專利名稱：快速玻璃熔融或預(yù)熔融的制作方法
背景技術(shù)：
玻璃熔窯指生產(chǎn)具有適于生產(chǎn)工業(yè)玻璃制品的質(zhì)量水平的玻璃的玻璃熔窯。預(yù)熔窯指僅能實現(xiàn)制造大多數(shù)工業(yè)玻璃所需的兩個質(zhì)量要求中的一個的玻璃熔窯。這兩個要求指熔融和精制。熔融是指玻璃原料顆粒在熔體中溶解來制造玻璃，而沒有殘留的未溶解的顆粒。精制或二次精制(工業(yè)上是同義的)是指熔體中氣泡的排除，這種氣泡在工業(yè)上通常被稱為灰泡(seed)和氣泡。預(yù)熔窯能完成大部分或全部的熔融過程，但不能完成精制過程。預(yù)熔窯中出來的玻璃可以通過另外一個熔窯或精制池以滿足所需的精制等級。
玻璃熔窯中的浸沒燃燒是從熔體底部往玻璃熔體中引入燃料和氧化劑，這樣它們就可以燃燒并且使燃燒產(chǎn)物往上通過熔體。浸沒燃燒玻璃熔融最獨特和最好的特征之一是溫度低，而低溫是實現(xiàn)用于生產(chǎn)玻璃的原料較高程度熔融所需的。業(yè)已表明，在1950-2000°F的溫度下以2噸/平方英尺熔體表面積的速率熔融玻璃是可行的，并且熔融效率可達98-99％(即僅有1-2％的未熔融原料殘留)。而大多數(shù)玻璃的典型熔融溫度是2750-2900°F。在浸沒燃燒中，未熔融部分是石英(砂)顆粒，它們的尺寸已比其初始狀態(tài)時有所減小。其他任何一種所知的熔融技術(shù)都不能以這個速率和在這樣的溫度范圍內(nèi)熔融。
可在如此低的溫度下達到這樣的熔融程度，主要歸因于當(dāng)氣體燃燒和氣泡通過熔體時在熔體中發(fā)生的劇烈混合作用。在熔融的玻璃和未熔的原料顆粒間產(chǎn)生的強烈剪切作用大大加速了熔融過程。
浸沒燃燒的另外一個優(yōu)點是熔窯頂部、墻面和底部耐火材料的磨損速率相對較低，這歸因于熔融玻璃所需的操作溫度低。
對大多數(shù)玻璃而言，浸沒燃燒的缺點之一是夾在玻璃中的氣泡數(shù)量很多。這些氣體來自于燃燒產(chǎn)物，并且如果氧化劑是空氣，則由二氧化碳和氮氣組成，如果氧化劑是高純氧氣，則由二氧化碳組成。水蒸汽也是燃燒氣體的組分之一，它大都溶解于玻璃中。精制該玻璃(即排除玻璃中的灰泡和氣泡)所需的額外時間降低了快速低溫預(yù)熔帶來的效益。
浸沒燃燒的第二個缺點是氣泡通過玻璃上升時的攪動范圍。氣泡以猛烈速度上升導(dǎo)致玻璃熔體噴涌或猛沖至玻璃上方熔窯的所有部位；即，頂部和胸墻，它們會損壞熔窯耐火材料和縮短熔窯的使用壽命。
浸沒燃燒預(yù)熔窯和熔窯的第三個缺點是它們會產(chǎn)生不良的噪聲。根據(jù)幾個變量，例如燃燒器設(shè)計、火焰速度、玻璃溫度和玻璃深度，當(dāng)玻璃從熔體表面噴出，和然后撲通落下時，噪聲范圍可以大聲的連續(xù)重?fù)袈曋链舐暤母哳l的尖叫聲。
使氣體鼓泡往上通過使玻璃熔融的玻璃熔窯的技術(shù)并不特殊。該技術(shù)在于安裝一根或多根的管子，這些管子穿過窯的底部而使氣體通過鼓泡管。鼓泡管通常在窯的寬度方向上放置有一排或幾排。然而，它們一般并不是放置在整個底部。鼓泡的目的主要是增強玻璃液在窯中的對流，即熔體的上涌和翻滾。這會把熱的玻璃液從熔體上部帶到底部，并把冷的玻璃液從底部帶到上部。鼓泡作用增加了熔體中原料的溶解速率?？諝馐沁@種最常用于鼓泡的氣體介質(zhì)，偶爾也用氧氣。鼓泡還有一個潛在的缺點，與浸沒燃燒一樣，如果鼓泡通過玻璃的氣體是氮氣(用空氣鼓泡時)或二氧化碳，那么熔體中的灰泡或氣泡數(shù)量就會增加。
