玻璃熔窑蓄热室靶墙热修及改进

本文整理来源于期刊论文,作者华尔润玻璃产业股份有限公司李二民,如有不妥之处,请及时联络我们。

      1.背景

公司某t/d大型浮法玻璃生产线在运行3年左右时,蓄热室目标墙热修门碹以上部分开始出现分层,扭曲变形,虽经陶瓷焊补也未能阻止墙体进一步内倾,直至内部mm厚高纯镁砖倒塌,造成格子体上部盖帽,格子体严重堵塞,需进行摘帽或更换格子体热修,对生产工艺的影响非常大,尤其是靶墙完全倒塌后,火焰直接烧到碹碴梁,如不采取紧急修补措施,蓄热室结构存在很大的安全隐患,甚至造成停产冷修。

      2.靶墙热修处理      2.1热修前蓄热室钢结构保护

在发现靶墙严重分层内倾后,为预防墙体突然倒塌,先对蓄热室工字钢立柱进行加固,然后提前增加立柱水包和碹脚梁水包对钢结构进行保护。

碹脚梁L型保护水包是用3mm厚钢板焊接而成,水包长度a为单个蓄热室尺寸的一半,尺寸b和c根据碹脚梁的实际尺寸而定,确保能完全保护碹脚梁,水包的内宽d受蓄热室上间隙胀缝大小的影响,一般定在40~50mm,水包由进水口和水包出水口与循环水系统相连通,制作完成后,将碹脚梁保护好后临时固定在蓄热室立柱上。

蓄热室工字钢立柱保护水包是用3mm钢板把工字钢立柱的腹板与翼缘板围成的槽口进行封闭焊接而构成,焊接前先将立柱联梁拆除,水包焊接完成后,再将联梁恢复,封板焊前应打好坡口,先焊底封板,再焊顶封板或侧封板,要确保焊接质量。

      2.2墙体分段切割拆除更换

钢结构加固并用水包保护好后,根据靶墙的具体情况适时进行拆除更换,热修前制定应急预案,做好各项安全防护工作,现场备好封堵用的硅酸铝纤维毯,采用分段切割更换的方法,用链条锯将单面靶墙纵向分成4段,即每次拆除靶墙的1/4,。

先拆除靶墙上的锚拉角钢,分段切割靶墙烧损部位,分段拆除烧损靶墙,更换砖材选用了热稳定性好的高铝砖,最后逐步分段砌筑靶墙,拆除时避免砖材落入蓄热室内,为减小热态砌筑的难度,高铝砖以××75mm和××75mm两种为主砌规格,砌筑完成后涂抹保温材料。

      3.靶墙倒塌原因分析      3.1高温热应力作用

造成靶墙倒塌的物理原因有:

(1)熔窑大型化后,目标墙宽度和高度加大,单个蓄热室尺寸达到3.5m,靶墙高度达到2.5~3m,墙体自身的稳定性降低,墙体内部mm高纯镁砖与mm黏土砖每8层咬砌一层,内部镁砖墙体膨胀拱起后,与黏土砖明显分层,墙体整体性不好。

(2)蓄热室目标墙收到火焰高温作用发生蠕变,又受到烟尘的机械冲刷而发生剥落,最为严重的是正对小炉口部位即热修门碹附近,再加上热修门碹烤窑时膨胀与水平墙体不一致,该部位明显掰缝,进一步加快了侵蚀速度,而沿立柱纵向设置的一排锚拉杆由于埋入墙体过深,已经全部烧断,起不到任何锚拉作用。

      3.2化学侵蚀作用

蓄热室镁砖的侵蚀介质一般分为来源于配合料飞散的粉体、熔池中挥发物和燃料燃烧产物,有害物质与碱性砖产生复杂的化学侵蚀,使耐火材料发生二次异常膨胀,致使墙体分层倒塌。

      4.结构设计改进      4.1砖材材质选择

原设计靶墙材质为高纯镁95砖,实际使用效果并不理想,侵蚀试验发现电熔AZS砖抗侵蚀能力最强,而镁铬砖次之,其次是高纯镁砖,侵蚀较为严重,最差的是硅砖。考虑到经济性和适用性原则选用了抗侵蚀能力强的直接结合镁铬砖。

      4.2墙体砌筑结构

传统窑炉蓄热室墙均为标砖砌筑,采用层层错峰咬砌,蓄热室泥缝是抗侵蚀薄弱环节,将每层砖厚由65mm厚改为75mm,砖缝的减少相对应的是使墙体整体抗侵蚀能力的提高,改造后加大靶墙部位镁铬砖规格,除××75mm规格外,又增加了××75mm和××75mm两种主砌规格,增加的两种规格不但起到错缝作用,同时也很好地起到锚固作用。考虑到热修门碹与两侧墙体膨胀的不一致性,冷修改造时取消了上部热修门碹,这为现场施工时格子体施工及日后的热修带来不便。

      4.3取消锚拉钢板

增设锚拉钢板的目的是使墙体连接为整体,镁砖和钢板高温反应烧结为整体,但实际情况是钢板腐蚀速度很快,且厚度成倍膨胀,有锚拉钢板的砖缝外成为侵蚀较为严重的部位。

      4.4增加平面锚拉装置

锚拉杆呈二维平面行列状分布,受力均匀,所有锚拉杆用锚拉梁、锚拉角钢联为整体,采用活动连接以适应墙体膨胀,锚拉砖总长度或等于墙总厚度,锚拉杆嵌入墙体的深度在0~50mm之间,以使锚拉杆充分冷却,避免高温下锚拉杆烧断而失去应有的作用。

通过增加平面布置锚拉装置,改变蓄热室目标墙在热态下整体受力结构,通过二维平面上均匀的锚拉点,使整面目标墙锚固为整体,并锚拉固定在钢结构上,成功解决了目标墙易变型、分层、倒塌的问题。

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