CN209815941U - 一种玻璃纤维熔炉 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种玻璃纤维熔炉，所述玻璃纤维熔炉包括熔化池，熔化池两端分别安装有金属换热器和通路，所述通路分为主通路、过渡通路和作业通路三种，本实用新型熔化池两侧壁上设有多对熔化池燃烧器，使燃烧火焰与玻璃生产流正交，使玻璃原料熔化效率得到提高；各通路两侧管壁上设置有多对通路燃烧器，对熔融的玻璃液进行保温，本实用新型还设置了鼓泡管，工作时向鼓泡管中通入压缩空气来进行池底鼓泡，使在熔窑深层玻璃液中产生具有一定压力的气泡，并迅速上升到玻璃液的表面而破裂，该气泡的上升过程中吸收了玻璃液中的小气泡，使其本身迅速长大，并搅动四周的玻璃液，强化其均化，同时促进了其澄清。

Description

一种玻璃纤维熔炉
技术领域
本实用新型涉及玻璃设备技术领域，具体涉及一种玻璃纤维熔炉。
背景技术
中国是一个玻璃纤维生产大国，玻璃纤维产品种类与品种相当多，产量也很大，如电子级玻璃纤维纱的产量居世界第一位。电子级玻璃纤维在生产制造过程中均须经过配料、熔制、拉丝、捻线这两大工艺。配料的主要任务是配制合格的玻璃配合料，而熔制是将配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的、并符合拉丝要求的玻璃液。配料是保证熔融玻璃质量的先决条件，而熔制是玻璃纤维生产中的最重要的阶段，因此玻璃纤维的配料与熔制的控制水平直接关系到玻璃纤维的生产成品率、合格率、质量以及燃料消耗，影响企业的经济效益。
玻璃液的熔制是玻璃纤维生产工艺中最重要、最核心的工艺。它的优劣对于绿色环保、节能减排以及玻璃纤维的制造有着很重要的影响，尤其对玻璃纤维的质量和成本的高低有着举足轻重的作用。
目前为了节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，例如浸没燃烧、电极加热、侧烧、顶烧。
虽然浸没燃烧存在以上优点但是目前仍没有在工业上实现大规模应用，原因在于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。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。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。
而电极加热存在的问题是加热面积有限、电极昂贵且易氧化，需先其它加热方式将玻璃熔化成液体后，才能够通电加热，增加了设备及工艺成本。
为了解决上述玻璃熔制中的问题，中国专利申请201510157206.X中公开了一种玻璃液浸没电加热熔制技术，其特征是将特制的电加热管浸入玻璃液中，为比例加热，而且在该申请中为了防止电加热管弯曲这段，将其排列组合成排架，虽然该申请提供的玻璃液浸没电加热熔制技术可以提高玻璃原料的熔化率，增加熔窑的寿命，但是电加热排架在工作过程中是浸没在玻璃液中的，所以在玻璃液冷却过程中电加热排架从玻璃液中取出比较困难，从其电加热排架的构造可以看出其电加热管分布比较紧凑，使用完毕后清洗比较困难，因此会影响其下一次使用。
目前节能环保是世界人民所呼吁的，所以在工业生产中提高产率的基础上同时做到节能环保、降低能耗已成为所有环节的重中之重。
如中国专利申请201510270432.9中公开了一种玻璃熔炉以及玻璃熔化方法，为了解决减少劣质燃料的堆砌对环境的污染，将其所属的玻璃熔炉分为一级熔化池和二级熔化池，其一级熔化池所使用的燃料为劣质燃料，玻璃原料在一级熔化池中进行分解生成过渡产品，但是一级熔化池中所使用劣质煤粉为燃料，虽然可以减少劣质燃料的堆砌对环境的污染但是燃烧过程中会产生大量的污染气体，对环境造成更大的危害。
所以，提供一种熔化率高、节能环保，降低综合能耗的玻璃纤维熔制技术迫在眉睫。
实用新型内容
