延長玻璃窯爐的爐齡

從最初開始，一直困擾玻璃生產制造行業之中對玻璃窯爐進行連續操作用戶們的一個常見問題就是玻璃窯爐的使用壽命很短。為了延長玻璃窯爐的爐齡壽命，人們開展了很多研究和開發工作。

    現在人們所使用的玻璃熔制技術，最初來源于1860年德國西門子兄弟公司(Siemens Brothers)所設計和開發的連續玻璃窯爐熔制技術，已經根據玻璃生產和制造的需要，進行了很多演進和發展。

    然而，由于玻璃行業進一步細分為瓶罐玻璃、光纖玻璃以及特種玻璃等等，并且這些細分行業還會進一步細分為更細小的玻璃子行業，因而玻璃熔制技術的發展受到了玻璃行業這種特有狀況的阻礙。

    在過去五十年之中，在改善和提高玻璃窯爐爐齡壽命方面，人們已經取得了很多重大的成就和進步，有很多玻璃窯爐的爐齡壽命已經超過了13年之久。要使玻璃窯爐具有很長的爐齡壽命，就需要其具備良好的設計，并且在裝備和耐火材料方面不斷取得進步。主要要關注以下一些方面：采用AZS耐火材料代替耐火粘土氧化鋁材料；使用各種功能復雜的儀表以及監控設備；連續而平滑的窯爐操作以及及時采取補救措施等等。

     近年以來，玻璃窯爐的翻修重建工作也已經受益于在延長玻璃窯爐爐齡壽命技術研究和開發方面所取得的一些進展。如表1所示，現在有很多玻璃窯爐已經把其爐齡壽命的目標設置為13至18年甚至更長的時間。

    近年以來，人們在增加和延長玻璃窯爐的爐齡壽命方面已經提出了越來越多的要求。為了減少玻璃窯爐操作和運營的人力資本需求，降低玻璃窯爐的投資和成本；以便減少玻璃熔制的資金和成本，玻璃生產制造廠商已經采用了增加玻璃窯爐的規模和尺寸，減少玻璃窯爐的數量等等一些措施。在很多情況之下，在玻璃窯爐的翻修和重建期間，已經不再有閑置的玻璃窯爐可供投入到玻璃的熔制和生產制造過程之中。在這種情況之下，使玻璃窯爐具有很長的爐齡壽命，并且最大化程度地減少玻璃窯爐的維修時間就顯得非常重要。與此同樣重要的是，玻璃窯爐的翻修重建成本或者冷修成本可能會十分昂貴，在一個玻璃生產制造廠商的總體資金支出之中，這種翻修重建成本或者冷修成本可能會占到很大一部分的資金比例。

    在延長玻璃窯爐爐齡壽命方面所使用的各種技術，大致可以總結并歸類為以下三類：

■操作實踐類：

   玻璃窯爐的工藝操作和控制對于玻璃窯爐的爐齡壽命具有重要的影響和作用。必須根據生產需求，按照能夠實現最大化延長玻璃窯爐爐齡壽命的方式來操作和控制窯爐。

    為了達到這種效果，人們經常所采用的措施就是，隨時根據玻璃窯爐爐齡壽命進程來對玻璃窯爐的操作實踐進行更新和改進，并且對玻璃窯爐的各種故障部位及時進行維護和處理。

■補救措施和熱修補類：

    如圖1所示，一旦玻璃窯爐發生可能會影響玻璃窯爐爐齡壽命的磨損或者破壞，在情況變得清晰明了的時候，就一定要使用或者研究和開發出相應的工程維修技術措施和方法，以便最大化延長玻璃窯爐的爐齡壽命。

■在未來翻修之中不斷改進設計類：

    隨著人們研究和開發出越來越多的材料和設備，應該將這些材料和設備使用到玻璃窯爐未來的翻修和重建過程之中，從而延長玻璃窯爐重要部位的使用壽命，這樣做起來會很節省成本。

    為了延長現有玻璃窯爐以及那些沒有采用長壽命材料以及設備來進行翻修重建玻璃窯爐的爐齡壽命，或者為了延長那些以很高的生產效率進行生產制造玻璃窯爐的爐齡壽命，各種維修技術在其中起到了重要的作用。   

    這些年以來，有關玻璃窯爐的各種工程技術、計劃以及維修或者重建執行已經取得了顯著的進步。在本文之中，將重點介紹的一個方面是有關玻璃窯爐修補方法和措施的進展情況，例如玻璃窯爐的各種熱修補新技術，主要包括陶瓷料焊補、玻璃窯爐底部的熱修補技術、玻璃窯爐的錨固以及玻璃窯爐爐體覆蓋保護等等。

