CN105152521B - 一种全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构及其涂层制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构及其涂层制作方法，该大碹结构包括弓形部和碹角部，弓形部的两端支撑在全氧燃烧玻璃熔窑的胸墙的上端，碹角部位于二者之间，弓形部从外到内依次设有大碹砖、隔热层和涂层，其中，隔热层由二氧化锆纤维制成的隔热砖拼接而成，大碹砖与隔热层固定，氧化铬涂层设置在隔热层的内表面。本发明所提供的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构能够在现有大碹的基础上进行实施，即在其内壁上分别设置能够隔热、耐高温以及耐碱液侵蚀的隔热层和涂层，减少全氧燃烧对大碹的烧损，同时有助于对热量的红外反射，从而增加火焰向玻璃液的辐射传热，提高全氧燃烧玻璃熔窑的热效率。

Description

一种全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构及其涂层制作方法

技术领域

本发明属于玻璃制造技术领域，涉及玻璃熔窑的大碹结构及其涂层制作方法，具体涉及一种耐高温火焰烧损的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构及其涂层制作方法。

背景技术

全氧燃烧技术，就是把空气－燃料燃烧***变为氧气－燃料燃烧***，助燃介质采用纯度为90％的氧气。全氧燃烧玻璃熔窑结构类似于单元窑，省去了蓄热室、小炉，增加了设在胸墙上的全氧重油或天然气喷枪，大大提高了燃烧效率；由于碱蒸汽浓度的增加，要求熔窑上部耐火材料的抗碱性、耐火度有所提高；全氧燃烧熔窑节约了燃料、减少了NO_X排放，而且提高了玻璃质量，增加了产量；全氧燃烧熔窑为用废气预热玻璃配合料提供了最佳的应用条件。玻璃熔窑全氧燃烧技术将为绿色环保、节能降耗和生产优质玻璃开辟新的途径。

采用了全氧燃烧技术后，玻璃熔窑结构也随之发生变化，采用了单元窑窑炉结构形式，由于窑内排出烟气组分中，纯碱蒸汽和水蒸气的浓度猛增，这加剧了对熔窑耐火材料的侵蚀，特别是胸墙和大碹的侵蚀速度，现有技术方案主要中有两种解决方案：一是采用更优质的耐火材料，如胸墙和大碹可以采用电熔AZS砖、α-β氧化铝砖或特优硅砖。这种方案缺点是会提高玻璃窑炉的造价成本，同时也会延长玻璃熔窑的烤窑升温时间。二是现有玻璃熔窑采用“高碹顶窑炉”的结构改进，使窑炉窑炉的碹顶和燃烧器的距离增大，减少火焰对大碹砖(硅砖)的烧损和蚀变。这种方案的缺点是会使玻璃窑炉的火焰空间增大，降低了全氧燃烧玻璃窑炉的节能效果。这两种方案和结构都不能取得令人满意的效果。

授权公告号为CN 201785301 U的实用新型提供一种全氧燃烧窑炉的碹角结构，包括玻璃窑炉大碹、碹角砖以及支撑碹角砖的玻璃窑炉胸墙，碹角砖边沿相对于玻璃窑炉胸墙内侧壁向内偏离，使得全氧燃烧玻璃窑炉工作时产生的大量熔融流淌物沿着碹角砖直接流下，从而减少对玻璃窑炉胸墙的冲刷和侵蚀，但是该实用新型还存在以下不足：由于火焰主要冲刷和侵蚀的部位是上部大碹，该实用新型的技术方案并不能减少全氧燃烧火焰对大碹的烧损；该实用新型中的碹角砖直接沿玻璃窑炉胸墙内侧壁向内偏离，其下侧面是水平的，碹角砖向内偏离量有限，可能会导致熔融流淌物沿着碹角水平面向胸墙外侧渗漏。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种耐高温火焰烧损、能够隔热、耐碱液侵蚀的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构。

