[發明專利]玻璃熔融爐

有效

• 申請號: 200980110648.1
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101980974B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: O·杜尚;J·貝昂
• 申請（專利權）人: 旭硝子歐洲玻璃公司
• 主分類號: C03B5/04
• 分類號: C03B5/04;C03B5/235
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉敏

技術領域

本發明涉及玻璃熔融爐，其中熔融能量基本通過被進給(alimneter)燃料并被進給氧氣或富含氧的氣體的燃燒器而產生。這些爐通常被定義為“氧氣-燃料燃燒(oxy-combustion)”爐。

背景技術

附帶使用氧氣-燃料燃燒器在玻璃熔融爐中是非常公知的。在通常伴有空氣的熔爐運行的情況下，則加入一個或有限數量的氧氣-燃料燃燒器。引入這些附加燃燒器的目的通常在于提高現有熔爐的生產量，可能在觀察到現有熔爐的性能由于它們年久而下降時。這種情況例如發生在發現與這種熔爐相關的換熱器已經變得退化并且不再能充分加熱用于燃燒的空氣時。所給出的熔爐的生產量也能夠通過引入補充的能量源而簡單地提升。

作為一般規則，附加的氧氣-燃料燃燒器靠近熔爐的區布置，原材料被裝入該熔爐的區中。這些燃燒器因此熔融該原材料。在大容量熔爐中少量氧氣-燃料燃燒器的增加通常不需要對熔爐的正常運行這方面作大量的改變就能進行，特別是換熱器繼續運行，并因此同時處理從帶有空氣運行的燃燒器的燃燒產生的廢氣以及從帶有氧氣運行的燃燒器的燃燒產生的廢氣。

除了布置有輔助能量源的事實之外，以定義為“增氧(d’oxy-boosting)”方式運行的這些系統不會受益于能從氧氣-燃料燃燒產生的所有已知的優勢。其中潛在的優勢主要表現為更低的能量消耗和減少的不期望的廢氣散發。

氧氣-燃料燃燒允許能量節約，至少由于燃燒氣體的能量未被空氣中的氮部分地吸收這樣的原因。在通常的熔爐中，即使氮帶走的能量的一部分在換熱器中被回收，最終排出的廢氣仍然會帶走大量的能量。氮的存在參與損耗。

通過所述的生產單元減少能量消耗另外具有因此限制二氧化碳排放的優勢，并因此滿足本領域中的法定需求。

氮的存在也是稱為NO_x的氧化物形成的根源，由于與這些化合物存在于大氣中相關的損害，該氧化物的排放實際被禁止。實際上，使用者力爭在產生盡可能有限排放的條件下操作熔爐。在玻璃熔爐的情況中，這些實際不足以滿足非常嚴格的標準，并且必須通過使用催化劑進行昂貴的廢氣凈化。

使用氧氣能夠應對與空氣中的氮相關的問題，這在增氧技術中不再是問題。

不管上述的優勢，在大型玻璃熔爐中氧氣-燃料燃燒的使用仍然有待發展。原因有多個類型。首先，使用氧氣比使用空氣必然更貴。

僅在能夠從廢氣回收大量熱的情況下，使用氧氣-燃料燃燒的經濟平衡才是肯定的。迄今為止，這種能量的回收的利用似乎并不令人滿意。潛在的能量節約實際上并未獲得。

此外，氧氣-燃料燃燒的利用仍然引起抵消某些優勢的技術方面的問題。一個公認的困難是因為耐火材料的腐蝕，該腐蝕縮短了爐頂的硅質耐火材料的使用壽命。這是因為燃燒氣體中較高的H₂O含量造成兩個退化現象：

-第一現象與H₂O擴散進入玻璃相的耐火墊中有關。

-第二現象與存在于空氣中的氫氧化鈉在耐火磚上的冷凝有關，這導致高度的氧化，在氧氣-燃料燃燒爐的情況中高出五倍。

考慮到這些情況，必須使用比那些通常選擇的材料更耐腐蝕的材料。通常，由于各種原因，大型玻璃熔爐的爐頂由硅磚制成。在氧氣-燃料燃燒爐的情況中，更確切地必須求助于例如氧化鋁、AZS或尖晶石的材阱，然而，另一方面，這些材料更昂貴，并且由于它們明顯更重也會引起問題。

在實踐中也出現了其它的新問題，需要利用特別的新的條件，以便使得這個技術被有效地用在理論有優勢的應用中。本發明涉及在大型玻璃熔爐中利用氧氣-燃料燃燒技術的方法，其形成本說明書中所附的權利要求的主題。

發明內容

發明人致力于這種氧氣-燃料燃燒技術的經濟學問題。具體地，發明人提議，使得熔爐廢氣的能量被大量回收，并用于預熱氧氣以及有必要的話預熱消耗的燃料。廢氣的一部分熱量也可以用于預熱裝入熔爐中的原材料。

經濟平衡——特別是關于能量平衡，需要回收廢氣的熱量。原理是已知的。但困難來自利用回收技術用以熔爐本身的運行。

發明人的選擇在于使用廢氣的能量，特別是用于預熱氧氣。由于顯而易見的原因，用于該回收的換熱器的使用被排除在外。必須在特別的交換器中操作。在熱的氧氣對于所有與之相接觸的材料都特別具有侵蝕性的情況下，該操作不是非常容易。這個腐蝕特性因為氧氣達到的溫度更高而變得更突出。