專利名稱:改進效率的玻璃熔窯的制作方法
本發(fā)明涉及一種玻璃熔窯，其中在矩形的玻璃熔化池的一短邊處，混合料(或配合料)橫過該短邊的全長進料到熔融玻璃質(zhì)(或液)上，該熔窯包括設(shè)置在短邊對面附近提供能量的燃燒室段，以及用于在燃燒(廢)氣與向燃燒室段所提供的助燃空氣之間進行能量交換的換熱室，其中廢氣排出口就設(shè)在混合料進料位置的附近;本發(fā)明還涉及使該玻璃熔窯工作的方法。
雖然一般的玻璃熔窯都有換熱室或蓄熱室，但是，其缺點是效率相當?shù)?。其原因是玻璃池缺乏隔熱，而且還因為排氣的廢熱能比予熱助燃空氣所需的熱能高得多。這樣，要提高助燃空氣的溫度就受到限制，一方面因為在這種情況下，進行熱交換會變得更為復雜，而另一方面會大量富集有毒NOx的濃度。
為了利用廢氣的余熱，人們做了種種嘗試，甚至在向玻璃熔化池加料前，把混合料(或液)予先加熱，然而，都失敗了。這是因為在予熱時，混合料中的一些組分已經(jīng)予熔化，這種組分粘到熱交換的表面上，然而在另一方面，廢氣與混合料直接接觸而不能混合，此外，某些組分或混合料中的某些組分的予熔化，帶走或移出廢氣中極度增加的粉塵高集體，或者相應地要設(shè)置昂貴的濾塵器。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種沒有上述缺點的玻璃熔窯。它與常規(guī)的熔窯相比，具有更高得多的效率，而且，建設(shè)費用低，廢氣中的NOx富集體和粉塵富集體很低，而在熔窯中或熱交換中，不需要任何的難于控制的或者具有高溫的部分裝置。
可以做到熔窯上部的溫度和熱交換室(換熱室)的溫度比工業(yè)上常規(guī)用的熔窯低得多。
除了上述優(yōu)點外，本發(fā)明的熔窯還將提供低廉的建設(shè)費，操作安全或可靠，同時基本上可以使化石燃料能和電能變換。
本發(fā)明的目的可以這樣達到，在開始時所描述的熔窯中，在燃燒室段和混合料進料室段之間，其窯頂包括，至少有一個防輻射阻擋層，它延伸到距離熔融玻璃面留有小間隔的位置上，和在混合料進料室段的加料區(qū)域內(nèi)，裝上供電能的電極。
為了確保充分予熱混合料，最好是混合料的進料室段有一定長度，其長度至少是燃燒室段的長度的二倍。為了防止燃燒室段的輻射傳熱而降低效率，最好在混合料進料室段里，至少再設(shè)一個防輻射阻擋層。
為了避免在所加的混合料下面的熔融玻璃質(zhì)(或液)冷卻，則混合料進料室段里的電極可以裝在熔池底部。
尤其為了提高效率，降低費用，進一步的有效實施方案如下，混和料進料室段的長度大于燃燒室段的長度;在池底裝上多個電極;在混合料進料室段里，回流燃燒氣體用的窯壁做成雙層壁;熔窯中的交換室是由換熱室構(gòu)成的，并且分為高溫室和低溫室;在混合料進料室段里至少再加一個防輻射阻擋層;在混合料的進料口應設(shè)有封閉或隔離裝置。
使本發(fā)明的玻璃熔窯工作的方法，其優(yōu)點表現(xiàn)在可以把廢氣冷卻，把它們從窯池空間排出之前，把溫度降低到800-1000℃，同時把懸浮在熔融玻璃質(zhì)上面的混合料(或配合料)進行予加熱。
不用增加任何技術(shù)費用，換熱室可用來把對流空氣加熱到600至800℃的溫度，為了達到予期的高效率，混合料(或配合料)至少在混合料進料室段里，可以復蓋在(或浮法)玻璃熔融面上。
人們可以看到，本發(fā)明的玻璃熔窯及其工作方法，首次地，特別有利地解決了現(xiàn)有問題。本發(fā)明的原理在于，把混合料投到熔融玻璃上，依靠廢氣把它予加熱，由此冷卻廢氣做到這樣的程度，即為予加熱助燃空氣，幾乎所有的余熱能都被利用上。這里要保證，玻璃處于液體(或熔融)狀態(tài)，以及控制窯池的混合料予熱區(qū)處于最佳流動方式，而供應相當小的電能。
下面參照附圖來解釋本發(fā)明的實施例，其中圖1為本發(fā)明的玻璃(熔化)池的縱向剖面圖;
圖2為類似于圖1熔化池的水平剖面圖;
圖3為本發(fā)明另一個實施方案的一種熔化池的水平剖面圖。
