專利名稱：太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及窯爐，特別是一種太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐。
背景技術(shù)：
目前，我國已先后開發(fā)出兩大類太陽能發(fā)電系統(tǒng)，第一類是在單體建筑物的屋頂、 幕墻和窗戶上安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)，又可分為晶體硅(單晶硅與多晶硅)光伏發(fā)電、非晶硅 光伏發(fā)電。第二類，是大面積集熱式太陽能發(fā)電系統(tǒng)。晶體硅光伏發(fā)電系統(tǒng)與超白玻璃的 關(guān)聯(lián)情況，大致是每100W裝置需用超白玻璃1 2π ；集熱式太陽能發(fā)電系統(tǒng)則需要大量 使用優(yōu)質(zhì)超白浮法薄玻璃制造聚熱鏡面，每MW沙漠電站裝機需要1萬m2超白玻璃反光鏡。 近幾年中國太陽能產(chǎn)業(yè)以’爆炸式’的速度增長，帶動了太陽能超白玻璃蓋板需求的迅猛 增長。太陽能超白玻璃高的品質(zhì)決定了其不菲的價格，超白玻璃售價一般是普通玻璃 4 5倍，有的甚至可達(dá)6 10倍，而成本僅為普通玻璃2 3倍，具有較高的附加值。由 于高性能太陽能超白玻璃蓋板科技含量高，生產(chǎn)難度大，被冠以玻璃行業(yè)的工藝之花的美 稱，使超白玻璃在技術(shù)上和資金上具有了較高的進入門檻。目前，國內(nèi)能夠生產(chǎn)透光率在92. 5%水平的太陽能超白玻璃蓋板生產(chǎn)廠家不多， 主要有、深南玻、信羲玻璃、斯可達(dá)、福來特和廣浮等本土企業(yè)，其生產(chǎn)線全部是由老的壓延 玻璃生產(chǎn)線改造而成，生產(chǎn)能耗高、產(chǎn)出品品質(zhì)不高、合格率低，生產(chǎn)能力不足，市場份額 小，主要用于低端市場。顯然，這一生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備落后局面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國對新能源和 潔凈能源利用的發(fā)展要求。如果不能在太陽能超白玻璃生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備上有大的創(chuàng)新和突 破，將使我國太陽能利用產(chǎn)業(yè)做大做強的目標(biāo)實現(xiàn)受到極大的限制。因此，發(fā)展太陽能超白玻璃生產(chǎn)和相關(guān)設(shè)備技術(shù)技術(shù)將是促進我國玻璃行業(yè)發(fā)展 和提高產(chǎn)業(yè)效益的有效途徑。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，該 窯爐能夠生產(chǎn)出透光率超過92. 5%水平的太陽能超白玻璃蓋板，本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是包括馬蹄焰式熔窯，該熔窯設(shè)有 熔化部、冷卻部、流液洞和投料口。所述熔化部設(shè)有第一投料口和第二投料口，兩個投料口 均采用不對稱角度喇叭狀結(jié)構(gòu)；所述不對稱角度喇叭狀投料口，其上傾角設(shè)計為5°，其下 傾角設(shè)計為10°。上述兩個投料口可以由下述結(jié)構(gòu)的投料口替換均采用前移式投料口，或者其中 一個為不對稱角度喇叭狀投料口，另一個為前移式投料口 ；所述前移式投料口是將投料口 布置位置采用前移的結(jié)構(gòu)形式，即前移的距離L值為1400-1600mm。所述冷卻部的長寬比可以設(shè)計為1.83。所述流液洞為下沉延伸上傾斜式結(jié)構(gòu)，具體是設(shè)計時，將流液洞處澄清區(qū)窯池加深300mm，流液洞上傾角設(shè)計為14°，同時，流液洞前向熔化部1延伸500mm，流液洞后向冷 卻部2延伸400mm。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點其一.熔化溫度高。熔化溫度可以達(dá)到1580° C以上，可大幅度提高玻璃的熔化質(zhì)量；而普通壓延超 白玻璃窯爐的熔化溫度，由于受到結(jié)構(gòu)、保溫層設(shè)計與保溫材料、窯爐內(nèi)溫度分布均勻性控 制和窯爐壽命等一系列技術(shù)難題的限制，使窯爐熔化溫度難以提高，通常為1500° C左右， 導(dǎo)致原料熔化均勻性差，產(chǎn)出品質(zhì)量不高且不穩(wěn)定。其二.熔化面積大。