[發明專利]利用安裝于頂部的、分段燃燒的氧燃料燃燒器來加熱玻璃熔融爐的方法

有效

• 申請號: 02106901.8
• 申請日: 2002-03-04
• 公開（公告）號: CN1374261A
• 公開（公告）日: 2002-10-16
• 發明（設計）人: N·G·辛普森;G·F·普魯沙;T·G·克萊頓;A·P·理查德森;J·R·李布蘭科
• 申請（專利權）人: 波克股份有限公司
• 主分類號: C03B5/16
• 分類號: C03B5/16;C03B5/235;F23D14/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 顧峻峰

相關申請的相互對照

本申請是1999年8月16日提交的美國申請No.09/374,921的部分繼續申請。

技術領域

本發明涉及用于玻璃熔融的、安裝于頂部的氧燃料燃燒器的使用。本發明還涉及在玻璃熔融爐頂部中利用內部或外部燃燒分段的至少一個氧燃料燃燒器的使用。本發明既可應用于燃燒100％氧燃料的熔爐，又可應用于電力或非氧燃料的裝置(例如一或多個空氣燃料爐或其結合)加熱的熔爐。

背景技術

在一實施例中，本發明涉及玻璃熔融爐的頂部中的至少一個氧燃料燃燒器的使用，以使生產能力擴大或保持現有的生產能力，而且可減少電力增熱或產生損壞已有的熱量回收設備(例如同流換熱器或間流換熱器)的結果。該過程包括用氧燃料的能量更換一部分現有的或先前存在的空氣燃料或電能容量。除了端部燃燒式交流換熱爐和電爐以外，該過程包括阻塞交流換熱口或隔離同流換熱燃燒器。特別是設計的選擇，進入熔爐的未加工批料上方的燃燒器的角度和定位可提高熔融率、使產量增加、提供更好的能量效率以及改善玻璃的質量。燃燒器中的燃燒的化學計量比、燃燒器的富-貧相互作用以及熔爐區域的燃料/氧氣分段的精確控制可以在使一氧化氮和二氧化硫的散發量最小的同時用于優化熱傳遞。

交流換熱器、同流換熱器、電力和直接燃燒式熔爐通常已經包括在玻璃和相關的玻璃燒結產品的制造中。

空氣燃料的交流換熱爐分為兩類：交叉燃燒式和端部燃燒式。交叉燃燒式交流換熱爐具有多個開口，熔爐的每一側通常具有三至八個與共同的或隔開的交流換熱器相連的開口，以便預熱燃燒空氣。根據熔爐的運行，具有多種形狀和尺寸的交流換熱器每隔15-30分鐘轉換一次。在每次轉換循環期間，來自風扇的燃燒空氣通過換向閥中的通道進入熔爐一側上的交流換熱器的基部，并且在進入與熔爐相連的開口之前被預燃。在開口下方、上方、通過該開口或開口的側面噴射油和/或氣體形式的燃料，產生在玻璃熔融爐中燃燒的火焰。燃燒的熱產物通過相對側的開口、并通過交流換熱器的格子磚向下地離開熔爐，釋放熱量然后通過換向閥中的第二通道離開排氣煙囪。在引入燃燒的空氣側的交流換熱器冷卻時，排氣交流換熱器加熱，直至轉向閥轉換以及燃燒空氣進入先前的熱排氣交流換熱器。

玻璃的熔化一部分是由于空氣燃料火焰的輻射，但主要是被燃燒產物加熱的頂部和壁面的再輻射。為使熔爐獲得更高的玻璃生產能力，許多熔爐借助浸沒在玻璃中的電極使用電力增熱，該方法較為昂貴，并且會導致玻璃接觸池壁的損壞。經過一段時間，由于熱/結構損壞和/或未加工的玻璃成形材料(也被稱為原料或批料)的轉移或玻璃批料釋放的揮發性物質的冷凝，可以使交流換熱器阻塞。當交流換熱器開始阻塞或失效時，爐中空氣的預熱溫度降低，而爐中的氣壓升高，爐的熱效率降低。為保持相同的玻璃生產率，需要更多燃料和燃燒空氣。更重要的是，由于爐中壓力增加，玻璃的生產率必須降低，以致不會破壞構成熔爐的上層結構的耐火材料。

為了恢復不再受前面的交流換氣器問題的影響的生產能力，或者為了增加無阻礙熔爐的生產，可通過四種裝置使用氧氣：富含氧氣的普通空氣、開口火焰下方的特殊氧氣槍、在第一開口與進氣端壁之間安裝氧氣燃料燃燒器以及安裝通過開口的水冷式氧燃料燃燒器。這些技術所增加的能力受到通道、工藝要求或耐火溫度極限的限制。

端部燃燒式交流換熱爐的運行與交叉燃燒式爐類似；然而，該爐在端壁上只有兩個與單獨交流換熱器相連的開口。使用與交叉燃燒式熔爐相同的機理以及類似地利用電力和氧氣增熱會使交流換熱器損壞。

為了恢復不再受上述交流換氣器問題的影響的生產能力，或者為了增加生產，可通過三種裝置來使用氧氣：富含氧氣的普通空氣、開口下方的特殊氧氣槍以及安裝通過熔爐的氧燃料燃燒器。由于爐內的溫度極限、位置并涉及熔爐的過熱，這些技術的能力通常會受到限制。

同流換熱爐采用至少一個同流換熱型熱交換器。與交流換氣器不同，同流換熱器與使用廢氣預熱燃燒空氣的熱順流換熱器是順次排列的，該燃燒空氣通過管道沿熔爐的兩側輸送至單獨空氣燃料燃燒器。同流換熱爐也可電力增熱。與交流換熱爐相同，同流換熱器的效率和預熱空氣的能力開始失去。它們會被阻塞或者在分離燃燒空氣和廢氣的諸壁之間產生滲漏。

為了恢復不再受上述同流換氣器問題的影響的生產能力，或者為了增加生產，可通過三種裝置來使用氧氣：富含氧氣的普通空氣、空氣燃料燃燒器下方的特殊氧氣槍以及安裝通過熔爐護壁的氧燃料燃燒器。由于熔爐位置的限制并涉及熔爐的過熱，這些技術的能力通常會受到限制。