[發明專利]一種等離子體復合加熱玻璃速熔方法及裝置

無效

• 申請號: 201210275024.9
• 申請日: 2012-08-04
• 公開（公告）號: CN102786201A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 姚耀春;楊斌;戴永年;李永梅;馬文會;劉大春;徐寶強
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C03B5/235
• 分類號: C03B5/235
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種等離子體復合加熱玻璃速熔方法及裝置，可用于平板玻璃、瓶罐玻璃、玻璃纖維、電子玻璃以及一些高熔化溫度的特種玻璃制造生產過程中的熔化過程，屬于玻璃制造技術領域。

背景技術

燃燒器作為玻璃熔化窯爐的重要部件，其結構、類型等對火焰狀況、溫度分布、傳熱效果、窯爐耐火材料壽命等都有重要影響。它的工作效率直接影響火焰的溫度，其結構和操作參數，直接關系到燃料的完全燃燒程度、燃燒的穩定及火焰的長度，直接關系到能否滿足窯爐的工藝要求。而傳統燃燒器采用的是水冷式套管，噴出的火焰短、窄，覆蓋面小，局部溫度高，不合要求。

近年來，世界玻璃工業發展十分快速，玻璃年產量已高達上億噸。隨著科學技術的發展和人們生活水平的日益提高，玻璃及其加工制品應用領域不斷擴大，廣泛應用于建筑、交通運輸、裝飾裝修、電子信息、太陽能利用及其他新興工業，在國民經濟建設中發揮著至關重要的作用。

玻璃生產主要包括熔化和成型兩大工藝。在玻璃生產制造過程中，用于玻璃熔化的能耗占整個工業總能耗的75%，能源成本占總成本的30%以上。因此，玻璃熔化是玻璃生產節能降耗環節中的重中之重。至今140多年，眾多玻璃生產廠家和科研人員在優化爐窯設計、原料預熱、燃料和助燃劑的選擇、電爐助熔、負壓澄清、延長爐窯壽命等方面做了很多工作，也取得了一定的效果。但總的來說，這些改進沒有從根本上改變傳統的玻璃熔化工藝，沒有推動玻璃工業的大步前進。

目前各種大規模生產用玻璃熔化池窯主要包括兩種：火焰池窯和電熔窯爐。火焰池窯是在19世紀60年代德國西門子兄弟研制的蓄熱式連續熔化池窯基礎上改進的，其熔化過程主要利用料堆上方燃料燃燒產生的火焰輻射加熱，存在熔化溫度低、熔化時間長、熱效率低、單位能耗大、污染重等缺點。電熔窯爐雖然在熱效率、玻璃質量和減少污染物上有明顯提高，但依然存在熔化溫度低、生產規模小、熔化時間長、電力資源消耗大、成本高等缺點。現在有些企業將火焰池窯和電熔技術相結合應用混熔爐來熔化玻璃，雖然熔化時間有所減少，能耗也降低了些，但爐窯的復雜程度、維修率和投資也增大不少，實用性不高。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種等離子體復合加熱玻璃速熔方法及裝置。結合多相交流電弧等離子體溫度高、顆粒滯留時間長、設備便宜和空氣燃燒技術能量損失少、堿性物質揮發少、喂料速度大等各自優點，采用等離子體復合加熱（多相交流電弧等離子體-火焰）玻璃速熔新技術，以解決現有玻璃熔化工藝所存在的熔化溫度低、時間長、澄清難、熱效率低、能耗高、污染重等問題。

本發明的等離子體復合加熱玻璃速熔方法的具體步驟為：利用多相交流電弧等離子體產生的電弧等離子體與燃料在空氣氣氛下產生的燃燒火焰相結合產生等離子體復合火焰，火焰中心溫度在5000℃以上，然后將需要熔化的玻璃破碎后混合制成球形顆粒并噴射進入等離子體復合火焰，超高溫等離子體復合火焰使噴射進入火焰中心的球形混合原料在飛行瞬間完成鹽類分解和熔化，得到熔化后的玻璃液滴。

所述燃料為粉煤、重油、天然氣、丙烷或者其他化石燃料中的一種。

所述需要熔化的玻璃為常規所述的玻璃，比如硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、石英玻璃、磷酸鹽玻璃、鍺酸鹽玻璃或碲酸鹽玻璃等中的一種。

所述球形顆粒在超高溫復合火焰中瞬間完成了各種化學反應和熔化，時間不超過10s。

所述制成的球形顆粒是將各種玻璃組分混合破碎后利用各種制球法制備成的球形混合原料，粒徑不超過1000μm。

所述燃料、多相交流電弧等離子體可以按照任意功率比例相結合產生等離子體復合火焰。

所述需要熔化的玻璃與燃料、多相交流電弧等離子體的比例以能夠使玻璃熔化即可。

本發明的等離子體復合加熱玻璃速熔裝置的結構為包括空氣燃燒器1和多相交流電弧等離子體電極7，空氣燃燒器1通過噴嘴4噴射燃燒火焰5，多相交流電弧等離子體電極7對準空氣燃燒器1的燃燒火焰5。

所述空氣燃燒器1的上端設置有物料入口2，燃料和需要熔化的玻璃從物料入口2進入空氣燃燒器1，空氣燃燒器1通過噴嘴4噴射燃燒火焰5和需要熔化的玻璃3，多相交流電弧等離子體電極7噴射多相交流電弧等離子體6，燃燒火焰5與多相交流電弧等離子體6產生復合火焰，將需要熔化的玻璃3快速熔融得到溶化后的玻璃液滴9。

所述多相交流等離子體電極7的數量是3的整數倍，如3相、6相、12相等，該電極安裝可以是單層的也可以是多層的。

本技術和現有技術相比具有以下優點和積極效果：