专利名称：太阳能超白玻璃盖板专用窑炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及窑炉，特别是一种太阳能超白玻璃盖板专用窑炉。
背景技术：
目前，我国已先后开发出两大类太阳能发电系统，第一类是在单体建筑物的屋顶、 幕墙和窗户上安装的光伏发电系统，又可分为晶体硅(单晶硅与多晶硅)光伏发电、非晶硅 光伏发电。第二类，是大面积集热式太阳能发电系统。晶体硅光伏发电系统与超白玻璃的 关联情况，大致是每100W装置需用超白玻璃1 2π ；集热式太阳能发电系统则需要大量 使用优质超白浮法薄玻璃制造聚热镜面，每MW沙漠电站装机需要1万m2超白玻璃反光镜。 近几年中国太阳能产业以’爆炸式’的速度增长，带动了太阳能超白玻璃盖板需求的迅猛 增长。太阳能超白玻璃高的品质决定了其不菲的价格，超白玻璃售价一般是普通玻璃 4 5倍，有的甚至可达6 10倍，而成本仅为普通玻璃2 3倍，具有较高的附加值。由 于高性能太阳能超白玻璃盖板科技含量高，生产难度大，被冠以玻璃行业的工艺之花的美 称，使超白玻璃在技术上和资金上具有了较高的进入门槛。目前，国内能够生产透光率在92. 5%水平的太阳能超白玻璃盖板生产厂家不多， 主要有、深南玻、信羲玻璃、斯可达、福来特和广浮等本土企业，其生产线全部是由老的压延 玻璃生产线改造而成，生产能耗高、产出品品质不高、合格率低，生产能力不足，市场份额 小，主要用于低端市场。显然，这一生产技术与设备落后局面远远不能适应我国对新能源和 洁净能源利用的发展要求。如果不能在太阳能超白玻璃生产技术与设备上有大的创新和突 破，将使我国太阳能利用产业做大做强的目标实现受到极大的限制。因此，发展太阳能超白玻璃生产和相关设备技术技术将是促进我国玻璃行业发展 和提高产业效益的有效途径。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，该 窑炉能够生产出透光率超过92. 5%水平的太阳能超白玻璃盖板，本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是包括马蹄焰式熔窑，该熔窑设有 熔化部、冷却部、流液洞和投料口。所述熔化部设有第一投料口和第二投料口，两个投料口 均采用不对称角度喇叭状结构；所述不对称角度喇叭状投料口，其上倾角设计为5°，其下 倾角设计为10°。上述两个投料口可以由下述结构的投料口替换均采用前移式投料口，或者其中 一个为不对称角度喇叭状投料口，另一个为前移式投料口 ；所述前移式投料口是将投料口 布置位置采用前移的结构形式，即前移的距离L值为1400-1600mm。所述冷却部的长宽比可以设计为1.83。所述流液洞为下沉延伸上倾斜式结构，具体是设计时，将流液洞处澄清区窑池加深300mm，流液洞上倾角设计为14°，同时，流液洞前向熔化部1延伸500mm，流液洞后向冷 却部2延伸400mm。本实用新型与现有技术相比具有如下的优点其一.熔化温度高。熔化温度可以达到1580° C以上，可大幅度提高玻璃的熔化质量；而普通压延超 白玻璃窑炉的熔化温度，由于受到结构、保温层设计与保温材料、窑炉内温度分布均勻性控 制和窑炉寿命等一系列技术难题的限制，使窑炉熔化温度难以提高，通常为1500° C左右， 导致原料熔化均勻性差，产出品质量不高且不稳定。其二.熔化面积大。本窑炉的熔化面积达到95m2，是普通窑炉的3_5倍，同时设定的熔化温度高，使原 料熔化路径变长，熔化充分，玻璃液的澄清更加有效，不仅提高了窑炉的产能，也提高了产 出品品质和品质稳定性。其三.产出品质量高。产出品透光率高达92. 