LeBlanc等的美國專利No.6,237,369中描述了直接火焰沖擊熔融，該專利在此參考引用，就象全部內(nèi)容寫在下面一樣。在玻璃熔窯頂部、用于生產(chǎn)玻璃的原料上方帶有一個或多個燃燒器的熔融技術(shù)的一個優(yōu)點是，對于給定尺寸的玻璃熔窯來說，熔融速率加快了。這是通過更多的熱量傳遞給原料配料和玻璃而達到的。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及的熔融玻璃原料的方法使熔融比類似溫度下的傳統(tǒng)熔融快，或者在比傳統(tǒng)的玻璃熔融溫度低的溫度下熔融。本發(fā)明方法包含各種不同的玻璃熔融技術(shù)的優(yōu)點，即浸沒燃燒，增加了玻璃中的水含量，使氣體鼓泡通過玻璃熔體，直接火焰沖擊熔融，同時還避免了這些技術(shù)的缺點。
本技術(shù)所用的玻璃熔融設(shè)備是指上述的玻璃預(yù)熔窯或玻璃熔窯(或玻璃熔融窯)。
本發(fā)明提供了一種使形成玻璃的配料熔融的方法，其包括把該形成玻璃的配料加入玻璃熔窯；將燃料和氧化劑燃燒產(chǎn)生的火焰向最接近的配料表面沖擊，而使批料形成玻璃熔體；并用至少一種可以在玻璃熔體中溶解流體使最接近沖擊火焰的玻璃熔體鼓泡。用這種流體鼓泡可以產(chǎn)生足夠的剪切作用，相對于沒有鼓泡的相同系統(tǒng)，增強形成玻璃的配料的溶解速率，而不飛濺玻璃，也沒有在玻璃熔體中產(chǎn)生明顯的灰泡或氣泡。
本發(fā)明進一步提供了一種使形成玻璃的配料熔融的方法，所述方法包括將該形成玻璃的配料加入玻璃熔窯，所述玻璃熔窯至少有一面連接窯頂和窯底的墻，該墻限定上游加料區(qū)和下游區(qū)，其中在限定加料區(qū)的至少一面墻上至少具有一個配料加料器，用于加入形成玻璃的配料；在所述配料上方的窯頂設(shè)置至少一個氧-燃料燃燒器；使至少一個氧-燃料燃燒器運行，將燃料和氧化劑燃燒產(chǎn)生的火焰向最接近的塊料表面沖擊，而使配料形成玻璃熔體；在玻璃熔窯里設(shè)置有間隔的鼓泡器；在最接近沖擊火焰的玻璃熔體中用至少一種可以溶解的流體使玻璃熔體鼓泡。
本發(fā)明方法有利于進行而不會在排到玻璃精制區(qū)的玻璃中產(chǎn)生明顯的灰泡或氣泡。而且，流體宜以一定的速率鼓泡，以產(chǎn)生足夠的剪切作用，相對于沒有鼓泡的相同系統(tǒng)而言，增強形成玻璃的配料溶解速率，而不使玻璃飛濺到玻璃熔窯的墻上或頂上。
附圖簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明方法操作的快速預(yù)熔窯的切去一部分的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明方法操作的快速預(yù)熔窯的縱向正視示意圖。
發(fā)明詳細(xì)說明本發(fā)明宜在玻璃預(yù)熔窯中進行，用于熔融玻璃，而熔融玻璃將被傳送到單獨的玻璃熔窯或精制窯池中，但是它還可以另外應(yīng)用于既具有熔融區(qū)又具有精制區(qū)的玻璃熔窯。鼓泡器在玻璃熔窯中的應(yīng)用部分通過加強玻璃熔體或配料的對流面，使得玻璃原料配料的熔融更加快速和/或在更低溫度下熔融。鼓泡器的作用使得配料從下部混合，使新的、較冷的未熔的配料暴露在安裝在頂部的氧-燃料燃燒器產(chǎn)生的火焰下熔融。同時，窯頂燃燒器的火焰可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)玻璃熔窯的火焰更高的熱量，并將其傳遞給玻璃和玻璃配料。穿過頂部的燃燒器的火焰通過對流傳熱和輻射傳熱將熱量傳遞給玻璃和玻璃配料，而不像傳統(tǒng)玻璃窯那樣只是通過輻射傳熱將熱量給基本上所有玻璃和玻璃配料。