本发明的上述问题是由以下技术方案解决的：

一种全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，位于全氧燃烧玻璃熔窑的顶部，包括弓形部和碹角部，弓形部的两端支撑在全氧燃烧玻璃熔窑的胸墙的上端，碹角部位于二者之间，其特征在于，所述弓形部从外到内依次设有大碹砖、隔热层和涂层，其中，大碹砖与隔热层接触并固定，涂层设置在隔热层的内表面。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，碹角部各设有一块从内向外渐缩的楔形碹角砖，该碹角砖插置于大碹结构的弓形部和胸墙之间所形成的楔形间隙中，其上部接触弓形部两端的下侧，下部为从外向里向下倾斜的斜面，其接触胸墙的上端并向内伸出所述楔形间隙。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，大碹砖和隔热层通过固定螺栓插装固定，固定螺栓的两端采用紧锁机构锁紧，靠内的锁紧机构内边缘与隔热层界面平齐。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，所述隔热层的厚度为150-400mm。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，所述隔热层由多块二氧化锆纤维制成的隔热砖拼接而成，各隔热砖之间的拼接缝隙以填涂方式填充。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，所述二氧化锆纤维的直径Φ30-330μm。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，所述涂层厚度为60-200μm。

在上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，所述涂层为氧化铬涂层，其通过在所述隔热层的内表面多次喷涂含有氧化铬的溶胶而形成。

本发明的另一目的是提供一种涂层制作方法，所述涂层为上述全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构的涂层。该目的主要由以下技术方案来实现：

一种涂层制作方法，所述涂层是上述氧化铬涂层，包括以下步骤：

(1)将大碹砖和二氧化锆纤维隔热层固定，检查隔热层中二氧化锆纤维隔热砖之间以及隔热砖与固定螺栓、锁紧机构之间是否有缝隙；如果有缝隙，则通过填涂方法将缝隙填充；

(2)然后将含有氧化铬的溶胶喷到二氧化锆纤维隔热层的内表面上并将该表面覆盖；

(3)所述溶胶干燥后形成凝胶，在所述凝胶表面上进行下一次喷射，直到厚度满足预定要求；

(4)然后进行玻璃熔窑低温和高温烤窑，使凝胶在隔热层表面形成一层厚度为60-200μm的致密的氧化层，所述氧化层即为氧化铬涂层。

本发明的优点是：本发明所提供的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构能够在现有大碹的基础上进行实施，即在其内壁上分别设置能够隔热、耐高温以及耐碱液侵蚀的隔热层和涂层，减少全氧燃烧对大碹的烧损；同时采用氧化铬涂层有助于对热量的红外反射，从而增加火焰向玻璃液的辐射传热，提高全氧燃烧玻璃熔窑的热效率；采用相对于胸墙内侧壁向下倾斜的楔形碹角砖，防止产生的碱液流到侧面的胸墙上而腐蚀胸墙。该技术方案不仅能够降低熔窑造价成本，还能够提高全氧燃烧玻璃熔窑的节能效果。

附图说明

图1是带有本发明大碹结构的全氧燃烧玻璃熔窑的结构示意图；

图2是图1的大碹结构中顶部断面A放大示意图；

图3是图1中大碹砖与二氧化锆纤维隔热层的固定结构示意图；

图4是碹角结构示意图。

图中附图标记表示为：

1：大碹砖，2：二氧化锆纤维隔热层，3：氧化铬耐高温涂层，4：胸墙，7：玻璃液，9：碹角砖，10：固定螺栓，11：锁紧机构，12：火焰空间。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构及其涂层制作方法进行详细说明。

图1示出了带有本发明大碹结构的全氧燃烧玻璃熔窑的结构，图2为大碹结构中顶部断面放大图，图3示出了大碹与二氧化锆纤维隔热层的固定方式，图4为碹角结构的示意图。如图1所示，本发明提供了一种全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，该大碹结构位于全氧燃烧玻璃熔窑的顶部，包括弓形部和碹角部，弓形部的两端支撑在全氧燃烧玻璃熔窑的胸墙4的上端，二者之间的碹角部设置有具有支撑作用的碹角砖9；如图2所示，大碹结构的弓形部从外到内依次设有三层，外层为大碹砖1(通常采用硅砖，厚度为450mm)，中间层为隔热层2(二氧化锆纤维隔热层2)，内层是氧化铬涂层3(氧化铬耐高温涂层3)，如图3所示，大碹砖1通过固定螺栓10和锁紧机构11与二氧化锆纤维隔热层2固定在一起，在二氧化锆纤维隔热层2的表面上多次喷射含有氧化铬的溶胶，经溶胶干燥、烤窑等工序后形成氧化层，即为氧化铬耐高温涂层3。

