韩建华 徐古帮
浙江长兴杭华玻璃有限公司 浙江湖州市 313000
摘要：在生产玻璃制品的过程中,全氧燃烧技术不仅具有较高的使用率和应用水平，而且通过“氧+燃料”的燃烧方式还可以取得理想的节能环保效果。目前，很多玻璃制品生产企业为了更好的满足生产过程中的压力需求，选择在全氧燃烧玻璃窑炉当中加装一台氧气压缩机，使其成为低压全氧燃烧玻璃窑炉。但是，这种做法不但会导致生产成本的增加，还会加大安全风险隐患。鉴于此，本文分别针对低压全氧燃烧玻璃窑炉的优化设计及玻璃制品生产工艺进行了相关探究，希望所提出的建议能够为大家带来有价值的参考。
关键词：低压全氧燃烧玻璃窑炉；设计；玻璃制品；生产工艺
引言：低压全氧燃烧玻璃窑炉的诞生与应用，虽然在一定程度上满足了玻璃制品的生产需求，但也带来了场地问题、成本问题、安全风险等一系列弊端问题。要想克服这些问题，唯有同时针对低压全氧燃烧玻璃窑炉和玻璃制品生产工艺进行全面优化，方可有效解决氧气压力压缩所带来的后续问题，达到降低生产成本、保证安全生产的目的。
1.低压全氧燃烧玻璃窑炉的设计
1.1喷嘴设计
为了有效消除低压全氧燃烧玻璃窑炉的各种弊端问题，在设计的过程中，可采用以下优化措施：将窑炉设置成双喷嘴形式，两个喷嘴分别向炉体内喷射天然气和氧气，以引来消除氧气压力问题。如图1所示，在第一喷嘴中，设有三组圆柱孔，在第二喷嘴中，设有一组长方体孔，在长方体孔四周，还设有倒角。多组第一喷嘴位于第二喷嘴上方，但其整体跨度尺寸不得超出第二喷嘴的整体跨度。之所以这样设计，是为了让第一喷嘴所喷射的天然气能够快速、顺利的与第二喷嘴所喷射的氧气流交汇，从而尽快达到燃烧加热的目的。在所有喷嘴位置，均设有朝向炉体内、呈方体结构的喷嘴砖，喷嘴砖与水平面之间存在5-8°的倾角。喷嘴砖数量根据喷嘴数量而定，同一侧胸墙砖上的两个喷嘴砖间距以1.5-3m为宜，与另一侧胸墙砖上的喷嘴砖呈等距错位排布[1]。
图1玻璃窑炉及喷嘴砖结构示意图
1.2一体化生产组件设计
为了达到玻璃制品一体化生产需求，在低压全氧燃烧玻璃窑炉设计中，还加装了玻璃制品成型组件、玻璃制品表面抛光组件以及玻璃制品输送带等装置。最终由低压全氧燃烧玻璃窑炉、成型组件以及抛光组件共同构成一套完整的玻璃制品一体化生产装置，如图2所示。抛光组件是一体化生产组件中的核心部分，它主要由两组抛光火焰枪构成，而抛光火焰枪由加热室、燃烧室及火焰分散器所构成。将两组抛光火焰枪分别置于输送带两侧，并且将火焰分散器朝向玻璃制品的表面；为了最大限度提高抛光效果，需要在第一氧气入口处加装第一气体流量计量阀，氧气由此入口进入到加热室，经加热之后再进入到燃烧室；在第一天然气入口处加装第二气体流量计量阀，天然气由此入口进入燃烧室，经过加热后进入到燃烧室内与氧气混合，两种气体一起在燃烧室内燃烧。此时，燃烧所生成的火焰经过火焰分散器对玻璃制品表面进行抛光[2]。
图 2 火焰抛光工艺示意图
2.基于低压全氧燃烧玻璃窑炉的玻璃制品生产工艺
低压全氧燃烧玻璃窑炉及其一体化生产组织安装完毕后，可按照以下流程进行玻璃制品的生产加工：首先，将玻璃制品原料置于玻璃窑炉内。由于胸墙砖朝向炉体内，而且对其进行了倾斜设置。
