玻璃熔融装置和方法制造方法及图纸

玻璃熔融方法，其中在第一阶段期间，量DO1的富氧燃烧氧化剂用于使燃烧室100中的燃料燃烧，其中富氧氧化剂通过与较少富氧氧化剂热交换而预热，所述较少富氧氧化剂通过与产生的废气热交换而加热，且在第二阶段期间，燃烧氧化剂以降低量DO2的富氧氧化剂和量DA2的最少富氧热氧化剂使用；和用于执行所述熔融方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及从产生的废气中回收热能以将燃烧氧化剂预热并使用富氧燃烧氧化剂的玻璃熔融方法和熔炉。已知富氧燃烧氧化剂，例如氧含量为至少80体积％的氧化剂可特别用于玻璃熔融炉中以降低熔炉的污染排放(NOx、粉尘)和能量消耗。根据US-A-6071116所述特别有利的技术，熔炉的经济平衡通过将至少一种试剂(燃烧氧化剂和/或燃料)在燃烧器上游侧预热而改进。这通过将一个或几个换热器置于熔炉燃烧室上游侧的废气回路上而进行，其中安全中间流体如空气、CO2、氮气和蒸汽通过与从燃烧室输出的热废气热交换而加热，且其中至少一种试剂通过与热中间流体热交换而预热。不同于考虑充裕的环境空气，燃烧氧化剂的充分供应通常不是问题的使用空气作为燃烧氧化剂的熔炉，使用富氧燃烧氧化剂的熔炉需要接近熔炉的专用且大的燃烧氧化剂来源，例如管道、空气气体分离装置或甚至足够大容量燃烧氧化剂储蓄器。然而，这不防止富氧燃烧氧化剂供应的中断，例如根据技术或逻辑问题。考虑如果熔炉在中断富氧燃烧氧化剂供应以后停机的话可能发生的主要损害，已知可将备用储蓄器安装在熔炉附近以储存富氧燃烧氧化剂储备。这种备用设备能在富氧燃烧氧化剂的正常供应失效的情况下使熔融炉通常以降级的模式连续操作，或者甚至仅简单地保持熔炉温度。然而，该备用设备仅容许非常有限的时间自主性，在高吨位熔融炉如“浮选”炉的情况下特别如此。US-A-6071116公开了可选解决方法，其包括通过与通过中间流体的废气热交换而将至少一种燃烧试剂预热，其中空气用作中间流体。根据而解决方法，如果富氧燃烧氧化剂供应中断，则将热中间空气流作为燃烧氧化剂送入燃烧器中，以赋予熔炉的长期自主性。然而，该提议的应用是有问题的。对于相同功率，在空气中燃烧而产生的废气的量比富氧燃烧而产生的废气的量大得多。因此，设计以富氧燃烧操作的熔融炉通常不能管理空气燃烧操作期间在类似功率下产生的更高的废气流，因此在空气燃烧的情况下需要以非常降级的模式操作熔炉。另一潜在问题是设计用富氧燃烧氧化剂操作的燃烧器在空气用作燃烧氧化剂时通常不容许有效且可靠的操作。存在设计以能够用富氧燃烧氧化剂以及用空气操作的双燃烧氧化剂燃烧器，但它们更昂贵且它们的复杂性使得它们可能在特别敌对的环境如玻璃熔融炉的燃烧室中较不可靠。本专利技术的目的是至少部分地克服上述问题。本专利技术提出通过如下文所公开的本专利技术方法和装置实现该目的。本专利技术特别公开了在熔融炉中将玻璃熔融的方法，其中使用第一氧化剂和第二氧化剂。第一氧化剂选自空气和富氧空气。第二氧化剂具有80-100体积％，优选90-100体积％的氧含量，第二氧化剂的氧含量大于第一氧化剂的氧含量。根据本专利技术，玻璃在包含熔融室和预热装置的熔融炉中熔融。熔融室装配有n个燃烧器以使室中的燃料燃烧，燃烧器的数目大于或等于I (n≥I)。这n个燃烧器因此产生热能和在室出口处温度为1000-1600°C的热废气流。n个燃烧器包含所谓“第一燃烧器”的m个燃烧器，第一燃烧器的数目m大于或等于I且小于或等于熔融室中燃烧器的数目n(l≤m≤n)。根据本专利技术，将固体原料在熔融室中熔融以得到熔融玻璃。将来自该室的热废气流引入预热装置中以通过传热流体回收存在于所述热废气流中的一些热能。因此，传热流体流在预热装置中的第一换热器中通过与热废气流热交换而加热以首先产生冷废气流以及其次热传热流体流，所述热传热流体流在第一换热器出口处具有600-900°C 的温度。