由于環保的要求越來越高，玻璃制品的質量要求也越來越高，玻璃工廠采用電熔已經大勢所趨。作者從事過十多年玻璃電熔化方面的技術研究和技術推廣工作，參與設計、引進、翻版過數十座玻璃電熔窯、電加熱料道、電輔助加熱玻璃窯爐，幫助玻璃廠解決過多起玻璃電熔化和電加熱方面的疑難問題。
　　
　　進行玻璃的電熔化與電加熱設計的單位和個人有數十家之多，設計的電熔窯各有特點，水平亦是參差不齊。在此作一總結。
　　
　　1．玻璃的電加熱料道
　　
　　十年前，玻璃的電加熱料道與煤氣多噴嘴加熱料道同時作為兩項新技術在推廣，有些廠家在考慮采用玻璃的電加熱料道技術時，還要求到處考察。使用該技術的還僅僅是一些具有開拓精力的廠長。經過近十年來不斷努力，玻璃的電加熱料道已被廣大的玻璃廠普遍接受，已成為了大眾化的技術，有些單位和個人已把它制成了產品出售。
　　
　　但一些特殊要求的和特種玻璃的電加熱料道還是需要有經驗人員進行設計。玻璃的電加熱料道大體分為硅碳棒輻射電加熱料道、平板玻璃通路的電加熱、板狀鉬電較的電加熱料道、棒狀鉬電較電加熱料道、混合式電加熱料道、熱套法電加熱料道、料盆的電加熱、氧化錫電較電加熱料道等八類。
　　
　　2．玻璃窯爐的電助熔加熱技術
　　
　　玻璃窯爐的電助熔加熱技術主要用來：
　　
　　(1)大幅度地提高熔化率。國外大型燃油平板玻璃池窯，一般熔化率為2T/m2？d，我國為1.6T/
　　
　　m2？d左右，采用電助熔技術后，可使熔化率提高到3.2T/m2？d，甚至可達4.2T/m2？d。熔化率可提高60%，甚至高標準。
　　
　　(2)提高玻璃的熔化質量。在任何情況下采用電助熔都能改善玻璃的質量。這是因為加強了玻璃液的流動使玻璃液的均勻性提高了。在玻璃液中引入電能提高玻璃液的溫度，從而玻璃液的粘度降低，澄清過程加快，熔解在玻璃液中的氣體量顯著減少，這對玻璃的成形和加工有良好的影響。
　　
　　我國有些中小玻璃廠，由于燃料質量不好，熔化溫度燒不上去，玻璃液質量很差。如果有條件采用電助熔技術，玻璃液質量將會得到很大的提高。
　　
　　(3)靈活調節出料量。采用電助熔加熱的池窯能夠根據市場需要迅速調節池窯的出料量。在不增加池窯尺寸的情況下，池窯的熔化能力可提高30
　　
　　50%。電助熔特別適合于需要定期變化出料量的窯爐。這種窯在使用期間熔制玻璃所消耗的礦物燃料不變，而電助熔可以使窯的熔化能力提高到非常大限度。
　　
　　(4)電助熔裝置尤其適用于有色玻璃。如果是透熱輻射性差的深色玻璃，則在熔化部使用電助熔較為有利。
　　
　　(5)電助熔裝置尤其適用于難熔玻璃。
　　
　　玻璃窯爐電助熔加熱的設計關鍵點是窯爐的電較排列和功率分布，對硼硅酸鹽玻璃和有色玻璃的窯爐的電較排列是為了加強池底的能量，對為了增加產量或調節產量的玻璃窯爐電較排列是為了加強玻璃液的對流。
　　
　　布置于池底的電較通電后，處于熔融狀態的玻璃液為一導體。根據電阻的熱效應原理，兩電較間的玻璃液就會發熱。同時，由于電較端部的邊緣效應，電較端部附近的玻璃液溫度較高，此處溫度甚至可達1700℃以上。由于比重的差別，在電較附近就形成了玻璃液流，池深方向各層的玻璃都充分參加了這高等動，從而清理了高硼硅玻璃分層所帶來的問題。另外，電較端部在玻璃液中的“放熱”現象及由此而產生的玻璃液流提高了底層玻璃液的溫度，加快了石英顆粒的溶解速度，促進了玻璃的澄清和均化。　　
　　3．全電熔玻璃窯爐
　　
