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、很大限度节约能源，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，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，可很大范围、很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，国家大力推进可更新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，清理条纹，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点有显著作用。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，减少玻璃缺点，进而提高玻璃质量。

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，减少玻璃缺点。

（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，很大限度地保证降温一致。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点率，提高了产品的质量。