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国外玻璃窑炉设计现状

１引言

玻璃窑炉设计实际上是综合考虑客户对玻璃窑炉投资，窑炉寿命和运行与维护成本的需求；对玻璃窑

炉技术选择，节能和排放问题的设想；以及环境保护，卫生安全等相关法律规定。然后，按照一定的步骤

程序提交完整的设计方案，确保窑炉所有重要的性能指标的过程。

由于全球经济相互融合，外国耐火材料企业集团不断以合资、独资、控股等方式进入中国市场，中国

耐火材料企业也要走出去。即使在国内，企业最终面临的竞争对手也必然是外国企业。我国虽于2006年9

月取消了包括耐火材料等产品的出口退税政策，但是参与国际竞争对激励耐火材料企业提高工艺技术和生

产效率，提高耐火原料资源的利用率，强化社会节约意识，控制资源消耗等均起到积极推动作用。如果企

业在未知国际化市场资源的情况下，贸然参与竞争是危险的。为此，从合同管理、工程设计和计算机仿真

设计三个方面，介绍国外玻璃窑炉设计现状，有助于国内企业开拓窑炉耐火材料出口渠道，稳步进入国际

市场。

２玻璃窑炉设计合同管理

国外玻璃窑炉设计代表性的合同管理程序流程如图1所示，它表示出窑炉设计者必须处理的典型问题。

该管理流程有利于客户在招投标过程及合同签署前。获得所有供决策的信息，特别是涉及投标预算编

制中有关设备、建筑材料和工程成本的详尽计算数值，尽管这类信息的收集要牵涉到合同签署后的一些程

序。

合同管理要求工程文件清晰规范，所有文件诸如图纸、会议记录和概算必须归档便于查询。设计公司

利用数据管理系统，集中存储一个工程的所有信息，通过内部电子通讯系统(局域网)等数据共享的管理方

式，让专业人员随时查找工程设计数据、工程进度、专业衔接与改进方案，保证工程进展顺畅，避免差错

的产生。

３玻璃窑炉的工程设计

玻璃窑炉工程技术因素如窑炉熔化率、能耗及其窑龄，财务因素如投资成本、风险和清偿期限，以及

燃料污染程度与燃烧技术的选择等生态环保因素，它们相互关联、互为因果。窑炉工程设计因而需经历一

个反复比较、筛选的过程。在国外，该工程设计的许多部分仍建立在经验的基础上。但是，数学模型和测

试手段的发展对玻璃窑炉工程设计中工艺参数的检验作用正在增强。表１所列是国外玻璃窑炉设计中应用

的有关方法。

客户生产需求理论设计与实验方法

玻璃质量经验，数模仿真，颗粒示踪，气泡示踪

排放经验，数模仿真，实验

节能热平衡计算

窑龄经验，试验室试验，无损探伤

成本比较经济核算

每个玻璃窑炉的熔化系统设计和技术选择取决于客户对玻璃生产数量和质量的需要。通常，在该设计

阶段开始利用数学模型进行检验。有关窑炉实际运行性能的详尽知识的积累是数模合理设定的关键，数学

模型的精度通过对颗粒示踪方法在模型和实际窑池中结果的比较加以验证。

滞留时间是颗粒示踪方法结果之一，该参数具常规可靠性，能用于预先评估所能获得的玻璃质量。数

学模型近年来己发展至预测玻璃中气泡的变化过程。需要指出的是数学模型不能用于设计改变很小的窑炉，

玻璃窑炉运行中几个不确定变量的影响足以左右数模的计算精度。数模计算即趋势分析，利用数学模型可

以研究确定玻璃窑炉设计显著改善所产生的重大变化。图２所示为数学模型仿真中典型的颗粒示踪路径，

其滞留时间较短。

预测玻璃窑炉排放级别的数学模型仍在开发之中，这类数学模型将来对窑炉设计的支持作用会不断增

强。玻璃窑炉窑龄的预测情况与此人体相似，目前的预测仍建立在试验室模拟玻璃窑炉条件下耐火材料试

样蚀变试验的基础上。图３所示为超声波无损探伤设备，用于测定玻璃窑炉耐火砖的剩余厚度和辅助助熔

电极的更换，对于合理延续玻璃窑炉寿命，减少玻璃池窑漏料危险具有重要作用。

在玻璃窑炉结构确定之后，开始规划玻璃窑炉耐火材料的选材和配置，并进行玻璃窑炉热平衡计算。

其中能耗是玻璃窑炉运行成本的主要影响因素，也是其投资收益的决定性因素之一。图４是典刑的