玻璃熔制技術(shù)。

背景技術(shù)：

目前，用燃料連續(xù)熔制玻璃液均采用表面加熱的方法。它有著幾個(gè)難以克服的缺點(diǎn)：一是熱效率較低，熱損耗嚴(yán)重；二是熔化率較低；三是熔化池燃燒空間的燃?xì)鉁囟雀?、流速大，?duì)窯爐耐火材料侵蝕較快，降低了窯爐使用壽命。為了節(jié)省能源、減少排放和降低成本并提高窯爐使用壽命，國內(nèi)外都在探索更有效的加熱方法代替表面加熱，例如浸沒燃燒和電極加熱。

但是，迄今為止，所謂浸沒燃燒是將氣態(tài)燃料燃燒器從窯底插入窯內(nèi)，使燃燒的廢氣以高溫高速直接噴入熔池玻璃液中，攪動(dòng)著玻璃液，并將大部分熱量傳給玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化。

這種方法不僅可使燃燒氣體的熱量被玻璃液充分吸收，熱損失小，熔化率高，節(jié)能效果十分顯著（國外介紹浸沒燃燒方法的熔化率可達(dá)9~10噸/平方米·日，每公斤玻璃液熱耗在1000千卡以下）。而且由于高溫氣體翻騰，對(duì)玻璃液起攪拌作用，使池內(nèi)的玻璃液更均勻。又由于離開玻璃液的廢氣溫度基本和熔池中表面玻璃液的溫度相同，因而降低了熔窯空間的溫度，延長了窯爐的使用壽命。

浸沒燃燒方法有許多優(yōu)點(diǎn)，因此包括中國在內(nèi)的美、日、法、俄等國都先后進(jìn)行了深入的研究和試驗(yàn)，但到目前為止均未在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用上獲得成功。

其原因在于，這種傳統(tǒng)浸沒燃燒的方法有著難以解決的問題： 1、澄清問題：在向玻璃液中噴入燃?xì)夂涂諝饣旌衔飼r(shí)(燃燒產(chǎn)物)，噴嘴的作業(yè)條件比較困難，只有混合氣體耗量大大超過用空氣或蒸汽鼓抱時(shí)，熔制才會(huì)正常進(jìn)行。由于玻璃液的激烈鼓泡翻騰，使玻璃液呈泡沫狀，自身的微小氣體夾雜物顯著增多，因此，使玻璃液澄清很困難。 2、燃料問題：在熔體中吸留或夾雜的灰泡成分主要是未參加反應(yīng)的不活潑氣體，也就是燃料燃燒過程中釋放出的氮，如：用天然氣一空氣混合氣體的浸沒燃燒噴嘴所產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物中，含氮量超過70%，而一般的燃燒方法則允許在燃燒產(chǎn)物中的含氮量不超過30%，對(duì)于平板玻璃，則最好不超過10%(重量)。因此，這也是氣體夾雜物多的主要原因。用純氧燃燒工藝可有效解決上述兩個(gè)問題，但帶來的問題是，火焰溫度過高，噴嘴蝕損過快，又無法補(bǔ)償或更換。 3、燃燒器問題：由于燃燒器是浸沒在熔體中的，其質(zhì)量、安放位置以及操作控制都比以往要求嚴(yán)格，否則，一旦燃燒發(fā)生故障，使玻璃液進(jìn)人其內(nèi)固化，則不能繼續(xù)使用。另外，當(dāng)玻璃液達(dá)到一定深度時(shí)，噴嘴的沖力不夠，火焰則不進(jìn)玻璃液，而從旁邊耐火材料噴出。秦皇島玻璃研究院在試驗(yàn)中就遇到過這種情況?？s小噴嘴直徑可解決上述問題，但又會(huì)造成燃燒熱量不足的問題。 4、耐火材料問題：由于玻璃液在窯內(nèi)劇烈翻騰，上部結(jié)構(gòu)空間會(huì)被飛濺出來的玻璃液所沖刷，一般的硅磚和鉻磚適應(yīng)不了這種熔窯的需要。當(dāng)在池底設(shè)置多個(gè)燃燒噴嘴時(shí)，也會(huì)削弱耐火材料的強(qiáng)度。另外，如在熔液中燃燒天然氣(為供入窯內(nèi)總量的7-10%),會(huì)使熱交換大大加強(qiáng)。過多地提高直接在熔窯中燃燒的天然氣量，耐火材料受蝕嚴(yán)重。 5、玻璃液粘度、氣源壓力和流量的波動(dòng)，對(duì)混合氣體壓力和噴速的影響很大，使其難以長期恒定地保持在玻璃液中燃燒，極易造成脫火或回火現(xiàn)象。 6、最為關(guān)鍵的問題是：由于受材料限制，燃燒器(尤其是噴火嘴)極易損耗、壽命較短，而且既無法補(bǔ)償也難以更換。所以盡管經(jīng)過長期的研究和試驗(yàn)，卻難以投入實(shí)際應(yīng)用。

