CN112520985A - 提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，通过在窑炉炉体的熔化段内采用深池结构，并在澄清段内将池底设置为阶梯结构形式设置若干台阶，强化配合料区域玻璃液回流，促进配合料熔化，无需另外对澄清段加热的情况下，即可实现消耗同等燃料的情况下，保持玻璃液在澄清段内整体持续保持熔融状态，有效避免玻璃中形成结石等结构，提高玻璃质量，同时提高能源利用率，降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及一种提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，属于浮法玻璃生产技术领域。
背景技术
浮法玻璃生产是熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上，同时在锡槽中通入保护气体(N2及H2)，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、冷却、硬化后形成上下表面平整的玻璃。所得玻璃平度好，玻璃表面无水波纹，结构紧密，手感平滑，同样厚度每平方米比平板比重大，好切割，不易破损。浮法玻璃选用矿石石英砂，生产出来的玻璃纯净、透明度好，没有玻璃疔、气泡等明显瑕疵，可广泛用于制镜和汽车玻璃。
根据中国玻璃协会统计，截至2019年12月31日，全国浮法玻璃生产线共计298条，在产241条，日熔量共计160185吨。当前我国已成为全球第一玻璃制造大国，生产产品销往世界，占全球玻璃市场份额超过50％。但我国玻璃制造行业整体创新能力不强，制造过程能耗高、资源消耗大，与国外先进水平相比还有很大差距。
近年来，中国建筑材料联合会同中国建筑玻璃及工业玻璃协会等组织开展了中国第二代浮法玻璃创新技术攻关，燃料成本在玻璃成本中占比高达30％以上，提高玻璃熔化效率，降低燃料成本对于企业结构调整，实现高质量发展，显得尤为重要。
玻璃生产过程中使用的燃料主要用于玻璃原料的熔化，在玻璃熔炼过程中，主要分为硅酸盐形成阶段和玻璃液形成阶段，从配合料到玻璃液的形成整过程是玻璃熔炼中最重要、最复杂的阶段，在这一阶段配合料成分不同，投料方式、火焰覆盖面积及对流方式不同，都会对熔化效率造成影响，熔化效率不稳定则会造成玻璃组分偏差、玻璃内气体量不一致、甚至会导致制得的玻璃中含有未熔物形成的结石，导致玻璃品质下降，因此在玻璃熔化过程中提高熔化效率，减少能源消耗对企业降本增效，结构调整至关重要，同时也有利于提高制得玻璃的质量，避免不熔物结石在玻璃中残留。
现有技术中多通过对玻璃原料熔融段整体采用较高温度，尤其是对澄清段内保持较高温度实现对玻璃原料中未熔解部分原料的熔化，也同时起到避免玻璃液中形成疖瘤(玻璃态夹杂物)。但该方法不旦增加耗能，增加生产成本，同时还增加对窑炉熔融段温度监控准确性的要求，一旦澄清段温度降低后，未及时发现并进行燃料补充，将导致整批玻璃报废，增加生产过程控制难度。
发明内容
本申请提供了一种用于解决上述技术问题的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置。
本申请提供了一种提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，包括：窑炉、投料机、卡脖段、冷却部，
投料机设置于窑炉的进料端上；投料机包括：推板和驱动电机，驱动电机设置于投料机内，推板设置于投料机的出料端上并与驱动电机驱动连接；推板与窑炉进料端之间的顶面上罩设密封罩；
卡脖段设置于窑炉的出料端上；卡脖的出料端与冷却部的进料端相连接；
窑炉包括：炉体，炉体包括：熔化段和澄清段，熔化段的第一端与进料机构相连接；熔化段的第二端与澄清段的第一端相连接，澄清段的第二端与卡脖水包相连接；澄清段包括：台阶段和加深段；加深段的第一端与熔化段相连接；加深段的第二端与台阶段相连接；台阶段靠近卡脖水包设置；加深段内炉底深度大于台阶段最深处炉体深度；台阶段内炉体底面设置多个台阶面，各台阶面上炉体深度朝向卡脖水包处逐级递减；
包括：L型吊墙，L型吊墙设置于炉体的进料端上，并设置于炉体与投料机之间；
炉体中熔化段和澄清段宽度相等；
包括：多个鼓泡器，鼓泡器沿炉体纵向相互间隔设置炉体底面上；鼓泡器设置于同一直线上；
