CN102910799B - 加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑包括熔窑主体，所述熔窑主体为熔化部，多个加热电极安装于所述熔化部的池底上，所述加热电极包括电极，所述电极的形状是半圆球状，电源通过电缆连接至所述电极，所述电极为钼电极，所述电极下方设有冷却水套，所述冷却水套与电极间由银片连接。本发明的加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，设在熔化部池底上的电极为钼电极，钼电极是半圆球状的，使用寿命长，可以在整个熔窑周期内使用，避免电极损坏对玻璃熔化的影响，且所用钼材料少，可以降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃熔窑技术领域，特别涉及一种加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑。
背景技术
无碱硼铝硅酸盐玻璃具有热膨胀系数低、机械强度高、化学稳定性好、耐高温等一系列优良特性，得到了广泛应用。由于玻璃组成中二氧化硅和氧化铝含量高，玻璃难熔化，且高温粘度大，澄清均化困难，为得到透明均匀无缺陷的玻璃，所需熔化温度高，一般要高于1600℃；高温下硼挥发量大，玻璃液表面易产生富硅相，使玻璃产生条纹等缺陷。通常玻璃熔窑大多采用火焰燃烧加热，由于玻璃液的导热性和流动性较差，且底部玻璃液离火焰较远，因而底部玻璃液温度较低，使得底部产生停滞层，玻璃容易析晶而影响玻璃的质量。如果仅靠提高火焰温度来提高底部玻璃液温度，则会加剧硼的挥发，另外火焰空间温度太高，又会加剧熔窑耐火材料的侵蚀，从而产生更多的玻璃缺陷，缩短熔窑的使用寿命。无碱硼铝硅酸盐对玻璃的质量要求很高，用传统火焰燃烧熔窑熔化无碱硼铝硅酸盐玻璃时玻璃缺陷多、合格率低。传统火焰燃烧熔窑上部空间温度较高，从窑顶和胸墙的散热较多，另外高温废气排放带走了大量热量，故传统火焰燃烧熔窑热效率低。
为克服单纯火焰燃烧带来的不足，1902年Voelker氏获得在玻璃原料中通电加热、熔化玻璃的专利，1907年法国的Sauvegeon氏获得通电熔化炉的专利权。
电熔的方式有四种：
（1）直接通电，即利用电流在玻璃液中产生的焦耳热熔化玻璃；
（2）利用电阻发热体的辐射，进行间接加热；
（3）同时采用上述（1）（2）的方式；
（4）高频加热。
比较（1）～（4）的方法，由于方法（1）的热能利用效率高而被玻璃工业广泛采用。
电助熔是利用高温下玻璃液的导电性，通过插入底部玻璃液中电极将电流引入玻璃液中，两电极间的玻璃液在电流的作用下产生焦耳热，从而提高底部玻璃液的温度，加速配合料的熔化、玻璃液的澄清和均化。
电助熔的优点：
（1）提高玻璃熔化质量，对玻璃液整体加热均一，所以可以得到质地均匀的玻璃。
（2）可以保存原料中的易挥发成分，与火焰燃烧炉比，由于提高了底部玻璃液温度，上部火焰空间的温度可以适当降低，从而减少了易挥发成分的挥发。
（3）减少大气污染，因为燃料减少，燃烧产物相应减少，且挥发物减少，排放到大气的废气和粉尘量减少，所以减少了大气污染。
（4）生产适应能力强，可以通过调节电功率来调节熔化能力，满足生产需要。
与火焰燃烧熔窑相比，电助熔由于提高了底部玻璃液温度，玻璃液对耐火材料的侵蚀较快，需要采用高质量的耐火材料，以克服耐火材料侵蚀带来的玻璃不良和熔窑寿命的缩短。
一般作为电助熔的加热电极有：二氧化锡电极、铂金电极和钼电极。
传统的二氧化锡电极由于使用温度低（1500℃以下）、还原性强、耐热冲击性差而限制了该电极的使用。因无碱硼铝硅酸盐玻璃熔化温度高，玻璃液侵蚀能力强，不适宜使用传统的二氧化锡电极。
铂金电极由于通过电极的电流很大，电极端部易因电流密度过大而使铂金电极过度损耗。铂金是一种稀有贵金属，价格昂贵，电极的损耗不仅缩短了电极的寿命，使成本上升，而且损耗产生的铂金颗粒造成产品缺陷，影响产品质量。
钼电极因其熔点高耐高温、电传导性能好、抗腐蚀及不易使玻璃着色等优点而广泛应用于光学玻璃、玻璃纤维、硼硅酸盐玻璃熔窑的加热电极。缺点是价格昂贵，大小和形状受到限制。
