[发明专利]玻璃熔化炉窑的带冷却的燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃熔化炉窑，其中原料被注入到玻璃熔化池炉上，炉窑中用来熔化原料的温度利用由燃烧器产生的火焰通过辐射热传递保证。

背景技术

在大的玻璃熔化炉窑中，传统的设置在于把原料放入长炉窑的一端，和在另一端取回熔化并精练的玻璃。为了保证在熔化然后精炼，燃烧器沿池设置，根据炉窑中进展的不同阶段所需的能量进行分布。上游需要最大能量以允许原料熔化，精炼仅需保持适合的温度。

出于经济的原因，熔化炉窑通常是大容量的。生产能达到每天约1000顿玻璃的值。这样的数量需要大量的能量供给，其作为很大一部分包括在生产成本中。最小化能量成本的所有可能的因素都被仔细考虑。在此意义上，考虑到这些产品行市的波动，燃料的选择是一重要的要素。

不同的构型被使用在有关炉窑中。其目的在于获得由燃烧形成的能量的最好部分。这些结构取决于多种因素，其中尤其有炉窑尺寸、燃烧器特性、烟的控制等。

对于目前大多数的炉窑，用液体或气体燃料与空气或在需要时与富氧空气进行燃烧。本发明涉及实施这些类型。

在任何情况下，熔化操作的节约要求回收至少一部分来自燃烧的烟所夹带的能量。以空气作为助燃剂运行的炉窑包括回热器，回热器由装配有与烟接触的耐火零件的填充塔构成。这些耐火零件吸收烟的一部分能量。存储的热量在之后被用来加热燃烧中所使用的空气。

常规的方式在于在炉窑两侧设置燃烧器和回热器。火焰在炉窑一侧随着在位于相同侧的回热器上通过而被预热的预热空气一起形成。由燃烧生成的烟被引导至位于与活动的燃烧器所在侧相反的炉窑一侧的回热器上。位于炉窑两侧的燃烧器在约二十分钟的周期中被交替激活。

在有关炉窑中，来自回热器的热空气流由进入管引导，进入管经由开在耐火壁体中的开口（“ports necks：小炉颈”）通到炉窑中。燃烧器相对于这些开口的位置要么在开口的下方（“under port”:“小炉之下”燃烧器），要么在这些开口中（“through port”:“通过小炉”燃烧器）。这两种类型的燃烧器的结构以及运行条件明显不同。特别是其各自的位置使其暴露在多少严峻的热环境。因此，在温度约为1250℃的热空气进入口中的位置可导致燃烧器构成材料的变质，当燃烧器浸没在该气流中时，这种变质更为明显。

同样，根据燃烧器承受的热环境对燃烧器位置的选择影响燃料的使用。液体燃料特别敏感。超过约150℃的温度时，其可能遭受裂化，裂化尤其可导致喷射器的阻塞。气体燃料的裂化通常仅发生在约450℃的明显更高的温度。

依然涉及液体燃料，通常为重油，温度也是决定其粘度的因素，粘度干预喷射方式。在实践中，重油具有接近80℃到120℃的温度，以赋予其足够的流动性以便于其的雾化。

燃料的选择主要为液体燃料（尤其是重油）和气体燃料，例如天然气。撇开这些燃料各自的价格，与燃料的使用相关的其它因素也对选择起到作用。燃料的燃烧不是在相同的条件下进行，以及燃烧产品足够不同以致引起额外的考虑。因此，利用液体燃料形成的火焰含有烟灰颗粒，利用烟灰颗粒，辐射可引起容易的能量传递。液体燃料的使用通常也导致更短的火焰，这种火焰改善燃烧产品在炉窑中的逗留时间和因而使形成的能量得到更完整的传递。

天然气可能的优点在于成本低于液体燃料的成本。火焰实际上不形成含硫化合物并且其的烟的去污是容易的。此外，燃烧产品更富含水蒸汽。炉窑内的环境水蒸汽含量可影响熔化池炉的性能。特别地，水蒸汽含量的增加通常是池炉表面泡沫形成的原因，泡沫阻碍辐射进入池炉和减缓能量的传递。

在液体燃料和气体燃料之间的选择不是彼此排斥的。一方面，如所指出的，这些选择例如可根据价格的变化而改变，但另一方面，在同一炉窑内，可有利地设置两类燃料的燃烧器，用以在炉窑任何点上获得这些燃料的每一个的特别特征的最好部分。但比起同时使用与两种类型燃料的每一种对应的燃烧器，有利地是设置可交替地或同时地用有关的两种类型的燃料运行的燃烧器。

以前提出过“双燃料”燃烧器。这些燃烧器的结构和运行方式主要受到掌控燃烧以便产生尽可能少的氮氧化物的考虑的控制，氧化物的排放是被非常严格管理的。该类型的一种方式例如在出版物FR2834774中被描述。该文献提出一燃烧器，其结构使液体燃料的液滴的雾化是呈假设可改善燃烧条件的“空心”射流形式的。通过围绕液体燃料并被旋转运动推动的高压雾化气流，可获得液体燃料的喷射。没有描述任何涉及保持燃烧器温度条件的设置。

为了掌控使用条件，无论炉窑的构型如何以及无论气体和液体燃料的比例如何，本发明提出使用如作为权利要求1的目标的双燃料燃烧器。