玻璃熔融装置及其操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种玻璃熔融装置及一种操作这种装置的方法，这种装置包括熔化器（４），燃烧矿物燃料的燃烧器（６，７）以及至少一个用于预热氧化气体的蓄热器（１），其中在至少一个蓄热器（１）与熔化器（４）之间安装至少两个无阶形结构的炉颈（２，３）用于交替运行氧化气体的输入和燃烧气体的排出，其中炉颈（２，３）安装有侧面输入口（８，９）用于输入辅助氧化气体。为了实现本发明专利技术的目的，为了在向废气流注入氧化气体时不产生方向性影响，并达到构造简单、能量利用效率佳的效果，建议使输入辅助氧化气体的输入口（８，９）垂直于炉颈（２，３）中无阶形底面（２ｄ）之上的自由截面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种玻璃熔融装置，其包括熔化器，矿物燃料燃烧器以及至少一个用 于预热氧化气体的蓄热器(换热器)；其中在熔化器与至少一个蓄热器之间安装有至少两 个炉颈，用于交替进行氧化气体的输入和燃烧气体的排除；其中所述炉颈上配置有边孔用 于输入附加氧化气体，其中所述炉颈的底面在构造上相对于其横截面没有阶形变化。
技术介绍
德国专利DE198 18 953 CI介绍了一种玻璃熔炉，其包括蓄热器和交替反转运行 的成对炉颈；在这种熔炉中，通过使用风机吹入充足空气，在蓄热器的基底即蓄热器网格下 边产生或多或少的化学当量的后烧，可以减少废气中NOx及CO的含量。然而在此过程中， 由于热量会预先被转移到蓄热器的网格内，蓄热器基底的温度就会相对较低，这就需要提 供过量的燃料以支持后烧。据该文献记载，后烧使温度提升至至少400摄氏度，热能可通过 将废气通入原料预热器加以回收利用。同样依文献所述，减少NOx和CO含量的条件是完全 相反的。 类似的思路也在德国专利DE 195 43 743 Al中得以体现，其中用于后烧的空气以类似的方式被引入到蓄热器网格之下。在此专利中，一个指向下方的喷嘴矩阵对上升的空气会产生一种逆向阻碍，这就需要对蓄热器的设计进行相当大的改动。 从德国专利DE 101 188 80 C2及相应的欧洲专利EP 1 252 105 Bl中得知，为了防止烟尘及石墨的沉积，同时不增加玻璃熔炉废气中的NOx含量，可以在交替运行的成对炉颈的边壁上以联合喷嘴的形式安装辅助燃烧器，并在相应炉颈处于加热相时利用这些喷嘴输入辅助燃料气体和氧化剂，而主燃烧器则在炉颈下边按照常规底孔的布置进行安装。为了增加辅助燃烧器或者辅助火焰的侧向效果，这些炉颈含有阶形结构，辅助火焰就在其中燃烧。依该专利文献所述，在排气相中，即燃烧气体从熔化室排出过程中，即使没有燃料气体，氧化剂也会被持续引入这些炉颈。但是实践证明，阶形结构会阻碍存在于废气中的过量燃料的后烧，因为氧化剂不能与废气混合充分，而会回流至熔化室，在熔化室氧化剂将不能再起到减少废气中危险的CO含量的作用。 德国专利DE 43 01 664 Al公开了一种玻璃熔炉，其包括蓄热器和交替逆向运行 的成对炉颈；在该专利中，尽管是分级燃烧，但在加热相中，通过获取蓄热器上部的热空气 并将其传输经过熔化器，再引至相对的燃烧口上部，与废气流呈逆行方向，即可达到縮短燃 烧焰路径的目的。 一方面，在第一阶段产生的亚化学当量的燃烧转变为第二阶段的完全化 学当量燃烧，而另一方面，这种安排会在燃烧室内熔融的玻璃之上如所预期地产生强湍流， 这会对主火焰及热量分布产生消极影响。 美国专利No. 5， 795， 364公开了一种玻璃熔炉，其包括蓄热器和交替逆向运行的 成对炉颈；在该专利中，主燃料在燃烧相中被加入燃烧器口 ，而被称为"复烧燃料"的辅助燃 料则在排气相中被加入。当空气沿着与废气流逆行的方向被吹入蓄热器的上部网格以产生 湍流并确保继之而来的气体燃料相对不足时，辅助燃料就会产生强烈的后烧。这个过程会4导致燃料损耗，因为蓄热器的热量回收会有损失。 德国专利DE 100 44 237 Al以及相应的专利文件No. WO 02/02468 Al进一步披 露，为了减少玻璃熔炉废气中NOx的含量，可以在炉颈两个边壁上安装燃烧器，并依需要安 装废气进口 ，又被称为燃烧气口 ，另外再安装垂直于燃烧气流的所谓火焰根部防护结构，空 气通过这些防护结构留下的缝隙可侧向进入，产生可以减少湍流和废气流底流的交叉流。 火焰根部防护结构产生了避开气流的区域，并可以有多种形状，如与气流同向或相垂直的 楔形、斜坡顶或矩形。在任何实施例中，沿着向外流动的方向会设置两个边缘锋利的阶式结 构。