熔化玻璃一般采用大型火焰窑炉，有时也用电熔炉。在大型火焰窑炉中，通过燃料在燃烧室的燃烧发出的热量，在配合料加热，配合料熔化，石英砂熔解，气泡的上升和均化等各个过程中传递给玻璃配合料和玻璃液。在全电熔或电助熔窑炉中，能源通过玻璃液的电导性而自身发热，常常比火焰窑炉有更高的热效率。 在过去的一个世纪里，从低发热值的煤到高热值的天然气和石油，电熔ＡＺＳ材料取代低级耐火材料以提高窑炉的使用温度，这些都有利于提高窑炉的熔化速率，炉体保温和延长炉龄，以及窑炉设计和操作的改进，导致了玻璃能耗的大大降低，如图１所示【・１。玻璃窑炉的数学模拟已经广泛应用于优化玻璃窑炉的设计和操作，如在合适部位加鼓泡器来提高热传递；在料毯下方设置一定数量的电助熔电极；优化窑炉燃烧分布和减少换料时间等。如果经济可行或有严格的环保要求，使用全氧燃烧和电助熔技术对提高玻璃熔化的热效率是非常有效的。
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食品电烤箱烟雾净化为了获得所需的玻璃质量和产量，需要消耗一定数量的能源来熔化玻璃，而实际能耗往往比理论能耗要大得多。例如，熔化钠钙玻璃的理论能耗为２５００千焦／从斤玻璃，然而，热效率最高的玻璃窑炉的能耗大约为３５００千焦／公斤玻璃。对大多数的玻璃窑炉，其能耗范围在４０００－－－８０００千焦／公斤玻璃，具体见图２【２ｌ。
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图１八一卜年玻璃能耗的变迁
Ｆｉｇ．１ＳｐｅｃｉｆｉｃＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎ８０Ｙｅａｒｓ．
进一步提高全氧燃烧玻璃窑炉热效率，可以利用先进的全氧燃烧喷和优化全氧比来提高燃烧效率以及回收烟气余热。虽然窑炉燃烧废气的体积降低了，但是从全氧窑炉里排出的废气仍然具有很高的温度。利用废气对玻璃配合料和熟料进行预热是一个既便利又经济的方法，在提高玻璃熔化速度的同时，也提高了玻璃窑炉的热效率【６ｌ。
作者曾对全氧替代助燃空气时，在预热配合料和熟料对降低玻璃熔制能耗方面做过比较，来评估该技术的节能程度。对带有蓄热室的传统窑炉，假定蓄热室热效
率为６０％，如果将该窑炉改为全氧燃烧，可以节约５％的能量。如果结合全氧燃烧技术，并用热效率为５０％的玻璃配合料和熟料预热器，这样至少可以达到节能２０％的效果１７】。
４、玻璃窑炉的模拟与先进工艺过程控制
在窑炉设计、解决玻璃熔化过程中的生产问题和提高玻璃熔化质量和热效率方面，玻璃窑炉的数学模拟已经成为非常有用的工程手段。在从传统的空气助燃玻璃窑炉向全氧燃烧熔炉转变时，数学模拟起着重要的作用，例如为了提高热效率和玻璃质量，通过模拟来进行工程设计与选择玻璃窑炉的最优工作状态。通过先进的工艺过程控制，玻璃窑炉操作会更加稳定。可以通过控制窑炉的燃料分布工作制度、温度分布、玻璃液面和其它许多过程参数，使能量消耗达到优化。
Ｍｕｉｊｓｅｎｂｅｒｇｌ８】曾经将数学模型和先进工艺过程控制技术结合起来，在保证玻璃质量的同时对能源的利用进行优化，通过玻璃池窑和燃烧空间的组合模拟来寻求窑炉最合适的燃料分布工作制度。在这个例子中，评估的标准是熔化指数。窑炉数学模拟的结果表明，调整窑炉的燃料分布，可取得更好的熔化性能（图３和图４）。图中的方案３显示了最好的熔化性能，其熔化指数最高（表１）。对于一个典型的窑炉，在保持相同玻璃质量的同时，通过窑炉燃料分布的最优化，可以达到３－５％的节能效果。
表１不同燃料分布的模拟结果
Ｔａｂｌｅ１．Ｍｏｄｅｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｆｕｅｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
led支架图３不同情况下在燃烧器平面的温
度分布图
Ｆｉｇ．３Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｆｉｌｅａｔｂｕｒｎｅｒｌｅｖｅｌｆ’ｏｒｖａｒｉｏｕｓｃａｓｅｓ【８ｌ５．先进的玻璃熔化技术
图４组合模型的纵向切面温度和液流分布Ｆｉｇ．４ＴｅｒｎｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄＦｌｏｗｓｉｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｃｕｔｏｆｃｏｕｐｌｅｄｍｏｄｅｌｆ８１
在研究如何克服传统玻璃熔炉的缺点时，ＢｅｅｒｋｅｎｓＥ９１提出了玻璃分段式熔化的新概念，这样既可以提高对玻璃液的传热，又降低了玻璃熔化时间和均化过程。加热配合料到１２５０～１３０００Ｃ需要大量能量，大概是理论所需能量的８０％－９０％。配合料加热完成以后，石英砂的分解和熔化应被限制在进入窑炉最高温度带以前。在澄清区域，活塞流和浅池结构能使气泡快速消除。为了快速达到玻璃熔体的均化，可以采用机械搅拌，这种机械搅拌目前常用于显像管玻壳、光学玻璃和浮法玻璃的熔制，这样可以大大降低均化时间。为了降低能耗，在传统玻璃熔炉里常见的玻璃液回流应加以限制。下图为典型的分段式熔炉的温度梯度及加热程序。
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