CN115159812A - 一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃熔窑技术领域，且公开了一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，解决了目前全电熔窑规模小、玻璃澄清不充分玻璃质量较低的问题。其熔窑包括熔化部、工作部和位于熔化部两侧的烟囱，所述熔化部与工作部通过卡脖连接，熔化部的前端设有投料口，熔化部前端底部设有电加热；熔化部底部设有鼓泡器，熔化部的后端设有氢气喷枪；本发明所述熔窑熔化部采用鼓泡、挡坝技术来控制液流、加速澄清，有利于料堆的稳定；本发明所述熔窑熔化部前端使用电极熔化玻璃液提高热效率、提高熔窑规模；后端使用氢气高温燃烧及鼓泡器、挡坝加强澄清，解决现有技术熔窑规模小、微气泡过多质量较低问题。
Description
技术领域
本发明属于玻璃熔窑技术领域，具体为一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑。
背景技术
近几年对环保的要求越来越高，玻璃制品的质量要求也越来越高，国内电熔窑发展迅猛，电熔窑在生产特种功能浮法平板玻璃市场潜力很大，玻璃企业采用电熔窑生产已经是大势所趋；目前国家政策对环保的要求越来越高，大比例使用电力，相比传统熔窑废气排放减排50％以上。考虑到超低透过率颜色玻璃的特点及节能环保和工厂的绿色可持续发展，研究新型熔化技术并在此平台上进行一系列特殊难熔新产品的开发势在必行。
对于小型玻璃熔窑来说，在电力充足和电价适中的地区，用电熔工艺来生产各类玻璃制品的综合经济效益是很理想的，目前小吨位电熔窑技术也是成熟的，但是大多在5-50吨/天。目前平板玻璃窑炉规模日益向大型化发展，全电熔技术也曾在日熔化量120吨/天的浮法玻璃熔窑上应用过，但是目前国内还没有一条大吨位的全电熔浮法玻璃熔窑运行，除受到电单价制约外，还有两个主要原因：一是大吨位平板玻璃全电熔窑设计上还不是很成熟，二是玻璃的质量不好，尤其是微气泡问题一直没有有效克服；因此解决现有技术存在的问题，使电熔窑向大型化及玻璃质量高端化方面发展是非常必要的。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，有效的解决了在全电玻璃熔窑生产的过程中熔窑规模小于 120吨/天且玻璃澄清不充分其内部有较多的微气泡等质量问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，包括熔化部、工作部和位于熔化部两侧的烟囱，熔化部与工作部通过卡脖连接，所述卡脖内设有深层水包、潜入式水包以及搅拌器；所述卡脖的宽度小于熔化部的宽度以及工作部的宽度；熔化部的前端形成投料口，熔化部前端底部设有电加热；熔化部底部设有鼓泡器以及挡坝，鼓泡器的设置方向以及挡坝的设置方向均垂直于玻璃液前进方向，鼓泡器位于电加热与挡坝之间，熔化部的后端设有相对的氢气喷枪。
优选的，所述熔化部的底部、卡脖的底部以及工作部的底部逐渐抬高，且形成多个台阶，每个所述台阶的高度相同，台阶的高度是100mm。
优选的，所述电加热垂直池底设置，且电加热的电极材质是钼，钼电极插入池窑深度为800-1000mm，钼电极孔材质选用#氧化法锆刚玉砖。
优选的，所述氢气喷枪使用氢气作为燃料，使用全氧作为助燃剂。
优选的，所述电加热采用两相系统利用相角为90°的两个相，两个相相等且对称设置，两个相内对角相的关系也是对称的、相等的。
优选的，所述鼓泡器设置在鼓泡孔砖上，鼓泡孔砖采用41#氧化法锆刚玉；挡坝设置在挡坝砖上，挡坝砖采用95高锆砖。
优选的，所述熔化部上形成有前部碹顶和后部碹顶，前部碹顶采用冷顶方式，后部碹顶采用热顶方式。
优选的，所述融化部的池底采用一层33#AZS铺面砖，一层33#AZS铺面砖的顶端设有二层粘土砖，二层黏土砖的顶端设有一层保温砖，熔化部的池壁采用前部33#AZS砖；熔化部的前部碹顶采用黏土砖，熔化部的后部碹顶采用AZS砖，熔化部的后部胸墙采用AZS砖或α刚玉砖或β刚玉砖，熔化部的后山墙采用刚玉转。
