全氧燃烧超白玻璃熔窑结构设计研究

随着国家节能环保政策的推进，天然气全氧燃烧技术因节能环保逐渐被推广应用，其具有以下优点：（1）燃烧效率高、最大限度节约能源，与目前蓄热式熔窑相比，全氧燃烧熔窑较高的热效率主要得益于惰性气体量（N2）的降低，最少能节约40％的燃气用量。（2）全氧燃烧时烟气量及NOx含量大大降低，空气污染物大大降低，有利于环保。（3）全氧燃烧后烟气的主要成分是CO2和H2O，相对空气助燃黑度大，对玻璃液传热多，熔化率可提高25％，增加产量等。超白玻璃具有优越的物理、机械及光学性能，尤其作为太阳能电池的盖板，可最大范围、最大限度的吸收太阳能的辐射热量，大大提高太阳能电池的光电转换效率。随着低碳时代的到来，国家大力推进可再生能源中的太阳能利用率，由此市场需求量逐渐增高。目前的超白压延玻璃生产线大多产能小、能源消耗大等问题，因此，优化全氧超白压延玻璃生产线熔窑设计是必要的。超白压延一窑多线熔窑结构，因一条横通路连接多条支通路，每条支通路分布的玻璃液不均匀，则每条支通路出口的玻璃液产生温差，直接影响玻璃液的后续压延成型及产品的质量。因此，提出一种新型超白压延玻璃生产线熔窑结构设计形式，主要用于全氧燃烧玻璃窑炉。窑炉结构主体为一窑四线，包括熔化池和卡脖，卡脖出口端接一条主横通路，在主横通路出口端接两条次横通路，每条次横通路直接与两条支通路相接，如图1所示。图1全氧燃烧超白压延玻璃熔窑平面示意图熔窑结构设计上，首先熔化池方面，①采用鼓泡技术，促进玻璃液均化，消除条纹，气泡上升能吸收玻璃液中气体。②采用窑坎结构，窑坎装置使熔化区上层玻璃液进入澄清区，进而大大阻挡了熔化池底玻璃液进入澄清区。③池底采用阶梯式逐级抬高形式。超白玻璃的透热性好，吸热性差，不同区域设置台阶结构，有利于玻璃液对流、配合料的熔化，提高熔化率，如图2所示。图2阶梯式池底结构示意图其次卡脖设计方面，①使用窄长卡脖，可以减少二次加热消耗的燃料，通常认为卡脖的宽度尺寸应是熔化部长度的28%～50%、卡脖的长度为3800～6500mm，这样有利于成型部的稳定。②采用玻璃液搅拌装置，搅拌能显著提高玻璃液均匀性，对减少玻璃液温度、密度、黏度等不均匀造成的玻璃缺陷有显著作用。③采用深层水包，可以延长玻璃液的澄清时间，提高玻璃液澄清效果，减少玻璃缺陷，进而提高玻璃质量。最后工作池设计方面，主要由主横通路、次卡脖、次横通路、支通路组成。主横通路端侧池壁设计为拐角结构，如图3所示，能够使玻璃液流平顺过渡，减少玻璃液停留时间，避免玻璃形成析晶，为成型提供纯净、透明、均匀的玻璃液。图3主横通路端侧池壁结构示意图以天然气为燃料的全氧燃烧超白压延玻璃生产线有以下特点：（1）池底采用逐级抬高的台阶式结构，有利于配合料的熔化、玻璃液流对流及澄清；（2）热点附近增加鼓泡装置，加快了玻璃液熔化、澄清和均化过程，提高了熔化能力；（3）增加窑坎装置，阻挡了窑底脏料和玻璃液回流；（4）窑坎与鼓泡相互结合，强化了对流，使池底玻璃液温度提高，使粘滞层大量减少，并将未熔颗粒带入高温区将其熔化，减少结石。可降低热点温度，提高熔化效率，加速玻璃液的澄清和均化；（5）窄长卡脖降低了二次燃料消耗。卡脖吊墙结构可减少熔化池对工作池气氛影响；

（6）深层水包设置提高玻璃液澄清效果，减少玻璃缺陷；（7）主横通路设置调压小烟囱，对稳定生产创造了有利条件；（8）池壁设计为拐角形式，更好避免产生析晶；（9）每条支通路与主横通路距离相等，玻璃液流条件一致，最大限度地保证降温一致。既可实现一窑