玻璃电熔技术
玻璃工业窑炉 第四章电熔窑第四节电极选型与布置
•多用在小型电熔窑上。 •板状电极损坏时可由它代替。 •能产生强烈对流，热量集中在与电极 相接触耐材，易造成耐材损坏。
4.4.4水冷套 （1）水冷套的作用
由于金属钼的耐热性能特别好，可经受 2600℃的温度，属难熔金属。但它的氧化性能在 温度600℃以上明显加剧，因此，为了保护钼电 极，使其不致很快被氧化，必须采用电极水冷却 装置，否则会影响整个熔炉的正常运转，严重时 将迫使电熔窑停产。
•缺点:当防氧化措施不当时易损坏且更换 困难。池底侵蚀严重时有漏料危险。
•全电熔窑不采用。
③板状电极：
•紧贴布置侧墙上，使电流密度和热量分 布都较匀，电极侵蚀较小，适合硼玻璃 熔制及不希望有强烈对流的部位。如流 液洞、供料道上，能在小区域内均匀加 热，不使耐材过分侵蚀，
•缺点：运行间不能更换。
④塞状电极
缺点：只用于具有还原能力的玻璃，易 使玻璃着色（棕色），接触电阻大，允 许电流密度0.1~0.3A/ cm2，电极直径较 大(150~200mm)。
石墨电极通常水平安装在液面下25mm 处左右，玻璃中金属氧化物着色剂会被 还原成金属，沉淀在电极上，或产生碳 化物，改变玻璃色泽。因此，不能用于 熔制硼玻璃、彩色玻璃和铅玻璃。
③二氧化锡电极
•具有抗氧化作用的陶瓷材料，除用于熔 制 铅 玻 璃 ， 还 可 熔 制 含 As2O3 、 CoO 、 Fe2O3的玻璃。
•块 状 （ 砖 块 ） 或 粗 棒 状 （ 12mm ） ， 密 度6.8 kg/cm3，耐急热急冷性好，但抗拉 强度低。
•氧化锡电导体具有负的特性，在400℃时 电 阻 率 为 0.8~1.2Ω·cm,1000℃ 为 0.0025~0.0045Ω·cm，因此，须在高温下 向电极供电。
玻璃熔融工艺
玻璃熔融工艺一、玻璃熔窑的类型、结构及特点按照熔窑的生产能力可分为坩埚窑和池窑。
1.坩埚窑坩埚窑是指在坩埚中熔化玻璃的一种间歇式作业的玻璃熔窑。
其结构主要包括作业室、喷火筒（小炉）、燃烧室、漏料坑、蓄热室等部分。
在作业室内安放8～12只坩埚（要求特殊的玻璃也有仅置放一只坩埚进行熔制）。
配合料可分3～5批加入到各坩埚中。
当配合料在坩埚中完成熔制、澄清和冷却过程后即可进行成型。
在成型结束后，又再重新分批加入配合料，进行下一循环的熔制周期。
坩埚窑的熔制周期从第一次加料开始到此坩埚料成型结束，一般为一昼夜。
对难熔的玻璃也可适当地延长熔制时间，但这样会对其他坩埚的熔制、澄清和成型带来影响。
坩埚窑占地、投资少，同一窑内可熔制多种不同组成或不同颜色的玻璃，生产灵活性大，适用于生产品种多、产量少、质量要求较高或有特殊工艺要求的玻璃。
对要求高温熔制、低温成型的硒硫化镉类着色的玻璃，或低价铁着色类的玻璃尤为合适。
但坩埚窑的生产能力低、燃料消耗大，难以实现机械化和自动化生产。
坩埚窑按废气余热回收设备分为蓄热室和换热器两种；按火焰在窑内的流动方向分为倒焰式、平焰式、联合火焰式；按坩蜗数量分为单坩埚窑、双坩埚窑和多坩埚窑；按燃料品种区分有全煤气、半煤气和燃油坩埚窑等。
以下选取4种坩埚窑进行介绍。
（1）蓄热室坩埚窑采用蓄热室作为废气余热回收设备的坩埚窑。