電熔和浸沒燃燒是兩種完全不同的玻璃熔制方法。采用電極對(duì)玻璃液加熱的方法，具有加熱溫度高、熱效率高和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。其不足之處在于：1、由于玻璃液流動(dòng)混合強(qiáng)度低，造成玻璃液澄清均化困難；2、需先用其它加熱方式在窯池內(nèi)熔化出足夠的玻璃液后，才能采用電極對(duì)玻璃液加熱；3、生產(chǎn)規(guī)模小，不適于各種玻璃制品的大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種等離子浸沒加熱熔制玻璃的方法，其特征是：將等離子噴嘴產(chǎn)生的高溫等離子氣體（即被電離的氣體，如電火花或電弧）噴射進(jìn)入或鼓泡進(jìn)入熔池玻璃配合料或熔化的玻璃液中，對(duì)玻璃配合料或熔化的玻璃液進(jìn)行加溫、澄清和均化，從而達(dá)到熔制玻璃的目的。

具體實(shí)施方式

將上述等離子噴嘴產(chǎn)生的高溫等離子氣體，以鼓泡形式進(jìn)入玻璃液內(nèi)；以解決止高強(qiáng)度噴射所帶來的玻璃液泡沫化問題。并同時(shí)達(dá)到使玻璃液澄清和均化的目的。

將上述一定數(shù)量的等離子噴嘴間隔排列成排，并設(shè)置在一條管子內(nèi)；管壁上開設(shè)有與等離子噴嘴相應(yīng)的噴孔，構(gòu)成排孔式等離子噴管；向管內(nèi)輸入工作氣體，工作氣體在經(jīng)過上述各個(gè)等離子噴嘴電極之間的氣隙狹縫時(shí)被電離成高溫等離子體，并經(jīng)管壁噴孔被噴射進(jìn)入或鼓泡進(jìn)入熔池玻璃配合料或熔化的玻璃液中。

上述排孔式等離子噴管從熔池池壁插入熔池內(nèi)，排列鋪設(shè)在熔池底部，其噴孔向上浸沒在玻璃液中。具體結(jié)構(gòu)可參見公開專利：排管浸沒燃燒法及其噴管浸沒燃燒器，專利申請(qǐng)?zhí)?016100631883。

可在上述排孔式等離子噴管的外壁設(shè)置水冷套，用以保護(hù)排孔式等離子噴管免受高溫侵蝕。

上述排孔式等離子噴管的材質(zhì)可采用耐熱鋼、高溫陶瓷，其電極可采用金屬鎢。

上述工作氣體可采用空氣、氮?dú)?、二氧化碳?xì)怏w等。

給上述管內(nèi)工作氣體施加脈沖壓力，當(dāng)其大于管外玻璃液壓力時(shí)，便會(huì)向玻璃液內(nèi)鼓出一個(gè)高溫等離子氣泡；并通過脈沖頻率控制鼓泡頻率。也可通過脈沖電流產(chǎn)生脈沖電弧的方法實(shí)現(xiàn)向玻璃液的鼓泡操作。

可將上述排孔式等離子噴管作為一種玻璃窯爐鼓泡器使用。

可將這種等離子浸沒加熱熔制玻璃的方法與傳統(tǒng)電極加熱的電熔方法相結(jié)合，以解決等離子浸沒鼓泡加熱熔制玻璃時(shí)，有可能會(huì)造成熱能輸入不足的問題；同時(shí)可解決傳統(tǒng)電極加熱的電熔方法對(duì)玻璃液澄清和均化不足以及難以大規(guī)模生產(chǎn)的問題，它們互相補(bǔ)充，相得益彰。

這種等離子浸沒加熱熔制玻璃的方法，其有益之處在于：熱效率高，節(jié)能環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單，熔化溫度高，可熔制用其它方法無法熔制的玻璃。