熱修補技術

窯內陶瓷料焊補：通過使用一種特制的長桿，將混合均勻的耐火材料粉末以及金屬在一股氧氣氣流的噴吹下，噴灑在需要進行熱修補的窯爐部位表面。其中，金屬顆粒開始氧化的溫度為2500攝氏度。玻璃窯爐之中耐火材料部件所達到的高溫會促使金屬顆粒在耐火材料表面熔化。從而確保這些耐火材料部件與焊補材料之間產生非常好的錨定固定效果。這種熔化后液態化的焊補物質可以填灌修補任何種類的玻璃窯爐孔洞、連接部位以及裂紋等等，并且一旦玻璃窯爐的溫度達到其正常工作溫度之后就會固化，形成與玻璃窯爐結構緊密焊補在一體的單一緊湊物體。如圖2a以及2b所示，焊補之后的耐火材料部件幾乎可以保持其原有部件的性能，從而可以減少應力和反應，使修補部件達到更長的使用壽命。

   窯外陶瓷料焊補封堵：通過使用各種可用的長桿，可以對玻璃窯爐爐體外部的各種接頭、空隙以及窯爐穹頂部件進行焊補封堵，以便減少這些地方可能出現的熱量損失和耗散。這種玻璃窯爐爐體外部焊補材料由很多種粉末混合而成，專門用于玻璃窯爐爐體外部進行焊補封堵這種應用場合。

    蓄熱室的清潔：由于硫酸鹽會沉積 在蓄熱室的格子磚上，從而導致玻璃窯爐的窯壓增加，玻璃窯爐的損耗增大，對玻璃窯爐的使用壽命造成損害。通過使用特制的長桿對玻璃窯爐蓄熱室進行定期清潔、可以將堵塞在關鍵部位的硫酸鹽清理乾凈，從而通過針對性安排和操作，恢復玻璃窯爐的使用效率。

    在最近所實施的一個案例之中，有一臺燃燒燃油的玻璃窯爐，通過耗費五天的時間對其蓄熱室格子磚進行清洗之后，該玻璃窯爐的爐壓從240Pa降低至160Pa，減少了80Pa(折合為33.3%的百分比。如果清潔的時間再多一些的話，有可能還可以使玻璃窯爐的爐壓降低到120或者110Pa(折合為50%的百分比)。

    錨固耐火磚：在對玻璃窯爐進行維修的時候，采用保持原有耐火磚的完整性和一致性這種方法和措施，較更新耐火磚或者進行陶瓷料焊補修補這兩種方法和措施來說要更好。所以，在發現耐火磚產生裂紋或者出現不穩定跡象的時候，我們就會快速應對，采用炙熱的長桿在耐火磚上鉆開一些孔洞、將他們用Inconel牌號的耐蝕合金條錨固在carpentry上。當玻璃窯爐爐壁耐火磚墻出現碎裂的時候，還需要插入一些冷卻掛鉤，才有可能避免玻璃窯爐爐壁耐火磚墻出現崩塌的情況。

    如果玻璃窯爐的穹頂出現了大尺寸的孔洞，可以通過設置和安放擺動的耐火磚來對其進行維修，該擺動的耐火磚首先采用鏈條被綁定在carpentry上，然后再通過在內部焊接而被固定，或者也可以在其外部敷設一層特種耐高溫水泥來進行固定。

    窯底輸粉維修：如果玻璃窯爐的爐底出現了破損區域或部位，就可以使用輸送粉體。Grcnaillage技術來對其進行維修。通過使用與玻璃窯爐底部原始材料相同的耐火材料，在碾磨之后將這些耐火材料粉體輸送添加在待維修目標區域或者部位的表面之上，就可以恢復這些破損窯爐底部部位的厚度和平整度，延緩或減少其破損進程。這種窯爐修補技術既可以在玻璃窯爐熔池滿負荷工作的時候使用，也可以在玻璃窯爐熔池排空不工作的時候使用，所  以其使用過程不受玻璃窯爐是否排空的狀態而影響。通過觀察處于排空不工作狀態的玻璃窯爐熔池。我們很容易就可以在熱修補期間了解破損區域或者部位的情況。玻璃窯爐的檢查和評估在玻璃窯爐的整個爐齡使用生命周期之中，各種檢查和評估是了解和分析玻璃窯爐、耐火材料以及鋼構件狀況的重要工具。通過使用諸如紅外攝像儀以及水冷攝像機之類的儀器和設備，可以開展和提供多種多樣的檢測服務。

