[發明專利]一種調控玻璃熔體表面上的泡沫位置的方法

有效

• 申請號: 201811435866.X
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109437515B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 閻韜;瑞米·奇亞瓦
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: C03B5/235
• 分類號: C03B5/235
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;劉琰

本發明公開了一種用于調控玻璃熔體表面上的泡沫位置的方法：在玻璃熔體表面上選取若干預定監測點；監控所述預定監測點處是否存在泡沫；根據泡沫位置調節玻璃窯爐中加入的第一燃料和第二燃料的比例；其中，第一燃料為氣體燃料，第二燃料的碳元素含量高于第一燃料的碳元素含量。本發明提供的方法能調節玻璃熔體表面上的泡沫位置，特別是能數字化地進行泡界線位置的調控。通過監測玻璃熔體表面上的泡沫沿玻璃液流動方向的延伸狀況，調節兩種燃料的比例，以控制泡界線位置；通過泡沫位置傳感器，分級地給出調節燃料比例信號，控制泡界線的移動。

技術領域

本發明涉及一種調控玻璃熔體表面上的泡沫位置的方法，具體來說，涉及一種用于玻璃窯爐內玻璃熔體液面上的泡沫位置監控和調節方法，特別是使用含硫熱源或含硫配方的玻璃熔制過程中玻璃熔體液面上的泡沫位置的調控。

背景技術

在玻璃生產過程中，由于硅砂、硫酸鹽、碳酸鹽等原料在高溫分解、熔化過程中會釋放SO₂、H₂O、CO₂等氣體大量氣體，還有一些氣體，是通過配合料自然攜帶或由燃燒熱源如含硫的石油焦或煤粉引入熔融玻璃的。多數氣體在最初的熔融相中就已經逸出，但也有一些被裹在熔體里形成分散的氣體摻雜物，就是所謂的氣泡或灰泡。在熔融操作階段就是所謂“澄清”或“精煉”階段給予足夠的時間，這些氣體摻雜物就會升到表面并從熔體中逸出。氣泡上升至玻璃液表面后大量停滯在玻璃液表面，外觀表現為泡沫層。普通玻璃窯爐的泡沫層覆蓋了玻璃窯爐熔化區三分之一左右的面積，其泡層厚度約為10mm-100mm。

泡沫的存在可以阻止熱量從玻璃熔爐的熱源傳遞到初始原材料和/或存在于泡沫下面的熔融材料。在常規系統中，熱源通常因此必須提供額外的熱量以補償泡沫的隔熱效果。泡沫的存在會增加玻璃熔爐的操作成本，影響著玻璃產品的合格率。在有火焰加熱的玻璃窯爐中，泡沫會反射大量熱量，造成熱量浪費的同時也會加速熔窯耐火材料侵蝕，影響窯爐的使用壽命和/或增加特定廢氣(例如NOx氣體和有毒金屬氧化物氣體)的產生。當以大規模和高產量從玻璃熔體制造玻璃產品的某些條件下，例如原材料粒度水分的變化或者窯爐溫度制度變化時，玻璃熔體上的泡沫層會變得很厚，會拖得很長，對生產造成很大危害。無論使用氧氣燒嘴還是空氣燒嘴，都要求抑制或消除玻璃熔體上的泡沫層。

鑒于上述情況，減少玻璃熔爐中的泡沫可以提高能量的利用效率。據估計，在美國燃燒加熱的玻璃熔爐中去除大約一半泡沫的累積影響可能導致每年節能高達12至14萬億BTU。最初的全氧玻璃窯爐沒有相對有效的裝置來除氣泡，主要根據玻璃氣泡的浮力作用到玻璃表面，自然除去。在產品形成過程中，大部分的泡沫在玻璃液表面突破表面張力而破裂逸出，但仍然存在有少量泡沫，因無法突破玻璃張力而伴隨生產流形成開口泡和長形氣泡欠點。因此，整個玻璃的質量就會遜色很多，高質量的玻璃始終難以成型。

一般通過添加消泡劑引起泡沫表面聚合和/或打斷泡沫薄膜的表面張力使它們破裂，目前最常用的消泡劑是堿金屬化合物或含有鈦或鋁或鈰等金屬的化合物。或者設置鼓泡器，通過氣體攪拌加速玻璃液的澄清與均化，并將熔化區分成兩個單獨的循環區域，形成兩個反方向流動的“環流”，前面的環流有著阻擋玻璃液回流的作用，后邊的環流迫使配合料較長時間滯留在熔化區域中，進行充分熔化，鼓泡器一般置于泡界線的下游有助于穩定或控制泡沫位置，從而提高玻璃的熔化質量。

綜上所述，在玻璃窯爐中，泡界線穩應是玻璃熔化控制的根本，料山線和泡界線的波動成為影響整體熔化工藝穩定的關鍵要因。玻璃熔化過程中的理想狀態就是控制泡界線穩定且不能超過熱點，否則玻璃質量就會出現嚴重惡化。泡界線越穩定、越清晰，玻璃質量就越好，工藝帶就越寬，能夠經得起較大的波動，但同時所需控制措施或能耗就越多。