一种提升玻璃液熔制质量的窑炉及方法与流程

1.本发明涉及玻璃纤维生产技术领域，尤其涉及一种提升玻璃液熔制质量的窑炉及方法。


背景技术：

2.在玻璃纤维生产过程中，一般来说，玻璃窑炉中位于中层位置的玻璃液的质量最好，因为该部位的玻璃液粘度和流动性适中，杂质含量较少，制备的玻璃纤维质量最佳；底层玻璃液由于温度较低、粘度较高，不利于生产玻璃纤维，并且长期与窑炉底部的耐腐材料接触，容易引入杂质，造成玻璃纤维产品的质量缺陷；而位于最上方的表层玻璃液由于气泡较多，温度较高、粘度较低，也容易造成玻璃纤维产品质量的不稳定。
3.行业内提升玻璃液质量的普遍做法有两种：第一种是在窑炉底部布置窑坎，目前常见的窑炉内窑坎高度一般高出玻璃液深度的一半，这种窑坎虽然能够抵挡住底层玻璃液，降低底层玻璃液流入澄清区而引入杂质的问题，但是会导致表面玻璃液流速过快，玻璃液整体在窑炉里的滞留时间短，导致大量熔融质量不好的表层玻璃液流入澄清区，不利于玻璃液质量的稳定和提升。另外，由于目前窑坎材料耐腐蚀性不强，在长期浸泡于高温玻璃液的过程中，其侵蚀速度会比较快，基本2年即可侵蚀掉1/3，导致窑坎失去应有的功能。
4.第二种则是在窑炉底部布置两排鼓泡管，第一排起挡料线的作用，通过鼓泡加速玻璃液的流动，以实现促进玻璃液回流的目的；第二排起到均化作用，其目的是将底层的玻璃液翻起来，与中层和表层的玻璃液进行混合，从而达到玻璃液均化的效果。这种设置会将底层含有杂质的玻璃液翻起来，导致质量不佳的玻璃液以及玻璃液中的杂质进入澄清区和成型通道，降低产品质量。随着大部分窑炉采用电助熔技术后，就只剩下后排鼓泡管，而这种结构不但无法阻挡底层玻璃液，反而会将底层玻璃液中的杂质翻起来流入澄清区和成型通道。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的窑炉及方法。具体地，本发明提供能够避免底层杂质进入澄清区、提升玻璃液熔制质量和玻璃纤维质量、延长窑炉使用寿命的窑炉及方法。
6.根据本发明的第一方面，本发明提供了一种提升玻璃液熔制质量的窑炉，所述窑炉包括窑炉本体、位于所述窑炉本体上方的胸墙和位于所述胸墙顶部的碹顶，还包括设置在所述窑炉本体底部的凸台和若干鼓泡管，所述凸台垂直于所述窑炉本体内的玻璃液流向设置，且所述凸台的两端与所述窑炉本体的侧壁密封连接；所述鼓泡管纵向贯穿所述窑炉本体的底部和所述凸台设置，且若干所述鼓泡管之间等间隔设置。
7.其中，所述窑炉还包括燃烧器，所述燃烧器设置在所述碹顶和/或所述胸墙上，用于加热所述窑炉本体内的表层玻璃液。
8.其中，所述燃烧器包括碹顶燃烧器和/或水平燃烧器。
9.其中，所述燃烧器与所述凸台之间沿玻璃液流向方向的水平距离为-2000～2000mm。
10.其中，所述凸台位于所述窑炉本体内的熔制区与澄清区之间。
11.其中，所述凸台的高度为所述窑炉本体内的玻璃液深度的0.1～0.3倍。
12.其中，所述凸台沿玻璃液流向的宽度为400～2000mm。
13.其中，所述鼓泡管的出口与所述凸台的上表面之间的垂直距离为20～100mm。
14.其中，所述凸台和所述鼓泡管的表面均包覆铂铑合金层。
15.根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种提升玻璃液熔制质量的方法，所述方法通过如以上内容所述的窑炉实现。
