提高浮法玻璃配合料熔化效率的四种途径

多年以来，玻璃工作者从提高热源和配合料之间的传热效率、改善配合料颗粒级配、改善配合料的传热效率等方面入手，针对如何提高配合料熔化效率的问题，做了大量的研究和创新，提出了一些能够提高配合料熔化效率的方法。

配合料的密实化是指将料层由松散堆积的状态加工为以团、块为主的密实状态，再加入到熔窑内，密实化后，配合料的孔隙率可由原来的40%~50%降低至8%左右，导热系数也可由原来的0.273 W/(m·℃)增加到0.43~0.49 W/(m·℃)，这就大大加速了配合料间的传热速率，加快了固相反应，最终会使玻璃熔化时间缩短30%以上。

配合料密实化后，除了能增加传热效率外，还具有减轻甚至消除窑内外粉尘飞扬的效果，提高了生产线上的细粉利用率，对硅砂熔化也起到了一定的促进作用。

根据生产工艺的不同，配合料的密实化一般有粒化、挤压、压实3种方式。

玻璃液内有效导热与玻璃液层内的温度分布、玻璃液内部流动剧烈程度都有很大关系。

当在熔窑熔化部化料区安装电极进行电助熔时，一方面料层下的玻璃液在电助熔的作用下热量得到了补充，温度升高，加速了对配合料的熔化。另一方面，玻璃液在电极的作用下形成局部热不均匀，从而使其内部产生涡流，电极处的玻璃液温度较高，此处玻璃液受热膨胀，对周围的玻璃液产生压力，同时密度减小，造成其向上和向两侧流动，同时底部较冷的玻璃液从两侧补充到电极周围，产生的涡流形式如图1所示。

此涡流的存在加强了玻璃液对配合料层的冲刷和热量传递，从而提高了配合料的熔化效率。

浸没式熔化技术又叫浸没燃烧熔化技术，如图2所示，是指燃烧器设置在熔窑的底部，当燃料与氧气复合点燃后，火焰从下向上喷出，而配合料从熔窑上方加入，配合料分解熔化产生的高温气泡经过冷的料层从上方排走，大量的热量被配合料吸收，高温气泡与低温配合料之间发生较为复杂的气液相互作用和高效的热交换，减少了热量的损失，提高了能源利用效率。

据粗略估计，与传统的玻璃熔窑相比，采用浸没式熔化技术，玻璃熔窑的尺寸约为传统玻璃 熔窑的15%，熔化率可达20~30 t/(m2·d)，可以减少大约80%的投资成本。如果不回收外墙冷却水的热量，这种熔窑可比目前最好的全氧燃烧熔窑节能5%左右。如果回收利用20%外墙冷却水的热量，则节能率可提高到7.5%

空中玻璃熔化技术以日本的NEDO技术开发机构为中心进行研发，是以尽可能减少玻璃熔化的能耗为目的开发的新型熔化方法。该方法采用等离子体与全氧燃烧火焰的复合形式作为热源，如图4所示，直接将玻璃原料粒子投入到加热源进行加热熔化，传热效率很好，熔化时间为原料粒子在空中的飞翔时间（1s以内）。本方法将原料粒化为颗粒状原料粒子，可促进熔化均匀，每个粒子熔化后均为最终玻璃组成的玻璃，不需要在大的熔化池内长时间维持高温，大大降低了能耗。

这项技术还可大幅度减少熔化池体积，不需长时间维持高温，大幅度地减少能耗，现行的蓄热式熔窑玻璃液在窑内平均停留时间短的约为1.5天，长的约为7天，而新的空中熔化玻璃既可保证玻璃质量，也可缩短停留时间，钠钙硅玻璃熔化可在几小时内达到玻璃成形要求。

上述几种提高玻璃配合料熔化效率的方法虽形式各异，但都是从解决热源到玻璃配合料的传热效率，提高配合料内的传热效率，优化配合料的颗粒级配等方面着手，采取各种先进的工艺方法来达到提高熔化效率的目的。

浮法玻璃熔窑40%左右的能源利用率确实不是一个让人满意的数字，从传热的角度上来说， 现有的熔化方法也存在着诸多的不合理性，只是受到现阶段工艺和装备的限制，权衡各方面利弊后采取了此种熔化方法，相信随着社会整体科技水平和装备水平的提高，会不断有新型的、更加合理的熔化工艺出现。