　　3.1.減少揮發的機理
　　
　　全電熔厚料層垂直深層電熔工藝，熔化池表面復蓋冷的配合料，配合料在復蓋層下加熱，從加熱到玻璃形成的四個階段，都在同一個地點，不同的時間和不同的垂直高度上完成。因此，它可以基本避免在火焰池窯中所造成硼揮發的存在條件。其機理是：
　　
　　(a)配合料層表面工作狀態平穩。全電熔厚料層熔制玻璃時，由于配合料是很好的絕熱材料，料層的表面溫度可低達200℃以下，而且料層表面沒有任何火焰和高溫高速氣流的沖擊，處于平穩狀態，基本上可以避免“飛料”的物理損耗。
　　
　　(b)冷爐頂可以回收揮發物。厚料層的料層厚度一般在100～200mm，表面溫度在200℃以下。從一幅典型的熔制高硼硅玻璃的冷爐頂圖1中，可以看到配合料表面0～40mm這一層，溫度穩定在120℃，僅水份在蒸發，可稱為冷配合料層。高層度在40～80mm，溫度從120℃提高到250℃，硼酸開始分解，稱為熱配合料層，高層度在80～110mm的溫度變化較劇烈，從250℃上升到1000℃，完成了硼硅酸鹽的反應過程，稱為硼硅酸鹽反應帶，也可稱輕質層。再下一層則是含有大量氣泡和帶有未熔化好砂粒的熔融玻璃，稱為玻璃的熔融過程，也可稱半熔層。在這層下面就是玻璃的澄清和均化區域。硼硅酸鹽配合料從表面的料層到輕質層，經過溫度從120～1000℃的熱過程，必然會發生硼酸和硼砂在脫水期中的硼揮發,揮發物由下向上逸出時，遇到冷的表面配合料層凝結起來，便產生硼的回凝現象，而在反應過程中所產生的CO2和NOx氣體很容易穿過疏松的配合料層逸出。因此，硼的揮發物可以在這里被回收。應用這個原理，同樣可以回收其它含有氟、鉛和硒玻璃的揮發性物質。由此也很容易解釋薄料層全電熔熔制工藝中硼的揮發率較高(10%左右)的原因。
　　
　　(c)澄清和均化在垂直深層方向中進行。在垂直深層電熔窯中，在工作流的作用下，玻璃液從半熔層垂直向下運動，流向流液洞(見圖1)，而玻璃中的氣泡依靠斯托克斯的原理由下向上運動，由液面排出，完成了澄清和均化過程。這個過程與水平式火焰池窯熔制有非常大的區別，它好象在垂直管道中進行，沒有與空氣相接觸的自由表面，因此不可能產生硼從玻璃結合態中揮發的問題。
　　
　　從上述的熔化機理，可清楚地看到，由于硼的燒損減少到較小的程度，玻璃成份波動小、穩定，這是獲得硼硅酸鹽玻璃的重要工藝條件之一。
　　
　　3.2.厚料層垂直深層電熔技術
　　
　　如果厚料層操作不當，不但得不到高質量的玻璃，反而會在玻璃中產生結石和條紋，使玻璃質量變壞。要達到穩定作業，厚料層電熔的基本工藝技術，大致如下：
　　
　　(a)嚴格控制料層厚度：厚料層全電熔窯，料層的厚度是一項十分重要的工藝參數，正常操作的料層厚度在100～200mm。太厚的料層使其深層造成更多的冷配合料，熔融玻璃液面溫度降低，玻璃熔化不好。同時由于料層的絕熱作用，深層的配合料溫度升高，軟化生料，形成一個半硬殼層，可能伸長到與四周池壁搭接，形成料拱。氣泡聚集在料拱下排不出去，玻璃液面很快下降，造成脫空現象，嚴重時會發生玻璃液流空的事故。為了防止料拱現象和使玻璃中氣泡能順利排出，配合料不能完全復蓋熔化池的表面。按Sorg公司在VSM的全電熔窯的經驗，配合料復蓋的面積占液面90%，留出10%面積的光面。熔制普通玻璃，光面留在六角形的六個角上。熔制乳白玻璃光面留在中心。對矩形的電熔窯，在池壁四周留出75～150mm的距離。如果料層太薄，配合料表面溫度很快上升，料層的保溫作用和硼的回凝現象消失、達不到厚料層熔制工藝的目的。另外，加料必須是均勻鋪蓋在玻璃液面上。如果局部地方形成料堆，較后將使料堆下沉，熱的玻璃液包住冷的生料，在玻璃中容易產生結石、氣泡等缺點。