（2）换热室坩埚窑采用换热器作为废气余热回收设备的坩埚窑。
（3）倒焰式坩埚窑窑内火焰呈倒转流动的坩埚窑。
火焰由位于窑底的喷火口向上喷出，然后沿着坩埚自上向下经窑底吸火孔排出。
其特点是温度沿整个坩埚高度分布比较均匀，上下温差小，由于火焰自窑底排出，窑底部温度较高，因而使窑底和坩埚都容易损坏，限制了窑内温度的提高。
图 2.5（a）为倒焰式坩埚窑示意图。
倒焰式坩埚窑可以配置换热器，也可配置蓄热室。
（4）平焰式坩埚窑图2.5（b）所示为窑内火焰呈水平方向流动的坩埚窑。
火焰在坩埚上部流动，可以提高火焰温度，加强传热过程，有利于提高熔化率。
玻璃的熔制及熔-1
3.1 玻璃熔制工艺原理☐玻璃熔制的五个阶段☐（1）硅酸盐形成阶段☐800～1000℃进行；最后变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物；硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方式。
☐（2）玻璃形成阶段☐1200 ~1300 ℃左右进行；☐硅酸盐和石英砂粒完全溶解于熔融体中，成为含大量可见气泡、条纹、在温度上和化学成分上不够均匀的透明的玻璃液。
☐（3）玻璃液澄清阶段☐1400～1500℃进行；☐气体因玻璃液黏度降低而大量逸出，直到气泡全部排出。
☐（4）玻璃液均化阶段☐此阶段结束时的温度略低于澄清温度；☐当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。
☐（4）玻璃液均化阶段☐此阶段结束时的温度略低于澄清温度；☐当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐渐趋向均一。
3.1.1 配合料的熔化(1)配合料的加热及初熔(2)各种反应简介多晶转变盐类分解水分的逸出(3)成分的挥发R2O的挥发由纯碱引入时:引入量×0.032%由芒硝引入时:引入量×0.06% ☐另外要考虑氧化铈、煤粉的挥发量。
☐（4）影响配合料熔化的因素☐熔化温度：温度每升高10℃，反应速度增加☐10%；☐原料的形式：颗粒度的搭配、加料方式；☐原料的易熔性：助熔剂的多少、原料的活性；3.1.2 玻璃的形成☐(1)玻璃的形成过程☐玻璃的形成过程的速度取决于石英颗粒的熔解和扩散速度。
☐助溶剂的多少（熔化速度）；☐熔体的黏度（扩散速度）；☐熔体温度（熔化速度）；☐石英颗粒（熔解快慢）。
3.1.3 澄清☐(1)目的☐消除玻璃液中的气泡☐(2)玻璃液中的气泡形态和种类☐形态：可见气泡、溶解气泡、化学结合的气☐体。
还有熔体表面上的气体。
☐种类：CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O、H2☐(3) 排泡与去气☐澄清是排出玻璃液中的可见气泡；☐去气是全部排除玻璃液中的气体，包括化学结合的气体。
玻璃的熔制及成型
（3）搅拌与鼓泡
在池窑上增设搅拌与鼓泡装置可提高玻璃液的澄清和均化
速度。搅拌装置通常设置在池窑的卡脖、供料道等处，鼓泡通 常设在熔化池的料堆区和热点区。 （4）电助熔 （5）富氧燃烧 （6）高压与真空熔炼
