全氧燃烧超白玻璃熔窑结构设计研究

9研究与综述0　引言通常超白压延玻璃生产线多为一窑多线，一条横通路连接多条支通路，玻璃液流至每条支通路所经过的路程不同，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将产生温差，将直接影响玻璃液的后续压延成型及产品的质量。基于以上超白压延一窑多线熔窑结构设计的不足，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。在实现一窑多线的同时，又使

熔化池出口端至支通路出口端距离相等，从而玻璃液温降相等，各支通路出口玻璃液的横向温差大大降低，进一步提高了产品质量和稳定性。

全氧燃烧超白玻璃熔窑结构设计研究1211111张文斌　宋春来　仝小飞　王将　周康　李娟　阚正权

（1. 彩虹（合肥）光伏有限公司　合肥市　230000；2. 秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司　秦皇岛市　066001）

摘　要　以全氧燃烧超白玻璃一窑四线熔窑设计为例，主要从熔窑结构设计特性方面进行分析研究，阐述了全氧燃烧玻璃熔窑的特点，以及超白玻璃熔窑主要特性等，提出切合实际的全氧燃烧超白玻璃熔窑设计方案。关键词　全氧燃烧　超白压延玻璃 横向温差中图分类号：TQ171　文章标识码：A　文章编号：1003－1987（2018）10－000－04

The Design about Furnace Structure of Ultra-clear Glass with Oxy-fuel12111ZHANG Wenbin, SONG Chunlai, TONG Xiaofei, WANG Jiang, ZHOU Kang,

11LI Juan, KAN Zhengquan

（1. Caihong（Hefei）photovoltaic Company Limited, Hefei, 230000；2. Qinhuangdao glass industry research and design institute Company Limited, Qinhuangdao, 066001）Abstract: Takes the design of a four-wire furnace of a Oxy-fuel ultra-clear glass furnace as an example. the structure design characteristics of Oxy-fuel furnace are analyzed，the advantages of Oxy-fuel furnace are described，and the main characteristics of Ultra-clear glass furnace，a practical design of a Oxy-fuel ultra-clear glass furnace is proposed.Key Words: oxy-fuel, ultra-clear rolled glass, transverse temperature

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图1　全氧燃烧超白压延玻璃熔窑平面示意图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10

全国性建材科技期刊——《玻璃》　2018年　第10期　总第325期热效率较低，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。全氧燃烧技术具有诸多优点：（1）燃烧效率高、最大限度节约能源。蓄热室熔窑在燃烧时不参与燃烧的惰性气体以废气形式进入蓄热室带走大量的热量，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（N）的降低，最少能节约40％的2燃气用量。（2）全氧燃烧时烟气量及NO含量大大降x低，相对蓄热室空气助燃降低80%～90％，粉尘排放降低70%～80％，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CO和2HO，相对空气助燃黑度大，对玻璃液传热多，2熔化率可提高25％，增加产量。（4）全氧燃烧时水汽含量高达53％，使玻璃液与水汽反应增强，有利于澄清、均化，提高玻璃液质量，可生产优质产品。（5）全氧燃烧熔窑虽然设计技术含量高，但相对蓄热室熔窑，其结构简单（无蓄热室、小炉），占地小。（6）全氧燃烧熔窑自动化程度高、维护费用低。2　超白玻璃的特性超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，透光率可达91.5%以上，具有优越的物理、机械及光学性能。其主要用途之一就是太阳能光伏组件，由于其具有独特的高透光率，超白玻璃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。超白玻璃能抵挡太阳紫外光线侵蚀的同时保持高的透光性和强度，这样可以更加有效地延长盖板玻璃及太阳能电池的使用寿命。在各种环境下的耐碱能力、抗发霉能力和抗老化性能均比普通平板玻璃增强，使得太阳能电池组件盖板玻璃更有利于保护下面的硅晶板不受外界的损坏而经久耐用。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。

