本公開涉及玻璃制造領域，尤其涉及一種玻璃窯爐和玻璃熔化控制方法。

背景技術：

在熔化玻璃時，玻璃配合料中各種材料的熔化難度有差異，例如熔化特種高鋁高堿玻璃時，該玻璃中的鋁的熔化難度高，堿的熔化難度小，因此熔化溫度區域跨度大。在使用現有的玻璃窯爐對這種玻璃進行熔化時，由于窯爐內溫度統一控制，因此兩種配合料熔化的程度不同、熔化的區域不同，從而導致熔化后的玻璃液均勻度低、質量差。

技術實現要素：

本公開提供一種玻璃窯爐和玻璃熔化控制方法，用于解決現有技術中存在的熔化后的玻璃液勻度低、質量差的問題。

為了實現上述目的，根據本公開實施例的第一方面，提供一種玻璃窯爐，所述玻璃窯爐上設置有加料口和出料口，其特征在于，所述玻璃窯爐包括：窯爐頂部和窯爐池底；

所述窯爐池底為階梯形結構，用于放置玻璃液，所述窯爐池底包括多個階梯，所述多個階梯的深度依次遞增，每個階梯的深度為每個階梯距離所述玻璃液的液面的距離，在所述每個階梯上設置有至少一個電極，每個階梯上設置的電極均位于所述玻璃液的液面以下；

所述窯爐頂部與所述玻璃液的液面組成燃燒空間，所述燃燒空間中設置有按均勻分布排列的多個純氧槍；

所述加料口位于所述窯爐池底的深度最淺的階梯一端的爐壁上，且所述加料口高于所述玻璃液的液面，所述出料口位于所述窯爐池底的深度最深的階梯一端的爐壁上，且所述出料口低于所述玻璃液的液面。

可選的，所述每個階梯上的電極的長度隨每個階梯的深度的增加而逐級階梯遞增，所述電極的長度為所述電極的頂端到所述電極所在的階梯表面的距離。

可選的，所述每個階梯上設置有多個長度相同的電極。

可選的，所述每個階梯上方的燃燒空間至少設置有一個所述純氧槍。

可選的，所述每個階梯上設置有長度相同的4個電極，所述4個電極的接電方式為兩相系統，所述兩相系統通過斯科特變壓器供電。

可選的，所述窯爐池底包括多個階梯包括第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯，其中所述第一階梯，所述第二階梯，所述第三階梯和所述第四階梯的深度分別為第一深度、第二深度、第三深度和第四深度，其中所述第一深度<所述第二深度<所述第三深度<所述第四深度；

所述第一階梯上設置有第一電極組，所述第二階梯上設置有第二電極組，所述第三階梯上設置有第三電極組，所述第四階梯上設置有第四電極組和第五電極組，所述第一電極組、所述第二電極組、所述第三電極組、所述第四電極組、所述第五電極組的電極長度分別為第一長度、第二長度、第三長度、第四長度和第五長度，所述第一長度<所述第二長度<所述第三長度<所述第四長度<所述第五長度；

所述燃燒空間中設置的多個純氧槍包括：設置在所述第一階梯上方的第一純氧槍，設置在所述第二階梯上方的第二純氧槍，設置在所述第三階梯上方的第三純氧槍，以及設置在所述第四階梯上方的第四純氧槍和第五純氧槍。

根據本公開實施例的第二方面，提供一種玻璃熔化控制方法，應用于玻璃窯爐，所述玻璃窯爐上設置有加料口和出料口，所述玻璃窯爐包括：窯爐頂部和窯爐池底；所述窯爐池底為階梯形結構，用于放置玻璃液，所述窯爐池底包括多個階梯，所述多個階梯的深度依次遞增，每個階梯的深度為每個階梯距離所述玻璃液的液面的距離，在所述每個階梯上設置有至少一個電極，每個階梯上設置的電極均位于所述玻璃液的液面以下；所述窯爐頂部與所述玻璃液的液面組成燃燒空間，所述燃燒空間中設置有按均勻分布排列的多個純氧槍；所述加料口位于所述窯爐池底的深度最淺的階梯一端的爐壁上，且所述加料口高于所述玻璃液的液面，所述出料口位于所述窯爐池底的深度最深的階梯一端的爐壁上，且所述出料口低于所述玻璃液的液面，所述方法包括：

獲取所述每個階梯上的電極在所述玻璃液中產生的熱量；

根據每個階梯上的電極在所述玻璃液中產生的熱量，調整所述多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，以使所述每個階梯對應的總熱量逐個階梯遞增，所述每個階梯對應的總熱量包括所述每個階梯上方的純氧槍產生的熱量和該階梯上的電極在所述玻璃液中產生的熱量之和。

