全电熔窑炉装置的制作方法

本实用新型涉及一种玻璃生产装置，特别是涉及一种提高玻璃液质量的全电熔窑炉装置。

背景技术：

由于全电熔玻璃生产窑炉具有节能环保和产品一致性好的优点，因此广泛应用于生产各种不同的玻璃产品，产能可从日产几百公斤提高到上百吨。全电熔窑炉结构上一般分为熔化池1、工作池3和流液洞4，流液洞4一般都设计在熔化池1的后墙2的底部区域，是连接高温区的熔化池1和低温区的工作池3的重要通道，如图1所示。

对于高品质玻璃产品的生产，流出流液洞4的玻璃液质量决定着最终玻璃产品内的气泡、杂质等内在质量缺陷。全电熔窑炉投入运行后，正常情况下都是连续生产作业，由于玻璃液对熔化池耐火材料砖体的持续的高温侵蚀和对流冲刷，不可避免地会在熔化池1的池底5形成富含耐火材料杂质的玻璃液，这部分玻璃液在正常作业流的带动下缓慢流入到流液洞4，最终进入到工作池3，以结石和杂质的形式存在于玻璃液内，降低成型后玻璃产品的质量。

全电熔窑炉由于生产工艺的特定要求，决定了其投料方式必须采用在熔化池玻璃液上全覆盖式地投料，这也决定了全电熔窑炉熔化玻璃的方式采取的是垂直熔化方式，这是与火焰窑炉投料和熔化生产的最显著的区别。全电熔窑炉这种投料和熔化方式，决定了在普通全电熔窑炉内玻璃液的流动呈明显的上下对流方式，由于这种对流作用和成型拉引形成的主流动的共同作用，不可避免地存在一小部分未充分熔化和澄清好的玻璃液经熔化池后墙直接流入到流液洞4中的情况，这将直接影响正常流入到流液洞4内的玻璃液的气泡质量，这种影响尤其在成型出料量突然发生大幅波动时表现特别明显。图2是利用基于Computational Fluid Dynamics模型软件(以下简称CFD模型软件)数学模拟得到的一种典型的平插单层电极全电熔窑内玻璃液的对流示意图，从图中可以看到这种沿熔化池后墙2流下的一小部分未充分熔化和澄清好的玻璃液流入到流液洞4的情况。图3是数学模拟得到的沿熔化池后墙2流下的未充分熔化好的玻璃液粒子流进流液洞4的运动轨迹示意图，也可以清晰地反应出这种玻璃液流入到液液洞4的情况。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以提高玻璃液质量的全电熔窑炉装置。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：全电熔窑炉装置，包括熔化池、工作池和流液洞，所述熔化池和工作池通过流液洞连通，在所述熔化池的底部侧壁砖上设置有台阶。

进一步的，所述台阶设置在所述流液洞上方的后墙下部。

进一步的，所述台阶设置在熔化池的每一面底部侧壁砖上。

进一步的，在所述流液洞入口前的熔化池下部设置有静置区。

进一步的，所述静置区的高度为300-800mm。

进一步的，所述流液洞的底部比熔化池的池底高。

进一步的，所述流液洞的底部与熔化池的池底的高度差为20-300mm。

进一步的，在所述流液洞入口前的熔化池的池底设置有排放口。

进一步的，所述台阶接触玻璃液的上表面与池底的水平面水平或形成不大于60°的角度。

进一步的，在所述熔化池的池底还设置有底部启动电极。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的装置相对于池底设置有一定高度的流液洞，能阻挡熔化池底长期运行后沉积的富含杂质的玻璃液进入；熔化池底部的排放口可以排放掉部分富含杂质的玻璃液，减少玻璃内杂质的产生；流液洞前的静置区增加了玻璃液在熔化池的停留时间，提升熔化池内玻璃液的澄清效果，同时具有一定的降温和均温的作用，减小玻璃液对流液洞的高温冲刷侵蚀，减少流液洞侵蚀产生的杂质；流液洞上方后墙的台阶，能隔绝和阻止沿熔化池后墙上部流下的未充分熔化和澄清好的玻璃液进入流液洞，提高玻璃液的质量。本实用新型极大地提高了玻璃液的质量，满足目前玻璃产品对内在气泡、结石等杂质的高标准要求，可生产出高品质的玻璃产品。

附图说明

图1是现有的全电熔窑炉的结构示意图；

图2是现有全电熔窑炉内玻璃液的对流示意图；

图3是软件模拟得到的沿熔化池后墙流下的未充分熔化好的玻璃液粒子流进流液洞的运动轨迹示意图；

图4是钠钙硅系统玻璃液对全电熔窑炉常用砖体在不同温度下的侵蚀速度示意图，其中横坐标为玻璃液温度，纵坐标为侵蚀速度；

图5是本实用新型的全电熔窑炉的结构示意图；

图6是本实用新型的全电熔窑炉内玻璃液的对流示意图。

具体实施方式

全电熔窑炉在结构设计上如何减少回流或杜绝回流的产生是评价流液洞结构合理的关键因素，流液洞前端连接着熔化池的高温区，同时，流液洞砖体不可避免地存在着被快速流过流液洞的高温玻璃液流冲刷侵蚀的情况，这种耐火材料被冲刷侵蚀后形成的夹杂物，基本上都以结石和杂质的形式存在于玻璃中，本发明人研究发现，影响这种冲刷侵蚀速度的关键因素就是流入流液洞的玻璃液的温度,从图4可以明显看出,随着玻璃液温度的升高,耐火材料的侵蚀速度成倍地增长，意味着成型后的玻璃产品内结石的杂质数量的增加。

