CN112811790A - 玻璃窑炉以及延长玻璃窑炉使用寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃基板生产领域，公开了一种玻璃窑炉以及延长玻璃窑炉使用寿命的方法。该窑炉，包括下部的窑池(1)、胸墙(2)和上部的碹顶(3)，所述窑炉包括冷却装置，所述冷却装置包括风冷单元(4)；所述风冷单元为具有进风口(41)以及冷却风发散器(42)的风冷管，设置在所述窑炉内部，用于冷却窑炉的内壁；所述进风口(41)与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱通过冷却风管路连接。本发明提供的窑炉具有窑炉耐侵蚀且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃基板生产领域，具体地涉及一种玻璃窑炉以及延长玻璃窑炉使用寿命的方法。
背景技术
液晶基板玻璃窑炉是熔融玻璃液的关键设备，其安全稳定运行是保障玻璃液熔解质量的首要条件。玻璃液熔解质量是决定基板玻璃成型质量的必备条件。基板玻璃窑炉设计方法，是决定高温熔解窑炉安全稳定运行、延长使用周期、提升运行效能的重要因素。
随着市场对基板玻璃超薄产品的青睐，熔解窑炉为了满足超薄产品需要的优质玻璃液，熔解温度也需要相应提高，此过程无形中加快了窑炉耐火材料侵蚀速度，缩短了窑炉的使用寿命，上述影响因素是各企业急需解决的瓶颈问题。
因此，需要提供一种能够延长基板玻璃窑炉运行寿命及恒温冷却方法，以解决上述瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的窑炉耐火材料侵蚀速度快、窑炉的使用寿命短等问题，提供一种玻璃窑炉以及延长玻璃窑炉使用寿命的方法，该玻璃窑炉耐腐蚀且使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种玻璃窑炉，包括下部的窑池、胸墙和上部的碹顶，其中，所述窑炉包括冷却装置，所述冷却装置包括风冷单元；所述风冷单元为具有进风口以及冷却风发散器的风冷管，设置在所述窑炉内部，用于冷却窑炉的内壁；所述进风口与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱通过冷却风管路连接。
优选地，所述冷却装置包括第一水冷单元，所述第一水冷单元为水冷板；所述水冷板上设有分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第一冷却水入口和第一冷却水出口，所述水冷板设置在电极砖的背面。
优选地，所述冷却装置包括第二水冷单元，所述第二水冷单元为冷却水槽；所述冷却水槽具有内腔以及分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第二冷却水入口和第二冷却水出口，所述冷却水槽的凹槽处形成为半圆形或方形，用于围绕玻璃液输送喉管设置。
优选地，所述风冷管包括：至少二个进风口和至少二个冷却风发散器。
优选地，多个所述冷却风发散器间隔设置在所述风冷管上。
优选地，所述风冷单元固定设置于玻璃液位线以上的窑炉内壁上，且覆盖整个玻璃液面。
优选地，所述窑池的池壁砖与所述胸墙的胸墙砖之间具有第一膨胀缝。
优选地，所述第一膨胀缝的高度为20-30mm。
优选地，所述第一胀缝内填充有耐火材料。
优选地，所述窑池的底部具有耐热层。
优选地，所述耐热层的厚度为20-30mm。
第二方面，本发明提供了一种延长玻璃窑炉使用寿命的方法，其中，该方法采用本发明所述的玻璃窑炉。
优选地，所述冷却装置采用恒温控制，冷却风的温度为15-25℃，冷却风的风速为6-15m/s。
优选地，所述冷却装置采用恒温控制，冷却水的温度为15-35℃。
通过上述技术方案，能够有效减缓窑炉在运行过程中的膨胀受损以及侵蚀程度，延长窑炉的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图；
图2为图1中风冷单元的结构示意图；
