CN104909541B - 玻璃熔炉以及玻璃熔化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃熔炉以及玻璃熔化方法，所述玻璃熔炉包括依次设置的一级熔化池和二级熔化池；所述玻璃熔化方法包括：将玻璃原料加热至700～800℃，使玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品；将过渡产品加热至1200℃以上，对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化。采用上述技术方案，本发明的玻璃熔炉以及玻璃熔化方法，能够在制备玻璃过程中使用低热值燃料，并且降低熔炉整体能耗，提高产品质量。

Description

玻璃熔炉以及玻璃熔化方法

技术领域

本发明涉及玻璃生产工艺及设备技术领域，尤其涉及一种逐级熔化的玻璃熔炉以及玻璃熔化方法。

背景技术

我国已成为世界平板玻璃生产的第一大国。到目前为止，全国共有316条浮法玻璃生产线，年总产能超过12亿重量箱，年平板玻璃总产量7.91亿重量箱，相当部分玻璃产品已进入国际市场。平板玻璃及其他加工玻璃已成为我国国民经济发展和提高人民生活水平不可或缺的重要材料。

玻璃工业具有能耗高、资源消耗大、存在一定程度的污染等特点，玻璃熔窑的节能与环保一直是人们非常关注的课题。我国玻璃工业中能耗比国外的能耗高。目前，工业发达国家玻璃熔窑的热效率一般在30％～40％，我国玻璃熔窑的热效率平均只有25％～35％。以日熔化400～500吨级浮法生产线为例，我国熔窑的玻璃液单耗(7～8MJ/Kg玻璃液)比国外先进水平(5.8MJ/Kg玻璃液)高出30％。

现有技术玻璃制备流程为：玻璃原料制备→混合配料→加料→熔制、澄清、均化→成形→退火→切裁→掰边→分片→取片→包装→检验合格→出厂。现有的玻璃制备工艺是将制备好的配合料通过投料机送入玻璃熔窑，玻璃熔窑以天然气(或重油、石油焦粉、煤气、优质煤粉)为燃料，在约1550～1600℃的温度下将配合料熔制成均匀、无气泡的玻璃液。玻璃液经过澄清、均化、冷却、成形、退火。退火后的玻璃再经冷却进入冷端，经切割，掰边后，通过分片线，机械或人工取片装箱包装，检验合格后出厂。

在现有技术中采用的燃料主要是高质量、高热值的优质燃料，不能用低热值燃料，如劣质煤粉，原因是现有玻璃窑炉是玻璃配合料进入玻璃窑炉中高温强制熔化，劣质燃料的热值低，燃烧温度低，不能满足玻璃窑炉燃烧应用要求。然而我国是产煤大国，劣质燃料的废弃量很大，不利于燃料的综合利用，劣质燃料的堆砌对环境也是重大的污染源。而现有的玻璃熔窑应用的节能减排技术，已经将熔窑的能耗降低到最大限度，继续挖掘节能潜力十分有限。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够在制备玻璃过程中使用低热值燃料，并且降低熔炉整体能耗的玻璃熔炉。

为了实现上述目的，本发明的一种玻璃熔炉，包括依次设置的一级熔化池和二级熔化池，所述一级熔化池用于加热至700～800℃对玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品；所述二级熔化池用于加热至1200℃以上对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化。

所述二级熔化池外侧设置有蓄热室，所述二级熔化池的烟气能够通过通道进入所述蓄热室。

所述二级熔化池设置有二级熔化池燃料喷枪，燃料以及助燃空气经所述蓄热室加热后通过所述二级熔化池燃料喷枪进入所述二级熔化池燃烧。

所述一级熔化池之前还设置有预热区，用于对玻璃原料进行预热后再进入所述一级熔化池。

所述二级熔化池包括向外排烟的排烟通道，所述排烟通道连接至所述预热区用于对预热区中的玻璃原料进行加热。

所述排烟通道上设置有烟气调节风机，用于调节二级熔化池内窑炉压力。

所述排烟通道穿过所述预热区；所述排烟通道在所述预热区内的部分设有若干预热烟道嘴，用于使所述排烟通道内的烟气进入所述预热区。

所述预热区连接有预热后烟气通道，所述预热后烟气通道连接至烟囱；所述预热后烟气通道上设置有排烟风机。

一种玻璃熔化方法，使用上述玻璃熔炉实现，包括以下步骤：

1)将玻璃原料加热至700～800℃，使玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品；该步骤中对玻璃原料的加热优选采用低热值燃料；

2)将步骤1中生成的过渡产品加热至1200℃以上，对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化。