1. 影响耐火材料蚀变的因素
（1）侵蚀介质的种类
（2）耐火材料的性能 （3）池窑作业的工艺制度
不变。 （1）硅质耐火材料的蚀变
（2）电熔锆刚玉（AZS）耐火材料的蚀变
（3）格子砖的蚀变
（1）硅质耐火材料的蚀变
硅质耐火材料在日用玻璃池窑上用做大碹及胸墙等的
耐火材料。因此主要承受碱性挥发物的侵蚀。在正常使用 情况下，窑温不高于1600oC时，硅质是很耐侵蚀的。
表面蚀变
内部蚀变 多晶蚀变
AZS砖的蚀变主要是： 玻璃相结合物被溶解；
刚玉与碱性氧化物发生变代反应，生成β-Al2O3和霞石。
（3）格子砖的蚀变
由于配合料及玻璃液的挥发物，燃料燃烧废气中某些
成分（如SO3）等随烟气进入蓄热室，在格子砖的表面侵 蚀形成腐蚀性冷凝液，形成对耐火材料的侵蚀。 此外，热作用也是格子砖易损的原因之一。对于下层
优质玻璃的重要前提之一，同时维持合理的作业制度也是 降低玻璃熔化过程的低耗、延长玻璃池窑窑龄的有效手段。 （1）温度制度 （2）压力制度 （3）泡界线 （4）液面
（5）气氛制度
6. 加速玻璃熔化的辅助手段
（1）助熔剂
助熔剂又称加速剂。 较低温度下先生成液相，然后与SiO2反应生成玻璃； 降低高温玻璃熔体的黏度，提高玻璃的透热性。 （2）澄清剂 常用的澄清剂有白砒、三氧化二锑、芒硝、食盐等。
保证玻璃液的热均匀性，并防止 出现温度波动，以免引起二次气 泡。
乳白玻璃全电熔
·经验交流·乳白玻璃全电熔吴嘉培 陈世超(南京玻璃纤维研究设计院 210012)摘 要 :乳白玻璃采用全电熔窑熔制 ,无论从玻璃质量 、经济效益及环境保护都比较合理 ,本文简介我国第一个自 行设计的 30t / d 乳白玻璃全电熔窑 。
关键词 :乳白玻璃 ,全电熔11 前 萤石 ( C a F 2 ) 等氟化物的引入 ,在玻璃的成型过 程中乳浊化成为失透的乳白玻璃制品 。
氟化物 在高温下极易挥发 ,在火焰窑中 ,由于空间温度 高达 1400 ℃, 挥 发 的 结 果 不 仅 影 响 了 玻 璃 质 量 ,更严重的是对环境造成极大的污染 。
从六十年代起 ,国外即开展电熔窑熔制乳白玻璃的研究 ,并着重了它的环境效益 。
前苏 联从 65 年到 90 年“玻璃与陶瓷”杂志多次发表 关于乳白玻璃全电熔的文章 ,并从玻璃熔制质 量 、环境保护及经济效益等方面加以论述 。
经 过五个工厂多年的工业实践证明 ,采用电熔窑 后 ,冰晶石的消耗平均减少到火焰窑的 1/ 3 ,而 氟的挥发物则减少到 1/ 10～1/ 15 ,热效率一般 在 60 %左右 。
为了保证我国第一座 30t / d 乳白玻璃全电 熔窑的设计成功 ,就氟玻璃的生产如何保持冷 顶 、稳定玻璃质量 、熔制曲线便于调节等我们作 了深入的研究 ,在广泛收集资料和了解国内外 状况的基础上 ,进行了数十次的模拟实验 ,决定 采用六角型三层电极垂直深层熔化工艺 。
言玻璃 业 采 用 电 能 直 接 加 热 的 电 熔 窑 , 自1905 年开始工业性生产以来 ,在世界上已经有九十多年的历史 。
至今 ,国外已将全电熔窑 、辅 助电熔窑广泛用于玻璃工业的各种制品的生产 中 。
