專利名稱：用礦物燃料加熱玻璃熔窯的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的總前序的一種加熱玻璃熔窯的方法和根據(jù)權(quán)利要求14總前序的一種裝置。
背景技術(shù)：
建造和操作玻璃熔窯關(guān)心的主要問題是不僅要減小每噸玻璃的單位能耗(能量最佳化)，而且要減小對(duì)環(huán)境的輻射并且保持窯的條件。廢氣中最多的污染成分是毒性都極大的化合物NOX和CO及還有煙氣和碳?xì)浠衔铩?br>
下面解釋的關(guān)系是為了便于更好的理解空氣在蓄熱室中預(yù)熱的玻璃熔窯中產(chǎn)生的問題。成對(duì)的燃燒器小窯口有規(guī)律的反向循環(huán)操作。這適用于燃燒器小窯口在窯的一端彼此間鄰近設(shè)置的U-火焰窯中，也適用于燃燒器小窯口設(shè)置在窯兩側(cè)的橫火焰窯。在燃燒過程中燃料與來自相應(yīng)的蓄熱室的預(yù)熱助燃空氣混合并且加熱該窯。同時(shí)熱量從形成該蓄熱室的材料排出。在反向過程中，通過同樣的燃燒器小窯口將非常熱的窯廢氣引回同樣的蓄熱室中，蓄熱室材料再次被加熱，如此反復(fù)進(jìn)行。
但是，如果存在亞化學(xué)計(jì)量(燃料過量)條件，在火焰中或其附近形成了煙氣，它在燃燒器小窯口或小爐脖區(qū)域沉積。另一方面，由在火焰中或其附近的亞化學(xué)計(jì)量條件及隨后燃燒的化學(xué)計(jì)量完全，實(shí)現(xiàn)了廢氣中理想的NOX低含量。另外在局部形成了不需要的煙氣。在一定程度上這些問題和避免這些問題的措施是完全對(duì)立的，本發(fā)明試圖尋找一種優(yōu)越的解決這些問題的方法。
在1894號(hào)(1894-1至1894-20頁)HVG-Mitteilung(＝HVG-Newsletter)中，由Jütte于1997年3月19日在Würzburg的德國玻璃技術(shù)協(xié)會(huì)(＝DGG)的技術(shù)委員會(huì)VI(＝Fachausschuss)上發(fā)表的題目為“蓄熱式橫火焰窯主側(cè)NOX減少措施的體會(huì)(Experiences withprimary side NOXreduction measure on a regenerative cross-firedfurance)”的論文中，論述了溫度對(duì)NO形成的影響最大，它經(jīng)常掩蓋了氧含量的影響。
Hein和Leuckel之前已于1969年10月20日在1127號(hào)(261-275頁)HVG-Mitteilung(＝HVG-Newsletter)發(fā)表的論文中論述到僅早而穩(wěn)定的點(diǎn)燃的火焰才顯示出強(qiáng)的碳輻射。引用了特定的燃燒器及其操作參數(shù)作為補(bǔ)救措施。
GASWRME International(＝國際氣體加熱)-49(2000)期刊4/5-4月/5月(207-212頁)包括了Ahmad Al-Halbouni的題目是“連續(xù)氣體分級(jí)控制氣體火焰的燃燒和輻射的新方法(Continuous airgranduationA new way of controlling the combustion andemissions behavior of gas flames)”的一篇文章。用208頁的圖表解釋“NO-CO關(guān)系”，籍此該圖表清楚顯示低溫燃燒室中，CO、煙氣和CXHX是最常見的產(chǎn)物，而在高溫時(shí)熱NO和N2O產(chǎn)生的NO占先。因此很明顯通過改變?nèi)紵业臏囟葋頊p少這些成分的可能性之間互相矛盾。這里也引用了特定的燃燒器及其操作參數(shù)作為補(bǔ)救措施。
也應(yīng)考慮玻璃熔窯的其它的熔化參數(shù)，如漂浮在熔體上的裝入料(配合料、碎玻璃)的熔出化、隨后熔體的澄清和均化以及為進(jìn)一步加工玻璃而調(diào)整最佳熔體溫度。
