[发明专利]控制玻璃熔化熔炉操作

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃熔化熔炉(glassmeltingfurnace)的操作，其中玻璃制作(glassmaking)成分熔化以产生熔融玻璃制作材料的熔池(bath)，可从熔融玻璃制作材料生产固体玻璃。

背景技术

在玻璃的制造中，玻璃制作材料通过从利用氧燃烧燃料的燃烧器提供的热来在玻璃熔化熔炉中熔化。燃料可利用作为氧的来源的空气来燃烧，或利用含有比空气更高的氧含量的流来燃烧。熔炉(furnace)必须由可经得起在熔炉中普遍的非常高温度的材料来制造。常采用的建造材料是公知的，其典型地包括AZS和硅质耐火材料(refractory)和相关材料。

然而，玻璃熔化熔炉中的状态已知会引起熔炉的内表面的侵蚀，尤其是玻璃制作材料上方的顶部(“冠部(crown)”)。用于冠部的最广泛使用的材料是用于碱石灰硅玻璃熔炉的硅砖。由玻璃熔化熔炉中的玻璃批料(batchmaterial)和熔融玻璃产生的碱蒸气(大部分是NaOH和KOH)与硅耐火砖反应，且随着时间的流逝而在冠部的内表面上形成玻璃状硅酸盐材料。当足够浓度的碱金属氧化物(主要是Na₂O和K₂O)累积在玻璃状硅酸盐层中时，玻璃状材料可变得足够流动的以直接地滴入熔炉中的熔融玻璃中，或沿硅质耐火材料表面蔓延且在熔炉中的其它耐火材料表面上蔓延，且溶解或移走耐火材料颗粒中的一些，耐火材料颗粒中的一些落入熔融玻璃中。此侵蚀是非期望的，因为其导致冠部中的材料损失，这最终导致冠部的昂贵修理或替换，且因为侵蚀产物已知会落入熔炉中的熔融玻璃材料的池中，且引起玻璃产品中的缺陷。

本发明提供了下述方法：用于控制熔炉气氛，以减小耐火材料的侵蚀且改善玻璃的质量，具体而言，增大玻璃的氧化态(即，减小氧化还原比，其为二价铁与三价铁的摩尔比)来生产特征为高透光性(transmissionoflight)的玻璃(用于使用诸如通透平板玻璃和玻璃餐具)。优选地，氧化还原比减小0.01到0.20。

发明内容

本发明的一个方面为一种操作玻璃熔化熔炉的方法，熔炉包括由相对的侧壁、后壁、顶部和前壁限定的玻璃熔化室，该方法包括：

(A)在所述玻璃熔化室的熔化区中熔化玻璃制作材料以建立熔融玻璃制作材料的熔池，通过来自所述熔化区的所述侧壁中的相对的蓄热器端口中的两对或更多对的燃料和预热氧化剂的燃烧而提供至所述熔池之上的熔化区的热，其中所述燃烧在所述熔化区中的所述熔池之上形成包括燃烧产物的气氛，其中涌出(spring)区存在于所述熔池中，

(B)使熔融玻璃制作材料从熔化区进入且穿过玻璃熔化室的精炼区，且然后经由所述前壁中的端口离开所述玻璃熔化室，

(C)将燃料的至少一个气态流或雾化流体流和至少一个氧化剂流注射到熔融玻璃制作材料上方的精炼区中，且燃烧所述精炼区中的所述燃料和氧化剂，以将所述精炼区中在所述熔池表面附近的气氛中的平均氧浓度增大1vol%到60vol%，以及

(D)调整所述蓄热器端口中的各个的燃料和燃烧空气流率，以使离开位于涌出区与精炼区之间的所述蓄热器端口中的各个的烟道(flue)气体中的氧浓度在2vol%到10vol%之间，优选地2vol%到6vol%之间。

在本发明的优选方面中，在步骤(C)中注射的所述至少一个氧化剂流包括35vol%到100vol%的氧，且所述燃料在步骤(C)中以相对于步骤(C)中注射的氧化剂的化学计量比的110%到2000%来注射。

当在本文中使用时，“玻璃制作材料”包括以下材料中的任何及它们的混合物：沙(主要是SiO₂)、碱灰(主要是Na₂CO₃)、石灰石(主要CaCO₃和MgCO₃)、长石、硼砂(水合硼酸钠)、钠和钾的其它氧化物、氢氧化物和/或硅化物，以及之前通过熔化和凝固前述中的任何来产生的玻璃(如，再循环的固体玻璃件)。玻璃制作材料还可包括功能添加剂，如批量氧化剂(例如芒硝(硫酸钠，Na₂SO₄)和/或硝石(硝酸钠，NaNO₃和/或硝酸钾，KNO₃))以及澄清剂(finingagent)(如锑白(Sb₂O₃))。