马蹄焰玻璃池窑在砌筑完毕后，还必须经过烤窑作业，方可正式投入生产。当然，在投产前，还要进行空载运转，以检查窑体及其附属设备是否正常，从而确保安全生产。然后，再使窑体逐步地加热到一定的温度，以便正式投产。

       马蹄焰玻璃池窑的烤窑方法一般有两种：其一是以恒定的热膨胀率为基础的传统烤窑方法；其二是热风烤窑方法。

1 马蹄焰窑的传统烤窑方法

      （1）烤窑前的准备工作

       对于马蹄焰玻璃池窑，在烤窑之前，需要准备以下几个内容的工作：

       ① 检查玻璃池窑上全部的拉条、紧固件、膨胀缝、热电偶等是否符合要求。

       ② 要暂时地封闭玻璃池窑上的各个开口(例如，加料孔、观察孔、喷嘴砖的砖孔以及供料道上的烟道口和料盆口等)。

       ③ 检查换向器的闸板系统，以确保进风端密闭以及出风口关闭。

       ④ 检查烟道闸板的配重。

       ⑤ 检查全部的燃烧设备(例如，燃烧系统、油管、气管、烧嘴以及各类工具等)。

       ⑥ 检查温度测试仪表以及玻璃池窑碹顶的指示器是否齐全。

       ⑦ 在玻璃池窑点火之前，先加热主烟道和烟囱。

      （2）升温过程的步骤

       如果采用传统烤窑方法来烘烤马蹄焰玻璃池窑，则对于升温的要求是很苛刻的。除了要控制好耐火材料的热膨胀，从而确保窑体与钢结构之间的间隙配合得当以外，还要注意耐火材料本身的晶型转变所导致的膨胀现象，例如，当温度为100～650 ℃时，硅砖的膨胀极为剧烈；镁砖是在温度为1000℃以上时膨胀最剧烈；电熔铸造刚玉砖在温度为800℃以上时的膨胀已趋平缓。因此，如果升温速率控制不当的话，则会导致玻璃池窑的窑体产生裂缝，这将大大影响玻璃池窑以及耐火材料本身的使用寿命。所以，对于马蹄焰玻璃池窑的传统烤窑过程，必须严格地按照预先制订的升温制度来进行。 

       ① 制订严格的升温制度

       某马蹄焰玻璃池窑采用传统烤窑方法时，所制订的升温制度，如表1所示。

        表1  某马蹄焰玻璃池窑采用传统烤窑时的升温制度

 

       由表1可以看出，使用传统烤窑方法时，烤窑时间较长。

       ② 调节烟道闸板到离底部25mm处，再将助燃空气加入每个小炉，保持窑内的相对压强读数为正值。

       ③ 打开流液洞的冷却水管，要确保冷却水能够正常循环流动。

       ④ 换向系统，每20～30min换向一次。

       ⑤ 每1 h检查一次耐火材料的膨胀情况(在150～700 ℃的温度范围时，每1 h调节拉条与紧固件各两次)。并且，要做好相关膨胀量的记录。

       ⑥ 及时地、适量地转松各处钢结构的螺栓。

2 马蹄焰窑的热风烤窑技术

      （1）概述

       热风烤窑技术，又称：快速烤窑技术。

       该技术是利用特制的喷射式燃烧器产生可控温的高速气流(最高速度可达300 m/s)来烤窑。这种特制的喷射式燃烧器，又称：热风发生器，其工作原理类似于教材第4.4.1中所介绍的高速调温烧嘴。在上述高速气流喷入窑内后，能够使玻璃池窑的各部位砌体在热气流的作用下得到均匀的加热，从而大大加快烤窑的速率。

       热风烤窑技术成熟于20世纪60年代。到了20世纪70年代，在国外被大规模推广使用。20世纪80年代初，国内的玻璃生产厂家开始采用热风烤窑。随后，该烤窑方法在国内窑炉领域获得快速推广。

       使用热风烤窑方法再配合快速加料法，能够使马蹄焰玻璃池窑从点火到投产的时间缩短为7～10d。

       热风烤窑方法与传统烤窑方法的比较，如表2所示。

                 表2  热风烤窑方法与传统烤窑方法的比较

  

 

      （2）主要设备

       热风烤窑所采用的主要设备是喷射式燃烧系统，包括：燃烧器(或称：喷枪，如图1所示的是其结构简图)、鼓风机、电子控制台、温升程序给定器、空气软管、燃气软管、红外线传感器和安全阀门。

       热风烤窑时所用的两种燃烧器(或称：喷枪)之结构示意，如图1所示。

             图1 热风烤窑时所用两种燃烧器的结构示意

 

       与喷射式燃烧系统相配合的还有碹顶膨胀自动记录仪。该记录仪会远距离地自动测量碹顶膨胀情况，并且能够自动记录。

       碹顶膨胀自动记录仪的探测与记录示意，如图2所示。

               图2  碹顶膨胀自动记录仪在探测与记录

  

      （3）升温过程及其操作

       对于熔化面积为32～84 的马蹄焰池窑，其72h烤窑升温曲线，如图3所示。

       在实际烤窑时，可以根据具体用砖情况，参照图3中所示的升温曲线制订具体的烤窑曲线。另外，为了在过大火时能够保持温度稳定，一般在过大火之前，需要保温8h。

                           图3  72h的烤窑升温曲线

 