從專利DE42 18 702 C2和相應(yīng)的EP 0 577 881 B1及專利US5,755,846可知，為了減少用礦物燃料加熱的玻璃熔窯中氮氧化物輻射，可產(chǎn)生具有過(über)-化學(xué)計(jì)量(富氧)或亞(unter)-化學(xué)計(jì)量(燃料過量)的燃料和氧化氣體的混合物并具有階梯火焰排列的火焰，從而當(dāng)已將燃燒氣體混合后，完全燃燒過程或多或少是化學(xué)計(jì)量的。通過底孔燃燒器噴嘴提供作為所需燃料最大成份的主燃料，并且通過被稱為階式燃燒器(燃燒器設(shè)置于被稱為燃燒器小窯口的側(cè)內(nèi))的燃燒噴嘴提供次燃料，所有來自蓄熱室的預(yù)熱助燃空氣通過該燃燒器小窯口流入底孔燃燒器的上部燃燒室中。盡管該方法的操作還順利，但玻璃工業(yè)正在尋求燃燒行為的進(jìn)一步改進(jìn)。助燃空氣具有使階式燃燒器的火焰在進(jìn)入燃燒室不久后轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，從而使在火焰中混合氣體更困難。
由專利DE 42 44 068 C1可知，為了減少玻璃熔窯廢氣中的氮氧化物，在小爐脖的窯端可設(shè)置具有兩個(gè)側(cè)壁的階梯區(qū)域，并且通過燃料氣體噴嘴從至少一側(cè)將氣體燃料吹入階梯區(qū)域。階梯的邊緣產(chǎn)生了氣流的紊流和通過小爐脖提供的助燃?xì)怏w的渦流，并且由于空氣不足即亞化學(xué)計(jì)量燃燒產(chǎn)生了滾動(dòng)火焰形式的預(yù)燃燒，其煙氣和火焰以小爐脖提供的助燃空氣和相應(yīng)底孔燃燒(Unterbankfeuerung)的至少一束火焰之間的分隔層存在，從而延誤了底孔燃燒器燃料的燃燒。結(jié)果最高溫下的減少導(dǎo)致了上述氮氧化物形成的減少。但是已表明由于滾動(dòng)火焰中缺乏空氣，結(jié)果形成的煙氣在階梯區(qū)域沉積為日益增厚的石墨層。當(dāng)反向燒成時(shí)，石墨片不時(shí)的脫落并且通過小爐脖在與前氣流相反的方向被吸入蓄熱室中后收集。該蓄熱室通常與高壓靜電沉積器連接，最后到達(dá)靜電沉積器的石墨顆粒導(dǎo)致了短路。
由Becher和Wagner于2000年10月10日在Würzburg的德國玻璃技術(shù)協(xié)會(huì)(＝DGG)技術(shù)委員會(huì)VI(＝Fachausschuss)上提交的論文“與其它基本措施結(jié)合減少NOX的改進(jìn)型SORG階梯加熱體系(Thesecond generation of the SORGCascade Heating System forreducing NOXin combination with additional primary measures)”進(jìn)一步可知，可將階梯燃燒器置于臺(tái)階的側(cè)壁，該臺(tái)階正好沿所述燃燒器小窯口開口前方的燃燒器小窯口端延伸至窯內(nèi)。這產(chǎn)生了被助燃空氣遮蔽的區(qū)域，使得階梯火焰的長度沿燃燒器小窯口增加并且改進(jìn)了火焰氣的混合。
但是，這種系統(tǒng)的操作表明在燃燒器小窯口和燃燒側(cè)的臺(tái)階中形成了煙氣沉積，在那里沉積的煙氣燒結(jié)形成了石墨層。另外一種燃燒反向發(fā)生在可以是U-火焰或橫火焰設(shè)置的窯中，當(dāng)燃燒反向時(shí)由于熱形變這些石墨層趨于脫落，由此在蓄熱室中收集石墨片。這些片被高速廢氣掃入與蓄熱室連接的顆粒電分離器中，在那里它們可導(dǎo)致短路。因此一段時(shí)間以來認(rèn)為為了減少石墨的形成是否應(yīng)允許廢氣中較高的氮氧化物含量，因?yàn)槟芡贫ㄟ@些要求基本上是完全對(duì)立的。