图3为图1中玻璃窑炉的结构示意图；
图4为本发明另一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图；
图5为本发明另一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图；
图6为图5中第二水冷单元的结构示意图；
图7为本发明另一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图。
附图标记说明
1、窑池 2、胸墙
3、碹顶 11、支撑架
12、挂钩砖 13、膨胀梁
14、定位立柱 15、顶杆
16、长丝杆 4、风冷单元
41、进风口 42、冷却风发散器
5、第一水冷单元 51、第一冷却水入口
52、第一冷却水出口 53、固定螺母
6、玻璃液输送喉管 7、第二水冷单元
71、第二冷却水入口 72、第二冷却水出口
73、内腔 8、固定组件
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指附图中的上、下、左、右，“内、外”是指对应结构的内部和外部。
下面结合附图对本发明的玻璃窑炉以及延长玻璃窑炉使用寿命的方法进行进一步的详细说明，其中所有附图中相同的数字表示相同的特征。
第一方面，本发明提供了一种玻璃窑炉，包括下部的窑池1、胸墙2和上部的碹顶3，所述窑炉包括冷却装置，所述冷却装置包括风冷单元4；所述风冷单元为具有进风口41以及冷却风发散器42的风冷管，设置在所述窑炉内部，用于冷却窑炉的内壁；所述进风口41与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱通过冷却风管路连接。
图1为本发明一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图，图2为图1中玻璃窑炉的结构示意图，图3为图1中风冷单元的结构示意图。如图1所示，窑炉由下部的窑池1、胸墙2和上部的碹顶3组成，风冷单元4设置在所述窑炉内部。如图2所示，风冷单元4为风冷管，其上设有进风口41以及冷却风发散器42，进风口41与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱(图中未示出)通过冷却风管路(图中未示出)连接，冷却风通过冷却风管路，经由进风口41进入风冷管，通过冷却风发散器42喷出，对窑炉内壁进行冷却。如图2所示，胸墙砖设置在支撑架11上方，支撑架11和胸墙砖之间设置挂钩砖12，碹顶砖在膨胀梁13约束下膨胀，膨胀梁13受外侧定位立柱14及顶杆15约束，外侧定位立柱14上部受长丝杆16约束、外侧定位立柱14下部固定在次梁上。
本发明的窑炉，通过在窑炉内壁上设置冷却装置，冷却风通过发散器喷出覆盖侵蚀部分，有效延长了池壁砖的使用寿命，从而延长窑炉的使用寿命。
为了进一步保证冷却风均匀分散至整个侵蚀部位，在本发明中，优选地，所述风冷管包括：至少二个进风口41和至少二个冷却风发散器42。
为了更进一步保证冷却风均匀分散至整个侵蚀部位，在本发明中，优选地，多个所述冷却风发散器42间隔设置在所述风冷管上。如图3所示，在风冷管上，间隔设置多个冷却风发散器42，在风冷管偏中间间隔设有2个进风口41，保证第一风压可以均匀分布至风冷管内部，再通过间隔设置的多个冷却风发散器42，把第二风压均匀分布至池壁砖玻璃液、燃气、电极砖三相交汇位置，实施冷却，有效减缓池壁砖侵蚀速度，解决了因季节变化形成的温度差，对池壁砖冲击造成开裂的现象。
上述冷却风发散器可以为均风器或均风口，冷却风经冷却风发散器作用于池壁砖玻璃液、燃气、电极砖三相交汇位置，对其进行冷却。在本发明的具体实施方式中，冷却风发散器为均风口。
为了进一步减少池壁砖的侵蚀，在本发明中，优选地，所述风冷单元4固定设置于玻璃液位线以上的窑炉内壁上，且覆盖整个玻璃液面。通过实现风冷单元对整个玻璃液面全覆盖，进一步减缓池壁砖侵蚀速度，延长池壁砖的使用寿命，从而延长窑炉的使用寿命。