16.使用本发明的窑炉能够有效避免底层含杂质的玻璃液大量流入澄清区而导致的玻璃纤维质量缺陷，有效提升玻璃液的均化效果，提高玻璃液熔制质量和玻璃纤维质量，延长窑炉的使用寿命；同时，玻璃液熔制质量的提升还可以有效降低漏板堵塞的情况，提升拉丝顺畅性，提高玻璃纤维生产效率。
17.参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。
附图说明
18.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1示例性地示出了本发明的窑炉的侧向内部结构示意图；
20.图2示例性地示出了本发明的窑炉的纵向内部结构示意图；
21.图3示例性地示出了本发明的窑炉的内部俯视示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
23.发明人为避免底层含杂质的玻璃液被翻涌而进入澄清区，在窑炉底部熔制区与澄清区之间的位置设置一贯穿窑炉横向的凸台，用以阻挡底层玻璃液进入澄清区，避免杂质随玻璃液进入后续生产中，有效降低漏板因杂质而发生堵塞的几率；同时为提升表层玻璃液和中层玻璃液的均化效果，避免表层玻璃液流速过快而影响玻璃纤维质量的稳定性，在凸台上设置垂直贯穿凸台的鼓泡管，用以从玻璃液的中层向表层鼓泡，以保证表层玻璃液与中层玻璃液充分均化，保证进入澄清区的玻璃液温度和质量的稳定性，进而提升玻璃纤维质量的稳定性。另外，为进一步降低表层玻璃液和中层玻璃液的温差而提升玻璃液熔制质量，该窑炉内还可以设置燃烧器，例如在碹顶上设置接触于表层玻璃液的碹顶燃烧器，也
可以在玻璃液上方设置水平燃烧器，以充分提升表层玻璃液的温度，保证进入澄清区的玻璃液温度和质量的稳定性。
24.下面结合附图，对根据本发明所提供的提升玻璃液熔制质量的窑炉及方法进行详细说明。
25.本发明的窑炉可以有效提升玻璃液熔融质量，从而达到提升玻璃纤维产品质量的目的。图1示出了本发明的窑炉的一种具体实施例的侧向内部结构示意图，图2示出了该窑炉的另一种具体实施例的纵向内部结构示意图，综合参照图1和图2所示，该窑炉包括窑炉本体1、位于窑炉本体1上方的胸墙2和位于胸墙2顶部的碹顶3，玻璃在窑炉本体1内进行熔融成为玻璃液。
26.熔融后的玻璃液在流动过程中其内部流动存在一定差异，底层含有大量杂质，表层的温度散发快而温度略低于中层玻璃液的温度，且表层玻璃液的流速较之于中层玻璃液更快，不仅杂质会影响玻璃纤维质量，玻璃液的均化效果不好、温度和质量的不稳定性也会严重影响玻璃纤维质量。为避免杂质进入后续工艺而影响玻璃纤维质量，该窑炉还包括设置在窑炉本体1底部的凸台4和若干鼓泡管5，凸台4用以阻挡含大量杂质的底层玻璃液，鼓泡管5则用于提升表层玻璃液和中层玻璃液的均化效果，进而提升进入后续工艺的玻璃液质量的稳定性。其中，凸台4垂直于窑炉本体1内的玻璃液流向设置，并且凸台4的两端与窑炉本体1的侧壁密封连接，以充分保证凸台4对于含杂质的底层玻璃液的阻挡作用，避免漏板在拉丝过程中发生堵塞，同时保证玻璃纤维的生产质量。鼓泡管5纵向贯穿窑炉本体1的底部和凸台4设置，由中层玻璃液向表层玻璃液进行鼓泡，将中层玻璃液向上翻涌而与表层玻璃液进行充分混合，提升玻璃液的均化质量。
27.具体地，若干鼓泡管5之间等间隔设置，以充分保证窑炉宽度方向的所有玻璃液的中层与表层的均化程度等同，进一步提升玻璃液熔制质量。示例性地，相邻鼓泡管5之间的间隔可以设置为20～50mm，靠近凸台4端部的鼓泡管5与窑炉本体1的侧壁之间的间隔可以为40～80mm，经发明人大量实验验证，在此间隔设置下，鼓泡管5鼓入的气泡可以在不对底层玻璃液造成翻涌的前提下，对表层和中层玻璃液的均化效果可达到最大化。