基于上述玻璃溶制技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种熔化率高、节能环保，降低综合能耗的玻璃熔炉，使制备的玻璃液符合制备玻璃纤维的标准。
为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供了一种玻璃纤维熔炉，所述玻璃纤维熔炉包括熔化池，所述熔化池的一端设置有金属换热器，另一端设置有通路。
所述的通路分为主通路、过渡通路和作业通路三种。所述的熔化池的另一端通过主通路与过渡通路一端连接，过渡通路的另一端与作业通路连接，各通路两侧管壁上设置有多对通路燃烧器，所述通路燃烧器上安装有天然气喷枪，所述通路燃烧器的燃料为天然气和纯氧的混合气体。
所述的熔化池同端两侧分别设置有螺旋投料机，将配比好的玻璃原料通过所述的螺旋投料机输送到所述的熔化池中。
所述的熔化池两侧壁上设置有5对熔化部燃烧器并成错位分布，所述熔化部燃烧器上安装有天然气喷枪，所述熔化部燃烧器的燃料为天然气和纯氧的混合气体。
为了更好的实现本实用新型，熔化池采用天然气搭配纯氧的燃烧方式，从而提高了火焰温度，使燃烧速度加快、降低了燃料的燃点温度、增加了热量利用率，提高了玻璃原料熔化效率。
所述的熔化池中还设置了鼓泡管，所述的鼓泡管设置在熔化池的空腔中。
为了增强鼓泡效果，对鼓泡管的分布点及数量进行了优化，分别在所述的熔化池池长约3/5处和4/5处固定安装了2排鼓泡管，每排12个管，这样可以使鼓泡管喷出的气流可以搅动更大面积的玻璃液，搅动的强度也得到了进一步增加，从而提高了鼓泡的效能。
为了更好的实现本实用新型，对窑炉的长宽比进行了进一步优化，本实用新型中窑炉的长宽比为1-3.24。
进一步地，为了更好的实现本实用新型，本实用新型通过增加窑炉的熔化面积为88平方米和作业通路长度为33米，调节液位高度为760mm，并合理布置耐火材料将产能提高到现有技术的10％。
又进一步地，为了更好的实现本实用新型，本实用新型通过对4个作业通路入口端增加放料装置并对该处所安装了漏板，达到了无需专门安装放料漏板，也可保证该处机台的稳定生产的效果，无形中也增加了产能并且保证了生产的稳定性。
另一方面，本实用新型还提供了一种用上述熔炉生产玻璃纤维的方法，具体步骤为：
(1)将叶蜡石49份、高岭土10份、方解石23份、硼钙石14份、萤石 2.5份、芒硝0.4份、碳粉0.2份、纯碱0.2份，称量好，得到配方原料；
(2)将步骤(1)中制得的配方原料通过气力混合均匀，得到混合料；
(3)将步骤(2)中得到的混合料输送到窑头料仓,后用螺旋投料机将混合料投入熔化池中，并控制熔化部燃烧器中燃料的含量调整氧气与天然气的比例，使混合料缓慢熔化，制成玻璃液；
(4)步骤(3)中得到的玻璃液经窑炉炉体流出后，进入主通路，主通路上安装的通路燃烧器，调整氧气与天然气的比例对步骤(3)中制得的玻璃液进行保温，并使玻璃液澄清均化，然后经过同样安装有通路燃烧器的过渡通路和作业通路进行保温，进一步澄清均化，然后流至流液砖中，得到合格玻璃液；
(5)步骤(4)中得到的合格玻璃液经过多排多孔的铂金漏板流出，在高速旋转的拉丝机牵引下，即制成了玻璃纤维。
上述步骤(3)中所述的氧气与天然气的体积比为3-6：1；
上述步骤(4)中所述的氧气与天然气的体积比为2-3：1。
本实用新型的有益效果为：
(1)为了更好的提高玻璃的性能，本实用新型公开的窑炉含有多种通路，玻璃原料在熔化部中熔融完成的玻璃液经窑炉炉体流出立即进入主通路进行进一步澄清均化，后经过过渡通路进行分配，再通过作业通路流至流液砖，使制备的玻璃液更澄清。
(2)常规空气助燃的燃烧系统中，高能碰撞作用受到占空气成份近五分之四不助燃的氮分子的阻碍，减少了氧分子与燃料可燃分子之间的碰撞机会，直接影响了燃烧效率的提高，而本实用新型中采用了比常规空气含氧量更高的纯氧燃烧，其具有提高火焰温度、加快燃烧速度、降低燃料燃点温度和增加热量利用率的特点。本实用新型熔化池两侧壁上设有多对熔化部燃烧器，使燃烧火焰与玻璃生产流正交，而燃烧产物改变方向后与玻璃流逆向运动，可以加快玻璃熔化速率，使玻璃原料熔化效率得到提高；各通路两侧管壁上设置有多对通路燃烧器，对熔融的玻璃液进行保温。