优选的，所述工作部的池底采用一层33#AZS铺面砖，一层33#AZS铺面砖的顶端设有二层粘土砖，二层黏土砖的顶端设有一层保温砖，工作部的冷却部碹顶，冷却部胸墙以及前后山墙均采用硅砖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)、在实施例中，本发明所述熔化部前端采用底插式电极、冷顶熔化，其中电能占总熔化能源的使用比率要大于60％，这样有利于提高熔窑的热效率(全电熔窑的热效率>80％，而普通西门子蓄热室熔窑热效率只有40％左右) 及熔窑规模；同时减少氮氧化物及二氧化碳等温室气体的排放。
2)、在实施例中，本发明所述熔化部后端采用氢气高温燃烧澄清、热顶熔化，其中氢气能源的使用比率小于40％，这样一方面可以提高熔窑规模、达到大于120吨/天的全电熔窑设计瓶颈；另一方面可以提高热点温度、形成热障有助于玻璃完成高温澄清，解决现有技术玻璃内部微气泡过多问题，从而提高玻璃质量。
3)、在实施例中，本发明所述全氧高温燃烧所用的燃料为氢气、助燃空气为氧气；氢气的燃烧具有以下优点：热值高有利于提高澄清温度；燃烧产物是水不污染玻璃液、不污染环境；地球上水资源丰富可以用水制取氢气，所以氢气是最理想的燃料之一，比目前普遍采用的石油、天然气、煤焦油等更环保，是未来最有可能在玻璃厂推广使用的清洁能源。
4)、在实施例中，本发明经过特殊设计将熔化、澄清、冷却三个阶段即保持相对独立又互相连通是典型的分段式熔化技术，充分发挥了全电熔化段提高热效率、全氧澄清段提高玻璃质量、冷却段快速降温各自优点。
5)、在实施例中，本发明所述熔窑熔化部热点部位采用鼓泡技术来控制液流、加速澄清，有利于料堆的稳定；
6)、在实施例中，本发明所述熔窑澄清部在卡脖前设置挡坝将玻璃液纵向流动加以限制，减少玻璃液的纵向流动、重复加热，并有利于澄清部形成局部高温、加强澄清效果，使熔化较好的上层玻璃液进入下一阶段；其中挡坝选用95高锆砖材抗侵蚀直接延长了使用的期限、提高了玻璃的质量。
7)、在实施例中，本发明所述熔窑熔化部与工作部之间采用卡脖形式，即能减少玻璃液回流又能起到节能效果；
8)、在实施例中，本发明所述熔窑熔化部为浅池、矩形窑，这样有利于电极的大量布置，提高熔窑规模。
9)、在实施例中，本发明所述熔窑底部采用垂直电极，其优点是布置位置灵活，可根据温度需要布置在相应的位置且不用担心电极弯曲；
10)、在实施例中，本发明熔化阶段由于使用全电熔化，碹顶温度<200 度、耐火材料采用普通粘土砖成本最低；澄清阶段由于使用氢气全氧澄清，碹顶温度最高1650度，耐火材料前半段有火焰空间的采用锆刚玉材质即耐冲刷又耐高温而且热振稳定性好；后半段没有火焰空间的采用刚玉砖耐高温同时又有较好的抗侵蚀性及化学稳定性，碹顶关键部位砖材的选用、搭配是针对不同部位温度及侵蚀特点和成本的综合考虑进行的特殊设计，达到了熔窑规模扩大、玻璃质量提高的目的。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中的熔窑侧视结构示意图；
图2为本发明实施例中的熔窑俯视结构示意图；
图3为本发明实施例中的电加热连接方式示意图；
图4为本发明实施例中的熔化部以及工作部的材料示意图；
图中：1、熔化部；2、投料口；3、工作部；4、氢气喷枪；5、卡脖；6、电加热；7、鼓泡器；8、烟囱；10、前部碹顶；11、后部碹顶；12、挡坝； 13、池壁；14、后部胸墙；15、后山墙；16、冷却部碹顶；17、冷却部胸墙以及前后山墙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，由图1-4给出，本发明所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，是一种以电为主进行熔化的熔窑，其电能的使用比率要大于60％，在工作中，本发明所述熔窑与全电窑相比，熔窑窑规模可扩大，传统全电熔窑大多10-50吨/天，少数在50-100吨/天，在大于120吨/天以上还没有成功的经验，本发明所设计的熔窑吨位可达150-300吨/天，理论上最大可到500 吨/天。
