冷卻部碹頂保溫的實驗結果分析

鄭炳炎

（明達玻璃（廈門）有限公司， 福建 泉州 361026）

玻璃窯爐碹頂是熱量散失的主要渠道之一。加強對冷卻部碹頂進行保溫，減少了熱量損失，在保證成型溫度的同時，可提高熱效率。

1 問題提出

某玻璃廠生產2.0mm玻璃時，有個異常現象：2區（4#-7#小爐）的油量很高，但冷卻部的溫度始終較低。初步分析發現是由于2.0mm生產中拉引量從正常的600噸/天降到了510噸/天，使得帶到冷卻部的熱量較少，導致成型溫度不夠，只能增加2區油量來提升冷卻部碹頂溫度。詳細情況見下表：

不同噸位下各小爐油配比表

從上表可得，當拉引量不足510噸時，2區的用油量較高，而多加的油并不用是來化料，而是用來保持成型溫度的，這導致熱效率降低，增加了成本投入。

2 原因分析

根據實際情況對問題出現的原因進行分析。主要原因有兩個：

1、該窯爐設計中，將窯爐冷卻部的面積設計過大，導致散熱面積隨之變大，在運行過程中熱量的損失也相應增加。

2、當生產拉引量較低時，為了維持冷卻部及流道的溫度，采取了兩個措施：

①卡脖水包抬高，削弱了卡脖水包節能的作用，使熱效率下降。

②為確保冷卻部碹頂的溫度，增加了 2區油量，用較多的油量維持熔窯的溫度，使得2區油量過高，不利于節省油量。

3 對策提出

若加強對冷卻部碹頂進行保溫處理，可以提高冷卻部碹頂及流道溫度。

3.1 實施計劃

碹頂面積計算：冷卻部碹頂弧長9910mm，由此計算出碹頂面積見下表。

分段 Ⅰ節（m） Ⅱ節（m） Ⅲ節（m） Ⅳ節（m） 總長（m）碹長（m）： 4.338 5.373 5.374 5.102 20.187面積（ ）： 42.989 53.246 53.256 50.560 200.053㎡

3.2 現存保溫材料統計

保溫磚：LEGRAL 35/0 230*114*76 黏土質 ，現存量11600pcs；

按標準磚規格計算總需求量為 200.053/（0.076*0.23）=11444；

鋁鉑保溫毯：25mm*1m*10m 現存量 28pcs，合面積280㎡；

另外烤窯時用于冷卻部保溫的鋁鉑保溫毯有400多㎡ 。

3.3 對比實驗

根據窯爐情況和對冷卻部碹頂保溫的需求，經討論提出了兩種保溫方案：

①下面鋪一層保溫磚，上面再鋪一層鋁鉑保溫毯；

②下面鋪一層鋁鉑保溫毯，中間一層保溫棉，上面再鋪一層鋁鉑保溫毯。

實驗方法是，先在碹頂小范圍內（1㎡）做兩種方案的對比實驗，觀察對比兩種方案實施的效果，同時觀察經過保溫之后保溫層內外的溫度變化情況。

4 實驗結果

4.1 碹頂溫度測量

在進行實驗前一天，對碹頂溫度進行測量，測量的方法為每節碹分別在左、中、右各取3個點，使用測溫槍測量溫度，結果如下表：

Ⅰ節（℃） Ⅱ節（℃） Ⅲ節（℃） Ⅳ節（℃）1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12#左 188 195 196 188 185 184 169 176 180 171 170 176中 199 199 186 202 185 196 178 173 175 168 163 165右 191 172 197 185 172 185 182 178 164 166 163 185平均 191.4 186.9 175 169.7

4.2 對比實驗

在完成鄰卻部碹頂溫度測量后的第二天，在冷卻部碹頂進行兩種方案的對比實驗。在 1㎡的范圍內實施了兩種保溫方案，并且在保溫層內部插入熱電偶用以測量內部溫度。實驗結果見下表：

兩種保溫方案實驗對比

從以上數據可以看出，使用三層保溫毯的保溫效果更好，而且操作更簡便，所以決定采用三層保溫毯的方案進行實施。同時做好準備工作：碹腳處需要支撐保溫毯，以免保溫毯滑落。要監測保溫后大碹的膨脹，提前做好脹尺，放于碹頂。

5 效果評估

根據對比實驗的結果，對三層保溫毯方案的相關數據進行效果評估：

5.1 熱效率提高

窯體表面散熱計算公式：

上式中，Qsi表示窯體表面散熱，計量單位為KJ/h；Twi表示窯體第 i部位外表面溫度，計量單位為℃；T0i表示環境溫度，計量單位為℃；S表示窯體表面積，計量單位為m2；α表示對流換熱輻射系數，計量單位為KJ/(m2.h. ℃)，其計算公式如下：公式中：εi表示窯體表面第i部位的外表面黑度（須查表確定）；A表示散熱面位置系數，其數值取決于散熱面的情況，當散熱面向上時，A=11.7；當散熱面向下時，A=7.5；當散熱面垂直時，A=9.2。

根據實驗測得碹頂保溫前的表面溫度，查閱的黑度系數（保溫前取硅粉的黑度為0.3，）以及環境溫度取20℃，可以計算出4部分碹保溫前的對流換熱系數：

同理可以計算出α2=55.7，α3=54.29，α4=53.62

這樣就可以計算出各部分保溫前的對流換熱量：

同理可以計算出 Qs2=494992.387KJ/h，Qs3=448146.577KJ/h，Qs4=405840.772 KJ/h

保溫前總對流換熱量 Qs= Qs1+ Qs2+Qs3+Qs4=1762342.185 KJ/h=419605.238 Kcal/h

根據實驗測得碹頂保溫后的表面溫度，查閱的黑度系數（保溫后取鋁箔的黑度為0.1，）以及環境溫度取20℃，可以計算出保溫后總的對流換熱量：

Qs，=119638.096 KJ/h=28485.261 Kcal/h

這樣可以計算出保溫后從冷卻部碹頂少散失的熱量

△Qs=419605.238-28485.261 Kcal/h=391119.977 Kcal/h

按熱值換算成油量相當于每小時油量39kg。

由計算得出的結果證實，三層保溫毯方案在低拉引量生產時有利于在低油耗的前提下，保持窯爐冷卻部及流道的溫度，從而為成型提供了比較好的條件。

6 結語

玻璃窯爐的保溫節能在于保溫結構的合理搭配。由于玻璃窯爐碹頂表面積很大，一旦在保溫方面措施不到位，就會造成嚴重的熱量散失，本文分析的實例正屬于這一種情況。該企業經過在小范圍（1m2）的碹頂對比實驗發現上述方案二的保溫效果更好，并進行下一步實施。后來根據實施后的保溫效果進行分析，發現采取三層保溫毯方案對冷卻部碹頂進行保溫后，在相同的拉引量下，每小時用油量比保溫前減少了35公斤左右，這與實驗的結果基本吻合。