　　
　　(b)保證正常條件下的電熱平衡：當改變熔窯出料量時，若電工參數沒有及時調整，很快打破了原來工作狀態的電熱平衡條件，而轉入不穩定狀態，窯內溫度分布曲線和玻璃液的運動軌跡都會發生改變。若加大出料量而輸入功率不變時，玻璃液面溫度下降，熱點下沉，在窯內出現“過冷”現象，迫使玻璃液面下降，料層變厚，大量的配合料下沉，生料來不及熔化。反之，出料量變小時，玻璃液面溫度升高。熱點上移，在窯內出現過熱現象，使生料熔化速度加快，料層變薄，液面提高，引起耐火材料和電較加速侵蝕。因此當改變出料量時，輸入功率與出料量要匹配好，應盡量保持熔制工藝條件的電熱平衡。
　　
　　(c)建立合理的熔制溫度曲線和穩定的玻璃液流：窯內玻璃液的溫度差異是產生玻璃液對流的原因，在厚料層垂直深層電熔工藝中，如溫度場不合理，表面層（半熔層）未熔化好的玻璃液常因少量垂直對流進入工作流使熔化好的玻璃液變壞。正常情況下，半熔層中玻璃液小的對流將未熔化好的原料托浮起來，固定半熔層和冷料層的位置。當半熔的玻璃進入較高溫度區的加熱區時，玻璃熔融過程就結束了，進入玻璃的澄清均化區域，在這個區域內不要產生強烈的垂直對流，使所有玻璃都經過了相同的熱過程，熔制出均勻度高的玻璃。因此在較高溫度帶的溫度分布曲線要平坦，不要發生大的溫差。根據這一原理設計的電熔窯的溫度分布曲線，有助于獲得熱均勻性好的玻璃。　　
　　(d)要有足夠的玻璃液高層度：全電熔窯熔化硼硅玻璃，熔化率要比火焰窯高2-3倍，這樣高的熔化率，又要在垂直深層方向上完成玻璃的澄清和均化，必須有一個足夠的高層度，滿足玻璃在窯內的停留時間，池深與熔窯的生產能力和熔化率等因素有關，一般液深在900mm以上。例如高硼硅玻璃6m2電熔窯中，池深1.38m，在15-20
　　
　　m2的VSM電熔窯中，池深2.2m。
　　
　　3.3.幾種典型的全電熔玻璃窯爐
　　
　　3.3.1熔制鈉鈣玻璃全電熔窯爐
　　
　　主要使用在以下一些地方：
　　
　　(1)地處風景區，燒化石燃料產生的煙氣及玻璃熔制過程中產生的粉塵嚴重影響風景區的風景。環保局要求該廠停業整頓或采取了煙氣除塵的地方。
　　
　　(2)玻璃質量要求特別高的品種。
　　
　　(3)電價特別低的地方。如一些小的水電站附近。
　　
　　3.3.2熔制鉛玻璃的全電熔窯爐
　　
　　(1)鉛玻璃的熔制
　　
　　采用火焰加熱的池窯熔制鉛玻璃，這種工藝的一個主要缺點在于熔制過程中氧化鉛的揮發，其揮發量比在電熔窯中熔制時增加10%。多年來，鉛晶質玻璃是在單坩堝窯、多坩堝窯或日池窯中熔制的。上世紀六十年代以來，使用了單元窯、馬蹄焰池窯，玻璃產量、質量有了很大提高。用坩堝窯熔化玻璃時，很難清理粘土坩堝引起的耐火材料結石。日池窯因玻璃液面波動，沖刷耐火材料也引起比較嚴重的耐火材料結石和條紋。換熱式連續熔化的池窯，其缺點是熔化過程中氧化鉛的揮發量大，玻璃易分層還原；玻璃對耐火材料的侵蝕比較嚴重，容易引起條紋以及空氣污染。這種池窯一般用天然氣或城市煤氣作燃料。如果用重油，會污染玻璃。
　　