(3)本实用新型还设置了鼓泡管，向鼓泡管中通入压缩空气来进行池底鼓泡，使在熔窑深层玻璃液中产生具有一定压力的气泡，并迅速上升到玻璃液的表面而破裂，该气泡的上升过程中吸收了玻璃液中的小气泡，使其本身迅速长大，并搅动四周的玻璃液，强化其均化，同时促进了其澄清。它提高了玻璃熔化率，减少了能耗，同时也提高了玻璃的熔化能力和产品质量。本实用新型中采用新鼓泡技术，采用鼓泡砖一体式结构不仅起到澄清的作用，还可以防止玻璃液泄露，提高了玻璃熔化率，减少了能耗，同时也提高了玻璃的熔化能力和产品质量。
(4)本实用新型通过调整窑炉长宽比，在满足工艺要求的同时节约了投资。
(5)本实用新型在实施过程中将窑炉大型化，增加了窑炉的熔化面积和作业通路长度，提高了产能，在原有基础上将产能提高了10％。
(6)本实用新型在工艺设计上，通过对4个作业通路入口端增加改良的放料装置并对该处所安装漏板进行改良设计，达到了无需专门安装放料漏板，也可保证该处机台的稳定生产的效果，无形中也增加了产能并保证了生产的稳定性。
附图说明
图1为玻璃纤维熔炉装置的主视图；
图2为玻璃纤维熔炉装置的左视图；
图3为玻璃纤维熔炉作业通路入口端漏板安装示意图；
其中：1-熔化池，2-金属换热器，3-主通路，4-过渡通路，5-作业通路， 6-通路燃烧器，7-螺旋投料机，8-熔化部燃烧器，9-鼓泡管，10-漏板，11-涂油器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步详细介绍，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1、2所示，一种玻璃纤维熔炉，用于熔化玻璃原料制备玻璃液，所述玻璃纤维熔炉包括熔化池1，所述熔化池的一端设置有金属换热器2，另一端设置有通路。所述的通路分为主通路3、过渡通路4和作业通路5三种。所述的熔化池的另一端通过主通路3与过渡通路4一端连接，过渡通路4的另一端与作业通路5连接，各通路两侧管壁上设置有多对通路燃烧器6，所述通路燃烧器6上安装有天然气喷枪，所述通路燃烧器6的燃料为天然气和纯氧的混合气体，所述的通路燃烧器的作用是为熔化的玻璃液保温；
所述的熔化池通段两侧分别设置有螺旋投料机7，将配比好的玻璃原料通过所述的螺旋投料机7输送到所述的熔化池1中。
所述的熔化池两侧壁上设置有5对熔化部燃烧器8并成错位分布，所述熔化部燃烧器8上安装有天然气喷枪，所述熔化部燃烧器8的燃料为天然气和纯氧的混合气体，所述的熔化部燃烧器主要作用是使玻璃原料熔化成玻璃液。
为了更好的实现本实用新型，熔化池采用天然气搭配纯氧的燃烧方式，从而提高了火焰温度，使燃烧速度加快、降低了燃料的燃点温度、增加了热量利用率，提高了玻璃原料熔化效率。
所述的熔化池中还设置了鼓泡管9，所述的鼓泡管9设置在熔化池1的空腔中。
为了增强鼓泡效果，对鼓泡管9的分布点和数量进行了优化，分别在熔化池1池长约3/5处和4/5处固定安装了2排鼓泡管9，每排有12个管，此设置使鼓泡管喷出的气流可以搅动更大面积的玻璃液，搅动的强度也得到了进一步增加，从而提高了鼓泡的效能。
为了更好的实现本实用新型，对窑炉的长宽比进行了进一步优化，本实用新型中窑炉的长宽比为1-3.24。
进一步地，为了更好的实现本实用新型，本实用新型通过增加窑炉的熔化面积和作业通路长度，其熔化面积和作业通路的长度分别为88平方米和33米，调节液位高度为760mm，合理布置耐火材料将产能提高到现有技术的10％。
又进一步地，为了更好的实现本实用新型，本实用新型通过对4个作业通路5入口端增加了放料装置并在该处安装漏板10，达到了无需专门安装放料漏板，也可保证该处机台的稳定生产的效果，无形中也增加了产能并且保证了生产的稳定性。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，还公开了一种利用玻璃纤维熔炉生产玻璃纤维的方法，具体步骤为：