3　熔窑结构设计3.1　熔化池3.1.1　采用鼓泡技术鼓泡能促进玻璃液均化，消除条纹，气泡上升能吸收玻璃液中气体。玻璃液流动加快，使玻璃液温度增加，进而加快了玻璃液熔化、澄清和均化过程，提高了熔化能力。根据理论分析和实践，鼓泡位于热点附近靠后位置，这样能阻止玻璃液紊流以及未熔化的配合料进入澄清区的作用。3.1.2　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。窑坎又阻挡在澄清区的玻璃液回流到熔化区，保证熔化池玻璃液不被冷却。窑坎和鼓泡装置两者配合使用，既能提高玻璃液质量、又能增加熔化量和节约能源。3.1.3　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，全氧超白玻璃熔窑池深一般采用1.5 m，不利于澄清区微气泡排出。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。澄清区采用浅池结构，减少了玻璃液流层厚度，气泡排出时间缩短，更有利于玻璃液的均化和微气泡的排出。如图2所示。11

研究与综述图2　阶梯式池底结构示意图3.2　卡脖3.2.1　窄长卡脖在卡脖不同深度处的玻璃液流方向是不同的，靠近玻璃液面的上层玻璃液向主横通路流动，靠近池底的下层玻璃液反向流向澄清区。流到主横通路的玻璃液温度降低，再回流到澄清区后又受到二次加热，消耗热量， 窄长结构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3 800～6 500 mm，这样有利于成型部的稳定。带吊墙的卡脖结构，可以使熔化池与主横通路空间最大限度地分隔开，以减少熔化池温度、窑压、气氛等对工作池的影响。3.2.2　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。有垂直搅拌器和水平搅拌器，二者各有利弊，水平搅拌器结构简单，经济耐用。垂直搅拌器搅拌效果好，但装置结构复杂，更换难度大。可依据实际情况自由选择。3.2.3　采用深层水包卡脖深层水包的使用，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。3.3　工作池工作池主要由主横通路、次卡脖、次横通路、支通路组成。主横通路端墙两侧各设置调压小烟囱。从熔化池进入工作池的玻璃液要进一步澄清、均化和冷却。玻璃液在工作池要求降温稳定，流动平稳，形成成分均匀、缺陷较少、符合

成型温度要求的玻璃液。稳定可调的窑压是稳定生产的前提。因此设置结构简单紧凑、造价低廉、施工方便、操作简单的小烟囱是必要的。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主横通路两侧出口端接两个次卡脖，两个次卡脖分别接两条次横通路。每个次卡脖采用矮碹结构，碹高度进一步降低，从而进一步减少了主横通路气氛对次横通路的影响。每条次横通路出口以平碹形式接两个支通路，即一共四个支通路，支通路出口分别连接压延成型装置。

4　结语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12

全国性建材科技期刊——《玻璃》　2018年　第10期　总第325期各支通路出口玻璃液的横向温差，从设计上大大降低了玻璃缺陷率，提高了产品的质量。 参考文献［1］侯传勇, 徐鸿文, 沈洁. 深层卡脖水包在浮法玻璃熔窑中的应用[J]. 玻璃, 2002（3）: 33-42.［2］孙承绪, 陈润生, 孙晋涛, 詹美瑶, 编著. 玻璃窑炉热工计算及设计[M]. 中国建筑工业出版社, 1983.［3］陈国平, 毕洁, 编著.玻璃工业热工设备[M].化学工业出版社, 2006.［4］唐保军, 殷海荣, 陈国平, 等. 全氧燃烧浮法玻璃熔窑的热工计算与分析[J]. 陕西科技大学学报. 2009（1）: 41-45.［5］孙承绪. 全氧燃烧池窑中若干技术问题的探讨[J]. 玻璃与搪瓷. 2002, 30（1）: 47-52.［6］陈正树. 浮法玻璃[M]. 武汉工业大学出版社. 1995.［7］雷强. 浮法玻璃池窑液流形态分析（熔化部） [J]. 玻璃, 2002（2）: 9-14.［8］唐福恒. 浮法玻璃熔窑卡脖结构改进设想[J]. 玻璃, 2005（4）: 17-21.［9］马彦平. 光伏玻璃生产的几个主要工艺问题[J]. 玻璃, 2011 （9）: 26－28.［10］鲁大学. 光伏玻璃的分类与产品适用范围[N]. 中国建材报, 2010. 06. 01.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，最大限度地保证温降一致。既可实现一窑四线的功能，同时玻璃液从熔化池出口到每条支通路出口的距离是相等的，能够降低