玻璃熔窯格子體的設計思路及設計步驟

【中玻網】格子體設計的思路

　　①格子體設計是玻璃熔窯設計的重要內容之一。在格子體設計中，雖然設定助燃空氣預熱溫度很容易，但在熔窯建成后的運行中能否達到設定的助燃空氣預熱溫度卻是很難說的。在其它條件都具備的情況下，助燃空氣預熱溫度取決于蓄熱室格子體實際具有的換熱能力：格子體要有足夠的儲熱能力，要有適宜的換熱面積，還要有其自身結構所決定的、固有的總傳熱系數。

　　②若格子體換熱面積不足，肯定達不到設想的助燃空氣預熱溫度，但也不是格子體的換熱面積越大越好。即使換熱面積合適，若格子體的體型結構不合理，比如格子體的平面尺寸很大，而高度不足，屬于矮胖形狀，就會出現煙氣、助燃空氣在格子孔內的流量分配不均勻。甚至出現部分煙氣與空氣流經格子體的路徑不同，必然會出現煙氣熱量不能按要求傳遞給助燃空氣，從而達不到設定的助燃空氣預熱溫度。

　　③蓄熱室的縱向尺寸要服從小爐的分布尺寸，以便與每個小爐相對應連接，由于對應1小#爐部位的格子孔容易出現粉塵堵塞問題，需要將蓄熱室向窯頭方向適當延長，以便增加一定數量的儲備格子孔。蓄熱室內長尺寸通常比熔窯的熔化區長度短約1m，蓄熱室內寬尺寸要根據熔化部池寬和格子磚類型確定，對筒形磚可按熔化部池寬的35%～40%選取;對條形磚按40%～45%選取。

　　④煙氣在格子體內放熱過程中對格子磚的傳熱包括對流傳熱和輻射傳熱，是這兩種傳熱之和;而助燃空氣在格子體內吸熱過程中，格子磚對助燃空氣只考慮對流傳熱，空氣的輻射傳熱較小，可以忽略不計。

　　⑤在格子體換熱面積計算中，煙氣與助燃空氣之間的溫差也是變量之一，由于蓄熱室格子體內的煙氣與助燃空氣的溫度均以非線性規律變化，本計算法采用對數平均溫差計算，比較符合格子體實際傳熱情況。

　　⑥在蓄熱室腔道內布置格子體，經常會出現格子體與腔道壁之間的縱向間隙尺寸過大或過小，這就需要對蓄熱室腔道尺寸結合格子體的孔數、分隔墻位置、爐條碹跨度等進行細微調整，使縱向間隙尺寸保持在30～40mm。

　　⑦設計優良的格子體是投入資金少、壽命長、能夠使助燃空氣預熱溫度盡量得到提高。

　　格子體設計的步驟

　　蓄熱室設計的要點是格子體設計，采用“簡化公式”設計玻璃熔窯蓄熱室的格子體是比較準確、比較先進的方法，設計中可分為三個步驟：

　　第1步，基礎性數據計算：①計算熔窯運行中單位時間需要的助燃空氣量和產生的煙氣量;②對蓄熱室進行熱平衡計算，確定助燃空氣預熱溫度和排出的廢氣溫度，這兩個溫度是互相鎖定的;③選定格子磚類型、規格和排列方式;④選定蓄熱室腔道類型：全連通、組合連通、全分隔中的一種;⑤確定蓄熱室腔道平面的縱向和橫向尺寸;⑥計算熔窯單側蓄熱室格子體內氣體流通總面積;⑦計算助燃空氣、煙氣流速。

　　第二步，格子體換熱系數計算：①計算格子體上端的換熱系數，包括格子體上端噴出的助燃空氣換熱系數和進入的煙氣換熱系數，并依據上端格子磚的壁厚、容重、導熱系數、比熱容、換向時間等參數，求出上端格子體的綜合換熱系數;②計算格子體下端的換熱系數，包括格子體下端進入的冷空氣換熱系數和排出的煙氣換熱系數，并依據下端格子磚的參數及換向時間，求出格子體下端的綜合換熱系數;③根據格子體上下端的綜合傳熱系數，平均計算出熔窯單側蓄熱室格子體的總換熱系數。

　　第三步，格子體總體設計：①計算助燃空氣與煙氣的對數溫差;②計算單側蓄熱室格子體需要的換熱面積;③計算格子體高度尺寸;④確定格子體的層數;⑤全窯格子磚的配置。