本窯爐的熔化面積達(dá)到95m2，是普通窯爐的3_5倍，同時設(shè)定的熔化溫度高，使原 料熔化路徑變長，熔化充分，玻璃液的澄清更加有效，不僅提高了窯爐的產(chǎn)能，也提高了產(chǎn) 出品品質(zhì)和品質(zhì)穩(wěn)定性。其三.產(chǎn)出品質(zhì)量高。產(chǎn)出品透光率高達(dá)92. 67%以上，特別是夾雜的氣泡、結(jié)石等缺陷極少，比國內(nèi)普 通產(chǎn)品的夾雜氣泡、結(jié)石等缺陷低一個數(shù)量級以上。同時，本窯爐產(chǎn)出品的優(yōu)等品率高達(dá) 95%以上，各項技術(shù)指標(biāo)均大大超過國家標(biāo)準(zhǔn)，與國外同類高端產(chǎn)品相當(dāng)。而國內(nèi)同類產(chǎn)品 的最好水平透光率最高不超過92%，一般是91%-91. 5%，合格品率只有不到65%。其四、節(jié)能降耗，熱效率高。對窯爐熔池結(jié)構(gòu)進行了大膽創(chuàng)新，自主開發(fā)了加料口結(jié)構(gòu)與布置優(yōu)化、流液洞結(jié) 構(gòu)和冷卻部結(jié)構(gòu)等，使原料熔化充分，夾雜的氣泡、結(jié)石排除更加有效，流出的玻璃液的夾 雜的氣泡、結(jié)石等缺陷極少。本窯爐整體熱效率達(dá)到58. 5%，高于國內(nèi)同類設(shè)備近10%。
圖1是窯爐熔化池部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是目前窯爐直筒形投料口 14的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是目前窯爐喇叭形投料口 15的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型具有不對稱張角的喇叭形投料口 16的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型前移式投料口 17的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是下沉延伸上傾斜式流液洞結(jié)構(gòu)圖。圖中1.熔化部；2.冷卻部；3.溢流口 ； 4.流液洞；5.第一投料口 ； 6.第 一蓄熱室；7.第一煙道；8.第二煙道；9.第二蓄熱室；10.小爐；11.第二投料口； 13.池壁磚；14.直筒形投料口 ； 15.小喇叭形投料口 ； 16.不對稱張角的喇叭形投料 口 ； 17.前移式投料口 ； 18.池底磚。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型提供的太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，包括馬蹄焰式熔窯(簡稱熔 窯)。[0030]所述熔窯的結(jié)構(gòu)如圖1所示包括熔化部1、冷卻部2、溢流口 3、流液洞4、投料口、 蓄熱室、煙道好小爐10。其中熔化部1的一端與冷卻部2相連，熔化部1的另一端通過小 爐10與裝有第一煙道7和第二煙道8的蓄熱室相連。在所述熔化部1的另一端，設(shè)有結(jié)構(gòu) 相同的均由池壁磚13砌筑的第一投料口 5和第二投料口 11。所述蓄熱室為第一蓄熱室6
和第二蓄熱室9。本實用新型對所述兩個投料口進行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下兩個方面1.開發(fā)了不對稱角度喇叭狀結(jié)構(gòu)的投料口。由于窯爐制造技術(shù)限制，在普通的蓄熱式馬蹄窯爐中，投料口的形狀為直筒形(圖 2)，也有少量的喇叭形(圖3)。見圖2，直筒形投料口 14由于受到形狀的限制，使配合料的 投入方向受到限制，配合料流的走向不盡合理，特別是，料流進入熔化部1 (又稱熔化池)時 的擴散覆蓋面積較小，致使料層較厚，影響了配合料熔化質(zhì)量，并且容易產(chǎn)生氣泡。見圖3，為了增大料流進入熔化池時的擴散覆蓋面積，優(yōu)化配合料流的走向，初期 改進設(shè)計出了小喇叭形結(jié)構(gòu)投料口 15，但在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，該改進的對稱小喇叭形結(jié)構(gòu) 投料口雖然克服了直筒形投料口的部分缺點，由于所設(shè)計的張角一般小于5°，因此，對配 合料進入熔化池的擴散方向、料層的厚度等在工藝上的改善不是很顯著。為此，我們進行了進一步的研究，發(fā)現(xiàn)喇叭形狀的擴大有利于玻璃配合料更加順 利而均勻地進入熔化池?？