在本专利技术上下文中，术语“换热器”以该术语的常用技术意义使用，换言之，指其中至少两种具有不同温度的流体在独特的室中循环并在彼此之间传递热的设备。在熔融方法的第一阶段中，由空气或富氧空气组成的第一氧化剂用作传热流体。比第一氧化剂更富含氧气的第二氧化剂流在预热装置中的第二换热器中通过与热传热流体流热交换而预热以产生首先在第二换热器出口处温度为400-650°C的预热第二氧化剂流和在第二换热器出口处在350-650°C的中等温度下的传热流体流。在方法的该第一阶段中，将量DOl的预热第二氧化剂流(“富氧化剂”)作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中D01>0Nm3/h。这种预热富氧燃烧氧化剂的使用可降低污染排放并得到优异的能量效率。在本文中，气体体积以标准立方米(Nm3)表示，其中INm3相当于在Iatm下占据Im3的气体的量。本专利技术方法还包括第二阶段，其中将量D02的第二氧化剂(富氧化剂)供入m个第一燃烧器中，所述量D02超过ONm3A但小于方法的第一阶段期间供入m个第一燃烧器中的第二氧化剂(富氧化剂)的量D01。在方法的该第二阶段期间，还将量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DA2>0Nm3/h。根据本专利技术，将量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂以热传热流体流的相应部分的形式供入m个第一燃烧器中。在第二阶段期间，可根据三个选择将量D02的第二氧化剂供入m个第一燃烧器中:i)与供入m个第一燃烧器中的量DA2的第一氧化剂完全分开，或者ii)与供入m个第一燃烧器中的量DA2的第一氧化剂完全混合，或者iii)部分与量DA2的第一氧化剂混合，且部分与量DA2的第一氧化剂分开。在第一种情况下(第一氧化剂(富氧化剂)和第二氧化剂完全分开地供入第一燃烧器中)，第一氧化剂可用作第二阶段中的传热流体，换言之，在该第二阶段期间，第一氧化剂通过在第一换热器中与热废气流热交换而加热。在其它两种情况下(第一和第二氧化剂完全或部分混合地供入第一燃烧器中)，在第二阶段期间通过在第一交换器中与废气热交换而加热的传热流体的性质取决于第一和第二氧化剂进行混合(部分或完全)的位置。当量D02的第二氧化剂(富氧化剂)与第一氧化剂在预热装置中的第一换热器上游侧(换言之，在两种氧化剂来源与第一换热器之间)部分或完全混合时，在第一换热器上游侧因此得到的混合料用作传热流体。另一方面，当量D02的第二氧化剂根本不与量DA2的第一氧化剂在第一换热器上游侧，而是仅在第一换热器下游侧混合时，第一氧化剂用作方法的第二阶段中的传热流体。在方法的第二阶段中将减少的第二氧化剂流作为燃烧氧化剂与第一预热氧化剂流组合供入熔融室的m个第一燃烧器中显著提高熔融炉的自主性，如果存在第二氧化剂短缺的话。因此，如果存在第二氧化剂短缺的话，本专利技术方法有利地用于该第二阶段中。当不存在第二氧化剂短缺时，优选在第一阶段中的操作，特别地以降低污染排放，这是越来越严格的规则所管控的。考虑到在第二阶段期间向m个第一燃烧器中供入第一和第二氧化剂的组合以及因此全部供入具有比空气更高的氧含量的燃烧氧化剂组合，第二阶段期间在室中产生的废气的体积相对近似于第一阶段期间产生的废气的体积。还注意到不需要使用昂贵的双燃烧氧化剂燃烧器作为可以以空气燃烧和富氧燃烧操作的第一燃烧器。可以用具有变化氧含量的富氧燃烧氧化剂作用的燃烧器是足够的。本专利技术方法的另一主要优点是在第二阶段期间通过m个第一燃烧器产生的火焰的性能(尺寸、温度(轮廓)、亮度等)类似于第一阶段期间产生的火焰的性能，使得可限制阶段变化对所得熔融玻璃的性能的影响并强烈降低第二阶段期间损害室及其设备的风险。“第一阶段”和“第二阶段”是本专利技术方法中独立的步骤。然而，第一阶段在时间上是不需要先于第二阶段。相反的也是可能的，且用几个第本文档来自技高网...