因此，有必要对由陶瓷材料制成的炉颈的壁和底部进行广泛和昂贵的改动，文献中关于 剔除底部材料的必要性的说明也暗示了这一点。这种结构安排类型几乎不适用于已有炉颈 的改装。文献没有阐述在交替运行过程中废气从燃烧室回流越过熔化器的情况，没有阐述 二次氧化，也没有记载对废气中CO含量会产生何种影响的有关信息。 美国专利No. 6， 047， 565公开的玻璃熔炉内的炉颈，其底部表面在构造上可以有 阶式结构，也可以没有阶式结构。如果喷嘴安装在炉颈的边壁上，其用途在于注入少量的燃 料，燃料注入量占全部用量的比例介于5% -30%之间。该专利文件没有说明氧化剂即使在 燃烧气体的回流过程中也应通过这些喷嘴加入，如果应该这样做，当喷嘴向熔炉内部做小 角度调整时就会造成压力增加，这就会阻滞来自熔炉内部的排气流并改变其内的化学当量 关系。 据美国专利No. 5， 755， 846记载，用于加入附加燃料的喷嘴可以安装在炉颈的顶 部、底部和其中的一个边壁上，从而产生亚化学当量和过化学当量的气体混合物的分层燃 烧。该文献没有记载有关辅助氧化剂注入的情况。 据欧洲专利EP 1634 856 Al文献可知，可以在相对的炉颈上安装移动喷嘴，并使 它们的开口指向熔炉膛内。即使在废气排气阶段，也可以通过这些喷嘴将氧化剂注入到熔 炉燃烧室内。然而，这些喷嘴也会对废气产生阻碍作用，从而限制其流动，同时使后烧被限 制在熔炉内部。 据美国专利No.5，417，731文献可知，可以在排气相时将辅助氧化剂加入炉颈以 实现一氧化碳的后烧。然而，喷嘴在指向熔炉内部做小角度调整时也还会造成压力增加，从 而阻滞来自熔炉内部的废气排气流。 通过概述现有技术可以发现仍存在以下问题优化燃烧气体中的燃气_空气比使 之接近完全化学当量的燃烧，是使用矿物燃料加热的玻璃熔炉的现有技术。接近完全化学 当量的燃烧可保证最佳的火焰温度和能量利用。完全化学当量的燃烧作为术语是指，选用 精确数量的燃烧气体从而使其中的氧含量恰好满足需要以将燃料中的碳氢化合物分子完 全转化为反应产物水和二氧化碳。温度在超过燃料燃点之上时放热过程即发生，释放出热 量。这里需要注意到，该两种反应产物也都具有传热的作用。 亚化学当量燃烧或过化学当量燃烧过程都会偏离能量利用效率的最佳值。使燃烧 接近完全化学当量燃烧是减少NOx排放的主要办法。通常以废气中过剩氧的含量作为衡量 燃气_空气比的指标。以标准参照条件下的干燥废气为测量基础，过剩氧的含量通常接近 0. 5%。 高温条件下气体不断增加的粘性会阻碍预热的燃烧空气与燃料充分混合。供燃 烧的预热空气温度会接近1250°C，因而其粘性会达到0. 5*10—^g/ms，这个数值达到了液体粘性的数量级。当专家评价燃烧产物在废气流中可测量而又不均匀的分布状况时，将这种状况称之为"条纹构成"。在接近完全化学当量燃烧的情况下，尤其存在一种不断增大的风险——在废气中仍会发现含有一氧化碳，尽管废气中也残存着少量的氧。 可能是为解决这个问题，为了确保燃烧完全，有人选择在操作早期即将燃料与燃烧空气尽可能充分地混合。但实践显示，当燃料旋动时，氧化氮的组成含量增加了。因此气体旋动会产生一种相反的、非常负面的效果。实践证明，为了降低燃烧中的污染物排放量，保持稳定的火焰是必要的。 按照现有技术，迄今，附加的燃料和氧化剂主要被添加至燃烧室前部，在蓄热式燃 烧装置的新鲜空气一侧。这就是所谓的"多级加热"。已知这种添加辅助燃料的操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃熔融装置，包括熔化器（４），燃烧矿物燃料的燃烧器（６，７）以及至少一个用于预热氧化气体的蓄热器（１），其中在至少一个蓄热器（１）与熔化器（４）之间安装至少两个炉颈（２，３）用于交替运行氧化气体的输入和燃烧气体的排出，其中炉颈（２，３）安装有侧面输入口（８，９）用于输入附加氧化气体，其中炉颈在横截面上没有阶形变化，其特征在于，ａ）用于输入附加氧化气体的输入口（８，９）与炉颈（２，３）的底面（２ｄ）上部的自由截面成一线，ｂ）用于输入附加氧化气体的输入口（８，９）通过管道（１０，１１）与氧化气风机相连，而且ｃ）用于输入附加氧化气体的输入口（８，９）在炉颈（２，３）内以直角开口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼弗雷德瓦格纳，马提亚林帝格，
申请(专利权)人：索格投资公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]