对于上述风冷管的固定方式，可以采用快速固定架固定风冷管，方便更换及维护。
为了进一步提升窑炉的运行性能，在本发明中，优选地，所述冷却装置包括第一水冷单元5，所述第一水冷单元5为水冷板；所述水冷板上设有分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第一冷却水入口51和第一冷却水出口52；所述水冷板设置在电极砖的背面。
图4为本发明另一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图。如图4所示，第一水冷单元5为水冷板；水冷板上设有分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第一冷却水入口51和第一冷却水出口52；所述水冷板设置在电极砖的背面。其中，推进电极砖使其与玻璃液接触的一面为正面，相对的另一面为背面。冷却水通过第一冷却水入口51进入水冷板后，经第一冷却水出口52流出，对高温运行的电极砖进行冷却。
本发明的窑炉，通过在电极砖上设置水冷板，有效减缓电极砖侵蚀速度，延长高温运行设备使用寿命，提升高温设备的运行性能。
为了进一步提升窑炉的运行性能，在本发明中，优选地，所述的玻璃窑炉中，所述冷却装置包括第二水冷单元7，所述第二水冷单元7为冷却水槽；所述冷却水槽具有内腔73以及分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第二冷却水入口71和第二冷却水出口72；所述冷却水槽的凹槽处形成为半圆形或方形，用于围绕玻璃液输送喉管6设置。其中，所述喉管为窑池往铂金通道输送玻璃液喉管部位。
图5为本发明另一实施方式的玻璃窑炉的结构示意图，图6为图5中第二水冷单元的结构示意图。如图5所示，第二水冷单元7围绕玻璃液输送喉管6设置。如图6所示，第二水冷单元7为冷却水槽，具有内腔73以及分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第二冷却水入口71和第二冷却水出口72。玻璃液输送喉管6外层固定组件8为方形时，冷却水槽的凹槽处形成为方形，2个冷却水槽组合使用，围绕在玻璃液输送喉管6外侧，冷去水经由第二冷却水入口71进入内腔73后，经第二冷却水出口72流出，有效缓解高温对池壁砖的侵蚀，进一步实现即侵蚀量达到了有效控制。
在本发明的另一种实施方式中，当玻璃液输送喉管6外层固定组件8为圆形时，冷却水槽的凹槽处形成为半圆形，2个冷却水槽组合使用，围绕在玻璃液输送喉管6外侧，冷去水经由第二冷却水入口71进入内腔73后，经第二冷却水出口72流出，有效缓解高温对池壁砖的侵蚀，进一步实现即侵蚀量达到了有效控制。
为了进一步减少窑炉升温导致窑炉耐火材料膨胀，对于窑炉密封性以及安全性带来的不利影响，在本发明中，优选地，所述窑池的池壁砖与所述胸墙的胸墙砖之间具有第一膨胀缝。通过池壁砖与胸墙砖之间的膨胀缝，即，池壁砖和胸墙砖是两个独立体，使得窑炉在升温过程中，窑炉不同位置的耐火材料能够自由膨胀，进一步确保了窑炉的安全性。
在本发明中，优选地，所述第一膨胀缝的高度为10-35mm，更优选为20-30mm。
为了保证窑炉的气密性及运行稳定，在本发明中，优选地，所述第一胀缝内填充有耐火材料。
对于上述耐火材料没有特别的限定，可以为耐火棉，优选耐火温度高于1600℃的耐火棉。
通过在分层独立的窑炉膨胀缝内填充耐火棉，随着烤窑温度的提升，池壁砖耐火材料随之膨胀，膨胀缝预留空间逐渐缩小，即耐火棉受压缩密度逐步提高，有效解决了池壁砖向上膨胀的需求，保证密封性能不受影响。
为了进一步减少高温玻璃液对窑炉的侵蚀，提升窑炉的安全性能，在本发明中，优选地，所述窑池的底部具有耐热层。通过在池底中上部设置耐热层，使得窑炉具备整体性好、密封性好、适应性强，避免高温玻璃液的泄漏安全事故的发生。
在本发明中，优选地，所述耐热层的材质为锆英石或莫来石。
为了进一步减少高温玻璃液对窑炉的侵蚀，在本发明中，优选地，所述耐热层的厚度为20-30mm；更优选地，所述耐热层的厚度为20-25mm。