可選的，所述每個階梯上的電極的長度隨每個階梯的深度的增加而逐級階梯遞增，所述電極的長度為所述電極的頂端到所述電極所在的階梯表面的距離，所述根據每個階梯上的電極在所述玻璃液中產生的熱量，調整所述多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，以使所述每個階梯對應的總熱量逐個階梯遞增包括：

調整為所述每個階梯上的電極提供的電流的大小，使所述每個階梯上的電極在所述玻璃液中產生的熱量逐級階梯遞增；

調整所述玻璃窯爐的燃燒空間中的所述多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，使所述每個階梯上方的純氧槍產生的熱量逐級階梯遞減，以使所述每個階梯對應的總熱量逐個逐級階梯遞增；

其中，所述多個階梯中的第1個階梯至第n個階梯的對應的總熱量之和大于第n+1個階梯至第N個階梯對應的總熱量之和，其中n，N為正整數，n<N，N表示所述多個階梯的總數。

可選的，所述窯爐池底包括多個階梯包括第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯，其中所述第一階梯，所述第二階梯，所述第三階梯和所述第四階梯的深度分別為第一深度、第二深度、第三深度和第四深度，其中所述第一深度<所述第二深度<所述第三深度<所述第四深度；所述第一階梯上設置有第一電極組，所述第二階梯上設置有第二電極組，所述第三階梯上設置有第三電極組，所述第四階梯上設置有第四電極組和第五電極組，所述第一電極組、所述第二電極組、所述第三電極組、所述第四電極組、所述第五電極組的電極長度分別為第一長度、第二長度、第三長度、第四長度和第五長度，所述第一長度<所述第二長度<所述第三長度<所述第四長度<所述第五長度；所述燃燒空間中設置的多個純氧槍包括：設置在所述第一階梯上方的第一純氧槍，設置在所述第二階梯上方的第二純氧槍，設置在所述第三階梯上方的第三純氧槍，以及設置在所述第四階梯上方的第四純氧槍和第五純氧槍；所述根據每個階梯上的電極在所述玻璃液中產生的熱量，調整所述玻璃窯爐的燃燒空間中的多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，以使所述每個階梯對應的總熱量逐個逐級階梯遞增，包括：

調整為所述第一電極組、所述第二電極組、所述第三電極組、所述第四電極組和所述第五電極組提供的電流的大小，使所述第一電極組、所述第二電極組、所述第三電極組、所述第四電極組和所述第五電極組在所述玻璃液中產生的熱量依次遞增；

調整所述第一純氧槍、所述第二純氧槍、所述第三純氧槍、所述第四純氧槍和第五純氧槍所輸出燃氣的流量，使所述第一純氧槍、所述第二純氧槍、所述第三純氧槍、所述第四純氧槍和第五純氧槍產生的熱量依次遞減，以使所述第一階梯，所述第二階梯，所述第三階梯和所述第四階梯對應的總熱量依次遞增；

其中，所述第一階梯，所述第二階梯，所述第三階梯對應的總熱量之和大于所述第四階梯對應的總熱量之和，所述第一階梯對應的總熱量為所述第一電極組在所述玻璃液中產生的熱量與所述第一純氧槍產生的熱量，所述第二階梯對應的總熱量為所述第二電極組在所述玻璃液中產生的熱量與所述第二純氧槍產生的熱量，所述第三階梯對應的總熱量為所述第三電極組在所述玻璃液中產生的熱量與所述第三純氧槍產生的熱量，所述第四階梯對應的總熱量為所述第四電極組和所述第五電極組在所述玻璃液中產生的熱量與所述第四純氧槍和所述第五純氧槍產生的熱量。

通過上述技術方案，本公開利用玻璃窯爐的窯爐池底階梯結構配合玻璃窯爐內純氧燃燒，通過對電極電流密度分配與燃氣用量的聯動控制，靈活控制玻璃窯爐內不同區域的溫度，能夠避免因為不同玻璃配合料熔化難度不同導致的熔化后的玻璃液均勻度低、質量差的問題，能夠達到使熔化后的玻璃液均勻度高、質量好的效果。

本公開的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明，應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：