67%以上，特别是夹杂的气泡、结石等缺陷极少，比国内普 通产品的夹杂气泡、结石等缺陷低一个数量级以上。同时，本窑炉产出品的优等品率高达 95%以上，各项技术指标均大大超过国家标准，与国外同类高端产品相当。而国内同类产品 的最好水平透光率最高不超过92%，一般是91%-91. 5%，合格品率只有不到65%。其四、节能降耗，热效率高。对窑炉熔池结构进行了大胆创新，自主开发了加料口结构与布置优化、流液洞结 构和冷却部结构等，使原料熔化充分，夹杂的气泡、结石排除更加有效，流出的玻璃液的夹 杂的气泡、结石等缺陷极少。本窑炉整体热效率达到58. 5%，高于国内同类设备近10%。
图1是窑炉熔化池部分结构示意图。图2是目前窑炉直筒形投料口 14的结构示意图。图3是目前窑炉喇叭形投料口 15的结构示意图。图4是本实用新型具有不对称张角的喇叭形投料口 16的结构示意图。图5是本实用新型前移式投料口 17的结构示意图。图6是下沉延伸上倾斜式流液洞结构图。图中1.熔化部；2.冷却部；3.溢流口 ； 4.流液洞；5.第一投料口 ； 6.第 一蓄热室；7.第一烟道；8.第二烟道；9.第二蓄热室；10.小炉；11.第二投料口； 13.池壁砖；14.直筒形投料口 ； 15.小喇叭形投料口 ； 16.不对称张角的喇叭形投料 口 ； 17.前移式投料口 ； 18.池底砖。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型提供的太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，包括马蹄焰式熔窑(简称熔 窑)。[0030]所述熔窑的结构如图1所示包括熔化部1、冷却部2、溢流口 3、流液洞4、投料口、 蓄热室、烟道好小炉10。其中熔化部1的一端与冷却部2相连，熔化部1的另一端通过小 炉10与装有第一烟道7和第二烟道8的蓄热室相连。在所述熔化部1的另一端，设有结构 相同的均由池壁砖13砌筑的第一投料口 5和第二投料口 11。所述蓄热室为第一蓄热室6
和第二蓄热室9。本实用新型对所述两个投料口进行了结构创新，主要表现在以下两个方面1.开发了不对称角度喇叭状结构的投料口。由于窑炉制造技术限制，在普通的蓄热式马蹄窑炉中，投料口的形状为直筒形(图 2)，也有少量的喇叭形(图3)。见图2，直筒形投料口 14由于受到形状的限制，使配合料的 投入方向受到限制，配合料流的走向不尽合理，特别是，料流进入熔化部1 (又称熔化池)时 的扩散覆盖面积较小，致使料层较厚，影响了配合料熔化质量，并且容易产生气泡。见图3，为了增大料流进入熔化池时的扩散覆盖面积，优化配合料流的走向，初期 改进设计出了小喇叭形结构投料口 15，但在实际生产中发现，该改进的对称小喇叭形结构 投料口虽然克服了直筒形投料口的部分缺点，由于所设计的张角一般小于5°，因此，对配 合料进入熔化池的扩散方向、料层的厚度等在工艺上的改善不是很显著。为此，我们进行了进一步的研究，发现喇叭形状的扩大有利于玻璃配合料更加顺 利而均勻地进入熔化池。考虑到火焰的喷射方向影响，经过流态分析，适当扩大火焰对向面 投料口的锥角，在高速火焰流的带动下，在投料口能形成明显的卷吸流态，从而将配合料均 勻地播散在熔化池内，明显地减少了配合料层过厚导致的微气泡问题，使配合料的熔化更 加均勻而迅速。考虑到制造问题我们设计出了带有不对称张角的喇叭形投料口 16，见图4 所示。本实用新型提供的图4所示的不对称张角的喇叭形投料口 16的投料宽度比直筒 形投料口 14的投料宽度增加了 20%以上，通过试验发现该投料口具有以下优点①配合料 进入玻璃熔化池时呈明显地扇形，有利于热交换，有效地避免了配合料进入死角区域；② 配合料流的走向合理，配合料在熔化池中的播散覆盖面积较大；③避免了投料口处的温度 过低，而造成的集料与堵塞，使得投料更加顺畅；④由于投料更加顺畅，使得配合料对投料 口处的两拐角砖的侵蚀程度下降，延长了窑炉的使用寿命。