However, the large scale float glass furnace occupies obvious cost advantages in terms of construction, operation and management. These advantages have been verified in practice on the basis of research on low energy consumption, low emission and structural safety ofthe 14m wide furnace.Key Words: float, furnace width, low energy consumption, safety和生产实践验证，在工艺和结构安全问题两方面，
0引言我国浮法玻璃工业经过近20多年的快速发 展，无论是在总产能上还是单个熔窑的产能上已
阐述了超大吨位熔窑采用14 m的优势和安全性。1 超大吨位熔窑14m窑宽工艺设计分析随着熔窑规模增加，窑内玻璃液体量也在迅 速增加。玻璃液流在温差推动下的对流强度与熔
窑尺寸密切相关。根据瑞利准数定义：p经处于遥遥领先的地位，浮法玻璃熔窑从当初的
350t/d逐步发展到现在的1200t/d,单位能耗从当
初的8 373 kJ/kg以上，逐步降低到现在的5 442
kj/kg甚至更低，结构形式从当初的一窑一线逐步
发展到现在的一窑两线、一窑三线甚至一窑多
g/仙av线，借助于计算机模拟仿真技术的进步，现在进
行一窑多线的尝试并不是遥不可及的难题，目前 浮法玻璃一窑多线已经成为发展的趋势。在降低能耗，降低污染物排放，追求熔窑的
式中：g—重力加速度；/—对流区间特征尺度；0—流体热膨胀系数；△r—对流区间特征温差；超大吨位的同时，超大吨位熔窑的工艺、结构安全 等可行性成为最为重要的因素，本文结合理论研究
a—流体导温系数；V一流体动力黏度。作者简介：茅力佐（ 1969-）,男，教授级高级工程师，研究方向：玻璃窑炉。29全国性建材科技期刊一一《玻璃》2019年 第们期 总第338期瑞利准数可以用来衡量形成对流区域的各种 因素对于对流强度大小的影响方向。通过增加熔窑长度来增加产量相对简单，但
通过大量实践证明，随着长度加长，提高产量的
能力迅速下降，容易导致玻璃被重复加热，反而
使能耗增加。熔窑深度方向增加到一定程度后就
是不动层了，对提高产能十分有限。只有打破熔 窑宽度在行业内的禁锢才是超大吨位熔窑超低能 耗运行的关键。玻璃液在熔窑内的对流是将玻璃表层辐射吸
收的热量向池深方向传递的催化剂，而增加熔窑 宽度是增加玻璃对流量的关键，适应玻璃液规模 大幅度增加的需要。以石油焦为燃料，石油焦火
焰长、覆盖区域广，加宽更有利于提高辐射效
率。燃料与助燃风反应速度一定，火焰有效长度
受反应速度限制。燃料量和助燃风量会随着熔窑
规模扩大而增加，火焰长度也相应增加。窑炉加 宽可以充分释放燃料燃烧产生的能量。根据超大型窑炉日产量及过往大型窑炉的经
验确定小炉宽度和对数，继而确定了熔化区域的
长度，根据熔化率的经验计算，确定熔窑宽度
14m。但14 m宽熔窑业内无经验可循，确保结构 安全是成功的关键。2核心安全问题14 m超大吨位熔窑的核心安全问题是大確的 设计与硅砖的质量要求与控制。为提高熔窑大確 的稳定性，采用国内最大中心角60。（图1）,
采用优质硅砖，大確保温采用轻质硅砖、可塑 料、陶瓷纤维、复合涂料，以此计算確砖的最大
压应力，取热态附加水平推力系数k=1.5，计算
的结果见表1。冷态和热态下推力及承压力计算：承重確水平推力：H =G/ [2Tan （ q/2）]承重確冷态最大承压力：HL= [H2 +
（G/2）2] 1/230承重確热态最大承压力：HR二:（K・H） 2
+（G/2）2] 1/2承重確冷态平均承压力：YL = HL/（s・d）承重確热态最大承压力：YR = HR/（ s・〃）
式中：—山墙重量，可根据砖材密度计算得出；
s一山墙的厚度；〃一承重確的厚度。60图1宽度14 m熔窑横断面示意图表1大硯安全性可行性计算结果每米確重/t19.76水平推力/t20.27冷态確砖最大承压力代22.55热态確砖最大承压力/t31.97冷态確砖平均压应力/kg*cm_24.52热态確砖平均压应力/kg-cm-26.34冷态確砖最大压应力/kg*cm_29.02热态確砖最大压应力/kg*cm_212.79大確内表面温度一般1 580〜1 620 °C,以热
态確砖最大压应力12.79 kg/cm2计算，是优质硅砖
常温耐压强度M35MPa（按国家标准）的1/27,
1 600 °C高温耐压强度M25 MPa的1/19,根据计算
结果对所用耐火材料制定特定标准，硅砖各项理 化性能：①常温耐压强度60 MPa以上，1 600 °C