为了进一步减少高温玻璃液对窑炉的侵蚀，提升窑炉的安全性能，在本发明中，优选地，所述池壁砖的厚度为250-350mm；更优选地，所述池壁砖的厚度为250-300mm。
为了进一步减少高温玻璃液对窑炉的侵蚀，提升窑炉的安全性能，在本发明中，优选地，所述池壁砖的材质为刚玉。通过池壁砖的选择，进一步提高了池壁砖的耐火度，提升窑炉的安全性。
为了进一步减少高温玻璃液对窑炉的侵蚀，提升窑炉的安全性能，在本发明中，优选地，所述胸墙砖和/或碹顶砖的厚度为250-350mm；更优选地，所述胸墙砖和/或碹顶砖的厚度为250-300mm。
为了进一步减少高温玻璃液对窑炉的侵蚀，提升窑炉的安全性能，在本发明中，优选地，所述胸墙砖和/或碹顶砖为二次烧结莫来石。
第二方面，本发明提供了一种延长玻璃窑炉使用寿命的方法，该方法采用上述的玻璃窑炉。
在本发明的方法中，优选地，所述冷却装置采用恒温控制。通过恒温冷却风，对窑炉池壁砖玻璃液、燃气、电极砖三相交汇位置，进行冷却，利用恒温冷却水缓解高温运行部件(电极砖以及喉管部位耐火材料)的侵蚀速度，延长高温运行设备使用寿命，提升高温设备的运行性能。
在本发明的方法中，为了进一步避免抗热震性较差池壁砖受季节变化影响，优选地，冷却风的温度为10-30℃，更优选为15-25℃。通过控制冷却风的温度，减少温差波动时对池壁砖3产生裂痕的影响因素，有效延长池壁砖的使用寿命，提升池壁砖工作稳定性，进一步延长窑炉的使用寿命。通过控制冷却风的温度，减少温差波动导致池壁砖产生裂痕，有效延长池壁砖的使用寿命，提升池壁砖工作稳定性，进一步延长窑炉的使用寿命。
在本发明的方法中，优选地，冷却风的风速为2-20m/s；更优选地，冷却风的风速为6-15m/s。通过控制冷却风的风速，减少对池壁砖产生裂痕的影响因素，有效延长池壁砖的使用寿命，提升池壁砖工作稳定性，进一步延长窑炉的使用寿命。
在本发明一个优选实施方式中，采用图1所示的玻璃窑炉，窑炉由下部的窑池1、胸墙2和上部的碹顶3组成，风冷单元4为风冷管，设置在所述窑炉内部，其上设有进风口41以及冷却风发散器42，进风口41与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱(图中未示出)通过冷却风管路(图中未示出)连接，冷却风通过冷却风管路，经由进风口41进入风冷管，通过冷却风发散器42喷出，对窑炉内壁进行冷却，保持每秒7米的风速、恒温控制冷却风在20℃±2℃范围内。
在本发明的方法中，为了进一步减缓高温设备的侵蚀速度，优选地，冷却水的温度为15-50℃，更优选为15-35℃。通过控制冷却水的温度，能够有效减缓电极砖的侵蚀速度，缓解喉管部位耐火材料侵蚀速度，延长高温运行设备使用寿命，提升高温设备的运行性能。
在本发明的另一个优选实施方式中，采用图5所示的玻璃窑炉，窑炉由下部的窑池1、胸墙2和上部的碹顶3组成，冷却装置包括第一水冷单元5和第二水冷单元7。第一水冷单元5为水冷板，设置在电极砖的背面；第二水冷单元7为凹槽处形成为方形的冷却水槽，2个冷却水槽组合使用，围绕玻璃液输送喉管6设置。冷却水进水管与冷却水出水管分别与第一冷却水入口51以及第二冷却水入口71相连，冷却水出水管分别与第一冷却水出口52以及第二冷却水出口72相连。冷去水经由冷却水入口，经冷却水出口流出，对电极砖以及喉管部位耐火材料进行冷却，保持每秒7米的风速、恒温控制冷却水在31℃±2℃，压力保持在4公斤±0.5公斤。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