一种玻璃，用上述玻璃熔化方法制备得到，玻璃微缺陷(特别是玻璃熔体中的气泡)减少。

采用上述技术方案，本发明的玻璃熔炉，与现有技术相比，具有以下有益效果：由于采用了一级熔化池和二级熔化池对玻璃原料进行分级熔化，在同等熔化玻面积的情况下，能够有效提高生产率，节约时间30％以上；玻璃原料的碳酸盐分解在一级熔化池中加热至700～800℃进行，这部位温度低，对砌筑玻璃窑炉的耐火材料的要求大大降低，这样能够减少熔窑耐火材料部分的投资，也减少了整个生产线的投资；由于碳酸盐在低温下进行了分解，减少了玻璃配合料中的轻碱、硅细粉挥发和飞料，并减少了玻璃配合料进入玻璃熔窑的蓄热室堵塞蓄热室的可能；由于在一级熔化池中生成的是具有一定状态的混合物，减少了在二级熔化池中Na₂O的挥发率；进入二级熔化池中的过渡产品由于具有了700～800℃的温度，减少了二级熔化池熔化部位的热负荷，减少了熔化澄清部位的蓄热室对数和燃烧喷枪的个数，节能效果显著；采用本发明的熔炉结构能够提高产品质量，碳酸盐大部分已经在一级熔化池中提前分解，减少玻璃微缺陷(特别是玻璃熔体中的气泡)的产生。本发明的玻璃窑炉在一级熔化池的加热时能够使用低热值燃料，从而达到社会能源合理配置利用、玻璃制备成本节约以及提高能源利用效率的效果。

附图说明

图1为本发明玻璃熔炉的结构示意图。

图2为本发明中预热区的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1-二级熔化池；2-玻璃液流前进方向；3-二级熔化池燃料喷枪；4-蓄热室；5-小炉；6-助燃空气风机；7-助燃空气走向；8-烟气调节风机；9-烟气走向；10-排烟通道；11-一、二级熔化池过渡段；12-一级熔化池；13-一级熔化池燃料喷枪；14-加料池；15-预热后烟气通道；16-排烟风机；17-烟囱；18-玻璃原料；19-预热烟道嘴；20-预热后烟气走向。

具体实施方式

玻璃制备方法中的熔制、澄清、均化是玻璃生产工艺过程中的核心步骤，需要在熔炉中进行，因此玻璃熔炉就是玻璃生产工艺过程中的核心设备，玻璃熔炉的结构设置直接影响着玻璃生产工艺步骤一级玻璃成产的成本、质量和效率。本发明采用两级熔化工艺，应用的设备为包括一级熔化池和二级熔化池的玻璃熔炉，通过一级熔化池对玻璃原料进行700～800℃的加热，使碳酸盐分解，而后进入二级熔化池进行1200℃以上的加热，进行后续的熔制、澄清以及均化工艺步骤。本发明在一级熔化池的加热时使用低热值燃料，以节约玻璃制备成本、提高能源利用效率。

以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种玻璃熔炉，如图1所示，包括依次设置的加料池14、一级熔化池12和二级熔化池1。玻璃原料混合后在加料池14进行投放，经预热后进入一级熔化池12。所述一级熔化池12用于加热至700～800℃对玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品。

在所述一级熔化池12内生成的过渡产品温度保持在700～800℃进入所述二级熔化池1。所述二级熔化池1用于加热至1200℃以上对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化。

在所述二级熔化池1外侧设置有蓄热室4，所述二级熔化池1的烟气能够通过通道进入所述蓄热室4。当二级熔化池1的高温烟气进入蓄热室4后，能够使蓄热室4内整体温度保持在较高状态，蓄热室4内储存的热量能够用于对燃料及助燃空气进行加热。也就是说，在向二级熔化池1内通入燃料及助燃空气时，首先使燃料及助燃空气通过蓄热室4，与蓄热室4内的高温烟气进行换热后，再通过所述二级熔化池1设置的二级熔化池燃料喷枪3进入熔炉燃烧。

所述二级熔化池1的蓄热室4连接有排烟通道10，所述排烟通道10连接至所述加料池14用于对加料池14中的玻璃原料18进行预热，也就是说，所述加料池14作为玻璃原料的预热区，对玻璃原料进行预热，从而能够对二级熔化池1中排出的高温烟气的余热回收利用，节约能源和资源，增加了烟气温度综合利用率在所述排烟通道上还设置有烟气调节风机。

本发明的玻璃熔炉中，以及一级熔化池12主要作用是将玻璃原料中的碳酸盐(碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸镁及其混合碳酸盐类)进行分解，经过预热的玻璃原料进入一级熔化池12，一级熔化池12的热量的来源可以是低热值的劣质燃料，通过一级熔化池燃料喷枪13供给，一级熔化池12采用低热值的劣质燃料(如低热值的煤粉等)，既能够降低生产成本，又节能环保。一级熔化池燃料喷枪13采用错位排放的方式排列，从而一级熔化池燃烧喷枪13无需换向，不增加运行成本。

所述二级熔化池1用于进行高温熔化、澄清和均化。经过碳酸盐分解后，玻璃原料混合物经过一、二级熔化池过渡段11，进入二级熔化池1。二级熔化池1的热量来源于高热值燃料，通过二级熔化池燃料喷枪3，与蓄热室4、小炉5供给的助燃空气一起进入二级熔化池1燃烧，从而产生大量的热量。助燃空气经过助燃空气风机6引入蓄热室4进行预热。二级熔化池1产生的废气通过排烟通道10进入预热区(加料池14)，然后经过预热后烟气通道15进入烟囱17排放。为了保证二级熔化池1内压力的正常运行，通过烟气调节风机8开度的大小来调整二级熔化池1内压力。熔化、澄清和均化好的玻璃液进入下一阶段玻璃的成型。