高温耐压强度^40 MPa,气孔率18.0%〜19.0%； ②对原料严格检选，要求无R20杂质；③永久线
生产经验变化控制在+ 0.0%〜+0.05%,残余石英小于
0.5%。设计確厚525 mm,提高大確的稳定性。国内 外浮法玻璃窑炉大確设计尺寸对比如表2所示。表2国内外浮法玻璃窑炉大硯设计尺寸窑炉吨位池宽中心角確厚窑龄安全系数/t・『/m/（。）/mm/aK60011.6604501238.860011.9604501237.86501260475
839.690012.860500839.1100013.560500837120014605252016-今37.5以上实例都经过完整窑期考验，从几何尺寸 来确定大確的安全稳定性，很明显安全系数K与
確厚成正比，与池宽成反比，将K二（確厚/池
宽）作为安全评价指数来比较。1 OOOt/d窑炉， 目前国内有十几座，都运行超过一个窑期，大確
安全性上没有出现任何问题，说明指数K〉37大確
结构都是安全的。所以本次设计池宽14 m,確厚 525 mm的窑炉大確安全系数K二37.5,可以证明
大確是安全可靠的。超大吨位熔窑大跨度確的砌筑质量也非常关 键，確砖平直，泥缝小且泥口必须均匀饱满，大
磴上尽量少设孔洞，確脚与胸墙接触部位要有良 好的过渡层材料，烤窑时拉条螺母松紧程度要适
中，使大確的上下表面砖缝都不开裂等都是在施
工过程必须要注意的因素。3超大型窑炉的安全措施在烤窑和生产过程中，在每一节大磴顶上都
设置了电子確志自动报数。生产过程中如果出现
某一节確有下沉现象，将立即降低相应小炉的温 度，重新确定窑炉的温度制度，确保大確安全。
其次由于窑炉大型化，池底池壁的面积与长度都
较原先有大幅增加，累计膨胀很大，容易使局部 池底池壁拉开，侵蚀到一定程度后，可能有玻璃
水流出，在每一节大確小炉下和澄清区两侧都设
置了多处临时用水点和压缩空气点，以备出现问 题时可以立即采取措施。本窑宽14m窑炉自
2016年投产以来，没有出现安全隐患。4能耗及污染排放超大型浮法玻璃熔窑当前在理论和实践上都
鲜有研究，相应的理论设计和参数都需要重新研
究。根据多年技术积累，研究了不同吨位熔窑的
运行数据，总结出了熔窑规模与单位热耗、烟气
N0x排放浓度的关系（图2,图3）,确立了熔窑 大型化是节能减排的关键方向。总结在超大型窑
炉（大于1 200 t/d）上应用情况，为进一步降低
浮法玻璃单位能耗指明方向。600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
熔窑规模/t • d-12熔窑规模与热耗关系260上2407^220200180400500600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
熔窑规模/t • d-13熔窑规模与N Ox排放关系31全国性建材科技期刊——《玻璃》2019年第11期总第338期5大吨位熔窑14 m窑宽应用实践大吨位熔窑14 m窑宽已成功应用于生产实
践，并已稳定生产多年，从工艺表现来看，生产
稳定易控制，委托第三方机构监测和通过熔窑热 平衡计算，窑体散热已降低到25%以下，利用表
面热流法计算公式：nbQsr=Y(QsrixSbi)i=i式中：nb —池窑表面测点数；Qsri—池窑表面第i部位的表面散热量，
kJ/ (m2,h);Sbi 一池窑表面第i部位的表面积，m'。根据上述计算，各部位散热比例见表3。表3窑体表面散热项目比例/%確顶表面散热Qsrl10.85池底表面散热Qsr238.02池壁表面散热Qsr36.59山墙表面散热Qsr43.53小炉表面散热Qsr511.62
蓄热室表面散热Qsr623.51
烟道表面散热Qsr75.88总计100.0032烟气带走热量为30%左右，玻璃反应热和玻
璃带走热量达40%以上，具体数据见表4。表4熔窑体系输入热量热损失模块比例/%烟气带走热量30.48
窑体散失热量23.21玻璃反应潜热14.23玻璃带岀显热29.62其它散热2.46合计100.00根据能耗数据的统计和污染物排放的数据监 测，能耗和氮氧化物等的单位排放已创同类熔窑
的新低。一级品率达到同类熔窑的最好水平。6结语综上所述，14 m宽熔窑大確结构理论计算是
安全的，特定标准的硅砖理化性能确保了熔窑14
m超宽大煩的安全性。该理论研究成功后应用于 玻璃窑炉中，目前该窑炉安全稳定运行，符合超
大型窑炉能耗的预期目标。参考文献:1］孙承绪.玻璃窑炉热工计算与设计［M］.北京：中国建筑工
业岀版社,1987.:2］唐福恒.硅质大跨度窑磴结构的安全可靠性分析［D］.全国
第五届浮法玻璃及深加工玻璃技术研讨会论文集,2003.
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