其中 ,对于一些特种璃璃 ,如 :氟玻璃 、硼硅 酸盐玻璃 、高强高弹玻璃等 , 更 显 出 它 的 优 越 性 。
我国自五十年代末才开始研究玻璃电熔技 术 。
我院结合玻纤生产对玻璃质量要求高 、品 种多 、而批量少的特点 ,数十年来一直致力于玻 璃电熔窑的研究设计 、推广应用工作 ,现已能设 计出 50 —80t / d 及以上的全电熔窑 。
玻璃熔窑全氧燃烧技术及发展方向
玻璃熔窑全氧燃烧技术及发展方向摘要：玻璃生产行业是碳排放高耗能行业之一，玻璃熔窑是平板玻璃行业中碳排放主要来源。
平板玻璃行业内能效标杆水平能达标的到2020年底只有5%，要求到2025年比例达到30%以上，平板玻璃行业其能效基准。
要在2025年能效基准水平以下产能基本清零，由于平板玻璃行业高能源消耗、高碳排放等特点，采用全氧燃烧是玻璃行业节能降耗、低碳排放的有效途经，也是未来的发展趋势。
关键词：玻璃熔窑;全氧燃烧;技术;发展方向引言玻璃工业具有能耗高、污染重的特性。
燃料燃烧产生的烟气中含有的ＮＯｘ、ＳＯ２、粉尘等有害气体，以及大量可引发温室效应的ＣＯ２气体是国家环保监测的重要指标。
与此相对的，政府在环境保护方面与管理方面投入的力度越来越大，污染物排放标准的提高增加了玻璃生产企业在环保上的投资。
全氧燃烧通过把燃料与高纯度助燃氧气按固定比例混合，来使燃烧方式更精确，以提高熔窑的燃烧效率，节约燃料，减少企业生产成本；减少ＮＯｘ、ＳＯ２、粉尘等有害气体的排放，减少对环境的污染，降低企业在环保脱硫脱硝上的成本；同时还可以提升火焰温度，改善玻璃液熔化质量，增加熔窑熔化能力，提高企业产品的生产能力和产品质量；降低熔窑建设费用，延长熔窑使用年限，降低企业投资成本和折旧成本。
根据国内外生产经验，全氧燃烧玻璃熔窑如今已经广泛应用于微晶玻璃、各种特种玻璃、优质平板玻璃等几乎所有的玻璃种类生产中。
全氧燃烧熔窑技术必将成为玻璃行业新的增长点和发展点。
1全氧燃烧技术优越性玻璃工业是耗能大户，目前我国玻璃窑炉的热效率较低，产品单耗大，成本高。
因此，节能降耗已成为玻璃窑炉改造的中心任务。
据测算和国外玻璃公司的经验，天然气全氧燃烧大型玻璃窑炉综合节能40%以上。
根据国家下发的《“十一五”十大重点节能工程实施意见》中的“建材行业中玻璃：推广全保温富氧、全氧燃烧浮法玻璃熔窑，降低烟道散热损失”精神，优化全氧超白压延玻璃生产线熔窑设计是必要的。
电助熔
德国霍恩玻璃工业公司（HORN）先进的电助熔技术及设备
电助熔技术应用广泛,可以提高热点温度,不需要无限制提高空间火焰温度,从而降低了空间火焰对窑炉的损伤,在熔化部可减少原料的挥发,也可以提高澄清效率和均匀度.
霍恩公司在设计电助熔系统时采用最新的熔化技术,结合丰富的安装经验,加上计算机模拟电极的布置和排列达到最佳熔化效果,根据实际情况和用户具体要求,可安装在池底,也可以安装在窑坎或流液洞处,或同时安装在不同的区域.
熔化区电助熔与窑坎电助熔主要通过增强玻璃循环流来增加玻璃产量和提高玻璃质量,流液洞电助熔通过对流液洞加热可防止流液洞堵塞.
流液洞系统可通过单相连接或三相连接平衡,爱取决于采取可控硅控制还是连续式变压器控制.