圖1是一示例性實施例示出的一種玻璃窯爐的主視圖；

圖2是一示例性實施例示出的一種玻璃窯爐的截面圖；

圖3是一示例性實施例示出的一種玻璃熔化控制方法的流程圖。

附圖標記說明

1 第一電極組 1-1 第一電極組中的第一個電極

1-2 第一電極組中的第二個電極 1-3 第一電極組中的第三個電極

1-4 第一電極組中的第四個電極 2 第二電極組

3 第三電極組 4 第四電極組

5 第五電極組 6 第一純氧槍

6-1 第一純氧槍中的第一入口 6-2 第一純氧槍中的第二入口

7 第二純氧槍 8 第三純氧槍

9 第四純氧槍 10 第五純氧槍

11 玻璃窯爐 12 加料口

13 窯爐頂部 14 窯爐池底

15 出料口 h1 第一長度

h2 第二長度 h3 第三長度

h4 第四長度 h5 第五長度

H1 第一深度 H2 第二深度

H3 第三深度 H4 第四深度

具體實施方式

以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在對本公開提供的玻璃窯爐和玻璃熔化控制方法說明之前，首先對本公開各個實施例所涉及應用場景進行介紹。該應用場景為一種用于制造特種高鋁高堿玻璃的玻璃窯爐，在該玻璃窯爐中熔化玻璃獲得玻璃液，配合料從加料口中進入，玻璃液從出了口流出，本公開以熔化特種高鋁高堿玻璃為例，對各個示例性實施例進行說明。

圖1是根據一示例性實施例示出的一種玻璃窯爐的主視圖，如圖1所示，玻璃窯爐11上設置有加料口12和出料口15，其特征在于，玻璃窯爐包括：窯爐頂部13和窯爐池底14。

窯爐池底14為階梯形結構，用于放置玻璃液，窯爐池底14包括多個階梯，多個階梯的深度依次遞增，每個階梯的深度為每個階梯距離玻璃液的液面的距離，在每個階梯上設置有至少一個電極，每個階梯上設置的電極均位于玻璃液的液面以下。

窯爐頂部13與玻璃液的液面組成燃燒空間，燃燒空間中設置有按均勻分布排列的多個純氧槍。

加料口12位于窯爐池底14的深度最淺的階梯一端的爐壁上，且加料口12高于玻璃液的液面，出料口15位于窯爐池底14的深度最深的階梯一端的爐壁上，且出料口15低于玻璃液的液面。

示例的，加料口12可以與投料機連接，用于加入配合料，配合料從窯爐池底14的深度最淺的階梯一端進入，鋪滿窯爐池底14，窯爐池底14的每個階梯距離玻璃液的液面的距離依次遞增，在每個階梯和玻璃液的液面間，都設置至少一個電極，每個電極的電流密度由該電極與玻璃液的接觸面積決定。鋪滿窯爐池底14的玻璃液的液面以上到窯爐頂部13的空間為燃燒空間，該燃燒空間內設置有多個純氧槍，該多個純氧槍均勻分布在燃燒空間內，每個純氧槍輸出的燃氣流量均可以調整。如圖2所示，每個純氧槍的入口可以設置在玻璃窯爐11的兩側。玻璃液經過玻璃窯爐11的電極和純氧槍配合加熱從位于深度最深的階梯一端的爐壁上的出料口15流出。并且結合調整電極在玻璃液的液面中的深度和純氧槍輸出的燃氣流量，能夠靈活控制玻璃窯爐內不同區域的溫度。

可選的，每個階梯上的電極的長度隨每個階梯的深度的增加而逐級階梯遞增，其中，電極的長度為電極的頂端到電極所在的階梯表面的距離。

可選的，每個階梯上設置有多個長度相同的電極。

其中，該多個長度相同的電極可以組成對應階梯上的電極組，以增加電極加熱玻璃液的效率。

可選的，每個階梯上方的燃燒空間至少設置有一個純氧槍。

示例的，每個階梯上方的燃燒空間設置的純氧槍，可以與每個階梯上設置的電極聯動控制，從而可以更加精確的控制玻璃窯爐11中不同區域的溫度。

可選的，如圖2所示，每個階梯上設置有長度相同的4個電極，4個電極的接電方式為兩相系統，兩相系統通過斯科特(Scott)變壓器供電。

示例的，斯科特變壓器的輸入端與三相電源系統連接，輸出的是兩相電壓，斯科特變壓器的輸出兩相負載相同，使每個相位對稱，單組電極能夠實現單獨控制。

如圖1所示，窯爐池底14包括的多個階梯可以包括第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯，其中第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯的深度分別為第一深度H1、第二深度H2、第三深度H3和第四深度H4，其中第一深度H1<第二深度H2<第三深度H3<第四深度H4。