其中，本发明的二氧化锆纤维隔热层2是在大碹砖1的内层继续作业而形成的。隔热层2是由尺寸合适的二氧化锆纤维材料制成的隔热砖，例如厚度为150-400mm，其中所用纤维的直径Φ30-330μm的隔热砖拼接而成。如图3所示，将大碹砖1和隔热层2的各隔热砖在相应的固定位置打孔，并用固定螺栓10固定好，固定螺栓10的两端用紧锁机构11紧锁，靠内的螺栓内层边缘与二氧化锆纤维隔热层2界面平齐，二氧化锆纤维隔热砖之间以及隔热砖与固定螺栓10、锁紧机构11的缝隙以填涂方式填充，这样有利于其外侧的氧化铬耐高温涂层3的平整度。

二氧化锆纤维隔热层2具有一定的气孔率，气孔率与隔热层2的厚度和二氧化锆纤维直径有关，气孔率过高结构松散不利于组装并且会产生脱落，气孔率过低结构过于致密，降低了保温隔热效果，而纤维的直径过细会使纤维的制造成本提高，过粗会降低保温隔热效果增加脆性，因此考虑以上因素，二氧化锆纤维的直径范围设置为Φ30-330μm，气孔率为3-8％。本发明所选的二氧化锆纤维的直径范围有利于保温隔热、耐高温以及防止碱蒸汽的侵蚀。

二氧化锆纤维隔热层2固定好之后，在二氧化锆纤维隔热层2的表面上多次喷射含有氧化铬的溶胶而形成氧化铬耐高温涂层3。氧化铬耐高温涂层3具体的制作方法如下：当大碹砖1和二氧化锆纤维隔热层2固定好之后，检查隔热层2中二氧化锆纤维隔热砖之间以及隔热砖与固定螺栓10、锁紧机构11之间是否有缝隙，如果有缝隙可通过填涂方法将缝隙填充，防止碱蒸汽进入缝隙中腐蚀大碹砖；然后将含有氧化铬的溶胶喷到二氧化锆纤维隔热层2的内表面上，同时将二氧化锆纤维隔热层2中间的小缝隙填充，使氧化铬溶胶覆盖隔热层2，每次喷射的厚度为20μm，等凝胶干燥后进行下一次喷射，直到厚度满足应用要求，一般经过3-10次喷射即可；然后进行玻璃熔窑低温和高温烤窑，所述凝胶分解并在二氧化锆纤维隔热层表面形成一层厚度为60-200μm的致密的耐高温和抗侵蚀的氧化层，即为氧化铬耐高温涂层3。

现有全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构中，一旦碹顶最内侧的氧化铬耐高温涂层3被碱蒸汽侵蚀，碱液会沿着氧化铬耐高温涂层3向下流到胸墙4，进而会侵蚀到胸墙4。为此本发明还提出一种新型碹角结构，如图4所示，碹角部各设有一块从内向外渐缩的楔形碹角砖9，其插置于大碹弓形部与胸墙4之间所形成的楔形间隙中，碹角砖9的上部与大碹结构的弓形部两端的下侧面相接，下部为从外向里向下倾斜的斜面，其与胸墙4的上端相接并向内伸出楔形空隙，使得碹角砖9的端面与胸墙4平行且相距一段距离，该碹角部用于防止碱液冲刷、侵蚀下部的胸墙4，同时还能起到支撑弓形部隔热层和涂层的作用。当碱液流向碹角部时，碹角部的结构会使碱液改变流动方向，碱液滴会滴到位于全氧燃烧玻璃熔窑底部的玻璃液7上，由于玻璃中含有液滴的组分，所以不会影响玻璃液的组成，同时液减小了碱液对胸墙4的侵蚀，从而保护了胸墙4，提高了全氧燃烧玻璃熔窑的整体使用寿命。

