[发明专利]熔化玻璃的方法与实施此方法的玻璃熔窑

说明书

本发明涉及一种在一种玻璃熔窑内熔化玻璃的方法，在此方法中炉料在一个熔化带内熔化，在一个邻接该熔化带的高伯（Gauber）带内澄清，然后在一个邻接澄清带的加大窑池深度的均化带内均化，并从该处出料，炉料在熔化带始端馈入而能量通过在投料点下面的电极供给，烧咀设在澄清带内以供给能量，并有热交换器用来在燃烧气体和馈入烧咀的助燃空气之间交换能量，本发明还涉及一种用来实施本方法的玻璃熔窑。

虽然玻璃熔窑带换热器或蓄热器工作，但是它们具有较低效率这一个共同缺点。这不是由于玻璃池窑隔热不足，而是因为烟道气的热量大大超过了预热助燃空气所需的热能。助燃空气的温度只能提高到一定限度，这是因为过高的温度使热交换非常复杂而且昂贵，而且特别是因为有毒的NOx的浓度大大地提高了。

为了合理利用烟道气里的过量的热量，曾经作了多方尝试去将炉料在投入玻璃熔池前加以预热。但是这些尝试不成功，因为这种加热能够导致一些炉料组份过早熔化，使热交换表面相互粘住;另一方面，由于烟道气跟炉料直接接触，除了一些组份过早熔化以外，还会发生一些离析，炉料的一些组份会让烟道气带走，因此烟道气的烟尘含量提高到不可接受的程度而需要用非常复杂的滤尘器。

本发明的目的在于创造一种熔化玻璃的方法和一种不再具有上述缺点的玻璃熔窑。同时此熔窑的效率要比已知的熔窑的高得多，还有建立要经济，而且特别是在烟道气里的NOx浓度和烟尘含量要低，而且在窑炉内或是热交换装置内不需要有难弄的高温元件。

窑炉的上温与在热交换器（换热器）的温度要甚至低于常规公知窑炉。

除了上述优点以外，按本发明的这种窑炉要求制造起来要经济并且操作安全，而且如有需要还能进行大范围的燃煤与电能的替换。

此目的可用本发明的方法来达到，在此方法中，主要的熔化能量是由在澄清带里的燃煤烧咀提供的，烟道气逆流地扫过炉料并在靠近炉料进口处排出，而且熔化带的表面被一股从澄清带来的、跟炉料逆向的玻璃液流所扫过，在其分界上与在熔化带的上方设置有吸收从澄清带来的火焰辐射的措施，从而将玻璃液上方的空间分成不同温度的区，其中澄清带的温度最高。

这个方法有利之处在于在最高温度的澄清带（Ⅰ区）内，烧咀是在空气不足情况下工作以减少氮的氧化物的生成，并在烟道气第二步要流过的温度较低的带（Ⅱ区）中，设置在其进口处的烧咀工作在过量空气的情况下以实现完全燃烧。

关于设备，按本发明可达到目的;为了将热玻璃液流做成对炉料运动的逆流，熔化带的底部从澄清带开始朝着炉料进入端向下倾斜，窑炉顶盖在澄清带（Ⅰ区）与熔化带（Ⅱ区）之间具有至少一个辐射热屏障向下伸展，刚刚伸到玻璃液表面的上方，并设置了电极在炉料进口区域以供应电能，并有热交换器加热助热空气。

设置在炉料进口区域下面的电极有利地导致一个下向液流在电极旁边形成朝向澄清带，这下向液流将熔化带内的热玻璃流偏转向下，从而加强了返流沿着窑底流向澄清带。

从烧咀段辐射的降低效率的热传递被设置在澄清带与熔化带之间及在熔化带内的辐射热屏障有利地阻挡住。

本发明的方法与玻璃熔窑的特殊优点再以烟道气在离开窑室时通过预热浮在玻璃液面上的炉料被冷却至800°到1000℃，而换热器可以将空气逆流加热到约700℃，不存在任何大的技术复杂性。

可以看出，本发明的玻璃熔窑，连同它的操作方法，是第一次能够按一个特别有利的方式来解决所提出的问题的。本发明的原理是将炉料馈到玻璃液上面并在那里由烟道气预热，同时将烟道气冷却到这样一个程度使它所剩下的能量几乎全部用到预热助燃空气上面。通过输入比较小量的电能就能保证维持住玻璃的流动性与及在池窑的炉料预热区域内建立一个最佳流型。

本发明的方法的有利发展还在于Ⅱ区的温度设定在低于Ⅰ区的温度约150℃，炉料里含有一个高含量的碎玻璃，烟道气在从热交换器出来后流经碎玻璃而被冷却到一个在其所含流体组分的露点之上的温度。