CN105399305A - 顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法 - Google Patents

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Abstract

一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：通过窑顶将具有弯头的燃烧器喷管自玻璃液上方插入玻璃液中，通过具有弯头的燃烧器喷管将燃气侧向射入玻璃液内，使其在玻璃液内燃烧，产生的高温气体搅动玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化均质。上述具有弯头的燃烧器喷管即可固定方向喷射，也可旋转朝四周喷射。上述具有弯头的燃烧器喷管的插入深度和喷射方向可调，不同的喷管可设置在不同的深度和喷射方向，以使玻璃料迅速熔化均质。

Description

顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法
技术领域
玻璃熔化工艺。
背景技术
玻璃液的熔制是玻璃制造工艺中最重要、最核心的工艺。它的优劣对于绿色环保、节能减排以及玻璃的制造质量和成本的高低，有着举足轻重的作用。
目前，用燃料连续熔制玻璃液均采用表面加热的方法。它有着几个难以克服的缺点：一是热效率较低，其热损耗约占总热耗量的70%~80%，每公斤玻璃液热耗在1800千卡以上；二是熔化率较低，一般在1.5吨/平方米·日以下；三是熔化池燃烧空间的燃气温度高、流速大，对窑炉耐火材料侵蚀较快，降低了窑炉使用寿命。为了省能源和降低成本并提高窑炉使用寿命，国内外都在探索更有效的加热方法代替表面加热，浸没燃烧就是其中一种。
迄今为止，所谓浸没燃烧是将气态燃料燃烧器浸没在玻璃液中，燃烧的废气以高温高速直接喷入熔池玻璃液中，搅动着玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化。
这种方法不仅使燃烧气体的热量被玻璃液充分吸收，热损失小，熔化率高，节能效果十分显著（国外介绍浸没燃烧方法的熔化率可达9~10吨/平方米·日，每公斤玻璃液热耗在1000~1300千卡）。而且由于高温气体翻腾，对玻璃液起搅拌作用，使池内的玻璃液更均匀。又由于离开玻璃液的废气温度基本和熔池中表面玻璃液的温度相同，因而降低了熔窑空间的温度，延长了窑炉的使用寿命。
浸没燃烧方法有许多优点，因此包括中国在内的美、日、法、俄等国都先后进行了深入的研究和试验，但到目前为止均未在大规模工业应用上获得成功。
其原因在于，这种传统浸没燃烧的方法有着难以解决的问题：1、澄清问题：在向玻璃液中喷入燃气和空气混合物时(燃烧产物)，喷嘴的作业条件比较困难，只有混合气体耗量大大超过用空气或蒸汽鼓抱时，熔制才会正常进行。由于玻璃液的激烈鼓泡翻腾，使玻璃液呈泡沫状，自身的微小气体夹杂物显著增多，因此，使玻璃液澄清很困难。2、燃料问题：在熔体中吸留或夹杂的灰泡成分主要是未参加反应的不活泼气体，也就是燃料燃烧过程中释放出的氮，如：用天然气一空气混合气体的浸没燃烧喷嘴所产生的燃烧产物中，含氮量超过70%，而一般的燃烧方法则允许在燃烧产物中的含氮量不超过30%，对于平板玻璃，则最好不超过10%(重量)。因此，这也是气体夹杂物多的主要原因。用纯氧燃烧工艺可有效解决上述两个问题，但带来的问题是，火焰温度过高，喷嘴蚀损过快，又无法补偿或更换。3、燃烧器问题：由于燃烧器是浸没在熔体中的，其质量、安放位置以及操作控制都比以往要求严格，否则，一旦燃烧发生故障，使玻璃液进人其内固化，则不能继续使用。另外，当玻璃液达到一定深度时，喷嘴的冲力不够，火焰则不进玻璃液，而从旁边耐火材料喷出。秦皇岛玻璃研究院在试验中就遇到过这种情况。缩小喷嘴直径可解决上述问题，但又会造成燃烧热量不足的问题。4、耐火材料问题：由于玻璃液在窑内剧烈翻腾，上部结构空间会被飞溅出来的玻璃液所冲刷，一般的硅砖和铬砖适应不了这种熔窑的需要。当在池底设置多个燃烧喷嘴时，也会削弱耐火材料的强度。另外，如在熔液中燃烧天然气(为供入窑内总量的7-10%)会使热交换大大加强。过多地提高直接在熔窑中燃烧的天然气量，耐火材料受蚀严重。5、玻璃液粘度、气源压力和流量的波动，对混合气体压力和喷速的影响很大，使其难以长期恒定地保持在玻璃液中燃烧，极易造成脱火或回火现象。6、最为关键的问题是：由于受材料限制，燃烧器(尤其是喷火嘴)极易损耗、寿命较短，而且既无法补偿也难以更换。所以尽管经过长期的研究和试验，却难以投入实际应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：通过窑顶将具有弯头的燃烧器喷管自玻璃液上方插入玻璃液中，通过具有弯头的燃烧器喷管将燃气侧向（侧下、侧上或水平）射入玻璃液内，使其在玻璃液内燃烧，产生的高温气体搅动玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化均质。
上述具有弯头的燃烧器喷管即可固定方向喷射，也可旋转朝四周喷射。
上述具有弯头的燃烧器喷管的插入深度和喷射方向可调，不同的喷管可设置在不同的深度和喷射方向，以使玻璃料迅速熔化均质。
根据被侵蚀情况，上述具有弯头的燃烧器喷管可随时或定期更换。
上述燃气可以是已混合燃烧的气体或尚未混合燃烧的燃料与氧化剂。
可在上述具有弯头的燃烧器喷管外侧设置水冷套管装置，以提高其使用寿命。
可采用两种方法，用以解决玻璃液中含有大量燃气气泡的问题。一是，除采用传统的窑底鼓泡和排泡剂之外，还可采用机械排泡方法（参见专利公开号-:CN104829091A，专利名称:一种清除玻璃液内气泡的新方法）。二是，采用逆向思维，利用玻璃液浸没燃烧来生产气泡玻璃，其方法是：将玻璃液浸没燃烧熔制工艺中产生的大量气泡，较均匀地分散在玻璃液中，再经成型、退火等工艺，从而生产出气泡玻璃板等各种气泡玻璃制品。
与先前人们研究试验的燃烧器喷管自玻璃液下方或侧面插入玻璃液中的浸没燃烧方法相比，这种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法的优点在于：1、可克服玻璃液粘度和燃烧产物压力波动的影响，燃烧过程稳定可靠；2、在玻璃液中的燃烧深度可调可控；3、这种浸没燃烧设备的使用和更换简单方便且使用寿命可与窑龄同长；4、不会造成玻璃液的泄露或堵塞；5、玻璃料的熔化均质更加迅速。
附图说明
图1是本发明实施例之一的外观立体图。
图2是图1的纵向立剖面图。
图中1.窑顶，2.烟气出口，3.具有弯头的燃烧器喷管，3a.燃烧器喷管弯头，4.投料口，5.池壁，6.窑底，7.熔化池，8.澄清池，9.出料口。
具体实施方式
将玻璃原料从投料口4投入到熔化池7中，具有弯头的燃烧器喷管3喷出的高温气体将玻璃料熔化，熔化的玻璃料进入澄清池8澄清后经出料口9进入玻璃成型设备成型，最后经退火成为玻璃制品。