这样一来，喷嘴砖的第一喷嘴和第二喷嘴便可以朝向炉体内完成液面喷射。与此同时，喷嘴当中的天然气和氧气也喷射进入炉体内，并且在炉体内混合之后得到燃烧气体，为玻璃原料的熔制过程提供热源；当玻璃原料充分燃烧后即熔化成玻璃液，玻璃液进入成型组件当中，经过降温定型[4]。现阶段，由两半模所组成的模具是最为常见的玻璃成型组件。这种成型组件虽然使用率高，而且成本较低，但其弊端问题是，在玻璃制品成型之后，会在其表面留下一道接痕。另外，在生产玻璃制品的过程中，由于存在受热不均等因素，会导致玻璃制品表面质量不均衡，给人一种凹凸不平的视觉效果和触感。在消除上述问题的过程中，抛光火焰枪发挥出非常重要的作用。通过运用这一装置，可以在生产加工玻璃制品的同时对其表面进行抛光处理，消除其表面接痕，使玻璃制品表现呈现出一种非常光滑度平整的效果，最终获得更高质量的玻璃制品。
3.低压全氧燃烧玻璃窑炉及玻璃制品生产工艺的控制要点
首先，在生产玻璃制品的过程中，需要对火焰长度和火焰大小进行有效控制。为了达到这一目标，分别让第一喷嘴、第二喷嘴与第一流量阀、第二流量阀相连接，其目的对第一流量阀和第二流量阀的流量进行有效控制，确保窑炉内天然气和氧气量比例适中，既可以保证完全燃烧的同时，又可以减少其它燃烧副产物的生成；其次，针对喷嘴压力与气体流速进行合理控制，具体要求为：将第一喷嘴前天然气压力控制在150-450kPa之间，第一喷嘴出口天然气流速以180-320m/s为宜；第二喷嘴属于超低压，其压力应控制在1-5kPa之间，第二喷嘴出口处氧气流速为40-160m/s[5]。通过这种方式，确保窑炉内不同部位均匀受热，从而使玻璃原料的熔制效果得到有效改善；再者，由玻璃制品的成型方式决定了在玻璃制品的侧壁容易留下两条接痕，通过运用火焰抛光技术，可以达到消除接痕的目的。在这一环节当中，要充分发挥出第一气体流量计量阀和第二气体流量计量阀的控制作用，使燃烧室内的氧气和天然气比例得到合理化控制，避免燃烧副产物过多造成环境污染；最后，使用抛光火焰枪对玻璃制品表面进行抛光处理，可以彻底消除玻璃制品的表面接痕，使其呈现出一种光滑的表面效果。但是，要想达到这种理想效果，务必采取有效措施避免玻璃制品在抛光过程发生晃动，并且确保玻璃制品表面接痕与传输带之间呈垂直关系。否则，将难以收到理想的抛光效果，甚至造成很多不合格产品。为了提高玻璃制品在传送带上的稳固程度，可以在玻璃制品上方或者侧面加装压紧组件。在抛光过程中，将其牢牢的固定在传送带上，直至抛光完毕，达到消除玻璃制品表面接痕、提高其光滑度的最终目的[6]。
结语：低压全氧燃烧玻璃窑炉的诞生与应用，在一定程度提高了玻璃制品生产过程中的一体程度与生产效率。在实现这一目标时，不仅需要对低压全氧燃烧玻璃窑炉进行优化设计，还需要结合低压全氧燃烧玻璃窑炉的原理与特点设计出一套与之相适应的玻璃制品生产工艺，确保二者的有机结合与相互融合。只有这样，才能实现真正意义上的一体化生产，充分发挥出低压全氧燃烧玻璃熔炉及相关组件的技术优势，使原有的生产工艺获得全面革新，促进玻璃制品生产效率、生产质量和成品率的整体提升，为企业经济效益的提升创造必要条件。
参考文献：
[1]邹轩文,高生明,钟小禹,刘继雄.低压全氧燃烧玻璃窑炉的设计及其玻璃制品生产工艺研究[J].广州化工,2021,49(10):140-142.
[2]曾小山.玻璃窑炉全氧燃烧新技术——普莱克斯OPTIMELT~(TM)TCR技术[J].玻璃,2018,45(10):17-21.
[3]郭勇.全氧燃烧技术在玻璃行业的应用与发展[J].玻璃搪瓷与眼镜,2021,49(02):46-52.
[4]张文斌,宋春来,仝小飞,王将,周康,李娟,阚正权.全氧燃烧超白玻璃熔窑结构设计研究[J].玻璃,2018,45(10):9-12.
[5]宁红兵.全氧燃烧技术在高硼硅浮法玻璃窑炉上的应用探讨[J].玻璃,2012,39(08):3-5.
[6]邓力,徐美君.玻璃熔窑全氧燃烧技术的应用与发展[J].玻璃,2002(05):31-37.