本实用新型的全电熔窑炉的流液洞4的底部6比熔化池1的池底5高，这个高度差的范围为20-300mm，优选50-150mm。当成型出料量较小时这个高度差可以小一些，当成型出料量较大时，高度差可以大一些，如图5所示。流液洞4在熔化池1末端的后墙2下，连接熔化池1和工作池3。

流液洞4入口前的熔化池1的池底5设置有排放口7，排放口7可以位于熔化池1的池底5中心，也可以位于流液洞4前的池底5，用于不定期排放池底5沉积的富含杂质的玻璃液。

流液洞4上方的后墙2下部设置有台阶10，用于隔绝和阻止沿熔化池1的后墙2上部流下的未充分熔化和澄清好的玻璃液直接进入流液洞4，保证进入流液洞4的玻璃液的质量稳定性。台阶10接触玻璃液的上表面可以是水平的，也可以是与池底5的水平面形成一定的角度，如图5所示，根据数学模拟以及实际运行情况，该角度不大于60°。台阶10的宽度为50-400mm，优选100-300mm。

本实用新型在流液洞4入口前的熔化池1下部设置有静置区8，静置区8的形成得益于上述台阶10的设置,可以阻挡图2中全电熔窑炉内玻璃液的主对流A和主对流B在熔化池1内直接到达熔化池下部，如图6所示；另外,静置区8的设置增加了熔化池1在垂直方向上的深度，随着池深的增加，玻璃液逐步降温，比重增大，流动性逐渐减弱。静置区8起到降温和均匀温度的作用，即：降低流入流液洞4前的玻璃液的入口温度和保证流入流液洞4的玻璃液温度的均匀性。静置区8的高度可以设计为300-800mm，优选400-600mm。静置区8的高度须根据全电熔工艺所要求的流液洞4的最低入口温度和玻璃液在静置区8的降温速度来综合确定。普通无色钠钙硅玻璃在静置区8的参考降温速度为0.5-1.0℃/cm²，但该降温速率与静置区8的保温设计以及成型出料量的大小也会有所相同。

为了提高静置区8的玻璃质量，本实用新型在熔化池1的每一面底部侧壁砖上均设置有台阶10，如图5所示。

根据全电熔生产的需要，在熔化池1的池底5(静置区8底部)还设置有底部启动电极9，用于全电熔窑炉生产初期加热池底的玻璃液，在正常生产情况下，启动电极9一般处于关闭状态或小功率运行状态。

对比上述图2和图6可以看出，本实用新型在熔化池下部设置台阶10和静置区8，完全改变了全电熔窑炉内玻璃液在熔化池内的对流状态和熔化澄清过程；静置区8的设计、在池底设计的排放口7以及提高流液洞4相对于熔化池底的入口高度，这些因素共同作用，改变了进入到流液洞4的玻璃液流动状态，提高了流入到流液洞4的玻璃液质量。

本实用新型选择提高流液洞相对于熔化池底的入口高度，阻挡熔化池底部长期运行后沉积的富含杂质的玻璃液进入流液洞4，可确保熔化池1内高质量的玻璃液通过流液洞4流入工作池3；本实用新型熔化池池底的排放口7，可不定期排放沉积在熔化池底的富含杂质的玻璃液，有效减少这种玻璃液在池底的沉积量，减少这种玻璃液流入到流液洞影响玻璃液质量；本实用新型在流液洞前设计有一定高度的静置区8，由于静置区8可延长玻璃液在熔化池1的停留时间，即延长玻璃液的澄清时间，提高玻璃液的澄清效果，同时，静置区8具备降温的作用，静置区8的玻璃液的温度均匀性得以改善，减小了玻璃液对流液洞砖体的高温冲刷侵蚀速度，减少耐火材料结石的产生，从而提高流出流液洞玻璃液的质量。

图6中，1和2是熔化池内玻璃液的主对流，3是沿熔化池后墙砖流下的未充分熔化好的玻璃液流，4是流出流液洞的主玻璃液流，5是被静置区台阶砖阻挡并逐渐消失或再次进入主对流的沿熔化池后墙砖流下的未充分熔化好的玻璃液流，6是从静置区缓慢进入流液洞的玻璃液流。

实施例：

采用实用新型装置生产Na-Ca-Si系统的冕牌类的光学玻璃。为检测本实用新型应用前后流液洞内玻璃质量的提升效果，在流液洞中心线上设计安装了一支3点热电偶，用于检测流液洞内玻璃液的温度分布情况，由此判断流液洞内玻璃液的流动的均匀性；同时在窑炉底部中心线上设计安装了一支1点热电偶，用于检测流入流液洞前玻璃液的温度。

表1

由表1可以看出：采用本实用新型后，进入流液洞的玻璃液温度平均降低了18.4℃，且进入流液洞内的玻璃液的温度均匀性明显提升，流液洞内上中下的温差平均缩小了14.4℃，回流也得到消除。

统计本实用新型实施前后全电熔窑正常生产时单块产品的质量检验数据，见表2所示。

表2

由表2可以看出：采用本实用新型后，产品的质量明显改善和提升，超类气泡数量平均减少了3个，结石等夹杂物数量平均减少了3个。