玻璃熔化方法与流程

本发明涉及玻璃领域，具体地，涉及玻璃熔化方法。

背景技术

在相关技术中，用于制造玻璃的配合料在窑炉中进行熔化，然后完成熔化的玻璃液流入到下道工序进行调整和成型。玻璃液在窑炉中熔化的效果，决定了玻璃产品的品质。

技术实现要素：

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：现有技术以增加提供给用于生产玻璃的原料的热量的方式，来提高玻璃的生产效率。因此，本领域技术人员存在技术偏见，该技术偏见导致本领域技术人员在面对如何提高玻璃的生产效率这一技术问题时，只会想到增加提供给用于生产玻璃的原料的热量。

本领域技术人员经过深入地研究后发现，窑炉的炉体内的温度场和产生的玻璃液环流不仅对玻璃的生产效率有较大影响，而且对玻璃的质量也有较大影响，尤其是对于熔化黏度更高的玻璃品种和提升产能的时候，这种影响更加显著。

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供窑炉以及利用该窑炉实施的玻璃熔化方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种玻璃熔化方法，利用窑炉实施所述玻璃熔化方法，所述窑炉包括：炉体，所述炉体具有在第一水平方向上相对的第一侧墙和第二侧墙以及在第二水平方向上相对的第三侧墙和第四侧墙，所述炉体的顶墙和所述第一侧墙中的至少一个上设有进料口，所述炉体的底墙和所述第二侧墙中的至少一个上设有出料口，所述炉体包括沿所述第一水平方向排列的多个加热区；烧枪，所述烧枪设在所述第三侧墙和所述第四侧墙中的至少一个上，其中每个所述加热区设有至少一个所述烧枪；和电极，所述电极设在所述第三侧墙和所述第四侧墙中的至少一个上，优选地，所述烧枪位于所述电极的上方；所述玻璃熔化方法包括以下步骤：关闭所述出料口，通过所述进料口向所述炉体内加入原料，利用所述烧枪和所述电极向所述炉体内的原料提供热量，其中所述烧枪的氧燃体积比在预设范围内，位于相邻三个所述加热区的所述烧枪的燃料量满足预设关系。

通过利用根据本发明实施例的玻璃熔化方法，从而可以提高玻璃的生产效率、消除气泡、条纹等缺陷、提升玻璃的一致性和品质、降低能耗。

优选地，所述烧枪包括第一烧枪和第二烧枪，所述第一烧枪设在所述第三侧墙上，所述第二烧枪设在所述第四侧墙上；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极设在所述第三侧墙上，所述第二电极设在所述第四侧墙上。

优选地，所述玻璃熔化方法包括以下步骤：a)关闭所述出料口，通过所述进料口向所述炉体内加入原料，利用所述烧枪向所述炉体内的原料提供热量；b)当所述炉体内的原料的料位达到第一预设值时，启动所述电极以便向所述炉体内的原料提供热量；c)继续通过所述进料口向所述炉体内加入原料，调整所述烧枪的燃料特性和燃料量，以便使所述烧枪的氧燃体积比在所述预设范围内、位于相邻三个所述加热区的所述烧枪的燃料量满足所述预设关系；和d)继续通过所述进料口向所述炉体内加入原料，当所述炉体内的原料的料位达到第二预设值时，停止加入原料，优选地，所述第一预设值与所述第二预设值之比大于等于0.2且小于等于0.4，更加优选地，所述第一预设值与所述第二预设值之比等于0.33。

优选地，所述玻璃熔化方法进一步包括：e)停止加入原料后，在满足所述预设范围和所述预设关系的条件下，对所述炉体内的原料加热预设时间，优选地，所述预设时间为24小时-96小时，优选地，所述玻璃熔化方法进一步包括：f)对所述炉体内的原料加热所述预设时间后，打开所述出料口且通过所述进料口向所述炉体内加入原料。

优选地，所述步骤c)包括：c-1)继续通过所述进料口向所述炉体内加入原料，将所述电极的总电流值调整并保持在第三预设值，将所述烧枪的总燃料量调整并保持在第四预设值；和c-2)调整所述烧枪的燃料特性和燃料量，以便使所述烧枪的氧燃体积比在所述预设范围内、位于相邻三个所述加热区的所述烧枪的燃料量满足所述预设关系。

优选地，所述烧枪的氧燃体积比为(2-3)：1，优选地，所述烧枪的氧燃体积比为(2.3-2.7)：1，更加优选地，所述烧枪的氧燃体积比为(2.45-2.55)：1。

优选地，在等温等压条件下，所述烧枪的氧燃体积比为(2-3)：1，优选地，所述烧枪的氧燃体积比为(2.3-2.7)：1，更加优选地，所述烧枪的氧燃体积比为(2.45-2.55)：1。

