表面上看玻璃电熔不过是欧姆定律、焦耳定理和其它一些基本电工原理的简单应用。但实际复杂得多。电熔窑设计考虑包括：冷顶还是热顶，单个熔化池还是多个熔化池，单相、两相还是三相供电，六角形截面还是矩形截面，垂直电极还是水平电极，加料方式等。

    从热顶的矩形窑到冷顶的圆形窑，有着大量的设计方案可供选择，是采用单层电极还是多层电极。当使用水平电极时，应不断推进电极，电极在使用中的不断耗蚀、损坏，其浸入量是不断减少的。使用垂直电极则电极弯变损坏的可能性减少了，也减少了由于浸入量变得太短引起池墙损坏的事故。但只要留意钼的选择，维护好电极及其水冷套，电极的弯变及损坏是可以避免的。

对于某些玻璃，特别是含挥发组分的玻璃，在考虑它们的熔制时其燃料费用已降为次要因素。例如铅玻璃，氟玻璃和硼玻璃，如要避免建造高温气体净化设备，就必须考虑使用冷顶电熔窑。

    电熔窑的熔化率不会因设计方案的不同而有显著变化，因为控制熔化率的主要因素是玻璃成分和碎玻璃用量。对于“难熔”的玻璃，其熔化率可取1.5T/m2d，其它玻璃可达4 T/m2d。

    日产量低于20吨、要求连续生产的小型电熔窑应该是冷顶的。但每天两班倒的手工操作，在周末维持在极低产量上的电熔窑，最好采用热顶的。

现今电熔窑的一个倾向是熔化池较深，目前运转的大量电熔窑其深度都超过了2.5m。这一点再次确定了电熔窑应该选取优质耐火材料，其砖缝应尽可能地小，以免炉底砖块间玻璃液的挤出。

7.1全电熔窑的形状

    上个世纪50年代以后设计出一种冷顶窑，使配合料层获得隔热的优点，维持住了玻璃液中的挥发组分。而在传统的火焰窑内、挥发组分总是要从玻璃液面上不断地逸出的。从表7.1.1看出电熔窑的采用使挥发损耗显著的减少。

    表7.1.1 采用电熔窑熔化挥发损耗[%]的减少

    在英国的设计中，配合料的加入由一台移动式输送机完成，加料机把配合料撒播到整个熔化池的玻璃液面上，提供了一种真正的垂直熔化。美国的设计则是用一台推进型加料机完成加料操作的，配合料从端墙一侧进入炉内获得一个近乎完整的配合料复盖层，但提供的是一种水平与垂直相结合的熔化方式。

    英国的公司用矩形电熔窑、单相电源的熔化池致力于熔制硼硅酸盐玻璃，该电熔窑如图7.1.1中所示，配置板状钼电极。为使功率平衡，通常装备了容抗单元。分隔出一个澄清池的电熔窑使用效果不错，终于发展到用它们来熔制钠—钙玻璃、乳白氟化物玻璃及玻璃纤维。

    在同一时期，美国的公司正致力于提供、按装用来熔制钠—钙玻璃的电熔窑，鉴于要使用在平板玻璃和瓶罐容器玻璃工业中，故倾向于建造大型的池炉。对此，一种矩形的单池熔炉被发展了，在三面或四面侧墙里装上了棒伏钼电极，使用了不必配备功率平衡设备的三相电源系统。1963—1964期间，在捷克建造了两座这种类型的电熔窑。每一座生产钠—钙玻璃的能力为90吨/日。在美国还采用这一设计生产乳白氟化物玻璃。

    虽然电熔窑在不断的变革发展，仍可在至今流行的设计中清楚地看到它们的雏型，归结到两家公司早期的熔化炉设计上，其典型例子示于图7.1.2中。

    由较先的设计中总结出来令人满意的优点，在一种场合是成功的，但在另一种场合可能是祸患。故一切电熔窑设计必先进行模拟试验才能最后确定取舍。

    图7.1.3图7.1.4是日产超过100T/d的钠—钙玻璃的电熔窑。电熔窑可用两相电源运行，图中还画出了电极的布置。配合料可以由一台播撒型加料机加入，产生真正的垂直熔化，也可以在墙的一端用一台推进型加料机提供部分的水平熔化。通常对这些电熔窑的电极电路附加了恒电流或恒功率控制设备。使用垂直电极的熔化池，可用两相也可用三相电源，电极的连接方式不尽一样，以获得等功率的分布。图7.1.4中的这种特殊的电极按排，在玻璃电阻率高时很有用，因为此时比侧墙型电极系统获得更低的电压。这些电熔窑的电源，为使负载分担给三相，可以增加一台功率平衡设备，不过现今电能的不断增长，供电部门允许工作的两相电源上按装适当的负载而不考虑对第三相的平衡。 

    图7.1.5是另一类电熔窑外形的示意图及其电极布置。数年前人们就认识到了这种六角形电熔窑的优越性：①比之矩形炉，六角形的炉墙面积减少10%，②可使用完全平衡的三相电源。这就意味着热损失的减少和耐火材料费用的降低。配合料的加入通过螺旋加料机或振动加料机加到炉内装有转轴的平板上，由于转轴的旋转，使平板上的料播撒到整个表面上。现今已建造按装了许多这类电熔窑，并正熔制着许多种类的玻璃，它们有钠—钙玻璃，有色玻璃、氟化物玻璃、乳白玻璃、中性玻璃及硼硅酸盐玻璃。最近按装的一台是熔制具有抗热性能的炊具玻璃，图7.1.5中的右侧即是该种电熔窑的基本设计示意图。同时，由于结构改进，热损失减少，使这些电熔窑的功率消耗非常有效。不过，这些电熔窑的尺寸受到限制，因为电熔窑尺寸大，所需电压高。

    使用氧化锡电极熔制铅晶质玻璃的电熔窑，由于氧化锡的电流负载低，与容量相当的用钼电极熔制钠—钙玻璃的电熔窑相比，需要有多得多的电极数量。例如一座20吨的钠—钙玻璃电熔窑需要6支直径为5cm的钼电极，同样为20吨的一座铅晶质玻璃电熔窑将需要按置60支的氧化锡电极。在这类电熔窑中，把配合料播撒到整个玻璃液面上维持完全的冷顶是最为重要的，只有此时才能获得冷顶熔制的全部优点。

    图7.1.6是小型的三相电熔窑。三角形的是一种特意设计、造价便宜的电熔窑，适合于在不发达地区建造使用。这种电熔窑只有电极砖和流液洞砖是AZS的，用手工加料，由一台简单的三相调压器进行控制。工作池与熔化池由流液洞分开，手工成型。

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