HORN提供独立的定制电助熔系统
∙熔化端电助熔
∙电助熔热屏障
∙电助熔精炼
∙流液洞电助熔
∙给料机电助熔
特点
∙增加电助熔输出的稳定性
∙减少排放
∙增加玻璃质量
∙融化端操作安装追溯
∙拉力变化紧急情况预防
∙持续窑炉温度
∙提高再熔化流程
∙自主生产主要元件,高质量标准保证
∙多年来无以记数的成功安装经验
∙计算机模块-建立最优尺寸’提高系统定位模型”。
玻璃电熔窑炉技术
玻璃电熔窑炉技术玻璃电熔窑炉技术是一种重要的工业技术，是制造高质量玻璃制品的主要手段。
该技术的应用范围广泛，包括建筑、汽车、家居用品和光学玻璃等领域。
本文将从原理、特点、应用和未来发展等方面对玻璃电熔窑炉技术进行介绍。
原理：玻璃电熔窑炉技术是利用电能产生高温，使导电介质中的电能转化为热能，加热熔化玻璃原料。
它主要由熔融槽和加热系统两部分组成。
熔融槽是贮存玻璃原料的容器，加热系统则通过直接或间接方式加热熔融槽，使玻璃原料熔化后成型。
熔融槽可采用一次性熔融或多次循环熔融的方式，加热系统可采用电极、电阻、石英加热体等多种方式。
特点：1.高效节能。
相对于其他传统加热方式，玻璃电熔窑炉技术具有高效节能的特点，能够大幅降低生产成本。
2.可控性强。
玻璃电熔窑炉技术采用电能加热，具有加热温度和时间可控性强的优点，可根据生产需要随时调整加热参数。
3.生产效率高。
玻璃电熔窑炉技术具有高温、高速熔化的优点，生产效率可比其他传统方式高出数倍。
4.环保。
玻璃电熔窑炉技术不使用火炭、油、煤等传统燃料，可以大幅降低污染物排放。
应用：玻璃电熔窑炉技术已经广泛应用于各个领域。
例如，建筑领域中常常使用该技术制作各种平板玻璃、反光玻璃、屋面玻璃等产品。
在汽车领域中，玻璃电熔窑炉技术也是生产车窗、后视镜、挡风玻璃等产品的主要方法。
家居用品领域中，该技术可用于制造玻璃餐具、封口瓶等产品。
光学领域中，玻璃电熔窑炉技术则能够制造高精度的光学玻璃产品。
未来发展：在未来，玻璃电熔窑炉技术还将进一步发展。
目前，该技术在生产力和效率上已经达到了比较成熟的阶段，未来将主要集中在绿色制造和节能环保方向。
首先，可将电力来源改为清洁能源，如太阳能、水能等，以进一步降低对环境的影响。
其次，从技术方面来看，可以通过改进加热系统和生产过程，使玻璃电熔窑炉技术更加节能和环保。
结论：玻璃电熔窑炉技术是一种高效、环保、可控的玻璃制造技术，已经得到了广泛应用。
未来，它还将继续发展，并逐渐向更加绿色、节能、环保的方向发展。
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Application 应用范围
钠钙器皿玻璃、瓶罐玻璃、电光源、光学玻璃、硼硅酸盐玻璃、
乳白玻璃、颜色玻璃、玻璃纤维棉、钛钡玻璃、铅玻璃（水晶玻
璃）、微晶玻璃
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4
玻璃电熔技术有以下几大优点：
I. 可以提高熔化率和热利用率。 II. 全面提高玻璃质量。 III.出料量灵活。 IV. 容易实现控制自动化。生产环境好，操作简单，劳动强
玻璃电熔技术
Glass melting technology
东华大学材料学院
College of material science and engineering
of Donghua university
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1
Summary 提纲
Ⅰ、introduction 介绍
Ⅱ、advantages 优势
Ⅲ、comparison of electric melting furnace between ours and imports 国内外电熔炉之比较
度低，劳动生产率大大提高。 V. 没有燃烧废气,明显节省挥发性原料，对环境污染极低，
符合国家产业发展政策和可持续发展战略。
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5
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6
Ⅱ advantage 优势
1、integrative requirement of China’s development strategy 国家发展战略的整体要求
5512 14943.7 437.9 1709.5
628 6531.7 5103.2 533.4 1180.0
67.93 96.37 74.88 80.26 13.01 30.46 82.25 65.68 67.48 61.18 94.09 27.07 16.59 33.46 21.44 19.74 47.08 90.87