本發(fā)明方法包括用可以溶解于玻璃熔體的流體使玻璃熔體鼓泡，以在玻璃中不產(chǎn)生灰泡或氣泡。在本發(fā)明的一個實例中，該方法包括在至少一些鼓泡器中使水或蒸汽鼓泡。在本發(fā)明范圍內(nèi)，在整個窯底以預(yù)定的間距放置鼓泡器，如圖1和圖2所示，而不是僅僅將它們放置數(shù)排，這就可以以產(chǎn)生接近于浸沒燃燒中所觀察到的剪切作用的速度使氣體鼓泡，而不會使玻璃液噴到窯上部或者產(chǎn)生不良的噪聲。此外，通過如圖1和圖2所示安裝于窯頂?shù)难?燃料燃燒器的直接火焰沖擊，可以將能量更好地傳遞給玻璃熔體。
根據(jù)本發(fā)明，更快完成玻璃原料的熔融，和/或在比傳統(tǒng)玻璃熔窯明顯低的溫度下完成熔融。這通過增加從燃燒的燃料傳遞給配料和熔體的熱量比例，因而降低導(dǎo)致窯燃燒空間溫度升高的熱量比例而達到。鼓泡器以使鼓泡器中產(chǎn)生的氣泡與火焰最大程度地接觸的方式以一定間距放置在安裝在頂部的燃燒器之下。在一個實例中，鼓泡器對于火焰沖擊與玻璃配料或熔體表面的接觸區(qū)的中心呈徑向放置。
利用氧-燃料燃燒和水或蒸汽鼓泡而增加的玻璃的水含量，降低了玻璃的粘度并且增強了鼓泡的剪切作用，這樣可以使鼓泡、混合以及熔融過程在明顯低的溫度下進行，和/或比傳統(tǒng)的熔融過程更快速。本發(fā)明方法操作的溫度在約2200°F到約2600°F的范圍內(nèi)，最好是在約2200°F到約2400°F下以約1噸玻璃/平方英尺熔體面積(即窯快速熔融區(qū)或預(yù)熔區(qū)的表面積)的速率至少熔融約92％(最好約95％)的原料配料。傳統(tǒng)的玻璃操作的速率約是這個速率的1/4或1/2。在較低的玻璃溫度下操作明顯降低在預(yù)熔窯中與玻璃接觸的耐火材料的磨損速率。而且，使用本發(fā)明方法允許精制池位于操作溫度比傳統(tǒng)溫度低的預(yù)熔窯的下游，這樣降低與玻璃接觸的耐火材料以及窯中玻璃上方的耐火材料的磨損速率。當(dāng)采用本發(fā)明方法時，對于相同的牽引速率而言，所用的精制池的尺寸還可以比傳統(tǒng)的玻璃熔窯目前所需的小。
在本發(fā)明的另一實例中，選擇特殊的氣體物質(zhì)鼓泡通過部分鼓泡器，從而使玻璃具有某些期望的化學(xué)性質(zhì)。這例子包括用氧氣鼓泡來增加熔體中的氧化態(tài)，或者用氫氣來減少熔體中的氧化態(tài)；這些是特種玻璃所期望的特性如控色/顯色。在透明玻璃(通常指火石玻璃)情況下，較高的氧化狀態(tài)可以將無玻璃中一般存在的少量的鐵從二價(Fe2+)轉(zhuǎn)化成三價(Fe3+)。二價鐵比三價鐵對玻璃的顏色影響強得多。因此，更高氧化的玻璃要更透明。用氫氣或硫化氫鼓泡可以制造琥珀色或某種綠色玻璃。
在本發(fā)明的另一個實例中，使SO2或SO3氣體鼓泡以加強玻璃的精制，并且用來制造棕色(琥珀色)玻璃。使SO2或SO3鼓泡還可以不需在配料中添加硫酸鹽，例如硫酸鈉或硫酸鈣，這些物質(zhì)通常被添加到鈉鈣玻璃(Poole美國專利號3,375,095)中。使SO2或SO3鼓泡比往配料中添加硫酸鹽更加有效，也就是說，在鼓泡時，玻璃中的SO2或SO3滯留更久。因此微粒、SO2和從窯身發(fā)出的含硫酸的數(shù)量也有所減少。而且，采用氣體鼓泡時，可以使氧化硫的數(shù)量比在添加固態(tài)或液態(tài)含有硫的原料時少，而氧化硫是加速某一高度精制和熔融的玻璃所需的。這減少了玻璃具有過飽和硫酸鹽的潛情況的可能性，這種情況會使玻璃中的氣泡增多，或者使熔體本身發(fā)生可怕的發(fā)泡現(xiàn)象。