采用钼电极加热的玻璃熔窑，钼电极的结构和使用直接影响钼电极的使用寿命，从而直接影响玻璃的熔化质量和熔窑的使用寿命。专利CN1041858A、CN1762865A、CN1837110A、CN102209408A、CN201334426Y中所提钼电极均是棒状钼电极。由于棒状钼电极直径较小，为满足加热要求需要做得很长，伸入玻璃液的长度大约500-700mm,这样就决定了棒状钼电极所需钼材料多且容易损坏，一是烤窑升温过程中容易断裂，二是使用过程中电极根部易被氧化和玻璃液侵蚀而发生断裂。电极断裂后，玻璃不能正常熔化，容易产生玻璃缺陷，影响玻璃质量。为了确保电助熔不受影响，通常的做法是将一根一根连接起来的电极向玻璃液内顶进，在顶进的过程中需要停电、停冷却水，对玻璃熔化的影响很大。顶完后通冷却水时易发生冷却水套破裂事故，因停水后水套温度高，水汽化膨胀所致。如果电极损坏无法修复，则玻璃熔化将无法正常进行，熔窑只有停下来冷修。
专利CN101921051A中所述钼电极是安装在池壁上的，不利于提高底部玻璃液的温度，不利于充分发挥电助熔的作用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是现有的钼电极为棒状，所需钼材料多且容易损坏，不仅影响玻璃质量而且影响生产进度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃熔窑的加热电极，包括电极，所述电极的形状是半圆球状，电源通过电缆连接至所述电极，所述电极为钼电极，所述电极下方设有冷却水套，所述冷却水套与电极间由银片连接，在冷却水出口设有温度监测装置，在熔窑操作控制室内还设有报警装置，所述电极的表面电流密度分布均匀，所述电极为99.96%钼材料制成的。
本发明还提供了一种具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，包括熔窑主体，所述熔窑主体为熔化部，多个加热电极安装于所述熔化部的池底上，所述加热电极包括电极，所述电极的形状是半圆球状，电源通过电缆连接至所述电极，所述电极为钼电极，所述电极下方设有冷却水套，所述冷却水套与电极间由银片连接，在冷却水出口设有温度监测装置，在熔窑操作控制室内还设有报警装置，所述电极的表面电流密度分布均匀，所述电极为99.96%钼材料制成的。
作为本发明的优选技术方案，所述熔化部分为加料口侧区域、中央区域和流液洞侧区域，在每一个区域上均设有2～4对加热电极，且所述加热电极沿所述熔窑主体中心线对称布置，所述加料口侧区域、中央区域和流液洞侧区域的加热电极的电加热功率分别单独设定和调整，设定为定功率控制模式或者定电流控制模式；安装加热电极的熔化部的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强的高锆砖。
作为本发明的进一步改进，在所述熔化部两侧的胸墙上设有全氧烧枪，每侧胸墙上设有全氧烧枪1-6支，两侧全氧烧枪错位排列，在加料口侧区域的前脸墙或碹顶上设置有1-2个烟道。
本发明的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，加热电极是设在熔窑主体的熔化部池底上的，目的是为了提高底部玻璃液的温度，改善玻璃液的对流，尽可能地降低熔化部上部空间温度，减少硼的挥发。为平衡熔化部上部空间的温度，满足玻璃熔化需要，在熔化部两侧的胸墙上设有全氧烧枪，两侧全氧烧枪错位排列，避免对烧和火焰冲撞，增加火焰覆盖面积，烟道的设置可以排出火焰燃烧产生的废气。本发明的电助熔由于提高了底部玻璃液温度，玻璃液对耐火材料的侵蚀加快，为克服耐火材料侵蚀带来的玻璃不良和熔窑寿命的缩短，安装加热电极的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强氧化锆含量95%左右的高锆砖。
本发明的有益效果是：与现有技术的电极相比，首先，无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑的电极是由99.96%钼材料制成的，熔化点高达2620℃，特别适合难熔无碱硼铝硅酸盐玻璃高温熔化的要求，且不会对玻璃造成污染。第二，设在熔化部池底上的电极为钼电极，钼电极是半圆球状的，半圆球状电极所用钼材料少，可以降低成本，半圆球状钼电极抗热震动性能好，不会发生断裂，确保在整个窑期内都能发挥电助熔的作用。不会发生像棒状电极的断裂现象，因而不需要停电停水往炉内顶进，避免对熔化的影响。第三，半圆球状钼电极的表面电流密度分布均匀，不会出现局部电流密度超限而发生微小放电对电极造成损伤、产生气泡。第四，电极设有冷却水套，冷却水温有监测装置和报警装置，冷却水温可以有效控制，冷却效果好，可有效延长电极寿命。第五，冷却水套与电极间由银片连接，确保接触良好。第六，安装加热电极的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强氧化锆含量95%左右的高锆砖，可以避免耐火材料侵蚀带来的玻璃不良，延长熔窑的寿命。