4279.1 2235.1 242.5 7812.6 1249.1 2810.2 2658.5 306.3 788.5 3752.7 50.2
6.01 17.30 0.43 18.63 22.68 30.85 14.78 38.53 9.24 26.46 2.05 9
(二)东部地区 北京、天津、河北
截止1998年底已开发水力资源
装机容量/MW
开发程度(%)
65065
17.19
26914.5
9.25
15299.0
6.58
8542.3
9.32
71167.9 12917.6 56592.7 41937.7 5507.1 9109.7 17990.8
795 8535.1 14183.1 2242.9
18.8 3.41 14.95 11.08 1.45 2.41 4.75 0.21 2.25 3.75 0.65 b
587
8.57 0.49 0.43 1/14 1.59 0.03 1.23 0.23 1.86 0.03 1.53 14.57 0.7 1.35 0.77 8.74 2.86 0.16
b
22026.9 1770.4 1223.1 3474.7 784.5
29.7 3829.1
579 4758.2
66.2
在国内处于领先地位，并承担过认定“九五”“十五”推 广项目，即1995年和2003年国家科技部认定重点科技推广项 目技术依托单位，荣获上海市科技进步奖，发表相关论文 20余篇，推广各种电熔炉100多座。因而在玻璃电熔技术方
面有丰富的经验和雄厚的技术实力。
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3
Glass melting technology
10
基地名称
范围
总规模
装机容量/ MW
年发电量/ (亿kW·h)
其中：已建和在建
装机容量 MW
年发电量/ (亿kW·h)
1.金沙江 2.雅砻江 3.大渡河 4.乌江
5.长江上游
6.南盘江红水河
7.澜沧江 8.黄河上游 9.黄河Байду номын сангаас游
北干流 10.湘西
11.闽、浙、赣 12.东北 合计
石鼓——宜宾
两河口——江口
辽宁 吉林 黑龙江 上海、江苏
浙江 安徽 福建 山东
广东 (三)中部
山西 江西 河南 湖北 湖南 海南 不分区
32428.1 1837.1 1633.4 4329.2 6031.9
97.5 4655.2 881.5 7051.2 108.2
5802.9 55197.3 2639.8 5108.6 2928.8 33094.7 10838.4
玻璃电熔技术是利用玻璃在高温时形成熔融体，因含有金属
离子成为电导体，在加上一定的电流电压，使熔融液自身的电 阻产生焦耳热来熔化玻璃的一种新技术。 它克服了传统火焰燃 烧所带来的诸多弊病，是国家科技部重点推广项目之一。
Classification 分类
All-electric、cross-fired 、electric-boosting 全电熔炉 、 混熔炉 、 电助熔炉
Ⅳ、Exchange to the outside 对外交流
Ⅴ、examples 实例介绍
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2
Ⅰ、 Introduction 介绍
我室是原轻属工业部玻璃搪瓷研究所，是国内最早开发 设计系列电熔炉单位之一，后合并为东华大学无机材料系。从 70年代末开始一直从事玻璃电熔技术的研究，经过近20年的 发展，已掌握了电熔技术的关键技术，并有所发展。此项技术
b
8
分省、市、 区
全国合计
(一)西部地区
1.西南 四川、重庆
云南 贵州 西藏 2.西北 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 3.广西 4.内蒙
全国水力资源表
可开发水力 占全国可开 资源（MW） 发资源的比例(%)
378532.4 290907 232343.3 91665.1
100 76.86 61.38 24.22
玻璃行业作为传统耗能污染型行业，应该调整好自 己的步伐，紧跟国家发展战略要求，使之可持续发展。 而电熔炉在这些方面的优势十分明显，并在这些年的应 用中凸现出来。这也是再次国家将玻璃电熔技术列为重 点成果推广项目的主要原因。
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7
2 、electric power expanding
电力的快速发展
目前我国的电力状况有了很大变化。随着国家产 业结构的调整和基础设施建设的加快进行，我国的电 力供应无论从总容量还是布局分配都有了很大的变化， 除了发展核电力和火力发电之外，水电建设在我国的 电力工业建设中也占极其重要的地位，我国的水力资 源居世界首位 。特别是近些年，大大推动了玻璃电熔 技术的发展。