從有關(guān)減少玻璃熔窯廢氣中NOX含量的美國專利US6,047,565可知，可能在臺(tái)階下的小爐脖較低區(qū)域設(shè)置用于主燃料的底孔燃燒并且在側(cè)壁或垂直階梯壁設(shè)置用于占主燃料5-30％的次燃料的次燃燒器。為了沿部分火焰通路從次燃料的較高火焰分離主燃料的較低火焰，推薦在垂直臺(tái)階壁內(nèi)設(shè)置噴嘴將惰性緩沖氣例如二氧化碳吹過。建議用來自窯的廢氣和煙氣作為另一種不燃燒的緩沖氣。這些緩沖氣決不能部分燃燒，因此將火焰長度和燃盡(Ausbrand)的轉(zhuǎn)向至窯的中心并且火焰變寬。氧氣或如含有氧氣的空氣等氣體不能作緩沖氣。
當(dāng)推薦氧氣噴槍時(shí)，必須將它們極接近的置于玻璃表面之上且與該玻璃表面平行且低于底孔燃燒，因此將來自底孔燃燒的火焰更多的轉(zhuǎn)向至窯的中心以阻止玻璃池表面上的還原氣氛和玻璃的變色。也敘述可由氧氣噴槍代替底孔燃燒的一些燃料燃燒器。但是必須調(diào)整從小爐脖和氧氣噴槍輻射的總氧氣量以使提供的氧氣量小于化學(xué)計(jì)量燃燒所需的量。
沒有提及在小爐脖中阻止或減少煙氣沉積的問題，也沒有提及可能發(fā)生在廢氣反向時(shí)用燃燒破壞在小爐脖或蓄熱室中碳沉積的可能性，這會(huì)阻止碳片對(duì)靜電沉積器的損壞。尤其是沒有向所描述的階梯提供會(huì)產(chǎn)生此影響的氧氣或含有氧氣的氣體。該已知的方法既未試圖用于此，也不適合用于此。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于玻璃熔窯的階梯加熱系統(tǒng)，它盡可能的減少或完全阻止煙氣和石墨的形成，而沒有使窯廢氣中氮氧化物含量的增加達(dá)到不能接受的程度。
通過以專利權(quán)利要求1的特征為特點(diǎn)的上述方法和以專利權(quán)利要求14詳述的特征為特點(diǎn)的上述裝置完全實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的目的完全由這些解決方案來實(shí)現(xiàn)。首先通過在臺(tái)階或臺(tái)階壁下風(fēng)的、也可被稱為“花格墻(baffle wall)”的階梯狀側(cè)燃燒器提供次燃料，次燃料的線性動(dòng)量低于通過主燃燒器提供的主燃料的線性動(dòng)量。如此產(chǎn)生的軟而寬的階梯火焰沿整個(gè)小爐脖寬度覆蓋底孔燃燒的主火焰并且極大的減少了主火焰的中心溫度，這導(dǎo)致NOX形成的減少。
但是，另外的構(gòu)造或臺(tái)階中次氧化氣體的入口導(dǎo)致了下面的其它預(yù)料不到的優(yōu)點(diǎn)●阻止了煙氣或石墨和必要時(shí)這些碳的氧化，●CO和其它碳化合物的二次燃燒，●利用單排風(fēng)機(jī)控制以影響次氧化氣體的效果。
根據(jù)本發(fā)明方法的其它實(shí)施方式的結(jié)果，如果或單個(gè)或組合下列操作會(huì)尤其優(yōu)越●在每個(gè)小爐脖的廢氣排放過程中，當(dāng)次燃燒器關(guān)閉時(shí)，也將選自空氣、富氧空氣和氧氣組中的氧化氣體吹入臺(tái)階(優(yōu)點(diǎn)次燃燒器排氣側(cè)的熱保護(hù)；任何存在的沉積碳的氧化)，●通過次燃燒器的中心將次氧化氣體(sekundreOxidationsgas)引入臺(tái)階；●通過側(cè)壁將次氧化氣體從次燃燒器外側(cè)引入臺(tái)階，●通過所述臺(tái)階的底部將次氧化氣體引入臺(tái)階，●在最接近所述臺(tái)階壁的前方將次氧化氣體引入臺(tái)階，●通過所述臺(tái)階壁將次氧化氣體引入臺(tái)階，●既通過所述臺(tái)階的底部又通過臺(tái)階壁將次氧化氣體引入臺(tái)階，●將燃料與次氧化氣體混合，●當(dāng)利用氣體燃料時(shí)，次燃料量與主燃料量之比在5-30體積百分比之間，優(yōu)選在10-20體積百分比之間，●在燃燒過程中，引入臺(tái)階的次氧化氣體的氧氣量與在蓄熱室中預(yù)熱并且通過小爐脖引入的主氧化氣體的氧氣量之比在0.5-2.5之間，●在燃燒過程中，引入臺(tái)階的次氧化氣體與在排氣過程中引入臺(tái)階的次氧化氣體之比在0.5-1.5之間，優(yōu)選在0.8-1.2之間，和/或，如果●由可變排風(fēng)機(jī)控制次氧化氣體的比。
