩側加料量平衡。加料機的正確管理是料堆控制的關鍵，只在控制管理好加料機才能實現加料的均衡，才能實現料堆泡沫層的穩定控制。

4.6.3 料堆泡沫層的控制穩定

料堆泡沫層的控制穩定也與熔爐內熱點位置的穩定相關，只有熱點穩定才有可能使料堆泡沫層的位置穩定。泡沫層厚薄控制還與助燃風及玻璃料的氧化還原性有關，助然風大火焰稍短并偏氧化性，助然風小火焰稍長并偏還原性，不同料色的玻璃助然風大小引起的火焰氧化還原性對泡沫層的影響不同。

4.6.4 小爐側外表池壁

小爐側外表池壁加裝風機及風管加大冷卻有利于料堆在小爐側的下沉，從而促使料堆回縮并下沉熔，有利于減小泡沫層的厚度。

通過對配料水份管理、加料機管理、爐內熱點及助然風的管理，控制料堆不過大、不產生料壟、不沖刷小爐下池壁、不越過熱點位置，從而可以穩定地控制玻璃液的質量，提高熔化效率降低所需熔化溫度，減輕窯爐的蝕損。

4.7 鼓泡的控制管理

現代窯爐的設計常引入鼓泡來提高熔爐內玻璃液對流的強度，提高熔化部及澄清區玻璃液的溫度，提高玻璃液均化的效率，從而提高玻璃液的質量降低能耗。鼓泡運用在有色料上更為廣泛。鼓泡可分為連續鼓泡和脈沖式鼓泡。現在更多采用的是脈沖式的鼓泡，其效果更加明顯。鼓泡管理包括保護氣壓和脈沖氣壓的管理、鼓泡泡徑與泡頻的管理、鼓泡磚冷卻管理。鼓泡保護氣泡徑一般控制較小只要可見不滅即可，脈沖氣泡徑一般相臨兩泡徑相切即可。兩側兩個鼓泡的泡徑與泡頻要控制相對較小。鼓泡泡頻泡徑管理不良不穩定忽大忽小會破壞玻璃液對流的穩定加劇玻璃液流對池壁面耐火材料的蝕損。

4.8 窯爐的冷卻管理

窯爐的冷卻管理對窯爐壽命至關重要。冷卻合理得當可大大延長窯爐的壽命，管理不當或冷卻不當則會加劇窯爐耐火材料的侵蝕。新窯爐投料后，就要開始對窯爐池壁、鼓泡磚等部位實施風冷。新窯爐初期冷卻因池壁較厚冷卻風對池壁內部玻璃液侵蝕的減輕效果有限不宜開太大，以防止池壁內外溫差太大而炸裂。對于對流沖刷較大的部位如加料口拐角、流液洞、流液洞拐角、小爐底下等部位須著重加裝冷卻風管加大冷卻量。在窯爐運行的中后期逐步加大冷卻風量。冷卻風機要使用變頻控制，冬天與夏天的冷卻頻率做適當調整，夏天大些冬天小些。在主風管安裝風壓檢測計檢測風壓，對風機頻率與風壓記錄進行數據化管理。池壁風管的擺布要正確規范，風嘴在一直線均勻分布并在液面線下3-4厘米向上斜吹，與池壁間距為3-4厘米。對于窯爐中后期，碹腳、碹頂有發紅的部位要及時加風管冷卻。

4.9 窯爐的點檢與維修管理

4.9.1 建立窯爐點檢制度和標準

每天由窯爐保全工、司爐工、當班班長對窯爐關鍵部位進行認真的點檢。點檢的內容包括窯爐池壁、加料口拐角、流液洞拐角、流液洞、池底、池底鼓泡磚、胸墻、蓄熱室及熔化部碹頂、各冷卻系統、噴槍及火焰、窯爐內部料堆分布及鼓泡狀況、泡沫層狀況以及窯爐附屬設備（加料機、液面儀、窯壓機構、換向機構、冷卻設備、助然風設備等等）、窯爐應急與維護設備。

4.9.2 建立完善的記錄數據表格對窯爐運行的各關鍵控制點進行記錄

一般每小時記錄一次數據。記錄的數據主要包括窯爐各測溫點的溫度、窯壓、抽力、燃氣壓力、助然風流量及開度、用氣量等數據，并每月對數據進行處理和分析制定下月更切實可行的操爐指示書。

4.9.3 配備

配備窯爐應急與維修工具及常備維修耐火材料，在日常維修維護中做到及時正確。

總之，通過窯爐的正確的日常維護和管理可以實現窯爐的安全可持續運行。

參考文獻

[1] 趙彥釗，殷海榮.玻璃工藝學[M].北京：化學工業出版社，2006.