Claims (7)

1.一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：通过窑顶将具有弯头的燃烧器喷管自玻璃液上方插入玻璃液中，通过具有弯头的燃烧器喷管将燃气侧向射入玻璃液内，使其在玻璃液内燃烧，产生的高温气体搅动玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化均质。
2.根据权利要求1所述的一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：上述具有弯头的燃烧器喷管即可固定方向喷射，也可旋转朝四周喷射。
3.根据权利要求1所述的一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：上述具有弯头的燃烧器喷管的插入深度和喷射方向可调，不同的喷管可设置在不同的深度和喷射方向，以使玻璃料迅速熔化均质。
4.根据权利要求1所述的一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：根据被侵蚀情况，上述具有弯头的燃烧器喷管可随时或定期更换。
5.根据权利要求1所述的一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：上述燃气是尚未混合燃烧的燃料与氧化剂。
6.根据权利要求1所述的一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：在上述具有弯头的燃烧器喷管外侧设置水冷套管装置，以提高其使用寿命。
7.根据权利要求1所述的一种顶插侧喷浸没燃烧熔制玻璃液的新方法，其技术特征是：利用玻璃液浸没燃烧来生产气泡玻璃，其方法是：将玻璃液浸没燃烧熔制工艺中产生的大量气泡，较均匀地分散在玻璃液中，再经成型、退火等工艺，从而生产出气泡玻璃板等各种气泡玻璃制品。
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