(1)将叶蜡石50份、高岭土11份、方解石22份、硼钙石13份、萤石 2.0份、芒硝0.4份、碳粉0.2份、纯碱0.2份，称量好，制得配方原料；
(2)将步骤(1)中制得的配方原料通过气力混合均匀，得到混合料；
(3)将步骤(2)中得到的混合料输送到窑头料仓,后用螺旋投料机7将混合料投入熔化池1中，并控制熔化部燃烧器8中燃料的含量调整氧气与天然气的比例为3:1，使混合料缓慢熔化，制成玻璃液；
(4)步骤(3)中得到的玻璃液经窑炉炉体流出后，进入主通路3，主通路3上安装的通路燃烧器6，控制氧气与天然气的比例为2:1对步骤(3)中制得的玻璃液进行保温，并使玻璃液澄清均化，然后经过同样安装有通路燃烧器 6的过渡通路4和作业通路5进行保温，进一步澄清均化，然后流至流液砖中，得到合格玻璃液；
(5)步骤(4)中得到的合格玻璃液经过多排多孔的铂金漏板流出，在高速旋转的拉丝机牵引下，即制成了玻璃纤维。
实施例3一种利用玻璃纤维熔炉生产玻璃纤维的方法，具体步骤为：
(1)将叶蜡石48份、高岭土9份、方解石23份、硼钙石13份、萤石 2.0份、芒硝0.4份、碳粉0.2份、纯碱0.2份，称量好，制得配方原料；
(2)将步骤(1)中制得的配方原料通过气力混合均匀，得到混合料；
(3)将步骤(2)中得到的混合料输送到窑头料仓,后用螺旋投料机7将混合料投入熔化池1中，并控制熔化部燃烧器8中燃料的含量调整氧气与天然气的比例为6:1，使混合料缓慢熔化，制成玻璃液；
(4)步骤(3)中得到的玻璃液经窑炉炉体流出后，进入主通路3，主通路3上安装的通路燃烧器6，控制氧气与天然气的比例为2:1对步骤(3)中制得的玻璃液进行保温，并使玻璃液澄清均化，然后经过同样安装有通路燃烧器 6的过渡通路4和作业通路5进行保温，进一步澄清均化，然后流至流液砖中，得到合格玻璃液；
(5)步骤(4)中得到的合格玻璃液经过多排多孔的铂金漏板流出，在高速旋转的拉丝机牵引下，即制成了玻璃纤维。
通过本实用新型提供的玻璃纤维熔炉生产玻璃液原料熔化率高，所得的玻璃液澄清无气泡并且均匀度高，将本实用新型得到的玻璃液用本实用新型提供的方法生产得到的玻璃纤维具有很好的性能，即具有拉伸强度高、伸长小、刚性好，并且具有很好的耐化学腐蚀性，而且具有很好地加工性，可以做成股、束、毡和织布等不同形状的产品。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种玻璃纤维熔炉，所述玻璃纤维熔炉包括熔化池，其特征在于：所述熔化池的一端设置有金属换热器，另一端设置有通路；所述的通路分为主通路、过渡通路和作业通路三种；所述的熔化池的另一端通过主通路与过渡通路一端连接，过渡通路的另一端与作业通路连接，各通路两侧管壁上设置有多对通路燃烧器，所述通路燃烧器上安装有天然气喷枪。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维熔炉，其特征在于：所述的熔化池同端两侧分别设置有螺旋投料机。
3.根据权利要求2所述的玻璃纤维熔炉，其特征在于：所述的熔化池两侧壁上设置有5对熔化部燃烧器并成错位分布，所述熔化部燃烧器上安装有天然气喷枪。
4.根据权利要求3所述的玻璃纤维熔炉，其特征在于：所述的熔化池中还设置了鼓泡管，所述的鼓泡管设置在熔化池的空腔中。
5.根据权利要求4所述的玻璃纤维熔炉，其特征在于：在所述的熔化池池长3/5处和4/5处分别固定安装2排所述的鼓泡管，每排12个鼓泡管。
6.根据权利要求1所述的玻璃纤维熔炉，其特征在于：所述的熔化池的长宽比为1-3.24。
7.根据权利要求1所述的玻璃纤维熔炉，其特征在于：所述的熔化池的熔化面积为88平方米；所述的作业通路长度为33米；玻璃熔化时的液位高度为760mm。
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