包括：成对设置的热空气进气组件，热空气进气组件包括：第一热空气进气组件和第二热空气进气组件，第一热空气进气组件和第二热空气进气组件成对对称设置于炉体的两相对侧壁上；第一热空气进气组件设置于炉体的第一侧边上，并与炉体上的进气口相连通；第二热空气进气组件设置于炉体的第二侧边上，并与炉体上另一侧的进气口相连通；
热空气进气组件包括：烟道、蓄热室和小炉，烟道的出气端与蓄热室进气端相连通；蓄热室的出气端与小炉相连通；小炉与炉体进气端相连通；
小炉包括：1号炉和0号氧枪，1号炉成对对称设置于炉体进料端的侧壁上；0号氧枪设置于1号炉的外侧并向1号炉内供氧连通。
优选地，包括：图像采集模块、中央控制模块，图像采集模块设置于冷却部内侧壁上；冷却部内流动玻璃液设置于图像采集模块的图像获取区域内；
图像采集模块、投料机的驱动电机分别与中央控制模块电连接；
图像采集模块，用于采集冷却部内液面图像；
中央控制模块，用于处理图像采集模块所获取的冷却部内液面图像后获取冷却部液面高度，并根据冷却部液面高度控制投料机驱动电机转动频率。
优选地，加深段内炉体深度为1200～1600mm。
优选地，台阶段包括：第一台阶面、第二台阶面、第三台阶面和第四台阶面，第一台阶面设置于加深段第二端上；
第二台阶面设置于第一台阶面外侧；第三台阶面设置于第二台阶面外侧；第四台阶面设置于第三台阶面外侧；
第四台阶面的第二端与卡脖水包相连接。
优选地，第二台阶面上炉体深度小于第一台阶面上炉体深度；
第三台阶面上炉体深度小于第二台阶面上炉体深度；
第四台阶面上炉体深度小于第三台阶面上炉体深度。
优选地，任两相邻设置的台阶面上炉体深度差为50～150mm。
优选地，鼓泡器设置于熔化段与澄清段相接面上。
优选地，包括：保温结构层，保温结构层包覆设置于炉体、蓄热室、小炉、烟道外侧壁上。
优选地，保温结构层包括：再烧结电容莫来石层、莫来石隔热砖、陶瓷纤维板、涂料层，
莫来石隔热砖设置于再烧结电容莫来石层外侧壁上；
陶瓷纤维板设置于莫来石隔热砖外侧壁上；
涂料层设置于陶瓷纤维板外侧壁上。
优选地，投料机为脉冲式投料机或连续式投料机。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，通过在窑炉炉体的熔化段内采用深池结构，并在澄清段内将池底设置为阶梯结构形式设置若干台阶，强化配合料区域玻璃液回流，促进配合料熔化，无需另外对澄清段加热的情况下，即可实现消耗同等燃料的情况下，保持玻璃液在澄清段内整体持续保持熔融状态，有效避免玻璃中形成结石等结构，提高玻璃质量，同时提高能源利用率，降低生产成本。
2)本申请所提供的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，通过在炉体的进料端上分别设置45°L型吊墙和密封罩，并配合设置于进料端上的1号炉与0号氧枪，增强1号炉对炉体进料端物料的热效率，提高炉体进料端对物料的预热效果，通过对投料粉体的有效预热能在粉体料表面形成熔融层，各粉体颗粒间通过熔融层相互连接，利用熔融层内部形成的更高的传热效率效果，增强同量能源产生热量对玻璃原料的溶解效率，有效避免局部粉笔颗粒内部残留无法溶解的结石，在不增加能源消耗的情况下，能基本消除生产玻璃中所含结石的情况下，有效提供商的玻璃的熔化效率，减少玻璃产品中结石及疖瘤(玻璃态夹杂物)比例，提高产品质量，降低能耗。
附图说明
图1为本申请提供的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置俯视结构示意图；
图2为本申请提供的熔融窑炉主视结构示意图；
图3为本申请提供的炉体澄清段主视剖视结构示意图；
图4为本申请提供的炉体外侧壁结构示意图；
图5为本申请提供的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置主视结构示意图；
图例说明：
10、蓄热室；12、小炉；21、熔化段；211、鼓泡器；23、加深段；22、台阶段；221、第一台阶面；222、第二台阶面；223、第三台阶面；224、第四台阶面；101、再烧结电容莫来石层；102、莫来石隔热砖；103、陶瓷纤维板；104、涂料层；121、1号炉；30、卡脖；31、料仓；32、投料机；33、L型吊墙；331、0号氧枪。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
参见图1～5，本申请提供的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，包括：窑炉、投料机32、卡脖30段、冷却部，