优选地，相邻三个所述加热区中的第一个所述加热区邻近所述进料口，相邻三个所述加热区中的第三个所述加热区邻近所述出料口，位于相邻三个所述加热区中的第一个所述加热区的所述烧枪的燃料量之和为m1，位于相邻三个所述加热区中的第二个所述加热区的所述烧枪的燃料量之和为m2，位于相邻三个所述加热区中的第三个所述加热区的所述烧枪的燃料量之和为m3，其中0.7≤m1/m2≤0.95，1.3≤(m1+m2)/m3≤2，优选地，0.72≤m1/m2≤0.91，1.4≤(m1+m2)/m3≤1.9，更加优选地，0.77≤m1/m2≤0.85，1.55≤(m1+m2)/m3≤1.75。

优选地，所述炉体包括沿所述第一水平方向排列的三个加热区。

优选地，所述第一侧墙与所述第二侧墙在所述第一水平方向上的距离为l，每个所述加热区在所述第一水平方向上的长度大于等于0.25l且小于等于0.45l，优选地，每个所述加热区在所述第一水平方向上的长度大于等于0.3l且小于等于0.35l，更加优选地，每个所述加热区在所述第一水平方向上的长度等于0.33l。

附图说明

图1是根据本发明实施例的窑炉的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的窑炉的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的窑炉10。如图1和图2所示，根据本发明实施例的窑炉10包括炉体110、烧枪120和电极130。

炉体110具有在第一水平方向上相对的第一侧墙111和第二侧墙112以及在第二水平方向上相对的第三侧墙113和第四侧墙114。炉体110的顶墙115和第一侧墙111中的至少一个上设有进料口151，炉体110的底墙116和第二侧墙112中的至少一个上设有出料口152。炉体110包括沿该第一水平方向排列的多个加热区117。

烧枪120设在第三侧墙113和第四侧墙114中的至少一个上，每个加热区117设有至少一个烧枪120。电极130设在第三侧墙113和第四侧墙114中的至少一个上。其中，该第一水平方向如图2中的箭头a所示，该第二水平方向如图1中的箭头b所示，上下方向如图1中的箭头c所示。

本发明还提供了利用根据本发明实施例的窑炉10实施的玻璃熔化方法，根据本发明实施例的玻璃熔化方法包括以下步骤：关闭出料口152，通过进料口151向炉体110内加入原料，利用烧枪120和电极130向炉体110内的原料提供热量，其中烧枪120的氧燃体积比在预设范围内，位于相邻三个加热区117a、117b、117c的烧枪120的燃料量满足预设关系。烧枪120的氧燃体积比是指烧枪120喷射的氧气和燃料的体积比。该燃料可以是天然气。

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：现有技术以增加提供给用于生产玻璃的原料的热量的方式，来提高玻璃的生产效率。因此，本领域技术人员存在技术偏见，该技术偏见导致本领域技术人员在面对如何提高玻璃的生产效率这一技术问题时，只会想到增加提供给用于生产玻璃的原料的热量。

本领域技术人员经过深入地研究后发现，窑炉的炉体内的温度场和产生的玻璃液环流不仅对玻璃的生产效率有较大影响，而且对玻璃的质量也有较大影响，尤其是对于熔化黏度更高的玻璃品种和提升产能的时候，这种影响更加显著。

根据本发明实施例的玻璃熔化方法通过使烧枪120的氧燃体积比在预设范围内、且使位于相邻三个加热区117a、117b、117c的烧枪120的燃料量满足预设关系，从而可以精确地、及时地调节炉体110内的温度场，以便产生理想的玻璃液环流。

由于炉体110内可以产生玻璃液环流，即炉体110内存在玻璃液环流，因此不仅可以使玻璃液的熔化得到加强，以便提高玻璃液的熔化效率，进而提高玻璃的生产效率，而且可以使炉体110内的玻璃液更加均匀、更加均一，以便消除玻璃中的气泡、条纹等缺陷、提高玻璃的一致性和品质，尤其能够提高熔化黏度更高的玻璃的生产效率、提升熔化黏度更高的玻璃的品质。

例如，炉体110内可以产生前环流161和后环流162，前环流161和后环流162的建立和稳定，保证了玻璃液在炉体110内的熔化状态，由此不仅可以提高窑炉10的生产效率，而且可以提高玻璃的品质。

因此，通过利用根据本发明实施例的玻璃熔化方法，从而可以提高玻璃的生产效率、消除气泡、条纹等缺陷、提升玻璃的一致性和品质、降低能耗。

如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，窑炉10可以包括炉体110、烧枪120、电极130和温度检测器140。