利用水或蒸汽鼓泡以增加玻璃中的水含量，可獲得其他某些優(yōu)點。有一個例子可以降低玻璃中堿金屬的含量(Fenstermacher和LeBlanc美國專利號3,617,231)。堿金屬和水都作為助熔劑以降低玻璃的粘度，從而降低了玻璃的熔融和精制溫度。水是比堿金屬強得多的助熔劑，但是在玻璃中只能添加很少的量。用水代替一些堿金屬可以降低原料的成本，也可以降低與玻璃接觸的耐火材料上的化學(xué)腐蝕減少窯身發(fā)出微粒，還可以增加玻璃的可加工性(與制造玻璃制品的成型過程有關(guān)的人員觀察，據(jù)他們的描述使該玻璃更容易適于成型)。對于耐火材料的腐蝕，假如玻璃中堿金屬含量保持不變，那么可以降低玻璃溫度而同時保持相同的粘度。影響任何一個參數(shù)，降低溫度或降低堿金屬含量，將減小與玻璃接觸的耐火材料的化學(xué)腐蝕速率。
鼓泡的流體，例如氣體，對于本體玻璃窯氣氛的溫度或來說可能相對較冷，否則可以使它們加熱。在一個實例中，熱的廢煙道氣體可以用作鼓泡氣體來增加熱量傳遞。
用于安裝在頂部的氧-燃料燃燒器中燃燒的適宜的燃料包括但不限于甲烷、天然氣、液化天然氣、丙烷、氫氣、液化丙烷氣、丁烷、低BTU(英國熱量單位)氣體例如民用煤氣、發(fā)生窯煤氣等，或者氣化油及霧化油、煤油或柴油燃料，或這些物質(zhì)的混合物，在任何環(huán)境溫度下或以預(yù)熱形式使用。
優(yōu)選的氧化劑包括富氧空氣，它含有約50體積％以上至80體積％的氧氣，最好是多于70體積％，例如通過過濾、吸收、膜分離或其他方法制備；例如通過真空回轉(zhuǎn)吸收工藝制備的不純的氧氣，它含有約80-95體積％的氧氣；以及用低溫空氣分離裝置制備的“工業(yè)”純氧，它含有約90-100體積％的氧氣。操作玻璃窯中燃燒產(chǎn)物的量越多，對于給定的本體玻璃溫度來說，熔窯上部溫度就越高。通常，氧化劑中氧氣含量越多，本體玻璃溫度與窯燃燒器區(qū)溫度(窯上部溫度也如此，下文討論)之比越高。氧化劑可以在環(huán)境溫度下或以預(yù)熱形式加入。燃料和氧化劑通常通過燃燒器系統(tǒng)加到窯中。
燃燒器系統(tǒng)通常包括形成包括有進口和出口的火焰室的燃燒器區(qū)，燃燒器用來將燃料送入燃燒器中形成的火焰室中，并用于將氧氣也送入火焰室。在操作過程中，送入的氧氣與由火焰室內(nèi)燃燒器輸送設(shè)備輸送的燃料混合。這種易燃的燃料和氧氣混合物可以被點燃以產(chǎn)生火焰，有時火焰的根部在火焰室里，火焰頂部在火焰室外。如果使用的燃燒器系統(tǒng)包括二次燃燒用的“內(nèi)部分級”的燃燒器，那么燃燒器區(qū)就可以進一步包括旁通設(shè)備用于將火焰室外的氧氣，通到例如火焰室出口周圍的輸氧口。在操作過程中，氧氣可以經(jīng)過燃燒器區(qū)中形成的旁通設(shè)備到輸氧口，并從燃燒器區(qū)噴到含有部分火焰的、位于窯內(nèi)火焰室外的下游“二級”區(qū)域，以加熱或熔融玻璃配料。
