池壁冷却风在玻璃纤维窑炉中的应用

王海军，沈培军，王杰

（巨石集团有限公司，浙江 桐乡 314500）

0 引言

池壁作为玻璃纤维及玻璃行业窑炉的关键组成部分， 其状态的良好与否直接决定着窑炉连续作业的稳定性，并影响着窑龄的长短。 目前对于窑炉池壁的冷却主要有风冷、水冷、气冷等多种冷却形式[1]，因风冷形式结构简单、调控方便、易操作等优点， 玻璃纤维窑炉和玻璃窑炉大多采用风冷形式冷却池壁， 以此保证窑炉运行安全和延长窑炉寿命。 玻璃纤维窑炉与玻璃窑炉的结构、原料性质和工艺制度均有不同， 尤其是大流量的玻璃液熔化或大型玻璃纤维窑炉或进行配合料高效强熔的玻璃纤维窑炉， 窑炉熔化率大幅度提高， 在玻璃液-池壁界面处的玻璃液流速、黏度、摩擦及温度等的循环变化加快， 使得相应的池壁侵蚀也随之增加， 采用风冷形式更有利于池壁上层界面处后期的热态更换和绑砖处理。

1 池壁冷却风的作用

1.1 延长窑炉池壁寿命

因玻璃纤维窑炉严苛的耐侵蚀性和抗耐材污染能力，故玻璃纤维窑炉的池壁耐火材料选用抗侵蚀和热震性能优异的致密铬砖或高致密铬砖。但窑炉池壁的侵蚀是复杂物理-化学反应的综合过程，玻璃黏度、窑炉温度、界面对流、炉内气氛等大量参数影响着玻璃熔体与耐火材料之间的相互作用。

在窑炉内池壁的液面线处是固相-液相-气相的三相界面， 一般地， 池壁界面处的侵蚀是最严重的，但从冷修停窑时的玻璃纤维窑炉池壁部位发现，池壁侵蚀最为严重的位置是池壁的上口部位， 这与池壁液面上方的液态玻璃滴与粉料冲涮及气流的高温冲击有关。 为此，可适当调整冷却风角度，使池壁冷却风倾斜向上，以降低池壁上口部位温度，增加池壁的耐侵蚀能力，延长窑炉池壁整体寿命。

1.2 稳定胸墙结构

玻璃纤维窑炉的胸墙是由胸墙砖、 胸墙保温层、挂钩砖、支撑铸铁板和巴掌铁等部分组成的整体，整个胸墙的重量全部由巴掌铁承重。 为更好的提高池壁的抗侵蚀能力和实现池壁对玻璃液的良好蓄热性能，玻璃纤维窑炉的池壁通常为分部阶梯形布置、非通体式多层结构的复合类型、在胸墙与池壁过渡的空隙处还设置有间隙砖。

池壁冷却风在冷却窑炉池壁的同时，冷却了巴掌铁。因此在生产过程中，池壁冷却风的调节，对防止窑炉胸墙内倾有着重要作用，其风量大小直接关系着胸墙结构的稳定性和窑炉的整体安全。

1.3 减小局部烧损和漏料风险

目前玻璃纤维行业的窑炉生产已普遍采用全氧燃烧技术[2-4]，在全氧燃烧中，由于燃烧产生的火焰刚性较好且温度较高，长时间的火焰舔舐，会使相应位置的窑炉池壁产生烧损。

池壁冷却风的引入， 可降低窑炉池壁局部烧损部位的温度，进而起到减缓烧损的目的。 同时，当发生池壁穿孔漏料或有玻璃液渗流发生时可及时冷却和冻结相应位置，有效防范池壁漏料的发生。

2 冷却风嘴位置及风量

2.1 冷却风嘴位置

根据玻璃纤维行业经验，窑炉的液面一般距离池壁上沿50~100 mm， 因此池壁冷却风嘴在池壁高度方向对应设置在这一区域。 在窑炉内投料区、熔化区、鼓泡区、澄清区等不同区域，根据池壁烧损侵蚀情况不同，冷却风嘴安装高度上下略有差异。

同时，考虑到冷却风对池壁的射流冲击、冷却换热后热风的扩散等，池壁冷却风嘴至池壁前后位置的距离为100 mm 左右。

2.2 冷却风的风量

在窑炉内的不同区域需要的冷却风量是不同的，如投料区的配合料预熔时挥发物较多、鼓泡区玻璃液搅动频繁，这些易造成对池壁的冲刷，冷却风嘴的出风量可适当增加。 在一个窑龄期间，根据实际使用经验，各阶段的风量也稍有差别。 对10 y设计窑龄的玻璃纤维窑炉来说：

在窑炉运行的第1~2 y，总风量达到设计风量的50%~60%，可取值为55%；在窑炉运行的第3~4 y，总风量达到设计风量的60%~70%， 可取值为65%；在窑炉运行的第5~6 y，总风量达到设计风量的80%~90%，可取值为85%；在窑炉运行的第7~8 y，总风量达到设计风量的90%~100%， 可取值为95%；在窑炉运行的第9~10 y，总风量可回调至第5~6 y 的状态，即80%~90%，可取值为85%。

3 池壁冷却风的工艺要点

3.1 池壁冷却风的开启

池壁冷却风在开启前需确保冷却风机进风口无杂物，进风口附近无易飞扬物及杂物堆放，并且检查风机润滑油位正常；池壁冷却风开启时应逐步升高风机开度至设定开度；池壁冷却风机正常运行时应做好冷却风的压力或风量监测，同时注意观察运转声音有无异常、电机温度是否正常。

3.2 备用池壁冷却风的切换

为更好的维护保养和保证冷却风机的性能，需定期进行备用冷却风的切换。 在切换过程中，启动备用风机缓慢增加开度，直到与原运转风机开度相同，并观察运转状况， 确保已开启的备用风机运转正常后，慢慢打开备用风机出口插板阀，同时关小原运转风机出口插板阀，直到备用风机出口插板阀全开、原运转风机出口插板阀全部关闭，停止原运转风机。

在风机切换过程中，应注意尽量保证主风管压力稳定。 冷却风切换后，应对比切换前后的风压是否相同或相近，如果差距较大，则重新调节风机开度直到风压相同或接近为止。

3.3 池壁冷却风的清洁保养

玻璃纤维的厂房在设计时池壁冷却风机往往布置在窑炉底部周围并避开通道。 由于通道的作用及受底楼废丝区的影响， 池壁冷却风机正常鼓风运转时，在风机进风口、叶轮和机壳上极易结垢并形成沉积物。 为保证冷却风的清洁和风机良好的运行状态，可利用压缩空气、 粗砂或砂石、 声波等方法进行清理。 也可在冷却风机进风口安装过滤网，或对冷却风机进行区间隔离，使冷却风机处于良好的供风状态。

还应注意池壁冷却风机的日常检查，包括润滑油位是否到位、进风口有无杂物、风机有无异响和震动、电机是否过热等。

4 结语

综上可见， 池壁冷却风不仅能有效延缓池壁侵蚀， 还对稳定胸墙结构、 保证窑炉安全起着重要作用。 同时，因窑炉的持续高温作业特性、侵蚀机理的复杂性、池壁状态实时监测难度大等特点，其部分工艺控制具有明显的经验性， 这影响着窑炉运行成本的精细化控制和企业“能耗双控”目标的精准控制。