根據(jù)本發(fā)明裝置的其它實(shí)施方式的結(jié)果，如果或單個(gè)或組合下列操作會(huì)尤其優(yōu)越●在次燃燒器的中心提供氧化氣噴管以向臺(tái)階提供次氧化氣體，●在次燃燒器的外側(cè)壁提供氧化氣噴管以向臺(tái)階提供次氧化氣體，●在臺(tái)階的底部至少提供一個(gè)開口以向臺(tái)階提供次氧化氣體，尤其是如果在最接近該臺(tái)階壁的前方提供至少一個(gè)開口，●在臺(tái)階壁中提供至少一個(gè)開口以向臺(tái)階提供次氧化氣體，●在臺(tái)階底部和其壁上都提供至少一個(gè)開口以向臺(tái)階提供次氧化氣體，●在臺(tái)階上與次燃燒器相對(duì)的臺(tái)階末端提供耐火磚以使小爐脖側(cè)壁免受次燃燒器的火焰，
和/或，如果●提供可變排風(fēng)機(jī)以向臺(tái)階提供次氧化氣體。
參考圖1-4更詳細(xì)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式及其功能。圖表示圖1小爐脖的透視圖；圖2沿根據(jù)圖1的小爐脖的中心軸的縱截面圖；圖3根據(jù)圖1和圖2的具有相應(yīng)的提供和控制燃燒和氧化氣體設(shè)備的U-火焰窯中兩個(gè)小爐脖的正視圖；和圖4具有共軸氧化噴管的次燃燒器的部分側(cè)截面圖。
具體實(shí)施方案圖1表示具有小爐口2的小爐脖1及其內(nèi)表面。小爐脖1有已知類型的底孔燃燒3，其中或是兩個(gè)主燃燒器4和5不對(duì)稱設(shè)置(從窯軸線向外偏移)或是三個(gè)主燃燒器4、5和6對(duì)稱設(shè)置，因此僅示出了相應(yīng)的燃燒器區(qū)。所述的主燃燒器由燃燒器噴嘴組成，該噴嘴未示于圖中，它設(shè)置于這些用于被稱為主燃料的最大部分燃料的燃燒器區(qū)之后。底孔燃燒在亞化學(xué)計(jì)量下操作，即相對(duì)于預(yù)熱燃燒氣是燃料過量。
小爐脖1的后面與蓄熱室R1相連(圖3中用虛線表示)以預(yù)熱主氧化氣體，如在燃燒過程中助燃空氣通過該小爐脖1流過臺(tái)階7進(jìn)入窯燃燒室(未示出)。該小爐脖1有外側(cè)壁9和內(nèi)側(cè)壁10，這二者都形成了臺(tái)階7的邊界。次燃燒器13設(shè)置于臺(tái)階7附近的外側(cè)壁9中，該臺(tái)階有臺(tái)階底部7a、帶有水平上邊緣11a的垂直壁面11和帶有水平前邊緣12a的水平底面12。從供料管14向該次燃燒器13提供次燃料并且該次燃燒器13代表相對(duì)于底孔燃燒3的所謂“階梯燃燒器”。向次燃燒器13提供的燃料，階梯燃燒器燃料量的比率占總?cè)剂舷牡?-30％。
用于提供次氧化氣體(空氣、富氧空氣或純氧氣)的氧化氣噴管15在次燃燒器13中同軸設(shè)置。圖中解釋為次燃燒器13的軸“A”和氧化氣噴管15趨于與臺(tái)階7的壁面11和底面12平行。當(dāng)通過氧化氣噴管15提供空氣時(shí)，空氣量為階梯燃料的0.5-1.5，優(yōu)選為1.0。例如，天然氣與空氣化學(xué)計(jì)量燃燒的空氣量應(yīng)為約1.0。因此火焰根部即次燃燒器13的出口及出口不遠(yuǎn)處即發(fā)生了亞化學(xué)計(jì)量燃燒(燃料過量)。僅當(dāng)受來自蓄熱室的預(yù)熱主氧化氣體流經(jīng)臺(tái)階7并且由于渦流部分進(jìn)入臺(tái)階7的影響時(shí)，亞化學(xué)計(jì)量燃燒才變?yōu)檫^化學(xué)計(jì)量燃燒(富氧)。通過氧化氣噴管15提供的氧氣與蓄熱室的空氣中含有的氧氣之比應(yīng)在約0.5-2.5體積百分?jǐn)?shù)之間。
僅僅是一方面來自底孔燃燒3和另一方面來自次燃燒器13的火焰沿火焰連續(xù)通道的組合和混合會(huì)或多或少導(dǎo)致完全化學(xué)計(jì)量燃燒。亞化學(xué)計(jì)量條件在主和次火焰的中心區(qū)域都存在，因此極大的減小了火焰中心溫度，導(dǎo)致氮氧化物的形成顯著減少。
