[发明专利]控制玻璃熔化炉气体循环

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃熔化(glassmelting)炉的操作，在玻璃熔化炉中，玻璃制作成分熔化来生产熔化的玻璃制作材料的熔池(bath)，固态玻璃可从熔化的玻璃制作材料生产。

背景技术

在玻璃的制造中，玻璃制作材料通过从以氧来燃烧燃料的燃烧器(burner)所提供的热来在玻璃熔化炉中熔化。燃料可用作为氧源的空气来燃烧，或用含有比空气的氧含量更高的氧含量的流来燃烧。炉必须由可经受在炉之内普遍的非常高的温度的材料来制造。常采用的构筑材料是广为人知的，典型地包括AZS和二氧化硅耐火材料(refractory)和相关材料。

然而，在玻璃熔化炉之内的状态已知会引起炉的内表面的侵蚀，尤其是在玻璃制作材料之上的顶部(“冠部(crown)”)的侵蚀。最广泛地用于冠部的材料是用于碱-石灰-硅酸盐玻璃熔化炉的二氧化硅砖。从玻璃熔化炉中的玻璃批量(batch)材料和熔化的玻璃所产生的碱蒸气(主要是NaOH和KOH)与二氧化硅耐火材料砖起反应，并且随着时间的过去而在冠部的内表面上形成玻璃质硅酸盐材料。当足够浓度的碱金属氧化物(主要是Na₂O和K₂O)累积在玻璃质硅酸盐层中时，玻璃质材料可变为足够流动的来直接地滴入炉中的熔化的玻璃中，或沿着二氧化硅耐火材料表面并在炉中的其它耐火材料表面之上蔓延，并且溶解或移出落入熔化玻璃中的一些耐火材料颗粒。该侵蚀是非期望的，因为其导致冠部中的材料损失，这最终导致冠部的昂贵的修理或替换，并且由于侵蚀产物已知为会落入炉中的熔化的玻璃材料的池中并引起玻璃产品中的缺陷。

本发明提供了用于控制炉气氛(atmosphere)以减小耐火材料的侵蚀并改善玻璃的质量的方法，特别地，以提高玻璃的氧化状态，即，降低氧化还原比(radox ratio)，其为二价铁与三价铁的摩尔比，以生产用于诸如透明平板(flat)玻璃和玻璃餐具的以高透光性为特征的玻璃。优选地，氧化还原比降低了0.01到0.20。

发明内容

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

(A)在所述玻璃熔化室的熔化区中使玻璃制作材料熔化，以建立熔化的玻璃制作材料的熔池，通过燃烧来自在所述玻璃熔化炉的所述侧壁中的两对或多对相对的蓄热器(regenerator)端口(port)的燃料和预热的氧化剂来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了包含燃烧产物的气氛，

(B)使熔化的玻璃制作材料从熔化区进入并通过玻璃熔化室的精炼(refining)区，并且随后通过所述前壁中的端口脱离所述玻璃熔化室，而没有在所述熔化的玻璃制作材料之上在所述精炼区中燃烧燃料和氧化剂，以及

(C)从在所述精炼区的至少一个侧壁中的至少一个位置在朝向所述精炼区的另一侧壁的方向上，或从在所述前壁中的至少一个位置在朝向所述后壁的方向上，用足够的动量将至少一个气态流喷射入熔化的玻璃制作材料上方的精炼区中，以使从所述熔化区进入所述精炼区中的所述燃烧产物的流减少。

本发明的另一方面为一种操作玻璃熔化炉的方法，该炉包括由相对的侧壁、后壁、顶部和前壁限定的玻璃熔化室，该方法包含：

(A)在所述玻璃熔化室的熔化区中使玻璃制作材料熔化，以建立熔化的玻璃制作材料的熔池，通过燃烧来自在所述玻璃熔化炉的所述侧壁中的两对或多对相对的蓄热器端口的燃料和预热的氧化剂来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了包含燃烧产物的气氛，

(B)使熔化的玻璃制作材料从熔化区进入并通过玻璃熔化室的精炼区，并且随后通过在所述前壁中的端口脱离所述玻璃熔化室，而没有在所述熔化的玻璃制作材料之上在所述精炼区中燃烧燃料和氧化剂，

(C)将包含了21%到100%的体积分数的氧的至少一个气态流或雾化流体流喷射入熔化的玻璃制作材料上方的精炼区中，以使在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(concentration)增大1%到60%的体积分数，以及

(D)调整所述蓄热器端口中的每一个的燃料和燃烧空气流动速率，以使离开所述蓄热器端口中的每一个的烟道(flue)气体中的氧浓度在1%到6%的体积分数之间。