第一階梯上設置有第一電極組1，第二階梯上設置有第二電極組2，第三階梯上設置有第三電極組3，第四階梯上設置有第四電極組4和第五電極組5，第一電極組1、第二電極組2、第三電極組3、第四電極組4、第五電極組5的電極長度分別為第一長度h1、第二長度h2、第三長度h3、第四長度h4和第五長度h5，其中第一長度h1<第二長度h2<第三長度h3<第四長度h4<第五長度h5；

燃燒空間中設置的多個純氧槍可以包括：設置在第一階梯上方的第一純氧槍6，設置在第二階梯上方的第二純氧槍7，設置在第三階梯上方的第三純氧槍8，以及設置在第四階梯上方的第四純氧槍9和第五純氧槍10。

舉例來說，例如在熔化特種高鋁高堿玻璃時，其中鋁的熔化難度高，堿的熔化難度小，依據焦耳定律熱量計算P＝I²*R(P為功率，I為電流，R為電阻)，Q＝P*t(Q為熱量，t為時間)，在電極的直徑一定的情況下，電極表面電流密度是一定的，根據電極長度第一長度h1＜第二長度h2＜第三長度h3＜第四長度h4＜第五長度h5，由R＝ρ*h/s(ρ為電阻率，h為深度，s為表面積)得出玻璃液的電阻與電極長度成正比，因此第五電極組5產生的熱量＞第四電極組4產生的熱量＞第三電極組3產生的熱量＞第二電極組2產生的熱量＞第一電極組1產生的熱量(每個電極組為長度相同的四個電極，如圖2所示，以第一電極組1為例，包括1-1、2-1、3-1、4-1四個電極)。可以通過調節第一純氧槍6、第二純氧槍7、第三純氧槍8、第四純氧槍9、第五純氧槍10輸出的燃氣流量(每個純氧槍的入口可以設置在玻璃窯爐11的兩側，如圖2所示，以第一純氧槍6為例，在玻璃窯爐11的兩側分別有6-1和6-2兩個入口)，使得玻璃窯爐11各個階梯對應的總熱量依次增加，即各個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量與各個階梯對應燃燒空間中燃氣燃燒產生的熱量之和逐級階梯依次增加，第一階梯、第二階梯和第三階梯對應的總熱量和大于第四階梯對應的總熱量，使得鋁和堿都能夠均勻熔化。

綜上所述，本公開利用玻璃窯爐的窯爐池底階梯結構配合玻璃窯爐內純氧燃燒，通過對電極電流密度分配與燃氣用量的聯動控制，靈活控制玻璃窯爐內不同區域的溫度，能夠避免因為不同玻璃配合料熔化難度不同導致的熔化后的玻璃液均勻度低、質量差的問題，能夠達到使熔化后的玻璃液均勻度高、質量好的效果。

本公開還提供一種玻璃熔化控制方法，圖3是根據一示例性實施例示出的一種玻璃熔化控制方法的流程圖，該方法可以應用于圖1或圖2所示的玻璃窯爐，如圖3所示，該方法可以包括：

步驟310，獲取每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量。

步驟320，根據每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量，調整多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，以使每個階梯對應的總熱量逐個階梯遞增，每個階梯對應的總熱量包括每個階梯上方的純氧槍產生的熱量和該階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量之和。

示例的，可以在每個階梯到玻璃液的液面的空間中設置溫度計或溫度傳感器，用于獲取每個階梯上的電極在該區域的玻璃液中產生的熱量。純氧槍通過燃氣和高純度的氧氣混合在玻璃窯爐中進行燃燒和玻璃液進行熱交換，根據每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量，調整玻璃窯爐中純氧槍所述出燃氣的流量。

可選的，每個階梯上的電極的長度隨每個階梯的深度的增加而逐級階梯遞增，電極的長度為電極的頂端到電極所在的階梯表面的距離，則步驟320所述的根據每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量，調整多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，以使每個階梯對應的總熱量逐個階梯遞增的步驟包括：

調整為每個階梯上的電極提供的電流的大小，使每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量逐級階梯遞增。

調整玻璃窯爐的燃燒空間中的多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，使每個階梯上方的純氧槍產生的熱量逐級階梯遞減，以使每個階梯對應的總熱量逐個逐級階梯遞增。

其中，多個階梯中的第1個階梯至第n個階梯的對應的總熱量之和大于第n+1個階梯至第N個階梯對應的總熱量之和，其中n，N為正整數，n<N，N表示多個階梯的總數。

示例的，根據焦耳定律計算每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量，在電極的直徑一定的情況下，電極表面電流密度一定，根據電極長度逐級階梯遞增，使每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量也逐級階梯遞增，調節純氧槍輸出的燃氣流量，使每個階梯上方純氧槍產生的熱量逐級階梯遞減，使得每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量和該階梯上方純氧槍產生的熱量之和逐級階梯遞增。同時，N個階梯中，第1個階梯至第n個階梯組成玻璃窯爐的前區，第n+1個階梯至第N個階梯組成玻璃窯爐的后區，玻璃窯爐的前區對應的總熱量大于玻璃窯爐后區對應的總熱量。