紤]到火焰的噴射方向影響，經(jīng)過流態(tài)分析，適當(dāng)擴大火焰對向面 投料口的錐角，在高速火焰流的帶動下，在投料口能形成明顯的卷吸流態(tài)，從而將配合料均 勻地播散在熔化池內(nèi)，明顯地減少了配合料層過厚導(dǎo)致的微氣泡問題，使配合料的熔化更 加均勻而迅速?？紤]到制造問題我們設(shè)計出了帶有不對稱張角的喇叭形投料口 16，見圖4 所示。本實用新型提供的圖4所示的不對稱張角的喇叭形投料口 16的投料寬度比直筒 形投料口 14的投料寬度增加了 20%以上，通過試驗發(fā)現(xiàn)該投料口具有以下優(yōu)點①配合料 進入玻璃熔化池時呈明顯地扇形，有利于熱交換，有效地避免了配合料進入死角區(qū)域；② 配合料流的走向合理，配合料在熔化池中的播散覆蓋面積較大；③避免了投料口處的溫度 過低，而造成的集料與堵塞，使得投料更加順暢；④由于投料更加順暢，使得配合料對投料 口處的兩拐角磚的侵蝕程度下降，延長了窯爐的使用壽命。2.優(yōu)化了投料口的分布位置在投料口的布置位置上我們通過分析發(fā)現(xiàn)，要有效利用高速火焰流在投料口形成 的卷吸作用，投料口的最優(yōu)分布位置應(yīng)在高速火焰射流的流核末端的擴散段。經(jīng)分析和計 算，普通馬蹄焰熔窯設(shè)計規(guī)范所采用的900 -1200mm分布距離，還在高速火焰射流的流核中 段的擴散段，其卷吸作用并不強。為此，我們采取了投料口布置位置前移的結(jié)構(gòu)形式，即L 值由900 -1200mm擴大到1400-1600mm，達(dá)到最大限度地利用高速火焰流在投料口形成的 卷吸作用目的，見圖5所示的前移式投料口 17。就是這微小的變動，使得玻璃熔窯在配合料 的熔化質(zhì)量、原料的飛散度、熔化量等等方面有了較大的提升。正是由于以上結(jié)構(gòu)和布置改變，使得本窯爐具有以下優(yōu)勢①提高了投料口處的 溫度，避免了集料與堵塞，使得投料更加順暢；②配合料一進入投料口就迅速被高溫火焰覆 蓋，加速了配合料的熔化，避免了原料的逆向飛揚，保證了玻璃料的熔化質(zhì)量；③投料口前 移后，避免了配合料進入熔窯死角區(qū)域的可能性，使其一進入投料口就迅速被高溫火焰覆蓋，加速了配合料的熔化，提高了熔化效率與質(zhì)量。本實用新型對目前的流液洞4進行了改進，將該流液洞改為圖6所示的下沉延伸 上傾斜式結(jié)構(gòu)的流液洞。流液洞4作為馬蹄焰式熔窯中的玻璃熔體分隔裝置，其結(jié)構(gòu)對于保證熔化池壽 命、提高玻璃液質(zhì)量及降低能耗均起到十分重要的作用。本窯爐設(shè)計時，除要保證爐齡周 期中運行安全可靠外，還要重點解決減少玻璃液回流問題，以達(dá)到提高熱效率，實現(xiàn)節(jié)能效 果。玻璃液的回流是指玻璃液通過流液洞流入到冷卻部以后，部分玻璃液又會重新流回到 熔化部的現(xiàn)象。玻璃液回流以后，將會被重新加熱，將造成熱能浪費。由于對玻璃液流向未 進行分析，和設(shè)計技術(shù)與實踐經(jīng)驗不足，國內(nèi)已有普通窯爐的液流洞是直通式的，玻璃液的 回流現(xiàn)象不可避免，造成了較大的熱能浪費。為了盡量減少這一現(xiàn)象的發(fā)生，我們在進行流 態(tài)分析和計算基礎(chǔ)上，對流液洞的結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新設(shè)計，開發(fā)了下沉延伸上傾斜式流液洞 結(jié)構(gòu)，如圖6所示。設(shè)計時，將流液洞4處澄清區(qū)窯池加深300mm，相當(dāng)于流液洞沉降300mm。為減 輕流液洞上蓋磚向上侵蝕作用，流液洞上傾角設(shè)計為14°，同時，流液洞前向熔化池延伸 500mm,流液洞后又向工作池延伸400mm，使流液洞外部形成穩(wěn)定的層流態(tài)。采用此結(jié)構(gòu)的 流液洞，其長度達(dá)到1600mm，比普通窯爐的直流式流液洞長400mm左右，使得比例液的回流 量大大降低，回流比由普通窯爐的1. 4降低到0. 6左右，熱能消耗降低了 3%以上。另外，圖6所示的流液洞4的結(jié)構(gòu)也使維修操作空間大幅提高，維修環(huán)境大為改 善，便于運行中對流液洞結(jié)構(gòu)的日常維修保養(yǎng)。為使流液洞的使用壽命提高，流液洞側(cè)壁和 上蓋以及流液洞的池底磚18均采用物理特性更好的AZS41WS-Y型耐火磚建造，從而有效地 提升了窯爐壽命，大幅減少了維修量。本實用新型的加料池為雙側(cè)加料，并采用梯形料池結(jié)構(gòu)方式，加料口處的預(yù)熔室 上部由主碹和外部副碹組成。在副碹的外下方安裝一個可上下調(diào)整擋火的水冷卻器。