如图2所示，所述排烟通道10穿过作为预热区的所述加料池14；所述排烟通道10在所述加料池14内的部分设有若干预热烟道嘴19，在所述排烟通道10内的高温烟气通过所述预热烟道嘴19进入所述加料池14的上部空间，与玻璃原料18进行换热后再通过与所述加料池14相连的预热后烟气通道15进入烟囱17并排放。

高温烟气与玻璃原料进行换热后温度降低，从而进入预热后烟气通道15时具有较低的温度，因此能够降低预热后烟气通道15、预热后烟气通道闸板和烟囱17的耐火材料质量等级，减少投资成本。

在所述预热后烟气通道上还设置有排烟风机16。

本发明还公开了一种玻璃熔化方法，使用如前所述的玻璃熔炉实现，包括以下步骤：一级熔化使玻璃原料中的碳酸盐分解，二级熔化进行熔化、澄清和均化。在一级熔化前，可以先对玻璃原料进行预热；

1、一级熔化过程：将玻璃原料加热至700～800℃，使玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品，该步骤中对玻璃原料的加热可以采用低热值燃料。

2、二级熔化过程：将步骤1中生成的过渡产品加热至1200℃以上，对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化。

熔化工艺中，玻璃原料在700～800℃高温熔化时分解出大量的碳氧化物等气体，传统的玻璃熔窑将该大量气体一起加热到1500℃再排出窑外，容易在玻璃中产生气泡；而本发明中熔化工艺是将玻璃原料中的碳酸盐在一级熔化过程中分解后，再进行二级熔化，可以大幅度降低玻璃中的微气泡等内在缺陷，整体提升玻璃熔化质量。

熔化工艺中，二级熔化步骤中可采用高热值燃料，有利于热量向玻璃的传递。

由于采用了一级熔化池和二级熔化池对玻璃原料进行分级熔化，在同等熔化玻面积的情况下，能够有效提高生产率，节约时间30％以上。

通过两级熔化，能够在一级熔化过程使低热值的燃料得到有效的利用，达到节能的目的。

针对一座600t/d浮法玻璃熔窑，通过采用本发明的工艺和设备，可实现节能30％以上。全国的316条浮法线中，如果其中50％采用本发明的技术方案，每年仅节能量产生的效果可实现节约标准煤250万吨，产生经济效益12.5亿元，减少SO_x排放9400吨，减少NO_x排放6.3万吨，减少粉尘排放6300吨，为降低我国空气中PM2.5排放做出积极贡献。因此，本发明的技术方案市场潜力和应用前景巨大，大大减少了熔制玻璃的能耗，提高了玻璃质量，有益于推广应用。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种玻璃熔炉，其特征在于：包括依次设置的一级熔化池和二级熔化池，所述一级熔化池用于加热至700～800℃对玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品；所述二级熔化池用于加热至1200℃以上对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化；

所述二级熔化池外侧设置有蓄热室，所述二级熔化池的烟气能够通过通道进入所述蓄热室；

所述二级熔化池设置有二级熔化池燃料喷枪，燃料以及助燃空气经所述蓄热室加热后通过所述二级熔化池燃料喷枪进入所述二级熔化池燃烧；

所述一级熔化池之前还设置有预热区，用于对玻璃原料进行预热后再进入所述一级熔化池；

所述二级熔化池包括向外排烟的排烟通道，所述排烟通道连接至所述预热区用于对预热区中的玻璃原料进行加热；

所述预热区连接有预热后烟气通道，所述预热后烟气通道连接至烟囱；所述预热后烟气通道上设置有排烟风机。

2.根据权利要求1所述的玻璃熔炉，其特征在于：所述排烟通道上设置有烟气调节风机，用于调节二级熔化池内窑炉压力。

3.根据权利要求1或2所述的玻璃熔炉，其特征在于：所述排烟通道穿过所述预热区；所述排烟通道在所述预热区内的部分设有若干预热烟道嘴，用于使所述排烟通道内的烟气进入所述预热区。

4.一种玻璃熔化方法，其特征在于，使用权利要求1-3任一所述玻璃熔炉实现，包括以下步骤：

1)将玻璃原料加热至700～800℃，使玻璃原料中的碳酸盐进行分解而生成过渡产品；

2)将步骤1中生成的过渡产品加热至1200℃以上，对所述过渡产品进行熔制、澄清以及均化。

5.根据权利要求4所述玻璃熔化方法，其特征在于，步骤1)对玻璃原料的加热采用低热值燃料。

6.一种玻璃，用权利要求4或5所述玻璃熔化方法制备得到，玻璃微缺陷减少。

7.根据权利要求6所述玻璃，其特征在于，所述玻璃微缺陷为玻璃熔体中的气泡。