投料机32设置于窑炉的进料端上；投料机32包括：推板和驱动电机，驱动电机设置于投料机32内，推板设置于投料机32的出料端上并与驱动电机驱动连接；推板与窑炉进料端之间的顶面上罩设密封罩；
卡脖30段设置于窑炉的出料端上；卡脖30的出料端与冷却部的进料端相连接；
所述窑炉包括：炉体，炉体包括：熔化段21和澄清段，熔化段21的第一端与进料机构相连接；熔化段21的第二端与澄清段的第一端相连接，澄清段的第二端与卡脖30水包相连接；澄清段包括：台阶段22和加深段23；加深段23的第一端与熔化段21相连接；加深段23的第二端与台阶段22相连接；台阶段22靠近卡脖30水包设置；加深段23内炉底深度大于台阶段22最深处炉体深度；台阶段22内炉体底面设置多个台阶面，各台阶面上炉体深度朝向卡脖30水包处逐级递减；
包括：L型吊墙33，L型吊墙33设置于炉体的进料端上，并设置于炉体与投料机32之间；
炉体内熔化段21和澄清段宽度相等；
包括：多个鼓泡器211，鼓泡器211沿炉体纵向相互间隔设置炉体底面上；鼓泡器211设置于同一直线上；
包括：成对设置的热空气进气组件，热空气进气组件包括：第一热空气进气组件和第二热空气进气组件，第一热空气进气组件和第二热空气进气组件成对对称设置于炉体的两相对侧壁上；第一热空气进气组件设置于炉体的第一侧边上，并与炉体上的进气口相连通；第二热空气进气组件设置于炉体的第二侧边上，并与炉体上另一侧的进气口相连通；
所述热空气进气组件包括：烟道、蓄热室10和小炉12，烟道的出气端与蓄热室10进气端相连通；蓄热室10的出气端与小炉12相连通；小炉12与炉体进气端相连通；
小炉12包括：1号炉121和0号氧枪331，1号炉121成对对称设置于炉体进料端的侧壁上；0号氧枪331设置于1号炉121的外侧并向1号炉121内供氧连通。
通过该熔融炉体内靠近卡脖30水包区域分别设置加深段23和台阶段22，以实现炉体内澄清段内炉体深度最大区域在熔化段21一侧，玻璃熔化为玻璃液后首先进入加深段23内，同时利用高度差，避免熔化后玻璃液回流进入熔化段21，进行二次加热，减少能耗浪费，提高热量对原料的熔化效果。之后通过与加深段23相连接的台阶段22逐级太高台阶段22内炉体底面深度，一方面能利用各台阶面对加深段23内流出玻璃液的对流作用，加强热交换，提高能源利用，另一方面还能通过对玻璃液的对流作用，加强玻璃液中气泡的外溢作用，进一步减少制得玻璃中气泡含量。
通过在炉体的进料端上分别设置45°L型吊墙33和密封罩，能大大降低进料端散热，并配合设置于进料端上的1号炉121与0号氧枪331，增强1号炉121热效率，进而提高炉体进料端对物料的预热效果，通过对投料粉体的有效预热能在粉体料表面形成熔融层，各粉体颗粒间通过熔融层相互连接，利用熔融层内部形成的更高的传热效率，从而增强同量能源产生热量对玻璃原料的溶解效率，有效避免局部粉笔颗粒内部残留无法溶解的结石，在不增加能源消耗的情况下，能基本消除生产玻璃中所含结石的情况下，有效提供商的玻璃的熔化效率。
通过采用全等宽投料池，扩大配合料在炉体内全段的受热面积，有效避免澄清段内结石或液体杂质的形成，提高玻璃质量。
通过设置鼓泡器211能减少玻璃液内气泡含量，同时增强玻璃液内回流作用，提高能源熔化玻璃的效率。通过成对对称设置热空气进气组件能对炉体进行加热处理。
该装置通过在熔化部热点附近池底设置单排管湿式鼓泡装置，促使玻璃液强化运动而产生混合搅拌作用，强化窑内玻璃液的对流，提高窑内玻璃液温度尤其是池底玻璃液温度，应用该系统可提高玻璃液化学及物理均匀性，并提高熔化率。
按此设置通过蓄热室10对空气进行加热后通入炉体进气口内对原料进行熔解，熔解后通过换向实现对尾气中余热的二次利用，从而提高能源利用率。热空气进气组件中包括的其他阀门、泵等组件按现有设置方式设置，在此不累述。
优选地，包括：图像采集模块、中央控制模块，图像采集模块设置于冷却部内侧壁上；冷却部内流动玻璃液设置于图像采集模块的图像获取区域内；
图像采集模块、投料机32的驱动电机分别与中央控制模块电连接；
图像采集模块，用于采集冷却部内液面图像，中央控制模块，用于处理图像采集模块所获取的冷却部内液面图像后获取冷却部液面高度，并根据冷却部液面高度控制投料机32驱动电机转动频率。
该装置通过采用图像采集模块能提高投料机32的响应速度，根据下游玻璃液高度及时调整投料量，避免加入过多物料后导致下游玻璃液过多后，玻璃液无法及时进入下一工序导致玻璃液顶面局部冷却后形成疖瘤(玻璃态夹杂物)，影响玻璃质量。根据液面信号自动调节投料速度，有利于配合料的预熔和熔化质量的提高，能有效避免进料过多无法及时熔解导致在预热段内形成部分无法熔解的结石，结石一旦形成收到其他玻璃液包覆后，在后续工序内无法再次有效熔解，最终将导致浮法玻璃质量降低。