    熱成像：在定位局部過熱部位的時候·這是一種特別有效的技術。

    通過使用紅外攝像儀，就可以測量出襯有耐火材料玻璃窯爐爐體的表面溫度。通過將該測量溫度以及設計額定溫度進行對比和計算，就可以計算出耐火材料襯里的殘余厚度。

    在此檢測結果的基礎之上，就可以估算出玻璃窯爐的殘余使用壽命。如果有需要，也可以根據這些檢測結果來制定維修計劃。

   Clave內窺鏡：Clave內窺鏡是一臺配置了水冷設施的線性內窺鏡，通過連接高性能的單反(SLR)攝像儀，可以對玻璃窯爐內部的每一個部件進行觀測，例如：玻璃窯爐的上部結構，爐壁、胸墑、燃燒室、蓄  熱室以及給料器等等。

    可視化內窺鏡：可視化內窺鏡（或者可稱為焊補內窺鏡）與用于焊補的長桿都具有相同的結構，目的是為了確保能夠給攝像儀連續不斷地進行冷卻處理?？梢暋?5化內窺鏡之所以出現和使用，就是為了滿足在對玻璃窯爐進行焊補的時候能夠對那些不能夠通過眼睛直接觀測的焊補點實時觀測的需要，從而改善和提高窯爐修補工作的性能和質量。

   這種可視化內窺鏡經常需要臨時做成各種形狀，取決于玻璃窯爐以及待維修部位的可接觸狀況等需要和要求。通過使用可視化內窺鏡技術，還可以使我們在進行修補工作的時候進行錄像記錄，正是基于這方面的原因，也可以將可視化內窺鏡用于蓄熱室交叉部位的地下檢測（如圖3a&b)所示。

結論

   為了讓玻璃窯爐獲得長久的爐齡使用壽命，就需要讓玻璃窯爐的操作和運行保持在一種既平穩又平滑的狀態。

    對于玻璃窯爐的穩定操作和運行來說，有諸如窯爐檢測之類各種各樣的儀器設備和整套的技術可供選擇，它們能夠實現故障區域或者部位的早期檢測和診斷，從而可以方便有針對性地安排相關的補救措施，例如采取陶瓷焊補等方法來延長玻璃窯爐的爐齡。

    還應該最大化程度地利用一些計算機來處理和分析重要數據，讓操作人員既可以快速獲得玻璃窯爐潛在故障區域或者部位的信息，又能夠了解相應的解決問題操作建議。

    對于玻璃窯爐潛在故障區域或者部位采取積極主動的工作，實施諸如玻璃窯爐的熱修補和檢測之類的補救措施和手段，這對于最大程度地延長玻璃窯爐的爐齡來說都是非常關鍵和重要的一些工作。對于現存仍然還在使用的那些不具備現代設計功能的舊玻璃窯爐來說，這一點尤其顯得特別重要。玻璃窯爐可以采用的熱修補方法和措施就包括了陶瓷焊補，通過使用各種現存的粉體混合物來延長耐火材料的使用時間。

    由于現在有更加先進的維修技術可以供選擇使用，再加上對玻璃窯爐進行整體翻修重建需要投入大筆的資金并需要付出大量的生產成本，特別是為了延長玻璃窯爐的投資回報、節省資金投入以及在沒有冗余熔制能力來對玻璃窯爐進行停爐冷修的情況之下，越來越多的玻璃生產制造企業正趨向于采用熱修補的方法和措施來延長玻璃窯爐的爐齡壽命。

    為了進一步改善和提高玻璃窯爐的爐齡壽命，就需要在材料以及技術方面不斷進行研究和開發，這一點非常重要，特別是要針對玻璃窯爐的重點部位。在延長玻璃窯爐爐齡壽命的時候·熱修補的作用非常重要。這方面需要繼續開展的工作是錨固、新材料以及新技術的完善和提高。

    另外，減少冷卻設施的故障和失效從而避免玻璃熔體泄漏，這也是延長玻璃窯爐爐齡壽命的一個重要方面。這時候就需要定期采取包括可視化內窺鏡和熱成像分析在內的各種檢測技術，來識別和判斷何時該進行維護性工作。隨著玻璃窯爐的使用時間增加，就需要綜合考慮以上各個方面，從而將玻璃窯爐的爐齡壽命最大化程度地延長。