根據(jù)本發(fā)明，至少一個氧-燃料燃燒器最好放置在玻璃熔融設(shè)備，或窯的頂部，要位于原料配料(和任選的碎玻璃)上方，并且對著配料表面。燃燒器要盡量靠近配料加料器，最接近加入形成玻璃原料的窯墻，在那兒由于較大的熱量差異，最冷的配料可以快速熔融。玻璃熔窯中安裝于窯頂?shù)娜紵鞯氖褂迷诠餐D(zhuǎn)讓的美國專利申請?zhí)?9/374,21和09/798,6上還有披露，這兩個專利申請在此參考引用，就象全部內(nèi)容寫在下面一樣，在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請?zhí)?9/644,570還進一步披露了在玻璃熔窯頂部設(shè)置這種燃燒器的方法。該專利申請在此參考引用，就象全部內(nèi)容寫在下面一樣，根據(jù)本發(fā)明方法，對熔融玻璃配料來說，安裝在窯頂?shù)闹苯踊鹧鏇_擊方法的使用，包括使氣體鼓泡進入玻璃熔體以產(chǎn)生剪切混合作用，導(dǎo)致更快速更有效地將能量傳遞給玻璃，這樣就可以獲得對于給定的本體玻璃溫度來說更低的上部溫度。在燃燒器與玻璃熔體表面保持水平或者有小角度的傳統(tǒng)燃燒玻璃熔窯中，氣體鼓泡的使用不能獲得本體玻璃溫度與上部溫度的最佳比例。
在本發(fā)明方法中，至少一個安裝在頂部的氧-燃料燃燒器的使用，除了輻射傳熱部分外，還提供了大量對流傳熱，這歸因于接近或在玻璃配料表面的火焰沖擊和反應(yīng)性中間物質(zhì)，如一氧化碳、氫氣和羥基基團最終反應(yīng)成穩(wěn)定的燃燒產(chǎn)物如二氧化碳和水蒸氣。當(dāng)氧-燃料在燃燒器整體配置(staging)(在燃燒器區(qū)里)或外部配置(與燃燒器區(qū)分開)時，可以增強這類的熱傳遞，這樣就可以延緩部分燃燒，從而降低火焰溫度和輻射熱的損失，直到熱量傳到玻璃表面。因此，減少到窯上部的熱量傳遞。如果燃燒器是外部設(shè)置的，任選地熔窯頂部至少設(shè)置一個第二氧化劑注射器，它可以提供另外的氧化劑以在最接近或在所述形成玻璃原料處完成燃燒。
火焰自由噴射區(qū)的受控部分燃燒允許受控燃燒在形成玻璃的原料表面進行，以使燃燒過程最接近形成玻璃的原料表面。燃燒過程最接近形成玻璃的原料的表面會在形成玻璃的原料表面產(chǎn)生升高的溫度梯度，由此增強對流熱傳遞?；鹧孀杂蓢娚鋮^(qū)的受控部分燃燒可以產(chǎn)生對燃燒氣體的化學(xué)分解和燃燒產(chǎn)物來說可接受的溫度。一旦被沖擊到相對較冷的形成玻璃的原料表面上，這些分解了的物質(zhì)又會部分地重新結(jié)合，這是一個放熱過程，它會在形成玻璃的原料表面產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量。放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量進一步增強了對流傳熱過程。
在本發(fā)明的一個實例中，燃燒器基本上垂直于形成玻璃材料的表面安裝，但是，也可與垂直偏差最大至45度而朝向玻璃熔融設(shè)備，或窯的下游區(qū)安裝。
形成玻璃原料可以是玻璃制造中所使用的典型原料的混合物。將會理解，形成玻璃的原料或配料的組成取決于所制造玻璃的類型。通常，這些原料尤其包括含二氧化硅的材料包括玻璃碎片，即碎玻璃。也可以使用的其他形成玻璃原料包括，但不限于長石、霞石、正長巖、石灰石、白云石、純堿、碳酸鉀、硼砂、高嶺土和氧化鋁。還可以加入一些微量的砷、銻、硫酸鹽、硫化物、碳、氟化物和/或其他一些組分，以改變玻璃的性質(zhì)。而且，可以添加鋇、鍶、鋯、鉛的氧化物以制得特種玻璃，以及加入其它產(chǎn)生顏色的金屬氧化物以得到所需的顏色。