优选地，加深段23内炉体深度为1200～1600mm。按此设置能实现熔化后玻璃液主动在自重作用下向炉体加深段23内自流，避免回流。
优选地，台阶段22包括：第一台阶面221、第二台阶面222、第三台阶面223和第四台阶面224，第一台阶面221设置于加深段23第二端上；第二台阶面222设置于第一台阶面221外侧；第三台阶面223设置于第二台阶面222外侧；第四台阶面224设置于第三台阶面223外侧；第四台阶面224的第二端与卡脖30水包相连接。按此设置能增强外流玻璃液的对流作用，利用各台阶面对外流玻璃液产生回流冲击，增强排气泡作用，同时加强热交换，提高能源利用率。
优选地，第二台阶面222上炉体深度小于第一台阶面221上炉体深度；第三台阶面223上炉体深度小于第二台阶面222上炉体深度；第四台阶面224上炉体深度小于第三台阶面223上炉体深度。按此实现逐级抬升炉体台阶段22内炉体底面深度效果。
优选地，任两相邻设置的台阶面上炉体深度差为50～150mm。
按此设置能提高台阶段22抬升平稳性，避免过高的台阶导致玻璃液在加深段23内滞留。
优选地，鼓泡器211设置于熔化段21与澄清段相接面上。按此设置，此处玻璃液温度最高，能在炉体内温度最高区域实现鼓泡，此时玻璃液中气泡外溢效果最优。
具体实施例中，熔化炉体采用深池结构，熔窑池底采用阶梯结构形式，熔化池深1400mm，澄清带设置若干台阶，末对小炉12中心线外1m上抬100mm，共四个台阶，冷却部池深1000mm；强化配合料区域玻璃液回流，促进配合料熔化；较浅的澄清带和冷却部池深可降低玻璃液的回流，减少玻璃液的重复加热，节能降耗。按本实施例中参数设置熔化池能最大程度减少生产玻璃中所含结灰比例。
参见图3，优选地，包括：保温结构层，保温结构层包覆设置于炉体、蓄热室10、小炉12、烟道外侧壁上。通过设置保温结构层能提高能源利用率，降低整体散热量，降低能耗。通过在主要散热原件表面设置保温层结构，能提高能源利用率，降低散热比例，有效提高能源消耗与玻璃熔解之间的能源单向流动，避免过多散热。
优选地，保温结构层包括：再烧结电容莫来石层101、莫来石隔热砖102、陶瓷纤维板103、涂料层，莫来石隔热砖102设置于再烧结电容莫来石层101外侧壁上；陶瓷纤维板103设置于莫来石隔热砖102外侧壁上；涂料层设置于陶瓷纤维板103外侧壁上。通过设置以上各层能较好的降低炉体整体散热量，提高能源利用率。
优选地，所述投料机32为脉冲式投料机32或连续式投料机32。采用不同类型的投料方式可满足冷却部不同液面高度时的下料要求。
优选地，包括料仓31，料仓31设置于投料机的进料端上。通过设置料仓能便于控制物料进料，提高生产效率。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请的范围内。
尽管这里参照本申请的多个解释性实施例对本申请进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开说明书和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，包括：窑炉、投料机(32)、卡脖(30)段、冷却部，
所述投料机(32)设置于窑炉的进料端上；投料机(32)包括：推板和驱动电机，驱动电机设置于投料机(32)内，推板设置于投料机(32)的出料端上并与驱动电机驱动连接；推板与窑炉进料端之间的顶面上罩设密封罩；
卡脖(30)段设置于窑炉的出料端上；卡脖(30)的出料端与冷却部的进料端相连接；
所述窑炉包括：炉体，炉体包括：熔化段(21)和澄清段，熔化段(21)的第一端与进料机构相连接；熔化段(21)的第二端与澄清段的第一端相连接，澄清段的第二端与卡脖(30)水包相连接；澄清段包括：台阶段(22)和加深段(23)；加深段(23)的第一端与熔化段(21)相连接；加深段(23)的第二端与台阶段(22)相连接；台阶段(22)靠近卡脖(30)水包设置；加深段(23)内炉底深度大于台阶段(22)最深处炉体深度；台阶段(22)内炉体底面设置多个台阶面，各台阶面上炉体深度朝向卡脖(30)水包处逐级递减；
包括：L型吊墙(33)，L型吊墙(33)设置于炉体的进料端上，并设置于炉体与投料机(32)之间；
炉体中熔化段(21)和澄清段宽度相等；
