CN109455902B - 玻璃窑炉 - Google Patents
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Abstract
玻璃窑炉（10，48，55，75）包括窑炉熔化腔室（12，49，56，82）以包含具有顶部表面的玻璃熔体（14），以及配合料送料器（16，36，53，78）以接收玻璃配合料并且在玻璃熔体顶部表面的液面以下将所述材料送料至窑炉熔化腔室中。
Description
技术领域
本公开内容针对在玻璃熔体液面以下的位置处将玻璃配合料送料至窑炉中的装置，该装置消除了与以其他方式形成在玻璃熔体的顶部表面上的配合料覆盖层相关联的问题。
背景技术
典型地，为玻璃熔化窑炉提供能量的天然气燃烧器位于该窑炉的壁中。来自该燃烧器的火焰延伸横跨窑炉的宽度或长度，稍稍在窑炉内的玻璃熔体的顶部表面的上方并且与其大致平行。热能主要地通过传导和辐射从燃烧器火焰传递至玻璃熔体的顶部表面。在典型的窑炉中，通过将原材料分布在现有的玻璃熔体的顶部上、以及在该玻璃熔体的顶部表面上形成原材料的配合料“覆盖层”来添加原配合料。原配合料由干燥的颗粒构成，其晶粒大小的范围从大约0.02mm至1.0 mm。
以这种方式将原配合料添加至玻璃窑炉中存在多种操作困难。首先，由于干燥的配合料的低的热传递系数和辐射发射系数使得其是热量的不良导体。因此，在熔体的表面上的原配合料的覆盖层起到绝缘层的作用，其降低了从燃烧器传递至玻璃熔体的热能的量。
另一个问题是，由玻璃燃烧器火焰引起的干燥材料的干扰。来自火焰的空气流引起干扰并带起干燥材料的湍流。干燥材料变得被夹带在离开窑炉烟道或烟囱的废气中，这个情形被称作“配合料带出”，其导致诸如不透明度和颗粒物质排放的环境空气排放。由干燥的配合料的覆盖层引起的第三问题是，由于诸如钠的轻质化学元素的挥发而引起的来自玻璃熔体中的这些轻质元素的损失。由于带出或挥发而引起的配合料的损失改变了玻璃熔体的化学性质，导致了在期望的化学规范之外的最终的玻璃的化学性质，这改变了最终的玻璃产品的属性。为了避免干燥配合料具有的这些问题，典型地利用水（0-5％重量比）来润湿玻璃熔化窑炉的送料。尽管配合料的润湿缓解了在本文中所讨论的许多问题，但是它能够引起其他问题，诸如不良的配合料输送条件，偏析，以及在玻璃熔化窑炉中用于去除所添加的水的额外能耗。
发明内容
根据本公开内容的一个方面的一般目标是提供用于玻璃窑炉的原配合料送料器，该送料器消除了当配合料被送料至熔体的顶部表面上时可能形成在熔体的顶部表面上的原配合料覆盖层，并且消除了与这样的配合料覆盖层相关联的问题。
根据本公开内容的另一个方面的另一个目标是消除原配合料覆盖层，该原配合料覆盖层降低了从气体燃烧器传递至玻璃的热能的量，因此通过提高从燃烧器火焰传递至玻璃熔体的热能的量来增加窑炉的效率。
根据本公开内容的另一个方面的另一个目标是消除由于在高温的挥发所导致的来自玻璃熔体中的诸如钠的轻质化学元素的损失。
根据本公开内容的另一个方面的又一个目标是消除配合料带出。本公开内容包括能够彼此单独实施或者组合实施的多个方面。
根据本公开内容的一个方面的玻璃窑炉包括以包含具有顶部表面的玻璃熔体的窑炉熔化腔室，以及用以接收玻璃配合料并且在玻璃熔体的顶部表面的液面以下将所述材料送料至窑炉熔化腔室中的配合料送料器。
附图说明
从以下说明书、所附权利要求以及附图中将最清楚地理解本公开内容及其额外目标、特征、优点和方面，其中：
图1是具有用于配合料的送料槽的玻璃熔化窑炉的示意性俯视图，该送料槽被连接至该窑炉的底部部分。
图2是图1的玻璃熔化窑炉的侧视图，其示出用于将配合料送料至窑炉的底部部分中的送料槽和送料路径。
图3是玻璃熔化窑炉的另一个说明性实施例的侧视图，该玻璃熔化窑炉具有将配合料供应至水平的螺旋送料器的在侧面安装的给料斗，以及在靠近窑炉的底部定位的井部中的配合料加热器。
图4是玻璃熔化窑炉的另一个说明性实施例的侧视图，该玻璃熔化窑炉具有将配合料供应至竖直的螺旋送料器的在侧面安装的给料斗，以及靠近窑炉的底部定位的配合料加热器和井部。
图5是玻璃熔化窑炉的另一个说明性实施例的侧视图，该玻璃熔化窑炉具有浸没式燃烧器，以及将配合料供应至靠近窑炉的底部定位的水平的螺旋送料器的在侧面安装的给料斗。
具体实施方式
