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蓄热室耐火材料烧蚀崩裂,多发生于上部的高温部分,部分因重力会掉到中下部,格子砖部分坍塌也多发生于上部,因此这类堵塞多位于格子体中上部。
格子体堵塞后,排烟时阻碍烟气的正常排出,进气时影响助燃空气正常进入,由此影响窑炉以下几个方面。
1 支烟道温度
当某个格子体出现堵塞后,排烟时阻力增大,一部分烟气就会从相邻的格子体排出,使得流经该格子体的烟气量减少。烟气减少会使得格子体温度降低,而其相邻的格子体因烟气量增加而温度升高。格子体温度的降低又会使得烟气中的挥发物更易凝结,堵塞进一步加重,这又会有更多的烟气从其它格子体通过。如此循环,格子体温度出现两极分化。温度较高的格子体,尽管不易出现堵塞,但是温度过高会导致其烧蚀加剧,危及安全。
格子体温度降低后,对助燃风的加热作用减弱,助燃风温度降低,对应的小炉火焰温度降低;而炉内热气流的变化,还会导致炉内温度分布的变化,即池炉温度曲线发生变化。
为了监控格子体温度,在与蓄热室相连的支烟道上安装热电偶,该显示温度与格子体温度有对应关系。排烟时支烟道温度逐步升高,而进助燃空气时该温度逐步降低,在进气和排烟稳定的
情况下,该温度在一定范围内往复变化。支烟道温度峰值,反映烟气对格子体的加热作用。当仅烟气量增加时,支烟道温度升高,烟气量减少时,支烟道温度降低。因此,通过对支烟道温度的记录和跟踪,可监控热气流变化情况和格子体堵塞状况。
2.燃烧状态
格子体堵塞的初、中级阶段,尽管格孔的堵塞影响气体的通过,但通过对应助燃风阀的调整,助燃风流量还可以基本满足需求,即火焰还能保持正常的燃烧状态。由于格子体温度的降低,助燃风温度有所降低,导致火焰温度降低。
正常情况下,沉渣室观察孔处的压力是负压。格子体堵塞严重时,尽管助燃风流量显示正常,但观察孔处的压力表现为正压,助燃空气外溢,已不能完全到达小炉口。火焰明显发飘、发浑、烟大,一方面导致火焰温度降低,另一方面因火焰气氛变化,可能影响到玻璃的熔制和澄清。
3.窑压输出
格子体出现堵塞后,烟气排出时阻力增大,为了保持窑内压力,调压闸板开度增大,以用更大的负压将烟气抽出。随着格子体的逐渐堵塞,窑压输出逐步增大。如果两侧格子体堵塞总量大致对等,则两侧窑压输出增幅基本相同。而如果某一侧格子体堵塞偏严重,那么该侧排烟(即对侧燃烧时)时,窑压输出就偏高。尽管控制系统可以分别对两侧的窑压输出值进行记忆,但当两侧窑压输出相差较多时,换向过程中窑压输出与窑压不易匹配,会导致窑压波动变大,进而影响到玻璃液位的稳定性。
格子体疏通后,窑炉的相关工艺得以恢复:小炉火焰发亮,恢复正常的刚性;因格子体堵塞导致的料山偏斜也恢复均匀,泡沫变薄、缩短,澄清部液面洁净;窑炉单位能耗降低,玻璃质量好转,良品率和一等品率升高,如表3为某次疏通前后的数据对比。
格子体疏通作业过程会造成窑炉温度、压力等发生较大变化;格子体疏通前后的窑炉工艺相差较大,与格子体堵塞过程导致的“渐进式”变化不同,疏通后的变化是“突变式”的。这两方面的变化,必须通过相关调整以降低其幅度,否则有可能导致玻璃质量波动。
1.助燃风量及相关变化
格子体疏通和清渣期间,需要打开蓄热室沉渣室门,这时大量空气由沉渣室门经蓄热室进入炉内,该空气量无法准确计量和控制,因格子体堵塞情况不同,空气量有较大差异,初步估算最大流量已超过10000Nm3/h,大于单个小炉正常所需助燃风量。
空气量大幅增多,会带来一系列问题。①造成对应小炉火焰气氛变化,火焰呈过氧化性,影响澄清剂芒硝的正常分解;②过多的空气进入炉内,在高温下其中的氧气和氮气反应生产氮氧化物,使得烟气排放中NOX浓度升高;③使得炉内烟气量大幅增多,相应地窑压输出升高,如果EP系统抽力不足,还会造成窑压升高,进而导致液位波动;④烟气量增多,还会带走更多炉内热量,导致窑炉温度降低。
鉴于空气增大造成的不良影响,首先作业前升高池炉燃料,以维持温度稳定;其次,提前将作业时间通知烟气处理工序,加强排放物浓度监控,及时采取对应措施防止超标排放;再次,作业过程中,关闭由助燃风机供应的对应小炉的助燃风量,同时根据窑压输出和火焰变化情况,适当减小该小炉两侧小炉的助燃风量,以尽量保持总助燃空气量的稳定;最后,根据窑压输出升高情况,及时升高EP风机频率,以保证窑压受控。
2.窑压输出
由上述堵塞造成的问题讨论可知,格子体疏通后,窑压输出会整体降低,同时两侧差值减小,如图1为某次疏通过程中两侧窑压输出变化情况。由于格子体堵塞过程中,为减小换向过程中窑压的波动,曾对一些参数进行调整,因此疏通过程中,要跟踪窑压输出变化以及换向过程中的窑压波动,及时恢复换向控制参数,保持窑压稳定
图1 格子体疏通过程中窑压输出变化趋势
3.支烟道温度
同样,随着格子体的疏通,各支烟道温度也发生较大幅度的变化:疏通过格子体,其对应的支烟道温度升高,而相邻的支烟道温度降低,变化幅度与疏通效果相关,通透情况变化越大,支烟道温度就变化越大。图2为某次格子体疏通过程南侧的支烟道温度变化曲线。
图2 格子体疏通过程中支烟道温度变化趋势
疏通前南3#格子体堵塞特别严重,其支烟道温度最低,而其相邻的4#支烟道温度接近800℃,两者相差达450℃。而南4#蓄热室碹角砖发红,积渣中有崩裂的格子砖。随着疏通工作的逐步进行,炉内热气流重新分布,各支烟道温度差值趋于减小,南3#支烟道温度由344℃升高至515℃,而南4#支烟道温度由792℃降至613℃。
尽管疏通过程中支烟道温度的变化是有益的,但须控制其变化幅度,以免过于温度制度发生较大变化,而导致玻璃质量恶化。通常,某个格子体疏通过程中,同时适当降低其支烟道闸板,以减小其支烟道温度升高幅度,作业结束后再逐步升高闸板,让温度逐步升高到目标值。
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