相對(duì)于來自蓄熱室R1的主氧化氣體，其氧化氣體量低的結(jié)果使階梯火焰已具有低的線性動(dòng)量，它在臺(tái)階的下風(fēng)處受保護(hù)且不僅能沿小爐脖的寬度延伸而且從開始轉(zhuǎn)向進(jìn)入燃燒室8，這是臺(tái)階7現(xiàn)在具有的決定性的優(yōu)勢(shì)。這導(dǎo)致在過化學(xué)計(jì)量條件下形成了寬的平火焰。另外，通過氧化氣噴管15提供的最初進(jìn)入環(huán)形燃料氣流階梯區(qū)域的次氧化氣體的影響也有助于阻止或抑制煙氣形成。
為了阻止階梯火焰碰撞到小爐脖1的次燃燒器13相對(duì)的側(cè)壁10，將可以是楔形的耐火塊16設(shè)置于臺(tái)階7的內(nèi)部和末端。該耐火塊從臺(tái)階7的上邊緣11a延伸至其前邊緣12a。
如果現(xiàn)在是例如20分鐘的燃燒循環(huán)之后，通過切斷底孔燃燒3和階梯狀次燃燒器13的氣體供給使燃燒方向反向，而仍將首先經(jīng)冷卻的次氧化氣體供給氧化氣噴管15，之后該氧化氣體不僅阻止了小爐脖1和次燃燒器13的成分過熱，而且氧化了存在的一些煙氣沉積。另外，在窯廢氣流入蓄熱室R1之前向放掉的窯廢氣中提供氧化氣體導(dǎo)致了CO和其它碳化合物的二次燃燒，這是一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在臺(tái)階7附近提供附加次氧化氣體導(dǎo)致了窯的配合料和/或碎玻璃裝料區(qū)能量傳輸?shù)脑黾樱纱嗽黾恿烁G的熔化容量比(spezifische Schmelzleistung)(出料量)。
圖1表示進(jìn)一步的兩個(gè)可選擇的和/或另外的提供次氧化氣體的措施提供次氧化氣體的口17位于靠近壁面11的臺(tái)階7的底部12中。這些口17的操作與氧化噴管15的方式相似。結(jié)果在臺(tái)階7的壁面11之前產(chǎn)生了氧化氣體屏障(Schirm)，它對(duì)任何可能的煙氣和/或石墨沉積和CO及其它的碳化合物有類似的影響。而且可能在壁面11上設(shè)置提供次氧化氣體的口17。最終可能通過口17和/或17a優(yōu)選在亞化學(xué)計(jì)量條件下添加氧化氣體或燃料?？?7a與供應(yīng)管22a相連(圖2)。
圖2利用相同的附圖標(biāo)記表示圖1截面的細(xì)節(jié)。箭頭18圖示了預(yù)熱主氧化氣體在燃燒過程中從蓄熱室R1流入具有玻璃熔體21的窯20的燃燒室8的流動(dòng)方向，箭頭19表示燃燒反向后窯廢氣從燃燒室8向蓄熱室R1的流動(dòng)方向?？蓪⑾蛲鈧?cè)壁9看去的次燃燒器13和氧化氣噴管15的“A”軸設(shè)置在臺(tái)階7的長方形內(nèi)，其上端7b用虛線表示。為了簡便未示出渦流。
壁面11沒必要垂直；也可將其構(gòu)造成如畫陰影線的壁面11b所示與垂直有角度。最后，軸“A”沒必要趨于與壁面11或11b或底部12平行；軸可能與這些特征有角度。最重要的是將次氧化氣體、即附加的氧化氣體供給與供給管22和22a連接的口17和17a表示的階梯區(qū)域。也可能在側(cè)壁9中彼此分離的設(shè)置次燃燒器13和氧化氣噴管15。
因此由側(cè)壁9和10、壁面11和11b及底面12形成的階梯區(qū)域非常重要。該階梯區(qū)域開口于頂部和燃燒室8的方向，由于流體中會(huì)產(chǎn)生渦流，因此不可能詳細(xì)說明階梯區(qū)域的精確限制。
圖3中利用了一些上述的附圖標(biāo)記。在該圖的右手側(cè)示出了根據(jù)圖1和2的排氣過程中的小爐脖1，左手側(cè)示出了燃燒過程中小爐脖23的鏡像設(shè)置。小爐脖1和23與以虛線表示的蓄熱室R1和R2相連。通過主氣管24和控制閥25提供氣體燃料如天然氣。在循環(huán)方式中反向閥26和27用來將燃料流從一側(cè)改變?yōu)榱硪粋?cè)。可通過支管28或29和控制閥30或31將部分量的氣體從底孔燃燒3轉(zhuǎn)向至相關(guān)的階梯燃燒器13。正如叉形所示，此時(shí)表明供給右手側(cè)的氣體燃料被完全切斷了。