盡管本發(fā)明適用于各種組成的玻璃，但它最適用于納鈣玻璃。這種玻璃用以下三種基本成分制成二氧化硅(砂)、純堿和石灰石?；旧纤械钠亢推桨宀Ａ?例如，窗玻璃)和大部分餐具玻璃都由鈉鈣玻璃制成。
如圖1所示，預(yù)熔窯或玻璃熔窯1的快速熔融區(qū)安裝于含有頂部的氧-燃料燃燒器2。氣體鼓泡管3或“鼓泡器”放置在窯1的底部。流體，例如氣體、水或蒸汽的氣泡10，在預(yù)熔室或熔融區(qū)中從鼓泡器3中鼓出進入玻璃液8，即本體玻璃中。氣泡10有助于玻璃液8的混合，它可以與漂浮在玻璃液表面或玻璃線4的原料或未熔融的玻璃配料6接觸并且浸沒它們以加快熔融。通過氧-燃料燃燒器2氧氣和燃料(如天然氣或油)的燃燒產(chǎn)生的火焰7穿過窯燃燒室9沖擊在接近于玻璃線的4原始，未熔融的玻璃配料6上。
如圖2所示，將原料倉5中的原始、未熔融的玻璃配料6加到基本位于玻璃線4的預(yù)熔窯或玻璃熔窯1的快速熔融區(qū)。原料在下列兩種作用下快速熔融a)窯燃燒器9內(nèi)從安裝在頂部的氧-燃料燃燒器2中的氧氣和燃料(例如天然氣或油)燃燒產(chǎn)生的火焰7沖擊在最接近玻璃線4的未熔原料6上；b)從窯1底部的鼓泡管3中鼓出的流體，例如氣體、水或蒸汽的氣泡10，它們使未熔融的原料6與熔融的玻璃8接觸混合。在預(yù)熔融窯情況下玻璃液8沿加料器下流(箭頭8a所示)到玻璃出口11或在玻璃熔窯情況下流到玻璃出口12。
在快速玻璃熔融設(shè)備內(nèi)設(shè)置多個安裝在頂部的燃燒器，該設(shè)備有不止一個燃燒器，而燃燒器有與其有關(guān)的鼓泡器，氣體在最接近有關(guān)燃燒器的火焰沖擊的配料表面上或其附近的多個區(qū)域鼓泡，這在本發(fā)明范圍內(nèi)。
熔融的玻璃液可下流通過玻璃熔窯的精制區(qū)，或通到傳統(tǒng)的玻璃熔窯，或者從預(yù)熔窯出來后流到玻璃精制設(shè)備中。根據(jù)本發(fā)明方法，優(yōu)選精制用的窯中接受的玻璃液中的本體玻璃含有的灰泡或氣泡比傳統(tǒng)窯中一般接受的約少50％到80％。這使得所熔制的玻璃質(zhì)量較高。盡管與玻璃熔體相比，玻璃容器制品一般接受的灰泡數(shù)量約為每盎司玻璃27個灰泡；而在浮法玻璃制品中可接受的灰泡數(shù)量要更少。
在本發(fā)明的一個實例中，快速預(yù)熔窯具有與位于預(yù)熔窯底部的鼓泡器有關(guān)的安裝在頂部的氧-燃料燃燒器，該預(yù)熔窯可以移動地放置，它作為“加料器”將熔融的玻璃加到傳統(tǒng)的玻璃熔窯或玻璃精制設(shè)備中。這種預(yù)熔窯可以裝在輪子、軌道和氣墊上，這樣就可以移動到與玻璃熔窯或精制設(shè)備連接和與其脫開。預(yù)熔窯可以是多個這種設(shè)備中的一個，將熔融的玻璃加到與玻璃熔窯或精制設(shè)備連接的普通的通道中。這樣的構(gòu)造可以減短或消除在其它情況下因預(yù)熔窯向玻璃熔窯加料方面的維護、檢修或替換而造成的玻璃熔窯的停工期。
圖1和圖2中各部分的注解1是窯、熔窯或預(yù)熔窯2是氧-燃料燃燒器3是鼓泡管4是玻璃線(熔體中玻璃的表面或頂部)5是原料倉6是原料或未熔融玻璃配料7是氧-燃料燃燒器中產(chǎn)生的火焰8是玻璃液8a是玻璃液流9是窯燃燒器
10是通過鼓泡管的氣體、和/或水利或蒸汽的氣泡11是預(yù)熔窯氣體出口12是熔窯氣體出口應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于以上描述的具體實例，還包括所附權(quán)利要求書中所述的變化、改進和等同的實例。