　　1959年以前建成了靠前座電加熱坩堝窯，采用SiC或MoSi2加熱元件(前者水平安裝，后者垂直安裝)。其功率消耗是相當高的。后來曾用過電輔助加熱的日池窯。然而，上述電熔方法并不能克服氧化鉛的嚴重揮發、耐火材料對玻璃的污染比較嚴重以及環境污染等主要缺點。
　　
　　(2)鉛晶質玻璃電熔窯的現狀及發展前景
　　
　　由于鉛晶質玻璃易揮發、分層、還原等特性，因而在池窯熔化中對溫度、氣氛、窯壓、對流等工藝參數非常敏感。通過實踐及對各種燃料、窯型的綜合分析，英國、瑞典、捷克及西德各國都一致認為全電熔窯是較為合理的，也是比較經濟的。
　　
　　近十幾年來許多國家對于全電熔窯進行了研究，取得了重大打破。現在世界上已有不少電熔窯，它的優越性越來越為人們所注意。
　　
　　蘇聯及東歐國家大力發展電熔晶質玻璃技術。前蘇聯上世紀七十年代初進行工業性試驗，七四年推廣。在基輔、古雪夫、列寧格勒、烏克蘭、明斯克等藝術玻璃廠采用，獲得了良好的技術經濟效益。
　　
　　電熔窯在正常操作中，當熔化池玻璃液中的電較附近溫度為1370℃時，熔化池上部空間僅120℃左右。這是因為在玻璃液的表面有幾公分厚的配合料冷料層，清理了氧化鉛的揮發(一般火焰熔化池窯中氧化鉛的揮發高達10%)，使窯內玻璃組成均勻穩定，同時使粉料成本降低、環境污染減少，總之，電熔窯耗電量雖然非常大，卻節約了大量氧化鉛，因而電熔窯還是經濟合算的。　　
　　(3)鉛晶質玻璃全電熔窯內電較的選用
　　
　　目前在鉛玻璃全電熔窯上使用的電較有兩種，一種是氧化錫電較，特點是抗還原能力差，適用于氧化性玻璃；另一種是鉬電較，特點是舒緩反應能力差，適用于還原性玻璃。氧化錫電較非常適用于熔制鉛玻璃。在熔制鉛玻璃的電熔窯中，如果使用鉬電較，會在不同程度上受到氧化，并且玻璃中的氧化鉛被還原，生成金屬鉛沉到熔化池底，這樣設計的電熔窯必須每天在池底放料。
　　
　　(4)我國鉛玻璃電熔窯的現狀及發展前景
　　
　　我國鉛玻璃電熔窯目前主要使用在以下幾個地方：
　　
　　鉛晶質玻璃器皿。
　　
　　光學玻璃。
　　
　　寶石玻璃。
　　
　　燈飾玻璃。后三者都必須與鉑金坩堝共同使用。
　　
　　(5)我國鉛玻璃電熔窯使用的窯型
　　
　　我國鉛玻璃電熔窯使用的窯型主要有:
　　
　　(a)T型窯:即上大下小的形狀，氧化錫電較垂直安裝在兩邊的臺階上，采用單相供電或三相SCOT供電。
　　
　　(b)矩形窯：上下大小的一樣，氧化錫電較水平安裝在兩邊的池壁上，采用單相供電或三相SCOT供電。
　　
　　(6)我國鉛玻璃電熔窯有待改進的地方
　　
　　我國鉛玻璃電熔窯使用中常出現一些問題有：
　　
　　(a)水套與銀桿斷開，由于設計上或操作的不當，六支銀桿全部斷在氧化錫電較內，造成無法供電。
　　
　　(b)氧化錫電較的頭部斷在窯爐內。
　　
　　出現上述問題的原因的設計人員沒有掌握鉛玻璃電熔窯的一些特點。
　　
　　3.3.3熔制硼硅酸鹽玻璃的全電熔窯爐
　　
　　硼硅酸鹽玻璃在傳統的火焰池窯熔制過程中，常常會遇到硼的揮發逸散損失的問題。硼的揮發不僅使玻璃液不均勻，惡化玻璃質量，而且還白白地損失了價格昂貴的硼原料。因此，國外對減少硼的揮發問題進行了長期研究。迄今為止，硼的揮發率在10～15%，如果采用無水硼砂或硼酐作原料，可以降低到5～10%。
　　
　　自從厚料層垂直深層全電熔窯出現后，給高硼硅玻璃的熔化帶來了新方法，大幅度降低了硼的揮發。采用這種方法使硼的揮發率降低到1～2%。我國硼硅玻璃的生產基本上采用火焰窯。在高硼硅玻璃系統中，玻璃質量達不到理想程度。