每個(gè)排風(fēng)機(jī)32和33通過管32a和33a與每側(cè)的其中一個(gè)氧化氣噴管15相連。如空氣的排風(fēng)機(jī)處理量由孔板34和35及傳送器36和37決定并且被傳送和在記錄儀38上記錄。左側(cè)的空氣混合量通常大于右手側(cè)吹洗用空氣(Spülluft)量。
圖3表示根據(jù)上述U-火焰窯一端的情況。這同樣也適用于例如圖3中的小爐脖沿窯的縱側(cè)成對(duì)彼此對(duì)置的橫火焰窯；但是它們也可彼此間縱向偏置。通過利用反向系統(tǒng)使燃燒反向，每一個(gè)小爐脖被交替的用作火焰源和廢氣流回蓄熱室的通道。
圖4表示帶有圖示與“A”軸同軸的氧化氣噴管15的次燃燒器13側(cè)視圖的部分截面圖。氧化氣噴管15沿軸延伸從而使噴管的開口15a超出了用于氣體次燃料的供料管14的入口。通過供料管15b提供次氧化氣體。在次燃燒器13的口13a的周圍設(shè)置有密封圈13b。
可以使用各種思路在上部結(jié)構(gòu)中控制燃料、氧化氣體(助燃空氣)和溫度以限制氮氧化物的輻射。在燃燒過程中，在固定的燃料量、溫度或智能溫度窗口控制下操作窯。在固定的燃料量控制下，燃料量維持在一個(gè)常數(shù)值。溫度控制思路控制上部結(jié)構(gòu)的溫度，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的溫度從設(shè)定點(diǎn)的偏差超出了設(shè)定極限值時(shí)，溫度窗口控制系統(tǒng)用于控制燃料量。
下面的方法優(yōu)選用于控制燃燒過程首先操作2-5次的總?cè)剂狭侩S溫度而變的反向循環(huán)，由此測(cè)量了上部結(jié)構(gòu)的溫度。溫度設(shè)置點(diǎn)約為1600℃。當(dāng)使用天然氣時(shí)，有±50-150Nm3/h的波動(dòng)。對(duì)氧化氣體量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。天然氣的波動(dòng)產(chǎn)生了不穩(wěn)定燃燒的條件并且因此廢氣成分改變了。記錄了閥25、30、31的口橫截面的平均值。然后發(fā)生了固定燃料量控制的自動(dòng)改變，即監(jiān)測(cè)上部結(jié)構(gòu)的溫度和設(shè)置每單位時(shí)間的固定燃料量并且不時(shí)的校正。這使廢氣的O2和NOX值明顯穩(wěn)定了。NOX的半小時(shí)平均值減至603-645mg/Nm3，日平均值為639mg/Nm3。未發(fā)現(xiàn)煙氣形成和石墨沉積。O2值在0.2-0.5％之間。玻璃質(zhì)量符合要求。
附圖標(biāo)記清單1小爐脖2小爐口3底孔燃燒4主燃燒器5主燃燒器6主燃燒器7臺(tái)階7a臺(tái)階底部7b線
8燃燒室9外側(cè)壁10內(nèi)側(cè)壁11壁面11a上邊緣11b壁面12底面12a前邊緣13次燃燒器13a口13b密封圈14供料管15氧化氣噴管15a口15b供料管16成型塊17口17a口18箭頭19箭頭20窯21玻璃熔體22供料管22a供料管23小爐脖24主氣體管25控制閥26反向閥27反向閥28支管29支管30控制閥
31控制閥32排風(fēng)機(jī)32a管33排風(fēng)機(jī)33a管34孔板35孔板36傳送器37傳送器38記錄儀A軸R1蓄熱室R2蓄熱室
權(quán)利要求
