二代浮法玻璃熔窑用吊墙鼠洞的预防

【中玻网】鼠洞的形成原理

　　国内吊墙绝大多数选用中空的矩形钢管作为吊墙的支撑骨架，其材质为普通Q235的钢材，它的力学性能在高温阶段会急剧下降，而吊墙工作区间的熔窑部分空间温度高达1 400℃以上，所以为了保证吊墙的骨架有足够的强度，就必须对吊墙的骨架持续不间断的送风冷却。这就使得吊墙内部的温度要远远低于其工作区间的熔窑空间温度(一般吊墙内部空间温度不高于200℃)，而其内部压力却远远高于其工作区间的熔窑空间压力(玻璃熔窑熔化部空间压力为微正压，一般5 MPa左右，吊墙内部压力则至少要高于熔窑空间压力60 MPa)。

　　由此可见，风冷吊柱式吊墙由于其结构和工作原理势必造成其处于工作状态时，其内部温度同玻璃熔窑熔化部工段存在巨大的温差，其内部压力同玻璃熔窑熔化部工段也存在巨大的压差。由于熔窑熔化部空间与吊墙内部空间巨大温度差和压力差的存在，一旦包裹吊墙的耐火材料出现缝隙或孔洞让存在巨大差别的两个工作空间相通，势必造成连接两空间的通道出口处出现剧烈的空气旋流。在1 400℃以上高温且大量碱蒸汽存在的环境下，旋流会以贯通的裂缝或小孔为中心，对周边的耐火材料产生非常大的腐蚀破坏。目前国内吊墙主流配置大多选择硅砖作为吊墙直段砖，硅砖这种偏酸性的材料如果出现了空间相通，旋流下的高温碱蒸汽对其腐蚀将会更加严重。所以一般见到吊墙的鼠洞基本全部出现在吊墙的直墙段硅质材料部分。吊墙旋流原理见图2和吊墙出现的鼠洞见图3。

　　鼠洞的预防措施

　　针对以上叙述对吊墙工作原理及鼠洞形成原理来了解，我们可以看到鼠洞形成的必要条件是在正常生产条件下，吊墙内部工作空间同玻璃熔窑熔化工作空间出现连通的通道。因此预防鼠洞的出现，确保吊墙作为设备能够长期保持其节能功效，提高使用寿命和年限，具体可通过以下几种渠道。

　　1.从设计阶段来预防

　　现阶段的熔窑设计使用年限已达到8～10年，所以吊墙的配置也选用了鼻区用烧结砖加电熔AZS的刚玉砖复合使用，直墙段依然采用硅砖；由于鼻区烧结材料、电熔材料的膨胀系数及耐侵蚀性能远远高于直墙段的硅砖，此种配置的吊墙可以忽略吊墙鼻区材料形成的鼠洞，要点考虑直墙段的硅质材料鼠洞预防。我们知道行业内玻璃熔窑使用的硅砖，包括吊墙上面使用的硅砖，它的膨胀系数在13%左右，所以在设计时就得充分考虑到硅砖较高的膨胀系数对吊墙直墙段集中胀缝和硅砖上挂载吊钩的钩槽的合理留设。

　　1)直墙段集中胀缝在设计时留设过少的话，一方面在烤窑阶段硅砖预留膨胀空间小，会导致硅砖在膨胀过程中拉动鼻区跟硅砖接触的烧结材料(硅砖膨胀系数大,烤窑时膨胀就非常大;烧结材料和电熔材料膨胀系数小,烤窑时膨胀就小。)，使得在冷态砌筑下整齐平整的工作面被拉出喇叭缝，喇叭缝的出现就是鼠洞形成的必要条件;另一方面在烤窑阶段硅砖预留膨胀空间小,会导致硅砖膨胀时将其挂载吊钩的钩槽预留空间抵消完后无处膨胀,这样硅砖在挂载钩槽的地方相互挤压下容易形成裂纹，出现裂纹处也是日后形成贯通缝的较大隐患。

　　2)直墙段的集中胀缝在设计时留设过多则容易导致尽管烤窑结束了，但是胀缝还没有被膨胀的硅砖消耗完，未达成闭合状态，这样也会形成贯通的通缝。

　　所以吊墙在设计阶段就需要充分考虑到直段硅砖部分的膨胀系数，以硅砖的膨胀系数为依据，同时根据吊墙的宽度，合理预留集中胀缝。既要保证预留的集中胀缝在烤窑完毕后达到闭合状态，又要避免烤窑后硅砖将鼻区烧结砖拉开或硅砖之间相互挤压的情况出现。同时我们可以在现有的吊墙砖隔行错缝的基础上通过改进，使得原先所有直缝改为转折缝，包括集中胀缝，让吊墙砖达到隔行错缝，犬牙交错的效果。因此要从设计源头来避免鼠洞形成的必要条件即直通缝的形成。