图1图示总地由附图标记10表示的玻璃熔化窑炉的示意性俯视图。该窑炉具有用于熔化原配合料的窑炉熔化腔室12，在操作中，该窑炉熔化腔室12包含如本领域技术人员所理解的熔融玻璃池14。一个或多个配合料送料槽16可以连接至窑炉10，例如，连接至其底部部分。配合料送料入口17可以联接至每个配合料送料槽16用于将原配合料引入至送料槽。配合料送料槽16的每一个可以包括配合料送料器，例如，螺旋输送器18。如下面更全面地描述的，配合料送料槽16的每一个可以联接至具有出口21的加热器20。挡板壁22可以被置于螺旋输送器18和熔体腔室12之间。挡板壁22在熔化腔室12之前形成井部23或一系列的井部，并且可以包括加热器20。挡板壁22可以定位在加热器出口21和窑炉的其余部分之间，并且将加热器20和加热器出口21与窑炉10的其余体积隔开。
图2是图1的玻璃熔化窑炉10的侧视图，其示出用于将原配合料送料至窑炉10中的配合料送料槽16和送料路径。窑炉10中的热量可以由在顶部安装的加热元件26提供，该加热元件26可以由天然气供能。可以使用其他类型的加热元件并使其位于任何适合的位置中。送料槽16的出口可以联接至加热器20。
加热器20可以包括在其顶部可以具有出口21的外壳19，以及包括在外壳19内的加热元件。该加热元件可以包括如期望的气体加热元件或电加热元件。加热器20还可以包括内部螺旋输送器24。螺旋输送器24可以将原配合料的流从送料槽16的螺旋输送器18提供至加热器出口21。加热器20可以定位于在窑炉内位于玻璃熔化腔室12之前的井部23中，该井部23可以由挡板壁22创建。
挡板壁22形成井部23，原配合料在井部23中被加热，并且在该配合料流过挡板壁22并且进入窑炉熔化腔室12的主体积之前，该原配合料被在井部23中的加热器部分地熔化。挡板壁22的顶部27可以低于在窑炉熔化腔室12中的玻璃熔体液面28的顶部表面。熔体液面28可以是腔室12中的熔融玻璃的上表面。
在操作中，原配合料被送料至送料入口17中并且螺旋输送器18将原配合料输送通过送料槽16至加热器20中。加热器20加热并且部分地熔化至少一些原配合料，并且在加热器20中的输送器24将该配合料驱动至加热器出口21并且驱动至由挡板壁22形成的井部23的下部部分中，用于在进入熔化腔室12之前的部分熔化。该部分熔化的原配合料向上流过挡板壁22，流出井部23并且进入窑炉熔化腔室12中。
挡板壁22形成井部，在该井部中，当加热器20向原材料提供热量并且部分地熔化该原材料时，CO2可以从该原材料中释放。来自井部中的原材料中的CO2的释放降低了当原材料在熔化腔室12中完全熔化时可能形成在玻璃中的CO2气泡量。从熔融玻璃中去除CO2气泡被称作精炼。在井部中的CO2的去除降低了在熔化腔室中精炼玻璃所需的时间量。当更多的部分熔化的配合料从加热器出口21流入井部23中时，熔化的配合料流过挡板壁22的顶部27进入包括在窑炉熔化腔室12中的熔体池14中。
能够改变挡板壁22的高度以获得不同目标。短的挡板壁22将保护送料器机构。中等高度的挡板壁22将使得配合料在熔体池14的中部处被送料，或者在熔体池14的顶表面处被送料。在流过挡板壁22的熔化与未熔化配合料的混合物中的由加热器20熔化的配合料的百分比可以从大约25％变化至75％，并且更特别地，当需要时能够从40％变化至50％。
图3示出玻璃熔化窑炉48的另一个说明性实施例。这个实施例在许多方面与图1-图2的实施例相似，并且贯穿附图的多个视图，在实施例中的相同标记一般表示相同或对应的元件。因此，实施例的描述被并入彼此中，并且对各实施例共同的主题的描述一般不在此重复。
玻璃熔化窑炉48具有腔室49，在腔室49中，给料斗30可以邻近于窑炉熔化腔室49的壁31定位。给料斗30包括原配合料33，原配合料33通过重力被送料至包括螺旋输送器36的送料腔室34，该螺旋输送器36可以安装在靠近窑炉48的底部部分47的平面处。当在本文中使用时，术语靠近底部部分47可以包括在底部部分47处，或者与其间隔分开但是与顶部相比更靠近底部处，或者在窑炉熔化腔室49内的熔融玻璃池14的顶部表面以下的位置处。
螺旋输送器36可以通过高热阻接头37联接至包括在电机壳体41中的电机39的输出轴38。电机壳体41可以联接至冷却流体42的源，该冷却流体42的源循环通过壳体41以将电机39维持在可接受的操作温度下。配合料送料腔室34可以通过挡板壁43与窑炉熔化腔室49的其余部分隔开。挡板壁43的顶部44可以在窑炉熔化腔室49中的熔体液面45的顶部表面以下。能够改变挡板壁43的高度以获得不同目标。短的挡板壁43将保护螺旋输送器36免于窑炉熔化腔室49中的熔体池14的高温。中等高度的挡板壁43将使得配合料被送料至熔体池14的中部，并且高的挡板壁43将使得配合料被送料至熔体池14的上部部分。