采用图7所示的玻璃窑炉，其中，窑炉底部设置有厚度为25mm的莫来石耐热层；接触玻璃液池壁砖为刚玉砖；池壁砖和胸墙砖之间具有30mm的第一膨胀缝，池壁砖与胸墙砖为二次烧结莫来石，膨胀缝之间填充有耐火棉。胸墙砖设置在支撑架6上方，支撑架11和胸墙砖之间设置挂钩砖12，碹顶砖在膨胀梁13约束下膨胀，膨胀梁13受外侧定位立柱14及顶杆15约束，外侧定位立柱14上部受长丝杆16约束、外侧定位立柱14下部固定在次梁上。风冷单元4为风冷管，通过快速固定架设置玻璃液位线以上的窑炉内壁上，且覆盖整个玻璃液面，风冷管上间隔设置多个冷却风发散器42(具体为均风口)，在风冷管偏中间间隔设有2个进风口41，进风口41与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱(图中未示出)通过冷却风管路(图中未示出)连接。水冷板通过固定螺母53固定在电极转的背面。水冷板上设置第一冷却水入口51以及第一冷却水出口52。玻璃液输送喉管6的固定组件8为方形莫来石砖，第二水冷单元7为2个具有相同形状的冷却水槽。冷却水槽具有内腔73以及第二冷却水入口71和第二冷却水出口72，冷却水槽的凹槽处为方形，2个冷却水槽组合使用，围绕在玻璃液输送喉管6外侧。
延长玻璃窑炉使用寿命的方法为：
窑炉运行过程中，采用恒温冷却风控制方式，窑炉正常运行时保持每秒7米的风速、恒温控制在20℃±2℃的冷却风，冷却水由设置在下部的进水口进入，经设置在上部的出水口流出，恒温冷却水温度控制在31℃±2℃的冷却水、压力保持在4公斤±0.5公斤。该方法有效延长了窑炉整体的使用寿命，原设计使用寿命4年提升至8年。保证液晶玻璃高温熔融炉设备安全运行。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种玻璃窑炉，包括下部的窑池(1)、胸墙(2)和上部的碹顶(3)，其特征在于，所述窑炉包括冷却装置，所述冷却装置包括风冷单元(4)；
所述风冷单元为具有进风口(41)以及冷却风发散器(42)的风冷管，设置在所述窑炉内部，用于冷却窑炉的内壁；
所述进风口(41)与设置在玻璃窑炉外的冷却风箱通过冷却风管路连接。
2.根据权利要求1所述的玻璃窑炉，其中，所述冷却装置包括第一水冷单元(5)，所述第一水冷单元(5)为水冷板；
所述水冷板上设有分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第一冷却水入口(51)和第一冷却水出口(52)，所述水冷板设置在电极砖的背面。
3.根据权利要求1所述的玻璃窑炉，其中，所述冷却装置包括第二水冷单元(7)，所述第二水冷单元(7)为冷却水槽；
所述冷却水槽具有内腔(73)以及分别与冷却水进水管与冷却水出水管相连的第二冷却水入口(71)和第二冷却水出口(72)，所述冷却水槽的凹槽处形成为半圆形或方形，用于围绕玻璃液输送喉管(6)设置。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃窑炉，其中，所述风冷管包括：至少二个进风口(41)和至少二个冷却风发散器(42)；
优选地，多个所述冷却风发散器(42)间隔设置在所述风冷管上；
优选地，所述风冷单元(4)固定设置于玻璃液位线以上的窑炉内壁上，且覆盖整个玻璃液面。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃窑炉，其中，所述窑池的池壁砖与所述胸墙的胸墙砖之间具有第一膨胀缝；
优选地，所述第一膨胀缝的高度为20-30mm。
6.根据权利要求5所述的玻璃窑炉，其中，所述第一胀缝内填充有耐火材料。
7.根据权利要求5所述的玻璃窑炉，其中，所述窑池的底部具有耐热层；
优选地，所述耐热层的厚度为20-30mm。
8.一种延长玻璃窑炉使用寿命的方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-7中任意一项所述的玻璃窑炉。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷却装置采用恒温控制，冷却风的温度为15-25℃，冷却风的风速为6-15m/s。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷却装置采用恒温控制，冷却水的温度为15-35℃。
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