       热风烤窑的操作方法有两种。

       一种方法是从蓄热室底部向上接力式烘烤。在烤窑前，先将烟囱闸板放下。从总烟道处开始点燃喷枪，当窑内温度升高到要求值后，再从蓄热室底部、小炉颈等处，陆续点燃其余喷枪。热风在蓄热室内的流动是通过支烟道来调节。

       另一种方法是从玻璃池窑的上部空间开始烘烤。该方法需要有专用的热风烤窑设备，它的数量与安装位置随着玻璃池窑类型、大小以及升温制度的不同而有所差异。在刚开始时，需要先将烟囱前的闸板和蓄热室进口的闸板都关闭。这时，玻璃池窑上部空间的温度较高，蓄热室底部的温度较低。随着热风量的不断增加，当玻璃池窑上部的压强提高到14.7Pa以上、温度升至约400℃时，就需要适当地提高烟囱前闸板以及蓄热室进口的闸板，以维持窑内压强为在8Pa(相对压强)。当玻璃池窑上部空间的温度达到600℃以后，便可开始点燃格子体顶部的辅助喷枪，同时启动换向系统，注意：每5～10min换向一次，以后则要逐渐地延长，直至玻璃池窑进入放大火阶段。此后，换向间隔转向正常，蓄热室内的温度也逐渐适应正常生产条件。

       在使用上述两种烤窑方法时，都要插入10支热电偶来测量窑内各处的温度差(Δt )。

       对于马蹄焰玻璃池窑，在使用热风烤窑法烤窑时，窑内的最大温度差为65℃，若使用传统烤窑法烤窑，窑内的最大温度差可达200℃。由此可见，在使用热风烤窑时，烤窑时间短、加料速度快、也节约燃料，而且窑内温度均匀，不易损坏耐火材料。

       为了保证窑内温度均匀，在烤窑过程中，对窑内压强的控制很重要。窑内压强主要依靠调节烟道闸板来控制。有时也调节鼓风量。为了使蓄热室格子砖也能够均匀受热，从烤窑开始就要换向。换向时间从3min逐渐增加到正常操作的15min或20min。

       在过大火阶段之后，使用烧油小炉的火焰继续升温。

      （4）耐火材料膨胀的控制

       热风烤窑法的升温速度快，因此，耐火材料的膨胀较为剧烈。所以，每隔15 min的时间间隔，就要检查一次并且适当地调整拉条及螺栓。这主要包括以下几点：

       ① 烤窑之前，玻璃池窑各处的开口要用耐火材料封住，玻璃池窑大碹上的膨胀缝要用耐火纤维填满。

       ② 适当地放松玻璃池窑大碹的横向拉条。在整个烤窑过程中，大碹的升高值应当控制在5 cm以内。当然，该值也与大碹的跨度以及大碹的膨胀防护措施有关。

       ③ 大碹的纵向拉条只有在膨胀缝膨胀严实之后才能放松，以防将玻璃池窑的端墙拉斜。与此同时，还要注意大碹上的反碹结构不能出问题。

       ④ 玻璃池窑工作池的半圆碹顶之拉条的调节，应主要依靠调节纵向膨胀板来解决，以便使整个碹均匀地膨胀。

       ⑤ 池壁砖的下部定位螺栓需要顶紧耐火砖；池壁砖中部的定位螺栓只需用手的力量就能够使其顶住耐火砖；池壁砖的上部定位螺栓只要与耐火砖接触就行，以使耐火砖受压均匀。

       ⑥ 池底的定位螺栓也要顶紧，只有当池底的膨胀缝已经胀严之后才能放松，使其向外膨胀。

       ⑦ 碱性砖的蓄热室碹在整个烤窑过程中都会膨胀，并且会有小股烟气上升，所以，还要注意调节横向拉条。

       ⑧ 在正式生产时，开启池壁冷却风以及流液洞冷却风。开启时，风量要从小到大逐渐地打开。

       ⑨ 池壁和胸墙的保温材料要在烤窑之前就安装好。

      （5）快速加料装置

       为了充分发挥热风烤窑的优点，尽快投产，人们也发明了一种碎玻璃风力加料的方法，即“快速加料装置”。

       快速加料装置的工作原理示意，如图4所示。

                    图4 快速加料装置的工作原理示意

 

       该快速加料装置是在烤窑以后，当窑温达到加料温度时，便用气力输送的方法向窑内加料。对于大型马蹄焰玻璃池窑，每1 h可加5～40 t碎玻璃；对于小型马蹄焰玻璃池窑，每1 h可加2～3.5 t碎玻璃。这样，加入玻璃池窑内的碎玻璃，就可以均匀地分布在熔化池内的整个玻璃液面上，因而，碎玻璃熔化得很快。

       加料的动力还可以是热风。热风可以避免大量的冷碎玻璃和冷空气被吹入窑内。

 

参考文献

       [1] 陈国平，毕洁. 玻璃工业热工设备[M]. 北京：化学工业出版社，2007：120-122.