炉体110可以具有在该第一水平方向上相对的第一侧墙111和第二侧墙112以及在第二水平方向上相对的第三侧墙113和第四侧墙114，第一侧墙111上可以设有进料口151，第二侧墙112上可以设有出料口152。其中，该第一水平方向可以垂直于该第二水平方向。

烧枪120可以包括第一烧枪121和第二烧枪122，电极130可以包括第一电极131和第二电极132。第一烧枪121设在第三侧墙113上，第二烧枪122设在第四侧墙114上。第一电极131设在第三侧墙113上，第二电极132设在第四侧墙114上。温度检测器140可以设在底墙116上。

优选地，第一烧枪121可以是多个，第二烧枪122可以是多个，多个第一烧枪121可以沿该第一水平方向间隔开地设在第三侧墙113上，多个第二烧枪122可以沿该第一水平方向间隔开地设在第四侧墙114上。第一电极131可以是多个，第二电极132可以是多个，多个第一电极131可以沿该第一水平方向间隔开地设在第三侧墙113上，多个第二电极132可以沿该第一水平方向间隔开地设在第四侧墙114上。

由此可以使炉体110内的玻璃液受热更加均匀，从而可以使窑炉10的结构更加合理。

更加优选地，多个第一烧枪121可以沿该第一水平方向等间距地设在第三侧墙113上，多个第二烧枪122可以沿该第一水平方向等间距地设在第四侧墙114上。多个第一电极131可以沿该第一水平方向等间距地设在第三侧墙113上，多个第二电极132可以沿该第一水平方向等间距地设在第四侧墙114上。由此可以使炉体110内的玻璃液受热更加均匀，从而可以使窑炉10的结构更加合理。

如图1所示，第一烧枪121和第二烧枪122中的每一个可以位于第一电极131和第二电极132中的每一个的上方。由此可以使窑炉10的结构更加合理。

根据本发明实施例的玻璃熔化方法可以包括以下步骤：

a)关闭出料口152，通过进料口151向炉体110内加入原料，利用烧枪120向炉体110内的原料提供热量；

b)当炉体110内的原料的料位达到第一预设值时，启动电极130以便向炉体110内的原料提供热量；

c)继续通过进料口151向炉体110内加入原料，调整烧枪120的燃料特性和燃料量，以便使烧枪120的氧燃体积比在该预设范围内、位于相邻三个加热区117a、117b、117c的烧枪120的燃料量满足所述预设关系；和

d)继续通过进料口151向炉体110内加入原料，当炉体110内的原料的料位达到第二预设值时，停止加入原料。其中，可以(可能)炉体110内的原料的料位先达到该第二预设值，然后实现烧枪120的氧燃体积比在该预设范围内、位于相邻三个加热区117a、117b、117c的烧枪120的燃料量满足所述预设关系，即调整烧枪120的燃料特性和燃料量的过程相对较长；也可以(可能)先实现烧枪120的氧燃体积比在该预设范围内、位于相邻三个加热区117a、117b、117c的烧枪120的燃料量满足所述预设关系，即调整烧枪120的燃料特性和燃料量的过程相对较短，然后炉体110内的原料的料位达到该第二预设值。

优选地，该第一预设值与该第二预设值之比可以大于等于0.2且小于等于0.4。由此可以进一步提高熔化效率。更加优选地，该第一预设值与该第二预设值之比可以等于0.33。具体地，该第二预设值可以是700毫米-1000毫米。

在本发明的一个实施例中，该步骤c)可以包括：

c-1)继续通过进料口151向炉体110内加入原料，将电极130的总电流值调整并保持在第三预设值，将烧枪120的总燃料量调整并保持在第四预设值；和

c-2)调整烧枪120的燃料特性和燃料量，以便使烧枪120的氧燃体积比在该预设范围内、位于相邻三个加热区117a、117b、117c的烧枪120的燃料量满足该预设关系。其中，窑炉10可以包括多个烧枪120，可以通过调整烧枪120的燃料特性和燃料量，以便使不同的烧枪120的燃料特性和燃料量彼此不同、或者有的相同、有的不同，但是多个烧枪120的燃料量之和(总燃料量)保持在该第四预设值。

通过将电极130的总电流值调整并保持在该第三预设值、将烧枪120的总燃料量调整并保持在该第四预设值，从而不仅可以更好地满足熔化玻璃对热量的要求，而且可以更加精确地、更加快速地调节炉体110内的温度场，以便产生更加理想的玻璃液环流。

该第三预设值和该第四预设值可以根据原料的种类、窑炉10的产量(产能)、生产的玻璃品种等因素确定。

具体地，玻璃液在炉体110内的工作温度在1530℃到1650℃之间，即炉体110内的玻璃液的温度可以大于等于1530℃且小于等于1650℃。

烧枪120的氧燃体积比可以是(2-3)：1。由此可以更加精确地、更加及时地调节炉体110内的温度场，从而可以产生更加理想的玻璃液环流。优选地，烧枪120的氧燃体积比可以是(2.3-2.7)：1。更加优选地，所述烧枪的氧燃体积比可以是(2.45-2.55)：1。