所述的玻璃熔窑包括有熔化部1、卡脖5以及工作部3,工作部3用于连接熔窑和浮法成型设备；卡脖5设置在熔化部1和工作部3之间，起连接及冷却、均化作用，其宽度要远远小于熔化部1和工作部3宽度，使流过的玻璃液有一个压缩及释放的过程强化玻璃液的均化；熔化部1、卡脖5、工作部 3其底部逐渐抬高，有利于减少回流节约能量；
所述的玻璃熔窑熔化部1前端是投料口2，熔化部1前端底部有电加热6 其连接方式如图中9所示；熔化部1底部中间设有鼓泡器7，有利于对配合料的控制及气泡排除；熔化部1后端设有氢气喷枪4，其目的是形成高温、强制玻璃液的澄清以减少微气泡的数量，两侧有烟囱8用于排除燃烧后的废气；
具体的，该实施例以一座日熔化量为150吨玻璃液的电熔窑为例，电熔窑总长为26200mm,电熔窑熔化部1窑宽8000mm，工作部3窑宽6000mm，电熔窑池深约1.2米，电熔窑熔化池横截面积为100m2；
考虑到150吨如果采用多边形桶形窑，直径接近12米，而一般电加热6 的电极伸入窑内不超过1米，存在中心化料困难问题，而如果采用矩形池窑、电极从底部插入则较好的解决了以上的问题，因此计划采用矩形池窑；
在本实施例中，本发明所述全氧高温燃烧所用的燃料为氢气、助燃空气为氧气。氢气的燃烧具有以下优点：热值高、燃烧产物是水不污染环境、地球上水资源丰富可以从水中提取氢气，所以氢气是最理想的燃料之一。计划在窑两侧澄清段共使用3对氢气喷枪。
工作部3用于连接熔窑和浮法成型设备，该工作部3可以用FEF热风来控制温度，使玻璃液在其中完成缓慢冷却过程；卡脖5设置在熔化部1和工作部3之间，起连接及冷却、均化作用，其宽度要远远小于熔化部1和工作部3宽度，使流过的玻璃液有一个压缩及释放的过程强化玻璃液的均化；熔化部1、卡脖5、工作部3其底部逐渐抬高，有4个台阶，每个台阶100mm，有利于减少回流节约能量；
在本实施例中，本发明所述熔窑澄清部在卡脖前设置挡坝12将玻璃液纵向流动加以限制，减少玻璃液的纵向流动、重复加热节约能量，并有利于澄清部形成高温提高澄清效果，使熔化较好的上层玻璃液进入下一阶段，挡坝宽250mm、距玻璃液面300mm；挡坝使用95高锆砖，该产品具有耐高温，耐侵蚀，高温状态下接近零污染等优良性能，这些性能可以有效防止玻璃液污染。
玻璃熔窑熔化部1前端是投料口2，前半部底部有电加热6，由于钼电极适用范围广，除了铅玻璃以外，能用于熔化大多数玻璃，如难熔玻璃、粘度大的玻璃、挥发组分高的玻璃等，钼对其它玻璃组分都是稳定的。目前，在玻璃熔化过程中钼电极发挥着巨大的作用，广泛地用来改进窑炉设计和改善玻璃质量，本项目计划采用钼电极；电极插入深度与电极性质、数量、电流密度、电熔窑结构等因素有关，由于垂直电极布置位置较灵活，可根据温度需要布置在相应的位置，不用担心弯曲的原因，插入深度可以达到 800-1000mm，本项目电极计划采用底插式垂直安装；电极砖孔位置采用95高锆耐火材质。
熔窑前部碹顶10采用冷顶方式，冷顶电熔窑与热顶熔窑相比具有节能、提高质量、减少澄清剂的挥发、降低成本等显著的优越性，后部碹顶11采用热顶方式。因此相应部位砖材也都根据温度不同分别设置，熔化前部碹顶温度低、耐火材料采用粘土砖；澄清阶段由于使用氢气燃烧，碹顶温度高，耐火材料前半段有火焰空间的采用锆刚玉材质、后半段采用β刚玉砖；在冷却部碹顶耐火材料采用硅砖。
熔窑电加热6其连接方式如图中9所示，两相系统利用相角为90°的两个相，为了完成这种相的变换和提供一个平衡的三相初始荷载，本方案计划采用三相电源输入输出两相，采取斯科特连接方式，使用斯科特T型变压器供电。由于每个相都是对称的、相等的以及对角相的关系也是对称的、相等的，因此在电熔窑内是进行的均匀的功率释放。这些电熔窑实际上总是正方形的或着其宽度是长度整数倍的长方形。
熔化部1与工作部3之间的卡脖5在此部位安装深层水包、潜入式水包、搅拌器等设备，起到控制流量、均化玻璃液的作用，其宽度是工作部3宽度的一半左右，本实施例中卡脖宽*长*高＝3.0米*4.5米*0.8米。