可以提供加热器46以在配合料在挡板壁43的顶部44上方被驱动之前加热在送料腔室34和井部23中的配合料。加热器46可以跨过在挡板壁43和窑炉熔化腔室49的壁31之间的间隙，使得可以迫使正在离开送料腔室34的配合料通过加热器46。替代地，加热器46可以定位在挡板壁43的侧面上，面向正在进入的配合料，并且定位在与井部23内的配合料接触的窑炉壁31的侧面上，使得可以迫使正在离开送料腔室34的配合料经过加热器46，或者加热器46可以位于任何其他位置中。加热器46可以是电加热器，感应加热器，气体辐射管道，或其他适合的加热装置。
在操作中，重力将配合料33从给料斗30送料至送料腔室34中，并且由电机39引起的螺旋输送器36的旋转驱动原配合料33通过送料腔室34并且向上通过或经过加热器46。在原配合料33被引入至窑炉熔化腔室49中的熔体池14中之前，加热器46加热并部分地熔化至少一些原配合料33。加热器46的出口可以低于窑炉中的熔体液面45。
图4示出玻璃熔化窑炉55的替代实施例，其具有窑炉熔化腔室56，以及将配合料33供应至送料腔室的在侧面安装的给料斗50，该送料腔室是由位于窑炉熔化腔室56中的挡板壁52形成的井部51的一部分。井部51包括靠近窑炉55的底壁54定位的竖直的螺旋输送器53，以及相应地位于挡板壁52和窑炉55的侧壁59的侧面上的加热元件57和58。窑炉55中的热量可以由在顶部安装的加热元件26提供。给料斗50中的配合料33由重力送料至送料通道61，该送料通道61具有相对于给料斗50的竖直侧壁63和窑炉55的底壁54成角度的倾斜的底部送料壁62。该倾斜的底部送料壁62可以与窑炉55的底壁54成在30°和60°之间的角度，并且该倾斜的底部送料壁62有助于维持至竖直的螺旋输送器53的配合料33的平稳流。
竖直的螺旋输送器53被布置成将配合料33从井部51向上传输至挡板壁52的顶部64。竖直的螺旋输送器53可以通过高热阻接头37联接至包括在电机壳体41中的电机39的输出轴38。电机壳体41可以联接至冷却流体42的源，该冷却流体42的源循环通过电机壳体41以将电机39维持在可接受的操作温度下。井部51通过挡板壁52与窑炉熔化腔室56隔开。挡板壁52的顶部64可以低于窑炉熔化腔室56中的熔体液面45。加热器元件57和58加热在窑炉熔化腔室56中从井部51向上流过挡板壁52的顶部64而进入的熔体池14中的配合料。加热器元件57和58可以是电加热器，感应加热器，气体辐射管道，或者其他适合的加热装置。
图5示出玻璃熔化窑炉75的另一个实施例，该玻璃熔化窑炉75具有包括侧壁81和底壁79的窑炉熔化腔室82。窑炉熔化腔室82包括具有熔体液面88的玻璃熔体池14。配合料送料斗77邻近于窑炉熔化腔室82的侧壁81定位，以在重力作用下将配合料33供应至给料斗77的底部84。窑炉熔化腔室82的侧壁81中的送料开口87在熔体液面88以下将配合料33从给料斗的底部84送料至玻璃熔体池14。靠近给料斗77的底壁90的螺旋输送器78将配合料33从给料斗77的底部84送料通过送料开口87，并且送料至窑炉熔化腔室82中。螺旋输送器78靠近给料斗的底壁90大致水平地定向。靠近窑炉熔化腔室82的底壁79的沉浸式加热器76在窑炉熔化腔室82中加热玻璃熔体池14。送料开口87限定一平面并且在窑炉熔化腔室82中被定位在熔体液面88以下。螺旋输送器78可以通过高热阻接头37联接至包括在电机壳体41中的电机39的输出轴38。电机壳体41可以联接至循环通过壳体41的冷却流体42的源以将电机39维持在可接受的操作温度下。螺旋输送器78的端部91与送料开口87的平面大致对齐。沉浸式燃烧器76在窑炉熔化腔室82中的熔体池14中形成湍流以当配合料经过送料开口87进入窑炉熔化腔室82中时在窑炉熔化腔室82中提供配合料33与玻璃熔池14的混合。
本发明针对在熔体液面以下的位置处将玻璃配合料送料至窑炉中以消除与以其他方式形成在熔体的顶部表面上的玻璃配合料“覆盖层”相关联的问题的概念。螺旋输送器可以用于将配合料送料至窑炉中的熔体池中。
因此，已经公开了用于在熔体池的顶部表面以下将配合料送料至窑炉中的设备，该设备完全地满足了之前所阐述的一个或多个目标和目的。已经结合多个说明性实施例呈现了本公开内容，并且已经讨论了额外的修改和变型。鉴于前述讨论，本领域技术人员将容易地想到其他修改和变型。本公开内容意在包括落在所附权利要求的精神和广阔范围内的所有的这样的修改和变型。