權(quán)利要求
1.一種使形成玻璃的配料熔融的方法，所述方法包括將形成玻璃的配料送入玻璃熔窯中，所述玻璃熔窯有至少一面與窯頂和窯底相連的墻，該墻限定上游加料區(qū)和下游區(qū)，其中，在至少一面限定加料區(qū)的墻上具有至少一個配料加料器，用于加入形成玻璃的配料；在所述配料上方的窯頂設(shè)置至少一個氧-燃料燃燒器；使至少一個氧-燃料燃燒器運行，使燃料和氧化劑燃燒產(chǎn)生的火焰向最接近的配料表面沖擊，以使所述配料形成玻璃熔體；在玻璃熔窯中設(shè)置有間隔的鼓泡器；并且用至少一種可以溶解在接近沖擊火焰的玻璃熔體中的流體使玻璃熔體鼓泡。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括用來自至少一個鼓泡器的水或蒸汽使玻璃熔體鼓泡。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括用來自至少一個鼓泡器的選自下列物質(zhì)的氣體使玻璃熔體鼓泡氫氣、硫化氫、氧氣、SO2、SO3和熱煙道氣中的至少一種。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括將玻璃熔窯中的操作溫度保持在約2200°F到約2600°F。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在最接近或在形成玻璃的配料表面的完全燃燒反應(yīng)性中間物質(zhì)。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，燃燒器區(qū)包括氧-燃料燃燒器，并且所述運行至少一個氧-燃料燃燒器包括從同一氧-燃料燃燒器區(qū)通過注射來提供所述氧化劑的整體配置，以及從另一氧-燃料燃燒器區(qū)通過注射來提供所述氧化劑的外部配置中的至少一個。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在玻璃熔窯的頂部設(shè)置至少一個第二氧化劑注射器，用于提供另外的氧化劑以在最接近或在所述形成玻璃的配料表面完成燃燒。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成玻璃的配料通過至少一個加料器進入玻璃熔窯，包括在未熔的形成玻璃的配料上方的玻璃熔窯的頂部設(shè)置至少一個氧-燃料燃燒器，未熔的形成玻璃的配料要最接近形成玻璃材料上方的至少一個加料器。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，安裝燃燒器，使之基本上垂直于形成玻璃的配料的表面。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，安裝燃燒器，使之偏離垂直方向最大至45度角，并朝向玻璃熔窯的下游區(qū)。
11.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化劑選自富氧空氣、不純氧氣和“工業(yè)”純氧。
12.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料選自甲烷、天然氣、液化天然氣、氫氣、丙烷、液化丙烷氣、丁烷、低BTU氣體、民用煤氣、發(fā)生窯煤氣、油、煤油、柴油和這些物質(zhì)的混合物。