1.一種加熱玻璃熔窯的方法，該窯有燃燒室(8)、加熱來自空氣、富氧空氣和氧氣中的氧化氣體的蓄熱室(R1，R2)、通向燃燒室(8)的小爐脖(1，23)、主燃燒器(4，5，6)、相對(duì)于主燃燒器(4，5，6)以階梯設(shè)置的次燃燒器(13)、由此用礦物燃料操作燃燒器(4，5，6，13)，用被稱為主燃料的較大比例的燃料操作主燃燒器(4，5，6)并且在亞化學(xué)計(jì)量下產(chǎn)生火焰，用被稱為次燃料的相對(duì)較低比例的燃料操作為階梯燃燒器的次燃燒器(13)并且在過化學(xué)計(jì)量下產(chǎn)生火焰，產(chǎn)生的火焰氣體混合在一起，從而燃燒室(8)的完全燃燒過程或多或少是化學(xué)計(jì)量量的，通過次燃燒器(13)提供的次燃料通過每個(gè)小爐脖(1，23)的一個(gè)側(cè)壁(9)至設(shè)置于小爐脖(1)中的臺(tái)階(7)，所述的臺(tái)階有底面(12)和壁面(11，11b)，來自蓄熱室(R1，R2)的預(yù)熱主氧化氣越過該臺(tái)階被引入燃燒室(8)，其特征在于每個(gè)小爐脖(1，23)的燃燒過程中，除了蓄熱室(R1，R2)中預(yù)熱的主氧化氣流過臺(tái)階(7)外，將來自空氣、富氧空氣和氧氣中的次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于每個(gè)小爐脖(1，23)的廢氣排出過程中，當(dāng)次燃燒器(13)關(guān)閉時(shí)，也將來自空氣、富氧空氣和氧氣中的氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在次燃燒器(13)的中心將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過次燃燒器(13)外的側(cè)壁(9)將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過臺(tái)階(7)的底面(12)將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在最接近臺(tái)階(7)的壁面(11，11b)的前方將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過臺(tái)階(7)的壁面(11，11b)將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7的方法，其特征在于既通過臺(tái)階(7)的底面(12)又通過臺(tái)階(7)的壁面(11，11b)將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-7的任何一種方法，其特征在于將燃料與次氧化氣混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于當(dāng)利用氣體燃料時(shí)，次燃料量與主燃料量之比選擇在5-30體積百分比之間，優(yōu)選在10-20體積百分比之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在燃燒過程中吹入臺(tái)階(7)的次氧化氣體的氧氣量與在蓄熱室(R1，R2)中預(yù)熱并且通過小爐脖(1，23)提供的主氧化氣體的氧氣量之比的范圍在0.5-2.5之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在燃燒過程中吹入臺(tái)階(7)的次氧化氣體量與在排氣過程中吹入臺(tái)階(7)的次氧化氣體量之比的范圍在0.5-1.5之間，優(yōu)選在0.8-1.2之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的至少一種方法，其特征在于由可變排風(fēng)機(jī)(32，33)控制次氧化氣體量的比。