Claims (34)
1.一种玻璃窑炉，包括：
熔化腔室，配置成容纳玻璃熔体；
输送器，配置成接收玻璃配合料并且将此类料送料至所述熔化腔室，其中，所述输送器联接到由电机壳体围绕的电机的输出轴，并且所述电机壳体联接到循环通过所述电机壳体的冷却流体源；
挡板壁，设置在相对于所述熔化腔室的上游并且在相对于所述输送器的下游，其中，所述挡板壁的顶部在所述熔化腔室中的熔体液面以下，并且其中，所述挡板壁在所述熔化腔室的上游形成井部;
加热器，定位在所述井部中并且配置成在玻璃配合料流过所述挡板壁之前加热玻璃配合料，
其中，所述输送器设置在所述熔化腔室内的所述玻璃熔体的顶部表面以下的位置处，并且其中，所述输送器配置成将所述玻璃配合料驱动到所述井部的下部分中，用于在所述玻璃配合料进入所述熔化腔室之前由所述加热器部分地熔化所述玻璃配合料，并且其中，所述输送器和所述挡板壁配置成在所述玻璃配合料进入所述熔化腔室之前使所述玻璃配合料向上流过所述挡板壁。
2.根据权利要求1所述的窑炉，其中，所述加热器包括加热元件和输送器，所述输送器将玻璃配合料输送通过所述加热器朝向所述加热器的出口，其中，所述加热器的所述出口定位在所述挡板壁的顶部以下。
3.根据权利要求1所述的窑炉，还包括：
定位在所述井部中的多个加热器，其中，所述加热器在所述玻璃配合料流过所述挡板壁之前加热所述玻璃配合料，其中，所述加热器中的每一个包括加热元件和输送器，所述输送器将所述玻璃配合料输送通过所述加热器朝向所述加热器的出口；和
多个槽，玻璃配合料在被输送通过所述加热器之前被输送通过所述槽。
4.根据权利要求1所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器是螺旋输送器。
5.根据权利要求1所述的玻璃窑炉，其中，所述加热器包括气体加热元件或电加热元件。
6.根据权利要求1所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器包括将所述玻璃配合料驱动到所述井部的第一输送器和将所述玻璃配合料驱动通过所述井部的第二输送器。
7.根据权利要求1所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器延伸到所述井部中。
8.根据权利要求7所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器水平地延伸。
9.根据权利要求7所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器竖直地延伸。
10.一种玻璃窑炉，包括：
玻璃熔体；
熔化腔室，用于容纳所述玻璃熔体；
螺旋输送器，配置成接收玻璃配合料并且将此类料送料至所述熔化腔室，
其中，所述螺旋输送器联接到由电机壳体围绕的电机的输出轴，并且所述电机壳体联接到循环通过所述电机壳体的冷却流体源；和
挡板壁，设置在相对于所述熔化腔室的上游并且在相对于所述输送器的下游，所述挡板壁在所述熔化腔室的上游形成井部，其中，所述输送器和所述挡板壁配置成在所述玻璃配合料进入所述熔化腔室之前使所述玻璃配合料向上流过所述挡板壁，其中，所述挡板壁的顶部在所述熔化腔室中的熔体液面以下，其中，所述输送器设置在所述熔化腔室内的所述玻璃熔体的顶部表面以下的位置处。
11.根据权利要求10所述的玻璃窑炉，还包括定位在所述井部中的加热器。
12.根据权利要求11所述的玻璃窑炉，其中，所述加热器包括气体加热元件或电加热元件。
13.根据权利要求10所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器包括将所述玻璃配合料驱动到所述井部的第一输送器和将所述玻璃配合料驱动通过所述井部的第二输送器。
14.根据权利要求10所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器延伸到所述井部中。
15.根据权利要求14所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器水平地延伸。
16.根据权利要求14所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器竖直地延伸。
17.一种玻璃窑炉，包括：
熔化腔室，配置成容纳具有熔体液面的玻璃熔体池；
靠近熔化腔室的底部部分的送料腔室，所述送料腔室在所述熔体液面以下具有出口；
