[发明专利]玻璃化和动力发生系统

说明书

本发明涉及一种用于玻璃化和动力发生系统。本发明特别有利地适用于玻化有毒废料并使用废油作为燃料的系统。当炉料不以废料作为其原料时，本发明同样适用于普通燃气炉操作。

有各种玻璃熔制炉，且其中的许多种都适用于采用广泛的有毒原料制备玻璃。为了在保持玻璃输出量的同时适合于广泛的原料，通过改变提供给炉子的燃料气或油的量，将会变化炉内条件。

成形和熔制玻璃，需要使玻璃达到1350℃的温度范围。为了实现该温度，烟道气温度必须在约1550℃温度。由于温度这样高，在烟道气离开炉子时的能量是非常高的。因此，玻璃工业一直在偿试通过使用蓄热或换热空气预热系统来回收部分热量。在这种情况下，烟道气要通过一蓄热室，一般蓄热室包括两个由耐火砖构成的室，一个室加热送来的空气，它将被送入炉中，另一个室冷却离开炉子的热烟道气。因为烟道气流过该室会使砖加热，所以，这些室周期性地开启。当砖的温度一旦达到预定的温度，经过该蓄热室的流量将要发生变化，使输入到该室的用于燃烧的气体通过热砖预热。在这个过程进行的同时，第二个蓄热室用于从炉中排出气体中去除热量。通过这两个蓄热室的通道连续地交替。一般，空气预热温度值在1200-1300℃之间，而在蓄热室的上部的烟道气的温度处于1450-1550℃。即使空气预热温度如此之高，离开蓄热室的烟道气的温度也处于450-600℃范围内。这相当于烟道气中燃料能量输入的约25%。之所以这样的原因在于在这些温度下燃料气与该空气的热容通量的比例在1.2∶1以上，这限制任何蓄热室的效率为约70或80%。

有多种不同类型的换热器。其中一种换热器是金属结构的，它也可以用耐火材料建造。在这种换热器中，热的废气连续通过烟道，该烟道内装有金属或耐火材料管。空气与废气逆流连续通过该管子，从而使其预热。

预热650-700℃的工艺规范是排出废气的温度为950-1050℃。所以能够看到该换热器不如蓄热室有效。因此，它们不能广泛地用于玻璃工业中的热回收。

为了保证该热量不丢失，在炉子烟道气中的能量可用于加热原料、加热锅炉、或用于其它废热回收系统，该系统不与玻璃熔化炉相连接。

不幸地是，将烟道气用于预热炉料，通常是将烟道气直接与原料接触，使得在原料中的水随热烟道气沿其通道排到烟囱。然而，在原料中含有毒性废料时，有机毒素也会与水一起排出。而国际法律规定任何毒性气体都要在过量氧存在条件下暴露于高温下（其温度至少为1200℃）一段给定的时间（该时间要大于2秒钟）将其消毁掉，这就意味着毒性废料为炉料中的一部分时这种选择是不可接受的。

利用这种能量的方法之一是用它来加热锅炉。该锅炉能用于产生蒸气，以驱动汽轮机来发电。尽管普通的玻璃窑炉最多能产生1.5MW的动力，但很可能它会证明难以使用一普通的玻璃窑炉来提供一恒定的动力输出。若该能量要被有效地利用，那么通过该设备产生的动力需要是恒定的和可预测的。

当要增加该锅炉的输出时问题出现了。其窑炉内所能升高的温度是有限制的，因为温度太高窑炉的耐火衬会被损坏。同样地，从炉中排出的烟道气若没有降低到锅炉允许的操作温度范围内是不能直接送入锅炉的。例如，对于某些烟道气，锅炉不能在高于1200℃的温度下操作。当气体中含有挥发性重金属和酸性气体时则更是如此。若提供更多的气体，即通过增加提供给燃料的气体，则由此降低了窑炉中的温度，这意味着从锅炉输出的气体总量将同样增加。然而，重要的是将从锅炉喂入的气体量保持最小，因为所有这样的气体必须要进行处理，以去除任何剩余的毒素，该毒素是在玻化中未被去除的。

在处理这样的气体时所涉及的设备和工艺是很昂贵的，所以处理最小量的气体是很重要的。

迄今为止，已证明要平衡这三项必要条件是不可能的，即：

（ⅰ）要从窑炉中制备最大产量的玻璃;

（ⅱ）要从锅炉中产生出预定恒定量的动力;及

（ⅲ）要从锅炉中产生最小量的烟道气。

按照本发明，提供一种玻化和动力发生设备，其中包括：

一玻璃成形窑炉，其中包括原料进口和气体进口，该气体包括燃料气或油以及预热空气，和用于喂入窑炉中烟道气出口;

热回收装置，窑炉烟道气体经过该装置其温度降低，该热回收装置也预热送入窑炉的空气;和

一个与热回收装置相连的锅炉，其中包括气体进口，通过它窑炉烟道气被送入锅炉，蒸汽出口和气体出口，通过该出口烟道气被送出，锅炉的烟道气被送到一气体处理系统;