2.优化了投料口的分布位置在投料口的布置位置上我们通过分析发现，要有效利用高速火焰流在投料口形成 的卷吸作用，投料口的最优分布位置应在高速火焰射流的流核末端的扩散段。经分析和计 算，普通马蹄焰熔窑设计规范所采用的900 -1200mm分布距离，还在高速火焰射流的流核中 段的扩散段，其卷吸作用并不强。为此，我们采取了投料口布置位置前移的结构形式，即L 值由900 -1200mm扩大到1400-1600mm，达到最大限度地利用高速火焰流在投料口形成的 卷吸作用目的，见图5所示的前移式投料口 17。就是这微小的变动，使得玻璃熔窑在配合料 的熔化质量、原料的飞散度、熔化量等等方面有了较大的提升。正是由于以上结构和布置改变，使得本窑炉具有以下优势①提高了投料口处的 温度，避免了集料与堵塞，使得投料更加顺畅；②配合料一进入投料口就迅速被高温火焰覆 盖，加速了配合料的熔化，避免了原料的逆向飞扬，保证了玻璃料的熔化质量；③投料口前 移后，避免了配合料进入熔窑死角区域的可能性，使其一进入投料口就迅速被高温火焰覆盖，加速了配合料的熔化，提高了熔化效率与质量。本实用新型对目前的流液洞4进行了改进，将该流液洞改为图6所示的下沉延伸 上倾斜式结构的流液洞。流液洞4作为马蹄焰式熔窑中的玻璃熔体分隔装置，其结构对于保证熔化池寿 命、提高玻璃液质量及降低能耗均起到十分重要的作用。本窑炉设计时，除要保证炉龄周 期中运行安全可靠外，还要重点解决减少玻璃液回流问题，以达到提高热效率，实现节能效 果。玻璃液的回流是指玻璃液通过流液洞流入到冷却部以后，部分玻璃液又会重新流回到 熔化部的现象。玻璃液回流以后，将会被重新加热，将造成热能浪费。由于对玻璃液流向未 进行分析，和设计技术与实践经验不足，国内已有普通窑炉的液流洞是直通式的，玻璃液的 回流现象不可避免，造成了较大的热能浪费。为了尽量减少这一现象的发生，我们在进行流 态分析和计算基础上，对流液洞的结构进行了创新设计，开发了下沉延伸上倾斜式流液洞 结构，如图6所示。设计时，将流液洞4处澄清区窑池加深300mm，相当于流液洞沉降300mm。为减 轻流液洞上盖砖向上侵蚀作用，流液洞上倾角设计为14°，同时，流液洞前向熔化池延伸 500mm,流液洞后又向工作池延伸400mm，使流液洞外部形成稳定的层流态。采用此结构的 流液洞，其长度达到1600mm，比普通窑炉的直流式流液洞长400mm左右，使得比例液的回流 量大大降低，回流比由普通窑炉的1. 4降低到0. 6左右，热能消耗降低了 3%以上。另外，图6所示的流液洞4的结构也使维修操作空间大幅提高，维修环境大为改 善，便于运行中对流液洞结构的日常维修保养。为使流液洞的使用寿命提高，流液洞侧壁和 上盖以及流液洞的池底砖18均采用物理特性更好的AZS41WS-Y型耐火砖建造，从而有效地 提升了窑炉寿命，大幅减少了维修量。本实用新型的加料池为双侧加料，并采用梯形料池结构方式，加料口处的预熔室 上部由主碹和外部副碹组成。在副碹的外下方安装一个可上下调整挡火的水冷却器。在加 料池上方安装一个轻体耐火混凝土密封罩，JHGJ400X300单臂裹入式摆动加料机在其中工 作，以有效减少辐射和溢流热损失及扬尘量，能大大地改善了作业环境。加料口主碹用双挂 钩砖托砌，加料池拐角砖用调节螺杆牵引固定在主柱上。本实用新型还对冷却部2进行了改进。冷却部的结构对玻璃液的回流、玻璃液流流动有较大的影响。