【技术保护点】
在熔融炉中的玻璃熔融方法，·所述方法使用：i.选自空气和富氧空气的第一氧化剂，和ii.具有80?100体积%，优选90?100体积%的氧含量的第二氧化剂，其中第二氧化剂的氧含量大于第一氧化剂的氧含量，·熔融炉包含：i.装配有n个燃烧器以使室中的燃料燃烧的熔融室，所述n个燃烧器产生热能和在室出口处温度为1000?1600℃的热废气流，其中n≥1，所述n个燃烧器中的m个为第一燃烧器，其中1≤m≤n，和ii.预热装置，在所述方法中：·将固体原料在熔融室中熔融以得到熔融玻璃，·将来自室的热废气流引入预热装置中，·传热流体流在预热装置中的第一换热器中通过与热废气流热交换而加热以产生冷废气流和温度为600?900℃的热传热流体流，且其中：·在方法的第一阶段中：?第一氧化剂用作传热流体，且?第二氧化剂流在预热装置中的第二换热器中通过与热传热流体流热交换而预热以产生温度为400?650℃的预热第二氧化剂流和350?650℃的中等温度的传热流体流，?将量DO1的预热第二氧化剂流作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DO1>0Nm3，方法的特征在于：·在第二阶段中：?将量DO2的第二氧化剂和量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DO1>DO2>0Nm3且DA2>0Nm3，?将量DA2的第一氧化剂首先以热传热流体流的相应部分的形式供入m个第一燃烧器中，?将量DO2的第二氧化剂供入m个第一燃烧器中：○与量DA2的第一氧化剂完全分开，或者○与量DA2的第一氧化剂完全混合，或者○部分与量DA2的第一氧化剂混合，且部分与量DA2的第一氧化剂分开，使得：i.当将量DO2的第二氧化剂与第一氧化剂在预热装置中的第一换热器上游侧部分或完全混合时，由此所得混合料用作传热流体，且ii.当量DO2的第二氧化剂与量DA2的第一氧化剂不在第一换热器上游侧混合，而是仅在第一换热器下游侧部分或完全混合，或者根本不混合时，第一氧化剂用作传热流体。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.15 EP 11305932.3;2011.07.27 EP 11305980.21.在熔融炉中的玻璃熔融方法， ?所述方法使用: 1.选自空气和富氧空气的第一氧化剂，和 i1.具有80-100体积％，优选90-100体积％的氧含量的第二氧化剂， 其中第二氧化剂的氧含量大于第一氧化剂的氧含量， ?熔融炉包含: 1.装配有n个燃烧器以使室中的燃料燃烧的熔融室，所述n个燃烧器产生热能和在室出口处温度为1000-1600°C的热废气流，其中n≥1，所述n个燃烧器中的m个为第一燃烧器，其中1 ≤ m ≤ n,和 i1.预热装置， 在所述方法中: ?将固体原料在熔融室中熔融以得到熔融玻璃， ?将来自室的热废气流引入预热装置中， ?传热流体流在预热装置中的第一换热器中通过与热废气流热交换而加热以产生冷废气流和温度为600-900°C的热传热流体流， 且其中: ?在方法的第一阶段中: -第一氧化剂用作传热流体，且 -第二氧化剂流在预热装置中的第二换热器中通过与热传热流体流热交换而预热以产生温度为400-650°C的预热第二氧化剂流和350-650°C的中等温度的传热流体流， -将量DOl的预热第二氧化剂流作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DODONm3, 方法的特征在于: ?在第二阶段中: -将量D02的第二氧化剂和量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中 D01>D02>0Nm3 且 DA2>0Nm3， -将量DA2的第一氧化剂首先以热传热流体流的相应部分的形式供入m个第一燃烧器中， -将量D02的第二氧化剂供入m个第一燃烧器中: 〇与量DA2的第一氧化剂完全分开,或者 〇与量DA2的第一氧化剂完全混合，或者 〇部分与量DA2的第一氧化剂混合，且部分与量DA2的第一氧化剂分开， 使得: 1.当将量D02的第二氧化剂与第一氧化剂在预热装置中的第一换热器上游侧部分或完全混合时，由此所得混合料用作传热流体，且 i1.当量D02的第二氧化剂与量DA2的第一氧化剂不在第一换热器上游侧混合，而是仅在第一换热器下游侧部分或完全混合，或者根本不混合时，第一氧化剂用作传热流体。2.根据权利要求1的方法，其中第一氧化剂具有等于21-40体积％的氧含量。3.根据权利要求2的方法，其中第一氧化剂具有等于21-25体积％的氧含量。4.根据权利要求1的方法，其中第一氧化剂具有40-90体积％的氧含量。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中熔融炉为纵向燃烧器熔炉或横向燃烧器熔炉。6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中m=n。7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·雅里，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
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