玻璃熔融炉制造技术

本发明专利技术涉及一种玻璃熔融炉，其包括通道形式的熔融池，原材料的引入在上游端处进行，熔融玻璃在下游端处被回收，所述熔融炉借助于燃烧器被加热，其中至少６５％的燃烧能量通过氧气－燃料燃烧产生，所述燃烧器沿着熔融炉的长度分布在壁上，其中大部分的废气排出靠近原材料的引入的开口附近的上游端，剩余的废气在下游部分附近被排出，以便保持针对环境气氛的动态密封。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及玻璃熔融炉，其中熔融能量基本通过被进给(alimneter)燃料并 被进给氧气或富含氧的气体的燃烧器而产生。这些炉通常被定义为“氧气-燃料燃烧 (oxy-combustion)，，炉。
技术介绍
附带使用氧气-燃料燃烧器在玻璃熔融炉中是非常公知的。在通常伴有空气的 熔炉运行的情况下，则加入一个或有限数量的氧气-燃料燃烧器。引入这些附加燃烧器的 目的通常在于提高现有熔炉的生产量，可能在观察到现有熔炉的性能由于它们年久而下降 时。这种情况例如发生在发现与这种熔炉相关的换热器已经变得退化并且不再能充分加热 用于燃烧的空气时。所给出的熔炉的生产量也能够通过引入补充的能量源而简单地提升。作为一般规则，附加的氧气-燃料燃烧器靠近熔炉的区布置，原材料被装入该熔 炉的区中。这些燃烧器因此熔融该原材料。在大容量熔炉中少量氧气-燃料燃烧器的增加 通常不需要对熔炉的正常运行这方面作大量的改变就能进行，特别是换热器继续运行，并 因此同时处理从带有空气运行的燃烧器的燃烧产生的废气以及从带有氧气运行的燃烧器 的燃烧产生的废气。除了布置有辅助能量源的事实之外，以定义为“增氧(d’ oxy-boosting)，，方式运 行的这些系统不会受益于能从氧气_燃料燃烧产生的所有已知的优势。其中潜在的优势主 要表现为更低的能量消耗和减少的不期望的废气散发。氧气-燃料燃烧允许能量节约，至少由于燃烧气体的能量未被空气中的氮部分地 吸收这样的原因。在通常的熔炉中，即使氮带走的能量的一部分在换热器中被回收，最终排 出的废气仍然会带走大量的能量。氮的存在参与损耗。通过所述的生产单元减少能量消耗另外具有因此限制二氧化碳排放的优势，并因 此满足本领域中的法定需求。氮的存在也是称为NOx的氧化物形成的根源，由于与这些化合物存在于大气中相 关的损害，该氧化物的排放实际被禁止。实际上，使用者力争在产生尽可能有限排放的条件 下操作熔炉。在玻璃熔炉的情况中，这些实际不足以满足非常严格的标准，并且必须通过使 用催化剂进行昂贵的废气净化。使用氧气能够应对与空气中的氮相关的问题，这在增氧技术中不再是问题。不管上述的优势，在大型玻璃熔炉中氧气-燃料燃烧的使用仍然有待发展。原因 有多个类型。首先，使用氧气比使用空气必然更贵。仅在能够从废气回收大量热的情况下，使用氧气-燃料燃烧的经济平衡才是肯定 的。迄今为止，这种能量的回收的利用似乎并不令人满意。潜在的能量节约实际上并未获得。此外，氧气-燃料燃烧的利用仍然引起抵消某些优势的技术方面的问题。一个公 认的困难是因为耐火材料的腐蚀，该腐蚀缩短了炉顶的硅质耐火材料的使用寿命。这是因3为燃烧气体中较高的H2O含量造成两个退化现象-第一现象与H2O扩散进入玻璃相的耐火垫中有关。-第二现象与存在于空气中的氢氧化钠在耐火砖上的冷凝有关，这导致高度的氧 化，在氧气-燃料燃烧炉的情况中高出五倍。考虑到这些情况，必须使用比那些通常选择的材料更耐腐蚀的材料。通常，由于各 种原因，大型玻璃熔炉的炉顶由硅砖制成。在氧气-燃料燃烧炉的情况中，更确切地必须求 助于例如氧化铝、AZS或尖晶石的材料，然而，另一方面，这些材料更昂贵，并且由于它们明 显更重也会引起问题。在实践中也出现了其它的新问题，需要利用特别的新的条件，以便使得这个技术 被有效地用在理论有优势的应用中。本专利技术涉及在大型玻璃熔炉中利用氧气-燃料燃烧技 术的方法，其形成本说明书中所附的权利要求的主题。
技术实现思路