熔化部1底部中间设有鼓泡器7，有利于对配合料的控制及气泡排除，鼓泡砖孔位置采用41#锆刚玉高抗侵蚀材质，以延长其寿命保证鼓泡器正常运转。熔化部1后半部有氢气喷枪4，其目的是形成高温、强制玻璃液的澄清以减少微气泡的数量，本实施例计划使用3对氢气喷枪4，每对氢气喷枪4错位布置、大约相隔0.5米；熔化部两侧有烟囱8用于排除燃烧后的废气。
所述电熔窑各部位耐火材料的选用，首先要满足熔制工艺上的要求，其次要考虑到电熔窑的产量、玻璃的质量、电熔窑的寿命、投资的成本，以下表格是本实施例采用的部分耐材，各部位砖材使用情况见图四。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，包括熔化部(1)、工作部(3)和位于熔化部(1)两侧的烟囱(8)，熔化部(1)与工作部(3)通过卡脖(5)连接，所述卡脖(5)内设有深层水包、潜入式水包以及搅拌器；其特征在于：所述卡脖(5)的宽度小于熔化部(1)的宽度以及工作部(3)的宽度；熔化部(1)的前端形成投料口(2)，熔化部(1)前端底部设有电加热(6)；熔化部(1)底部设有鼓泡器(7)以及挡坝(12)，鼓泡器(7)的设置方向以及挡坝(12)的设置方向均垂直于玻璃液前进方向，鼓泡器(7)位于电加热(6)与挡坝(12)之间，熔化部(1)的后端设有相对的氢气喷枪(4)。
2.根据权利要求1所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述熔化部(1)的底部、卡脖(5)的底部以及工作部(3)的底部逐渐抬高，且形成多个台阶，每个所述台阶的高度相同，台阶的高度是100mm。
3.根据权利要求1所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述电加热(6)垂直池底设置，且电加热(6)的电极材质是钼，钼电极插入池窑深度为800-1000mm，钼电极孔材质选用41#氧化法锆刚玉砖。
4.根据权利要求1所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述氢气喷枪(4)使用氢气作为燃料，使用全氧作为助燃剂。
5.根据权利要求1所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述电加热(6)采用两相系统利用相角为90°的两个相，两个相相等且对称设置，两个相内对角相的关系也是对称的、相等的。
6.根据权利要求1所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述鼓泡器(7)设置在鼓泡孔砖上，鼓泡孔砖采用41#氧化法锆刚玉；挡坝(12)设置在挡坝砖上，挡坝砖采用95高锆砖。
7.根据权利要求1所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述熔化部(1)上形成有前部碹顶(10)和后部碹顶(11)，前部碹顶(10)采用冷顶方式，后部碹顶(11)采用热顶方式。
8.根据权利要求7所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述融化部(1)的池底采用一层33#AZS铺面砖，一层33#AZS铺面砖的顶端设有二层粘土砖，二层黏土砖的顶端设有一层保温砖，熔化部(1)的池壁(13)采用前部33#AZS砖；熔化部(1)的前部碹顶(10)采用黏土砖，熔化部(1)的后部碹顶(11)采用AZS砖，熔化部(1)的后部胸墙(14)采用AZS砖或α刚玉砖或β刚玉砖，熔化部(1)的后山墙(15)采用刚玉转。
9.根据权利要求8所述的一种电主熔较大规模节能玻璃熔窑，其特征在于：所述工作部(3)的池底采用一层33#AZS铺面砖，一层33#AZS铺面砖的顶端设有二层粘土砖，二层黏土砖的顶端设有一层保温砖，工作部(3)的冷却部碹顶(16)，冷却部胸墙以及前后山墙(17)均采用硅砖。
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