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。它有著幾個難以克服的缺點：一是熱效率較低，熱損耗嚴重；二是熔化率較低；三是熔化池燃燒空間的燃氣溫度高、流速大，對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，因此包括中國在內(nèi)的美、日、法、俄等國都先后進行了深入的研究和試驗，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氣和空氣混合物時(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，熔制才會正常進行。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格，否則，一旦燃燒發(fā)生故障，使玻璃液進人其內(nèi)固化，則不能繼續(xù)使用。另外，當玻璃液達到一定深度時，噴嘴的沖力不夠，火焰則不進玻璃液，而從旁邊耐火材料噴出。秦皇島玻璃研究院在試驗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。當在池底設(shè)置多個燃燒噴嘴時，也會削弱耐火材料的強度。另外，如在熔液中燃燒天然氣(為供入窯內(nèi)總量的7-10%),會使熱交換大大加強。過多地提高直接在熔窯中燃燒的天然氣量，耐火材料受蝕嚴重。 5、玻璃液粘度、氣源壓力和流量的波動，對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，而且既無法補償也難以更換。所以盡管經(jīng)過長期的研究和試驗，卻難以投入實際應(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。其不足之處在于：1、由于玻璃液流動混合強度低，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?。﹪娚溥M入或鼓泡進入熔池玻璃配合料或熔化的玻璃液中，對玻璃配合料或熔化的玻璃液進行加溫、澄清和均化，從而達到熔制玻璃的目的。

具體實施方式

將上述等離子噴嘴產(chǎn)生的高溫等離子氣體，以鼓泡形式進入玻璃液內(nèi)；以解決止高強度噴射所帶來的玻璃液泡沫化問題。并同時達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)過上述各個等離子噴嘴電極之間的氣隙狹縫時被電離成高溫等離子體，并經(jīng)管壁噴孔被噴射進入或鼓泡進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?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、氮氣、二氧化碳氣體等。

給上述管內(nèi)工作氣體施加脈沖壓力，當其大于管外玻璃液壓力時，便會向玻璃液內(nèi)鼓出一個高溫等離子氣泡；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，有可能會造成熱能輸入不足的問題；同時可解決傳統(tǒng)電極加熱的電熔方法對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，工藝簡單，熔化溫度高，可熔制用其它方法無法熔制的玻璃。