28.进一步的，还可以通过提升表层玻璃液的温度以降低表层玻璃液与中层玻璃液之间的温差，从而进一步提升玻璃液熔制质量的稳定性。在一个可选的实施例中，该窑炉还包括燃烧器6，燃烧器6设置在碹顶3和/或胸墙2上，用于加热窑炉本体1内的表层玻璃液。
29.示例性地，燃烧器6可以包括一个或多个固定在碹顶3上、悬于表层玻璃液设置的碹顶燃烧器61，也可以包括一个或多个固定在胸墙2上、悬于玻璃液上方的水平燃烧器62，还可以既包括碹顶燃烧器61、也包括水平燃烧器62。
30.在一个可选的实施例中，燃烧器6与凸台4之间沿玻璃液流向方向的水平距离为-2000～2000mm。例如，燃烧器6可以设置在沿玻璃液流向的凸台4之前，也可以设置在沿玻璃液流向的凸台4之后，还可以悬于凸台4上方设置。在图1所示的实施例中，燃烧器6包括碹顶燃烧器61和水平燃烧器62，碹顶燃烧器61和水平燃烧器62分别设置于凸台的不同侧，可以有对凸台4前后的表层玻璃液进行充分加热，保证表层玻璃液与中层玻璃液的温度区域一致，提升玻璃液熔制质量，进而提升玻璃纤维质量。
31.图3示出了本发明的窑炉的一种具体实施例中的内部布局示意图，综合参照图1和图3所示，在玻璃纤维生产的玻璃熔融窑炉中，沿玻璃液流向，窑炉本体内分为三个区，依次
为生料区、熔制区和澄清区。本发明的窑炉中，优选地，凸台4位于窑炉本体1内的熔制区与澄清区之间，以最大程度地阻挡熔制区底层含杂质的玻璃液进入澄清区，同时，凸台4上的鼓泡管5鼓入的气泡不会对底层的玻璃液造成翻涌，可以有效保证澄清区的玻璃液质量，从而提升进入拉丝程序中的玻璃液质量。示例性地，凸台4所在的位置可以是沿玻璃液流向方向的窑炉本体1的0.5～0.8倍长度的位置。
32.在一个可选的实施例中，凸台4的高度为窑炉本体1内的玻璃液深度的0.1～0.3倍。与传统技术中的窑坎相比，本方案中的凸台4的高度更低，既能有效阻挡底层玻璃液、降低底层玻璃液进入澄清区而引入杂质的风险，又不会导致表面玻璃液流速过快而让熔制质量不好的表层玻璃液进入澄清区的问题出现，有效提升玻璃液熔制质量的稳定性。
33.在本发明的窑炉结构中，凸台4沿玻璃液流向的宽度为400～2000mm。与传统窑炉的窑坎相比，本方案中的凸台4是宽度更宽的平台，不仅使用寿命更长，对表层玻璃液流速的影响也进一步降低。
34.在部分优先的实施例中，鼓泡管5的出口与凸台4的上表面之间的垂直距离为20～100mm。经发明人大量试验验证，鼓泡管5的上端出口比凸台4的上表面高出20～100mm时，鼓泡管5鼓入的气泡对底层玻璃液的扰动最小，同时对表层和中层玻璃液的均化效果也比较理想。
35.在一个可选的实施例中，凸台4和鼓泡管5的表面均包覆铂铑合金层，可以有效降低玻璃液对鼓泡管5和凸台4的腐蚀程度，有利于延长鼓泡管5和凸台4的使用寿命，进而延长窑炉的使用寿命。
36.相适应于上述提升玻璃液熔制质量的窑炉，本发明还提供了一种提升玻璃液熔制质量的方法，该方法通过上述结构的窑炉实现。
37.上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
38.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。