专利技术人致力于这种氧气-燃料燃烧技术的经济学问题。具体地，专利技术人提议，使得 熔炉废气的能量被大量回收，并用于预热氧气以及有必要的话预热消耗的燃料。废气的一 部分热量也可以用于预热装入熔炉中的原材料。经济平衡——特别是关于能量平衡，需要回收废气的热量。原理是已知的。但困 难来自利用回收技术用以熔炉本身的运行。专利技术人的选择在于使用废气的能量，特别是用于预热氧气。由于显而易见的原因， 用于该回收的换热器的使用被排除在外。必须在特别的交换器中操作。在热的氧气对于所 有与之相接触的材料都特别具有侵蚀性的情况下，该操作不是非常容易。这个腐蚀特性因 为氧气达到的温度更高而变得更突出。根据本专利技术对于所涉及的熔炉，也必须是基本上没有含氮的气氛。为此，与之前提 出的某些解决方案不同，优选使得熔炉的所有燃烧器以氧气-燃料燃烧模式运行。虽然仍 然可能保持空气-燃料燃烧类型的部分燃烧，由氧气_燃料燃烧产生的能量占熔炉中利用 的总能量的至少65%，优选至少80%并且更优选至少90%。一部分空气-燃料燃烧的使用可以基于完全以空气-燃料燃烧模式运行的有限量 的燃烧器，其也可以基于包含一定量空气的氧气的使用。在基于包含一定量空气的氧气的 使用的情况中，由于以氧气-燃料燃烧模式使用的燃烧器具有特殊的特征，氧气/空气混合 物必须具有至少80%的氧气含量，并且优选至少90%的氧气含量。为了简化说明书下文的内容，涉及氧气-燃料燃烧和氧气燃烧。对该主题的发展， 除非另外指出，包含氧气_燃料燃烧的利用，该氧气_燃料燃烧带有可能包含少量空气的 氧气或者这样的组合物(ensemble)，该组合物包括与最主要氧气_燃料燃烧结合的以空 气_燃料燃烧模式运行的有限部分。与由燃烧产生的熔炉气氛的组分无关，还必须尽可能防止来自外部的空气的渗 入，一方面用于避免与加热该空气相对应的能量损耗，特别是用于尽可能防止由于该空气 达到燃烧火焰的高温而形成不期望的NOx (根据所选氧气燃烧器的类型，该温度约为1800°C 至 2300 0C )·与构想的结构无关，玻璃熔炉不能保持对外部大气的完全密封。为此相关的努力主要涉及安装物理屏蔽，该物理屏蔽限制气体从外部流向熔炉的内部。这些方法当然是有 效的，但如果希望保持基本由燃烧气体组成的气氛则显得不充分。根据本专利技术，因此通过设置熔炉以便产生动态密封来防止环境气氛的进入。为此， 根据本专利技术，必须以在下文详细描述的方式调节废气在熔炉内的流动。在大型玻璃熔融炉中，特别是在那些使用换热器的熔融炉中，气体在熔炉中的流 动以横向的方式进行。燃烧器分布在包含熔融玻璃的池的每侧上。燃烧器交替地运行。在 一个时期内，位于熔炉一侧的所有燃烧器处于工作状态。相应的废气通过位于面向它们的 壁上的管道而被排出。废气在与相关侧相对应的换热器上通过。在下一时期内，另一侧的 燃烧器起动，空气在预先加热的换热器上流动，就这样继续下去。对于氧气_燃料燃烧熔炉，位于熔炉的每侧上的燃烧器连续地运行。两侧上的燃 烧器的分布不因为不存在的为此交替的需要而被控制，而更多地因为寻求在火焰和玻璃熔 浴之间或者在火焰和漂浮的原材料之间的热交换的优化而被控制。对于同样的功率，氧气-燃料燃烧器的火焰比空气-燃料燃烧器的火焰更短。原 因特别是在于由于氮的缺乏而气流体积更小。为了能量分布尽可能地均勻，对于相似的熔 炉宽度，因此希望将燃烧器布置在两侧上，以便更好地覆盖熔浴表面。不希望氧气-燃料燃烧气体的喷射速度增加一一该喷射速度增加可能导致加长火 焰，以便特别是不会促使粉尘的飞出。也优选使得火焰以尽可能少被干扰的方式发展。为了避免相对布置火焰之间的冲 突，燃烧器因此有优势地交错排列地布置。根据氧气-燃料燃烧火焰的另一特性，为了实现在火焰长度上的燃烧的分级本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃熔融炉，其包括通道形式的熔融池，原材料的引入在上游端处进行，熔融玻璃在下游端处被回收，所述熔融炉借助于燃烧器被加热，其中至少６５％的燃烧能量通过氧气－燃料燃烧产生，所述燃烧器沿着熔融炉的长度分布在壁上，其中大部分的废气排放靠近原材料的引入的开口附近的上游端，剩余的废气在下游部分附近被排出，以便保持针对环境气氛的动态密封，其中所述燃烧器分布成至少４０％并优选至少５０％的熔融炉的功率被输送到所述熔融区中。

【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：O杜尚，J贝昂，
申请(专利权)人：旭硝子欧洲玻璃公司，
类型：发明
国别省市：BE[]