上述技术方案与现有技术(采用更优质的耐火材料方案或者采用“高碹顶窑炉”的结构)相比，具有以下有益效果：因全氧燃烧玻璃熔窑的火焰空间12中的火焰外焰温度为1700-1800℃，二氧化锆纤维和氧化铬涂料这两种物质都具有耐高温(二氧化锆的熔点：2680℃，氧化铬的熔点：2435℃)和抗碱蒸汽侵蚀的特性，因此采用纤维结构和多孔结构的二氧化锆纤维隔热层2和氧化铬耐高温涂层3，能够对全氧玻璃窑炉的大碹起到隔热作用，减少全氧燃烧火焰对大碹的烧损；同时由于本发明内层的氧化铬耐高温涂层3还有助于对热量的红外反射，增加火焰向玻璃液的辐射传热，提高全氧燃烧玻璃熔窑的热效率。

通过采用本发明的改造结构，可增加全氧燃烧玻璃熔窑的寿命，并增强玻璃熔窑的节能效果，可以在现有熔窑大碹结构基础上进行改造，降低一次性投资的同时提高熔窑的使用寿命，可使全氧燃烧玻璃熔窑的窑龄达12年以上，全氧燃烧玻璃熔窑节能40％，因此，本发明具有很好市场潜力和应用前景，有益于推广应用。

上述实施例只是其中一个优选实施方式，在此基础上，可以对技术方案的技术特征进行等价替换或者在公知常识的启示下进行改进，例如隔热层可以采用具有耐高温、隔热和耐碱液侵蚀的氧化铝纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、耐高温陶瓷纤维等材料，涂层也可采用碳化硼、碳化硅、氮化硼、氮化硅、磷化硼、磷化硅等耐高温材料，大碹砖和隔热层之间可通过砌筑、支撑等其他方式固定，碹角砖的形状也可以是梯形等其它形状，上述能够实现本发明的目的的替代技术方案都落入本发明的保护范围内。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，位于全氧燃烧玻璃熔窑的顶部，包括弓形部和碹角部，弓形部的两端支撑在全氧燃烧玻璃熔窑的胸墙的上端，碹角部位于二者之间，其特征在于，所述弓形部从外到内依次设有大碹砖、隔热层和涂层，其中，大碹砖与隔热层接触并固定，涂层设置在隔热层的内表面；

所述碹角部各设有一块从内向外渐缩的楔形碹角砖，该碹角砖插置于大碹结构的弓形部和胸墙之间所形成的楔形间隙中，其上部接触弓形部两端的下侧，下部为从外向里向下倾斜的斜面，其接触胸墙的上端并向内伸出所述楔形间隙；

所述隔热层为二氧化锆纤维隔热层；所述涂层为氧化铬涂层。

2.根据权利要求1所述的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，其特征在于，大碹砖和隔热层通过固定螺栓插装固定，固定螺栓的两端采用紧锁机构锁紧，靠内的锁紧机构内边缘与隔热层界面平齐。

3.根据权利要求1或2所述的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，其特征在于，所述隔热层的厚度为150-400mm。

4.根据权利要求3所述的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，其特征在于，所述隔热层由多块二氧化锆纤维制成的隔热砖拼接而成，各隔热砖之间的拼接缝隙以填涂方式填充。

5.根据权利要求4所述的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，其特征在于，所述二氧化锆纤维的直径为Φ30-330μm。

6.根据权利要求5所述的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，其特征在于，所述涂层厚度为60-200μm。

7.根据权利要求6所述的全氧燃烧玻璃熔窑的大碹结构，其特征在于，所述涂层通过在所述隔热层的内表面多次喷涂含有氧化铬的溶胶而形成。

8.一种涂层制作方法，所述涂层是权利要求7所述的氧化铬涂层，包括以下步骤：

(1)将大碹砖和二氧化锆纤维隔热层固定，检查隔热层中二氧化锆纤维隔热砖之间以及隔热砖与固定螺栓、锁紧机构之间是否有缝隙；如果有缝隙，则通过填涂方法将缝隙填充；

(2)然后将含有氧化铬的溶胶喷到二氧化锆纤维隔热层的内表面上并将该表面覆盖；

(3)所述溶胶干燥后形成凝胶，在所述凝胶表面上进行下一次喷射，直到厚度满足预定要求；

(4)然后进行玻璃熔窑低温和高温烤窑，使凝胶在隔热层表面形成一层厚度为60-200μm的致密的氧化层，所述氧化层即为氧化铬涂层。