在加 料池上方安裝一個輕體耐火混凝土密封罩，JHGJ400X300單臂裹入式擺動加料機在其中工 作，以有效減少輻射和溢流熱損失及揚塵量，能大大地改善了作業(yè)環(huán)境。加料口主碹用雙掛 鉤磚托砌，加料池拐角磚用調(diào)節(jié)螺桿牽引固定在主柱上。本實用新型還對冷卻部2進行了改進。冷卻部的結(jié)構(gòu)對玻璃液的回流、玻璃液流流動有較大的影響。在本熔窯開發(fā)中，依 據(jù)流體力學(xué)原理，對冷卻部的結(jié)構(gòu)進行了分析與計算，設(shè)計上也進行了創(chuàng)新。主要表現(xiàn)在兩 個方面①是將冷卻部的面積擴大5% ；②調(diào)整冷卻部的長寬比。通過這兩個方面的結(jié)構(gòu)優(yōu) 化使得玻璃的液流動更加平穩(wěn)，玻璃液回流量少。冷卻部的面積擴大5%，使得其內(nèi)玻璃液的容量增大。冷卻部的玻璃液容量增大以 后，使玻璃液面更加平穩(wěn)，避免了由于玻璃液面波動所造成產(chǎn)出品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。對于 冷卻部的長寬比，經(jīng)過流態(tài)分析和計算，本窯爐采用了比常規(guī)馬蹄焰熔窯的長寬比要大一 些，達(dá)到了 1.64。本窯爐的熔化池長13200mm，寬7200mm，長寬比為1. 83。池深熔化區(qū)1400mm，液 流澄清區(qū)1700mm，熔化面積達(dá)到95m2，在國內(nèi)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)中屬于最大的。原料車間制備好的配合料通過提升機和配合料帶式輸送機輸送到聯(lián)合車間，卸入 窯頭料倉。窯頭料倉下設(shè)一臺大斜毯式投料機進行連續(xù)投料，將料推入熔窯。熔窯以天然氣為燃料，工作部和溢流口采用LPG加熱。配合料經(jīng)高溫熔化、澄清、均化后形成合格的玻 璃液，經(jīng)流液洞進入通路，以1150°C左右的溫度從溢流口流入成型機。根據(jù)用戶的要求，成 型機組把玻璃液壓制成不同玻璃，再經(jīng)活動輥臺進入退火窯。連續(xù)的玻璃帶在退火窯內(nèi)，按設(shè)計的溫度曲線進行退火后，冷卻到70°C左右進入 冷端機組。然后，玻璃帶經(jīng)縱切、橫切、橫掰、加速分離，掰邊后輸送取片，裝箱入庫。本實施例未說明的其它部件，均同現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，包括馬蹄焰式熔窯，該熔窯設(shè)有熔化部(1)、冷 卻部(2)、流液洞(4)和投料口，其特征是所述熔化部(1)設(shè)有第一投料口(5)和第二投料口 (11)，兩個投料口均采用不對稱角度喇叭狀結(jié)構(gòu)；所述不對稱角度喇叭狀投料口，其上傾角 設(shè)計為5°，其下傾角設(shè)計為10°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，其特征在于所述兩個投料口 由下述結(jié)構(gòu)的投料口替換均采用前移式投料口，或者其中一個為不對稱角度喇叭狀投料 口，另一個為前移式投料口 ；所述前移式投料口是將投料口布置位置采用前移的結(jié)構(gòu)形式， 即前移的距離L值為1400-1600mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，其特征在于所述冷卻部(2) 的長寬比為1.83。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，其特征在于所述流液洞(4) 為下沉延伸上傾斜式結(jié)構(gòu)設(shè)計時，將流液洞4處澄清區(qū)窯池加深300mm，流液洞上傾角設(shè) 計為14°，同時，流液洞前向熔化部1延伸500mm，流液洞后向冷卻部2延伸400mm。
專利摘要本實用新型是一種太陽能超白玻璃蓋板專用窯爐，其結(jié)構(gòu)是包括馬蹄焰式熔窯，該熔窯設(shè)有熔化部(1)、冷卻部(2)、流液洞(4)和投料口，所述熔化部(1)設(shè)有第一投料口(5)和第二投料口(11)，兩個投料口均采用不對稱角度喇叭狀結(jié)構(gòu)；所述不對稱角度喇叭狀投料口，其上傾角設(shè)計為5°，其下傾角設(shè)計為10°。本實用新型具有熔化溫度高、熔化面積大、產(chǎn)出品質(zhì)量高和熱效率高等優(yōu)點。
文檔編號C03B5/00GK201842757SQ20102057701
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者侯小龍, 李曉慶, 王斌, 王旺林, 王石林, 胡仕友 申請人:黃岡市華窯中遠(yuǎn)窯爐有限公司