本发明的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，设在熔化部池底上的电极为钼电极，钼电极是半圆球状的，使用寿命长，可以在整个熔窑周期内使用，避免电极损坏对玻璃熔化的影响，且所用钼材料少，可以降低成本。
附图说明
图1是本发明熔窑主体的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明加热电极的结构示意图；
其中，1-熔窑主体，2-电极，3-电缆，4-冷却水套，5-银片，6-温度监测装置，7-加料口侧区域，8-中央区域，9-流液洞侧区域，10-全氧烧枪，11-烟道。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
如图所示，本发明的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，包括熔窑主体1，所述熔窑主体1为熔化部，多个加热电极安装于所述熔化部池底上，所述加热电极包括电极2，所述电极2的形状是半圆球状，电源通过电缆3连接至所述电极2，所述电极2为钼电极，所述电极2下方设有冷却水套4，所述冷却水套4与电极2间由银片5连接，在冷却水出口设有温度监测装置6，在熔窑操作控制室内还设有报警装置，所述电极2的表面电流密度分布均匀，所述电极2为99.96%钼材料制成的；所述熔化部分为加料口侧区域7、中央区域8和流液洞侧区域9，在每一个区域上均设有2～4对加热电极，且所述加热电极沿所述熔窑主体1中心线对称布置，所述加料口侧区域7、中央区域8和流液洞侧区域9的加热电极的电加热功率分别单独设定和调整，设定为定功率控制模式或者定电流控制模式；安装加热电极的熔化部的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强的高锆砖；在所述熔化部两侧的胸墙上设有全氧烧枪10，每侧胸墙上设有1-6支全氧烧枪10，两侧全氧烧枪10错位排列，在加料口侧区域7的前脸墙或碹顶上设置有1-2个烟道11。
本发明的电极设有冷却水套，冷却水套的材质为耐热不锈钢，冷却水为循环软化水，控制进水I或出水O的流量来确保电极的冷却效果，冷却水出口有温度监测装置和报警装置，报警装置安装在熔窑操作控制室，以便操作人员及时发现水温超标并及时调节水温，冷却水出口温度控制在45℃以内。加料口侧区域、中央区域和流液洞侧区域加热电极的电加热功率分别单独设定和调整，设定为定功率控制模式或者定电流控制模式，可以满足熔化部不同位置的不同功能需要。加热电极对熔融态玻璃直接加热，可以提高熔融态玻璃的温度，改善玻璃液的对流，加速配合料的熔化、玻璃液的澄清和均化，不仅可以提高熔窑的产量，而且可以提高玻璃液的质量。电助熔加热既可以单独运用，即为全电熔，也可以与火焰燃烧加热配合运用，电助熔加热和火焰燃烧加热可以互为补充，单独调节，增加了熔窑的可操作性，例如，根据需要可单独增加或减少电或燃料的用量。
本发明的加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，加热电极是设在熔窑主体的熔化部池底上的，目的是为了提高底部玻璃液的温度，改善玻璃液的对流，尽可能地降低熔化部上部空间温度，减少硼的挥发。为平衡熔化部上部空间的温度，满足玻璃熔化需要，在熔化部两侧的胸墙上设有全氧烧枪，两侧全氧烧枪错位排列，避免对烧和火焰冲撞，增加火焰覆盖面积。烟道的设置可以排出火焰燃烧产生的废气。本发明的电助熔由于提高了底部玻璃液温度，玻璃液对耐火材料的侵蚀加快，为克服耐火材料侵蚀带来的玻璃不良和熔窑寿命的缩短，安装加热电极的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强氧化锆含量95%左右的高锆砖。