包括：多个鼓泡器(211)，鼓泡器(211)沿炉体纵向相互间隔设置炉体底面上；鼓泡器(211)设置于同一直线上；
包括：成对设置的热空气进气组件，热空气进气组件包括：第一热空气进气组件和第二热空气进气组件，第一热空气进气组件和第二热空气进气组件成对对称设置于炉体的两相对侧壁上；第一热空气进气组件设置于炉体的第一侧边上，并与炉体上的进气口相连通；第二热空气进气组件设置于炉体的第二侧边上，并与炉体上另一侧的进气口相连通；
所述热空气进气组件包括：烟道、蓄热室(10)和小炉(12)，烟道的出气端与蓄热室(10)进气端相连通；蓄热室(10)的出气端与小炉(12)相连通；小炉(12)与炉体进气端相连通；
所述小炉(12)包括：1号炉(121)和0号氧枪(331)，1号炉(121)成对对称设置于炉体进料端的侧壁上；0号氧枪(331)设置于1号炉(121)的外侧并向1号炉(121)内供氧连通。
2.根据权利要求1所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，包括：图像采集模块、中央控制模块，所述图像采集模块设置于冷却部内侧壁上；所述冷却部内流动玻璃液设置于图像采集模块的图像获取区域内；
所述图像采集模块、投料机(32)的驱动电机分别与中央控制模块电连接；
所述图像采集模块，用于采集冷却部内液面图像；
所述中央控制模块，用于处理图像采集模块所获取的冷却部内液面图像后获取冷却部液面高度，并根据冷却部液面高度控制投料机(32)驱动电机转动频率。
3.根据权利要求1所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，所述加深段(23)内炉体深度为1200～1600mm。
4.根据权利要求1所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，所述台阶段(22)包括：第一台阶面(221)、第二台阶面(222)、第三台阶面(223)和第四台阶面(224)，第一台阶面(221)设置于加深段(23)第二端上；
所述第二台阶面(222)设置于第一台阶面(221)外侧；第三台阶面(223)设置于第二台阶面(222)外侧；第四台阶面(224)设置于第三台阶面(223)外侧；
所述第四台阶面(224)的第二端与卡脖(30)水包相连接。
5.根据权利要求4所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，所述第二台阶面(222)上炉体深度小于第一台阶面(221)上炉体深度；
所述第三台阶面(223)上炉体深度小于第二台阶面(222)上炉体深度；
所述第四台阶面(224)上炉体深度小于第三台阶面(223)上炉体深度。
6.根据权利要求5所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，任两相邻设置的台阶面上炉体深度差为50～150mm。
7.根据权利要求1所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，所述鼓泡器(211)设置于熔化段(21)与澄清段相接面上。
8.根据权利要求1所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，包括：保温结构层，所述保温结构层包覆设置于炉体、蓄热室(10)、小炉(12)、烟道外侧壁上。
9.根据权利要求8所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，所述保温结构层包括：再烧结电容莫来石层(101)、莫来石隔热砖(102)、陶瓷纤维板(103)、涂料层，
所述莫来石隔热砖(102)设置于再烧结电容莫来石层(101)外侧壁上；
所述陶瓷纤维板(103)设置于莫来石隔热砖(102)外侧壁上；
所述涂料层设置于陶瓷纤维板(103)外侧壁上。
10.根据权利要求1所述的提高浮法玻璃生产中原料融化效率的装置，其特征在于，所述投料机(32)为脉冲式投料机(32)或连续式投料机(32)。
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2020
- 2020-12-29 CN CN202011591632.1A patent/CN112520985A/zh active Pending
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