13.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成玻璃的配料包括選自下列的材料碎玻璃、二氧化硅、長石、霞石延長巖、石灰石、白云石、純堿、碳酸鉀、硼砂、高嶺土、氧化鋁、砷、銻、硫酸鹽、硫化物、碳、氟化物、氧化鋇、氧化鍶、氧化鋯、氧化鉛、產(chǎn)生顏色的金屬氧化物和它們的混合物。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述形成玻璃的配料含有二氧化硅、純堿、石灰石，以制造鈉鈣玻璃。
15.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運行至少一個氧-燃料燃燒器，包括向從至少一個氧-燃料燃燒器下面的鼓泡器鼓出的氣泡上方?jīng)_擊火焰。
16.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供鼓泡器，使之相對于火焰沖擊與形成玻璃的配料表面的接觸區(qū)的中心徑向設(shè)置。
17.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括將熔融的玻璃通過下游區(qū)送入玻璃精制設(shè)備。
18.一種使形成玻璃的配料熔融的方法，所述方法包括將形成玻璃的配料熔融送入玻璃熔制窯；使燃料和氧化劑燃燒產(chǎn)生的火焰向最接近配料的表面沖擊，由形成玻璃的配料形成玻璃熔體；用至少一種可以溶解于玻璃熔體的流體使最接近沖擊火焰的玻璃熔體鼓泡。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述流體選自水、蒸氣、氫氣、硫化氫、氧氣、SO2、SO3和熱煙道氣中的至少一種。
20.權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法包括使玻璃熔窯的操作溫度保持在約2200°F到約2600°F的范圍內(nèi)。
21.權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法包括在最接近或在配料表面完全燃燒反應(yīng)性中間物質(zhì)。
22.權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供對于火焰沖擊最接近配料表面的區(qū)域中心呈徑向設(shè)置的鼓泡。
23.權(quán)利要求18所述的方法，該方法包括提供多種火焰沖擊裝置，其特征在于，將所述玻璃熔體的鼓泡與所述一種以上的火焰沖擊裝置相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
一種使形成玻璃的配料熔融的方法，該方法包括把該形成玻璃的配料(6)加入玻璃熔窯(1)中；使火焰(7)向最接近的配料表面(4)沖擊，而使配料形成玻璃熔體(8)；并用流體(10)使最接近沖擊火焰的玻璃熔體鼓泡，這有利于產(chǎn)生足夠的剪切作用，相對于沒有鼓泡的相同系統(tǒng)而言增強形成玻璃的配料的溶解速率，而不飛濺玻璃，也沒有在玻璃熔體中產(chǎn)生明顯的灰泡或氣泡。采用鼓泡使形成玻璃的配料熔融進行得更快，和/或在比類似的傳統(tǒng)玻璃熔窯低的溫度下進行。
文檔編號F27B3/20GK1543442SQ02811571
公開日2004年11月3日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月3日
發(fā)明者J·R·利布蘭克, J R 利布蘭克 申請人:波克股份有限公司