本发明的有益效果是：与现有技术的电极相比，首先，无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑的电极是由99.96%钼材料制成的，熔化点高达2620℃，特别适合难熔无碱硼铝硅酸盐玻璃高温熔化的要求，且不会对玻璃造成污染。第二，设在熔化部池底上的电极为钼电极，钼电极的形状是半圆球状的，半圆球状电极所用钼材料少，可以降低成本，半圆球状钼电极抗热震动性能好，不会发生断裂，确保在整个窑期内都能发挥电助熔的作用。不会发生像棒状电极的断裂现象，因而不需要停电停水往炉内顶进，避免对熔化的影响。第三，半圆球状钼电极的表面电流密度分布均匀，不会出现局部电流密度超限而发生微小放电对电极造成损伤、产生气泡，电极的最大表面电流可达1～3A/cm2。第四，电极设有冷却水套，冷却水温有监测装置和报警装置，冷却水温可以有效控制，冷却效果好，可有效延长电极寿命。第五，冷却水套与电极间由银片连接，确保接触良好。第六，安装加热电极的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强氧化锆含量95%左右的高锆砖，可以避免耐火材料侵蚀带来的玻璃不良，延长熔窑的寿命。
本发明的加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，设在熔化部池底上的电极为钼电极，钼电极是半圆球状的，具有构造简单、易于实现，有利于提高玻璃熔窑的热效率、提高玻璃品质，可以与火焰燃烧配合运用等特点，使用寿命长，可以在整个熔窑周期内使用，避免电极损坏对玻璃熔化的影响，且所用钼材料少，可以降低成本。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的加热电极及具有该加热电极的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑以及所使用的加热电极，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种加热电极，其特征在于：包括电极（2），电源通过电缆（3）连接至所述电极（2），所述电极为钼电极，所述电极（2）下方设有冷却水套（4），所述冷却水套（4）与电极（2）间由银片（5）连接，所述电极（2）的形状是半圆球状。
2.如权利要求1所述的加热电极，其特征在于：所述电极（2）的表面电流密度分布均匀，所述电极（2）为99.96%钼材料制成的。
3.一种无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，其特征在于：包括熔窑主体（1），所述熔窑主体（1）为熔化部，多个加热电极安装于所述熔化部的池底上，所述加热电极包括电极（2），电源通过电缆（3）连接至所述电极（2），所述电极为钼电极，所述电极（2）下方设有冷却水套（4），所述冷却水套（4）与电极（2）间由银片（5）连接，在冷却水出口设有温度监测装置（6），在熔窑操作控制室内还设有报警装置，所述电极（2）的形状是半圆球状，由99.96%钼材料制成的，所述电极（2）的表面电流密度分布均匀，安装加热电极的熔化部的池底电极砖采用耐玻璃液侵蚀能力强的高锆砖。
4.如权利要求3所述的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，其特征在于：所述熔化部分为加料口侧区域（7）、中央区域（8）和流液洞侧区域（9），在每一个区域上均设有2～4对加热电极，且所述加热电极沿所述熔窑主体（1）中心线对称布置。
5.如权利要求4所述的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，其特征在于：所述加料口侧区域（7）、中央区域（8）和流液洞侧区域（9）的加热电极的电加热功率分别单独设定和调整，设定为定功率控制模式或者定电流控制模式。
6.如权利要求3至5中任一项权利要求所述的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，其特征在于：在所述熔化部两侧的胸墙上设有全氧烧枪（10），每侧胸墙上设有全氧烧枪（10）1-6支，两侧全氧烧枪（10）错位排列。
7.如权利要求6所述的无碱硼铝硅酸盐玻璃熔窑，其特征在于：在加料口侧区域（7）的前脸墙或碹顶上设置有1-2个烟道（11）。
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