　　2.从吊墙砖的砌筑过程中来预防

　　除了从设计源头来改进吊墙结构，减小形成鼠洞的措施外，吊墙在施工安装时，同样有很多因素需要注意。比如吊墙砌筑时的泥缝大小控制；泥浆饱满程度；砖面平整度的控制及吊墙钢结构调整精度，尤其是冷修项目中一些吊柱利旧的钢结构调节，更加需要留意。所以做好吊墙的鼠洞预防，施工安装环节也是非常重要的一环，具体可以从以下方面着手。

　　1)目前在国内吊墙砌筑过程中从鼻区到直段一直沿用带泥砌筑，直墙段的硅砖砖缝填充物是泥料，不如硅砖本身致密，相比于抗碱蒸汽的侵蚀来说没有其母砖好；砌筑过程中要严格控制砖缝，泥料要填充饱满，泥浆要浆满外溢出砖缝；尽量控制泥缝的大小，不要超出设计尺寸过大，每一层的硅砖在砌筑中要将其上平面调整到一个平面上，保证其平整、平滑，这样做的好处是泥料在合理砖缝间填充饱满后在烤窑阶段同母材一起烧成一个完整密实的整体，同时每一层的硅砖可以在其所在平面上平滑自由的膨胀移动，不会被相邻层的硅砖绊住，以此来减少通缝的形成，从而预防鼠洞的形成。

　　2)中国有着庞大的玻璃市场，目前运行的玻璃生产线超过200条，其中大多数还是靠前代的浮法技术，并且大量的生产线已接近设计使用的年限，所以这几年冷修换代的玻璃熔窑大量出现。随着玻璃价格的下行，各冷修的厂家在修窑过程中注重考虑成本的节约，吊墙作为玻璃熔窑的一通用设备，在冷修过程中有很大的节约空间，比如冷修厂家要求原吊墙的钢结构全部保留，冷修中只配套跟换相应的耐火材料。所以冷修项目中保留吊墙原有钢结构的厂家在吊墙重新砌筑的过程中，为了较低限度的减少工作量，只是将原吊墙上使用了一个窑期的耐火材料和吊钩拆除，在吊墙的所有钢结构原封不动的保留并丝毫不做处理的情况下直接砌筑新的耐火材料。这种施工情况下忽略了吊墙钢结构在已经使用了一个窑期的情况，原有的钢结构骨架已经出现了变形和烤窑完成后的膨胀位移。直接将吊墙钢结构不加处理的投入使用因为其形变和膨胀后的位移，使得重新砌筑的耐火材料不能像全新结构时跟钢结构匹配的那样无缺，所以砌筑中经常出现泥缝过大，同一层耐火材料出现起台，不能将砖面调平整等情况。这种情况的出现一是由于非常大的缝隙用泥料填满后容易被侵蚀形成通缝，二是起台后不平整的砖面烤窑中膨胀不顺畅绊住的地方会出现通缝。这两个方面都容易造成吊墙形成鼠洞。因此，在冷修的玻璃生产线吊墙钢结构又利旧的情况下，在砌筑过程中要尤其注意。砌筑前，首先要用高压空气进风箱，把吊柱内的积灰清理干净，保持吊墙的顺利送风。其次，清理后的风箱内没有积灰才能够给吊柱间预留下平滑的移动空间，保证吊柱在耐火材料膨胀状态下的移动；再次挂装耐火材料前，原吊墙的钢结构一定要重新调节，确保钢结构的间隙不要过大而引起耐火材料间泥缝的过大。对于已经出现变形且较为严重的钢结构一定要及时更换。

　　3.从吊墙日常生产操作中控制

　　从吊墙的工作原理中我们可以了解到，吊墙内部空间钢结构和耐火材料的冷却是通过吹冷却风达到降温的目的。风机的功率和风量因为在建厂时期就已经选型完毕，所以在玻璃厂正常生产阶段，吊墙内部空间温度的调节主要通过压力的调节来达成。吊墙内部压力高，冷却风交换频率就快，冷却效果就好，空间温度就较低；反之，内部压力小，冷却风交换频率就慢，冷却效果就稍差，空间温度就偏高。但是在正常生产中吊墙内部需要相对稳定的空间温度，这样才有利于吊墙使用年限的提高。一般来说新建的玻璃生产线，吊墙钢结构温度在烤窑完成后理想区间温度是70～110℃；耐火材料的温度范围在80～120℃；为使吊墙内部空间温度和压力在理想范围内(压力的范围，一般处于80～120 MPa之间)。空间压力过高，虽然冷却效果好了，但是过高的压力对吊墙砖缝的冲击同样很大，就容易形成贯通缝，从而形成鼠洞；而吊墙内部空间压力偏低，吊墙内部耐火材料和钢结构的温度就会相应升高，不利于吊墙的安全使用。所以在正常生产操作中，我们不能忽略内部压力对吊墙使用的影响；既要让吊墙在一个相对安全的空间温度下运行，又要提高吊墙的使用年限，因此就得对吊墙的空间压力做出限定，并保持冷却风出风口的顺畅，避免在生产操作中因为操作不当让吊墙形成鼠洞，造成其使用寿命的缩短。