14.一種加熱玻璃熔窯的裝置，該窯有燃燒室(8)、加熱來自空氣、富氧空氣和氧氣中的主氧化氣體的蓄熱室(R1，R2)、通向燃燒室(8)的小爐脖(1，23)和作為底孔燃燒(3)的主燃燒器(4，5，6)及相對(duì)于主燃燒器(4，5，6)以階梯設(shè)置的次燃燒器(13)，由此在每個(gè)小爐脖(1，23)的一個(gè)側(cè)壁(9)內(nèi)在位于小爐脖(1)的有底面(12)和壁面(11，11b)的臺(tái)階(7)內(nèi)將次燃燒器(13)設(shè)置為階梯燃燒器，該裝置具有反向系統(tǒng)以使小爐脖(1，23)在燃燒過程和廢氣排放過程之間周期性的變換，其特征在于a)在臺(tái)階(7)的至少一個(gè)確定壁上提供至少一個(gè)屬于氧化氣噴管(15)和口(15a，17，17a)的供給裝置以向臺(tái)階(7)提供來自空氣、富氧空氣和氧氣中的次氧化氣體；和b)設(shè)計(jì)反向系統(tǒng)，從而在窯廢氣從燃燒室(8)回流進(jìn)入相應(yīng)的蓄熱室(R1，R2)時(shí)可以可控方式選擇性的打開、或關(guān)閉或改變向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于在次燃燒器(13)的中心設(shè)置氧化氣噴管(15)以向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于在次燃燒器(13)外的臺(tái)階(7)的側(cè)壁(9)中設(shè)置氧化氣噴管(15)以向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于在臺(tái)階(7)的底面(12)設(shè)置至少一個(gè)開口(17)以向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其特征在于在最接近該臺(tái)階(7)的壁面(11，11b)的前方提供至少一個(gè)開口(17)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于在臺(tái)階(7)的壁面(11，11b)壁設(shè)置至少一個(gè)開口(17a)以向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于在臺(tái)(7)階底面(12)和壁面(11，11b)都提供至少一個(gè)開口(17，17a)以向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
21.根據(jù)權(quán)利要求14-20的至少一種裝置，其特征在于成型耐火塊(16)設(shè)置在與次燃燒器(13)相對(duì)的臺(tái)階(7)的末端臺(tái)階區(qū)域以保護(hù)小爐脖(1)的側(cè)壁(10)免受次燃燒器的火焰。
22.根據(jù)權(quán)利要求14-21的至少一種裝置，其特征在于提供可變排風(fēng)機(jī)(32，33)以向臺(tái)階(7)提供次氧化氣體。
全文摘要
在加熱玻璃熔窯(該窯結(jié)構(gòu)見說明書)的過程中,用相對(duì)較低比例的次燃料操作為階梯燃燒器的所述次燃燒器(13)。在過－或亞－化學(xué)計(jì)量條件下產(chǎn)生火焰,產(chǎn)生的火焰氣體互相混合在一起,從而燃燒室(8)的完全燃燒過程或多或少是化學(xué)計(jì)量量的。通過次燃燒器(13)向位于小爐脖(1)中的臺(tái)階(7)提供次燃料。為了阻止或減少臺(tái)階(7)中的煙氣和石墨沉積而不會(huì)增加窯廢氣中氮氧化物的含量,除了蓄熱室預(yù)熱的主氧化氣流過臺(tái)階(7)外,每個(gè)小爐脖(1)在燃燒過程中將次氧化氣體吹入該臺(tái)階(7)。如果發(fā)生了碳材料的沉積和/或溫度問題,當(dāng)次燃燒器(13)關(guān)閉時(shí),以類似的方式在每個(gè)小爐脖(1)的窯廢氣排出過程中將氧化氣體吹入。
文檔編號(hào)C03B5/237GK1381414SQ02105589
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月18日
發(fā)明者D·J·比徹, M·瓦格納 申請(qǐng)人:索格投資公司