其中，窯爐池底包括的多個階梯包括第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯，其中第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯的深度分別為第一深度、第二深度、第三深度和第四深度，其中第一深度<第二深度<第三深度<第四深度；第一階梯上設置有第一電極組，第二階梯上設置有第二電極組，第三階梯上設置有第三電極組，第四階梯上設置有第四電極組和第五電極組，第一電極組、第二電極組、第三電極組、第四電極組、第五電極組的電極長度分別為第一長度、第二長度、第三長度、第四長度和第五長度，第一長度<第二長度<第三長度<第四長度<第五長度；燃燒空間中設置的多個純氧槍包括：設置在第一階梯上方的第一純氧槍，設置在第二階梯上方的第二純氧槍，設置在第三階梯上方的第三純氧槍，以及設置在第四階梯上方的第四純氧槍和第五純氧槍；在此情況下，步驟320所述的根據每個階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量，調整玻璃窯爐的燃燒空間中的多個純氧槍中的部分或全部純氧槍所輸出燃氣的流量，以使每個階梯對應的總熱量逐個逐級階梯遞增的步驟可以包括：

調整為第一電極組、第二電極組、第三電極組、第四電極組和第五電極組提供的電流的大小，使第一電極組、第二電極組、第三電極組、第四電極組和第五電極組在玻璃液中產生的熱量依次遞增。

調整第一純氧槍、第二純氧槍、第三純氧槍、第四純氧槍和第五純氧槍所輸出燃氣的流量，使第一純氧槍、第二純氧槍、第三純氧槍、第四純氧槍和第五純氧槍產生的熱量依次遞減，以使第一階梯，第二階梯，第三階梯和第四階梯對應的總熱量依次遞增。

其中，第一階梯，第二階梯，第三階梯對應的總熱量之和大于第四階梯對應的總熱量之和，第一階梯對應的總熱量為第一電極組在玻璃液中產生的熱量與第一純氧槍產生的熱量，第二階梯對應的總熱量為第二電極組在玻璃液中產生的熱量與第二純氧槍產生的熱量，第三階梯對應的總熱量為第三電極組在玻璃液中產生的熱量與第三純氧槍產生的熱量，第四階梯對應的總熱量為第四電極組和第五電極組在玻璃液中產生的熱量與第四純氧槍和第五純氧槍產生的熱量。

舉例來說，該玻璃熔化控制方法應用的玻璃窯爐的具體結構已在上述圖1、圖2所示的實施例中給出，此處不再贅述，以圖1所示玻璃窯爐熔化特種高鋁高堿玻璃來舉例說明，第一電極組1、第二電極組2、第三電極組3、第四電極組4、第五電極組5所產生的熱量分別為Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，根據各電極組的電極長度逐級階梯增長，那么Q5＞Q4＞Q3＞Q2＞Q1。第一純氧槍6、第二純氧槍7、第三純氧槍8、第四純氧槍9、第五純氧槍10通過燃料和氧氣混合在玻璃窯爐11中進行燃燒所產生的熱量分別為W1、W2、W3、W4、W5，調整各純氧槍輸出的燃氣流量，使得W5＜W4＜W3＜W2＜W1，各階梯上的電極在玻璃液中產生的熱量和該階梯上方純氧槍產生的熱量之和逐級階梯遞增(Q1+W1)＜(Q2+W2)＜(Q3+W3)＜(Q4+W4)＜(Q5+W5)，同時讓由第一階梯、第二階梯、第三階梯組成的玻璃窯爐前區對應的總熱量之和大于由第四階梯組成的玻璃窯爐后區對應的總熱量之和，即(W1+W2+W3+Q1+Q2+Q3)＞(W4+W5+Q4+Q5)。

綜上所述，本公開利用玻璃窯爐的窯爐池底階梯結構配合玻璃窯爐內純氧燃燒，通過對電極電流密度分配與燃氣用量的聯動控制，靈活控制玻璃窯爐內不同區域的溫度，能夠避免因為不同玻璃配合料熔化難度不同導致的熔化后的玻璃液均勻度低、質量差的問題，能夠達到使熔化后的玻璃液均勻度高、質量好的效果。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐本公開后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由權利要求指出。

應當理解的是，本公開并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本公開所公開的內容。本公開的范圍僅由所附的權利要求來限制。