输送器，配置成接收玻璃配合料并且将所述玻璃配合料输送通过所述送料腔室朝向所述送料腔室的所述出口，所述输送器至少部分地设置所述送料腔室内，并且联接到由电机壳体围绕的电机的输出轴，并且所述电机壳体联接到循环通过所述电机壳体的冷却流体源；
挡板壁，设置在相对于所述熔化腔室的上游并且在所述输送器的下游，其中，所述挡板壁的顶部在所述熔化腔室中的熔体液面以下，并且其中，所述挡板壁在所述熔化腔室的上游形成井部；和
加热器，定位在所述井部中靠近所述送料腔室的所述出口，并且配置成在玻璃配合料流过所述挡板壁之前加热玻璃配合料并且至少部分地熔化所述玻璃配合料，
其中，所述输送器设置在所述熔化腔室内的所述玻璃熔体的顶部表面以下的位置处，并且其中，所述输送器配置成所述玻璃配合料驱动到所述井部的下部分中，用于在所述玻璃配合料进入所述熔化腔室之前由所述加热器部分地熔化所述玻璃配合料，并且其中，所述输送器和所述挡板壁配置成在所述玻璃配合料进入所述熔化腔室之前使所述玻璃配合料向上流过所述挡板壁。
18.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器在所述送料腔室内总体上水平地定向。
19.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述加热器设置在所述送料腔室内，使得离开所述送料腔室的玻璃配合料被迫通过或经过所述加热器。
20.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述加热器设置成在玻璃配合料流过所述挡板壁之前加热玻璃配合料。
21.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述挡板壁在所述送料腔室的一个端部处形成所述井部，所述井部将所述送料腔室与所述熔化腔室隔开。
22.根据权利要求21所述的玻璃窑炉，其中，所述井部是所述送料腔室的一部分，并且所述输送器在所述送料腔室内总体上竖直地定向。
23.根据权利要求22所述的玻璃窑炉，其中，所述送料腔室具有倾斜的底部进料壁，所述底部进料壁助于保持玻璃配合料到所述竖直地定向的输送器的均匀流动。
24.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，包括：
将玻璃配合料供应到所述送料腔室的配合料送料器。
25.根据权利要求24所述的玻璃窑炉，其中，所述配合料送料器邻近所述熔化腔室的侧壁，并且在重力作用下将玻璃配合料供应到所述送料腔室。
26.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述送料腔室的所述出口限定在所述熔化腔室的侧壁中的开口。
27.根据权利要求26所述的玻璃窑炉，其中，在所述熔化腔室的侧壁中的所述开口限定平面，并且其中，所述输送器的端部与所述开口的所述平面大约对齐。
28.根据权利要求27所述的玻璃窑炉，其中，所述加热器包括靠近所述熔化腔室的底壁的沉浸式加热器，其中，所述加热器加热穿过所述熔化腔室的所述侧壁中的所述开口到所述熔化腔室中的所述玻璃配合料。
29.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器是螺旋输送器。
30.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述加热器包括气体加热元件或电加热元件。
31.根据权利要求17所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器包括将所述玻璃配合料驱动到所述井部的第一输送器和将玻璃配合料驱动通过所述井部的第二输送器。
32.根据权利要求27所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器延伸到所述井部中。
33.根据权利要求32所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器水平地延伸。
34.根据权利要求32所述的玻璃窑炉，其中，所述输送器竖直地延伸。
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
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