在本熔窑开发中，依 据流体力学原理，对冷却部的结构进行了分析与计算，设计上也进行了创新。主要表现在两 个方面①是将冷却部的面积扩大5% ；②调整冷却部的长宽比。通过这两个方面的结构优 化使得玻璃的液流动更加平稳，玻璃液回流量少。冷却部的面积扩大5%，使得其内玻璃液的容量增大。冷却部的玻璃液容量增大以 后，使玻璃液面更加平稳，避免了由于玻璃液面波动所造成产出品质量不稳定的问题。对于 冷却部的长宽比，经过流态分析和计算，本窑炉采用了比常规马蹄焰熔窑的长宽比要大一 些，达到了 1.64。本窑炉的熔化池长13200mm，宽7200mm，长宽比为1. 83。池深熔化区1400mm，液 流澄清区1700mm，熔化面积达到95m2，在国内同类产品的生产中属于最大的。原料车间制备好的配合料通过提升机和配合料带式输送机输送到联合车间，卸入 窑头料仓。窑头料仓下设一台大斜毯式投料机进行连续投料，将料推入熔窑。熔窑以天然气为燃料，工作部和溢流口采用LPG加热。配合料经高温熔化、澄清、均化后形成合格的玻 璃液，经流液洞进入通路，以1150°C左右的温度从溢流口流入成型机。根据用户的要求，成 型机组把玻璃液压制成不同玻璃，再经活动辊台进入退火窑。连续的玻璃带在退火窑内，按设计的温度曲线进行退火后，冷却到70°C左右进入 冷端机组。然后，玻璃带经纵切、横切、横掰、加速分离，掰边后输送取片，装箱入库。本实施例未说明的其它部件，均同现有技术。
权利要求1.一种太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，包括马蹄焰式熔窑，该熔窑设有熔化部(1)、冷 却部(2)、流液洞(4)和投料口，其特征是所述熔化部(1)设有第一投料口(5)和第二投料口 (11)，两个投料口均采用不对称角度喇叭状结构；所述不对称角度喇叭状投料口，其上倾角 设计为5°，其下倾角设计为10°。
2.根据权利要求1所述的太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，其特征在于所述两个投料口 由下述结构的投料口替换均采用前移式投料口，或者其中一个为不对称角度喇叭状投料 口，另一个为前移式投料口 ；所述前移式投料口是将投料口布置位置采用前移的结构形式， 即前移的距离L值为1400-1600mm。
3.根据权利要求1所述的太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，其特征在于所述冷却部(2) 的长宽比为1.83。
4.根据权利要求1所述的太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，其特征在于所述流液洞(4) 为下沉延伸上倾斜式结构设计时，将流液洞4处澄清区窑池加深300mm，流液洞上倾角设 计为14°，同时，流液洞前向熔化部1延伸500mm，流液洞后向冷却部2延伸400mm。
专利摘要本实用新型是一种太阳能超白玻璃盖板专用窑炉，其结构是包括马蹄焰式熔窑，该熔窑设有熔化部(1)、冷却部(2)、流液洞(4)和投料口，所述熔化部(1)设有第一投料口(5)和第二投料口(11)，两个投料口均采用不对称角度喇叭状结构；所述不对称角度喇叭状投料口，其上倾角设计为5°，其下倾角设计为10°。本实用新型具有熔化温度高、熔化面积大、产出品质量高和热效率高等优点。
文档编号C03B5/00GK201842757SQ20102057701
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者侯小龙, 李晓庆, 王斌, 王旺林, 王石林, 胡仕友 申请人:黄冈市华窑中远窑炉有限公司