优选地，上述的烧枪120的氧燃体积比可以是在等温等压条件下的烧枪120的氧燃体积比。具体而言，如果氧气的温度和/或压力不等于燃料的温度和/或压力，先可以将氧气的体积换算成在燃料的温度和压力下的体积，或者可以将燃料的体积换算成在氧气的温度和压力下的体积，然后再计算烧枪120的氧燃体积比。由此可以更加合理地控制烧枪120的氧燃体积比。

相邻三个加热区117a、117b、117c中的第一个加热区117a可以邻近进料口151，相邻三个加热区117a、117b、117c中的第三个加热区117c可以邻近出料口152。换言之，对于相邻三个加热区117a、117b、117c来说，与第二个加热区117b和第三个加热区117c相比，第一个加热区117a更加邻近进料口151，与第一个加热区117a和第二个加热区117b相比，第三个加热区117c更加邻近出料口152。

位于相邻三个加热区117a、117b、117c中的第一个加热区117a的烧枪120的燃料量之和可以是m1，位于相邻三个加热区117a、117b、117c中的第二个加热区117b的烧枪120的燃料量之和可以是m2，位于相邻三个加热区117a、117b、117c中的第三个加热区117c的烧枪120的燃料量之和可以是m3。例如，有五个烧枪120位于第一个加热区117a内，这五个烧枪120(喷射)的燃料量之和可以是m1。

其中，0.7≤m1/m2≤0.95，1.3≤(m1+m2)/m3≤2。由此可以更加精确地、更加及时地调节炉体110内的温度场，从而可以产生更加理想的玻璃液环流。优选地，0.72≤m1/m2≤0.91，1.4≤(m1+m2)/m3≤1.9。更加优选地，0.77≤m1/m2≤0.85，1.55≤(m1+m2)/m3≤1.75。

如图2所示，具体地，炉体110可以包括沿该第一水平方向排列的三个加热区117a、117b、117c。由此可以在产生理想的玻璃液环流的情况下，降低精确地、及时地调节炉体110内的温度场的难度。加热区117可以是图2中的炉体110的位于相邻两条虚线之间的部分。

第一侧墙111与第二侧墙112在该第一水平方向上的距离可以是l，每个加热区117在该第一水平方向上的长度可以大于等于0.25l且小于等于0.45l。

优选地，每个加热区117在该第一水平方向上的长度可以大于等于0.3l且小于等于0.35l。更加优选地，每个加热区117在该第一水平方向上的长度可以等于0.33l。由此可以扩大每个加热区117的边界的移动范围，从而可以增大玻璃熔化方法的操作弹性。

例如，当每个加热区117在该第一水平方向上的长度大于等于0.3l且小于等于0.35l时，第二个加热区117b的边界可以向邻近进料口151的方向移动0.05l、向邻近出料口152的方向移动0.1l。

在本发明的一些示例中，玻璃熔化方法可以进一步包括：

e)停止加入原料后，在满足该预设范围和该预设关系的条件下，对炉体110内的原料加热预设时间。由此可以进一步提高玻璃的一致性和品质。优选地，该预设时间可以是24小时-96小时。更加优选地，该预设时间可以是48小时-72小时。

在本发明的一个示例中，在加热该预设时间后，可以将炉体110内的玻璃液全部排出。排出的玻璃液可以进入下一道工序。也就是说，该玻璃熔化方法可以间歇地进行。

在本发明的另一个示例中，根据本发明实施例的玻璃熔化方法可以进一步包括：f)对炉体110内的原料加热该预设时间后，打开出料口152且通过进料口151向炉体110内加入原料。换言之，对炉体110内的原料加热该预设时间后，一面通过出料口152排出玻璃液，一面通过进料口151向炉体110内加入原料。也就是说，该玻璃熔化方法可以连续地进行。

实验例1：玻璃液流量为8吨/天，产品为tft-lcd玻璃，其中氧燃比为2.4，m1/m2＝0.7，(m1+m2)/m3＝2。气泡和条纹不良率在3％以内，产品满足品质要求。

实验例2：玻璃液流量为10吨/天，产品为tft-lcd玻璃，其中氧燃比为2，m1/m2＝0.95，(m1+m2)/m3＝1.3。气泡和条纹不良率在3％以内，产品满足品质要求。

实验例3：玻璃液流量为14吨/天，产品为ltps玻璃，其中氧燃比为3，m1/m2＝0.77，(m1+m2)/m3＝1.75。气泡和条纹不良率在4.7％以内，产品满足品质要求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。