圖中顯示，本發(fā)明的玻璃熔窯包括一個伸長的矩形池，并有燃燒室段2，以及混合料(或配合料)進料室段3，它們彼此相連接;混合料進料室段3的長度等于燃燒室段長度的2至2.5倍。術(shù)語燃燒室段2是指窯池部分中設(shè)有燃油或燃氣的燃燒器20。
窯池還包括，一個橫向爐壁，位于燃燒室段的邊上;一個橫向爐壁17，位于混合料進料室段的邊上;縱向爐壁18。熔窯的上部由窯頂1構(gòu)成。池底用9來表示。
在混合料進料室段3里，裝有多個池底電極6，以防止熔融玻璃質(zhì)在這個工段里冷卻，特別防止在那些混合料層呈懸浮狀態(tài)的區(qū)域里冷卻。此外，還可以這樣做以防止發(fā)生冷卻，即不斷地傳送熱玻璃流，該玻璃流在燃燒區(qū)里經(jīng)加熱至高溫后，流到混合料供應區(qū)或加料區(qū)里。
按常規(guī)方法，越過橫向窯壁17的全長，把混合料投進去。而提供一種裝置把加料空間與窯池內(nèi)部相封閉或隔離。這種隔離可以靠混合料本身來完成(見圖1)，另一個辦法是，可采用閘門，或其他類似的常規(guī)裝置。
詳細地說，可以按本申請人申請專利以前所敘述的常規(guī)技術(shù)來建窯池，這里不再一一詳細贅述。這里尤其應用到窯壁的構(gòu)造，拱型窯頂，窯底，燃燒器，電極和遠離混合料進料室段的燃燒室2的尾端出料口19，以及直接與混合料進料位置相鄰的廢氣排出口22。
窯池內(nèi)部，有防輻射阻擋層5，位于燃燒室段2的進料端，阻擋層從窯頂延伸(懸掛)到接近熔融玻璃表面4的空間，防止熱輻射進到混合料進料室段3。已知在高溫窯中，大部分的能量通過輻射被轉(zhuǎn)換或傳遞，為此，把燃燒器20供應的能源集中在燃燒室段2里，對本發(fā)明是非常必要的。
還考慮到這樣的事實，即熔融玻璃表面，特別是由防護阻擋層5至進料邊之間，發(fā)出大量的輻射，為此，混合料進料室段3還包括另一個防輻射阻擋層(或壁)7，位于混合料進料處的附近，另外還有防護阻擋層8，介于防護阻擋層5和7之間。這種結(jié)構(gòu)可靠地防止輻射，就是說輻射能顯著地把混合料加熱，這是因為這種加熱，實際上只靠廢氣進行，該廢氣從燃燒室段2，經(jīng)過混合料進料室段3，流到廢氣排出口22。
在窯底9可選擇性地包括小爐口14，位于燃燒室段2的進料端，這個小爐口的作用是多加一種流動方式，即熱玻璃流回到混合料懸浮層，在這個位置上，用窯底電極6，防止玻璃冷卻。
冷卻到800至1000℃的氣體，流出窯池后，首先供給高溫逆流換熱室，然后供給低溫逆流換熱室，從這里氣體的流出溫度約300至350℃。在這個溫度下，廢氣的內(nèi)能大量傳遞給助燃空氣，則明顯地超過其露點，就避免了腐蝕和沉積(沉淀)的問題。
在換熱室10(高溫)和11(低溫)里，冷卻廢氣把助燃空氣加熱，由常(室)溫升高到約600至800℃，然后經(jīng)過管道21將之供到燃燒器20。燃燒要在相當?shù)偷目諝鉁囟认逻M行較為有利，即火焰溫度相當?shù)停圆粫霈F(xiàn)NOx富集。另外，不但廢氣顯著冷卻下來，而且NOx的濃度非常低，為此本發(fā)明的玻璃熔窯甚至可以應用在低排放容許值的地區(qū)，如城市，特別是，由于低廢氣溫度，使用濾塵器就不會有問題了。
參見圖3，可以改進廢氣對混合料進料室段3的熱傳遞的方法，就是把縱向窯壁做成雙層壁12，廢氣從排出口22經(jīng)過該雙層壁，進到高溫換熱室10。如圖2所示，換熱室10和11也可以合并成一個裝置，直接安置在排出口22的附近。
從窯池的操作來看，重要的是混合料進料室段3的作業(yè)要做到，在它的投料端那一側(cè)，只對混合料進行予加熱，而在它的靠近燃燒室端的那一側(cè)，僅僅使混合料熔化，然后，按常規(guī)方法，在玻璃經(jīng)過遠離燃燒室段2的進料端的窯底排料口19排出或出料之前，玻璃在燃燒室段2中進行精煉。此外，通過防輻射阻擋層5，7和8，把氣流以10至15米/秒的速度，引到混合料的上面，除了輻射傳熱外，還產(chǎn)生某些對流傳熱。在這里，要把防輻射阻擋層做成例如大的鼓形罩拱型一類的Scheitrecht拱型建筑結(jié)構(gòu)(即一種直立長方形平頂結(jié)構(gòu)，兩邊垂直，在靠近頂部處，向外對稱斜出，兩個斜邊的延長線，在長方形的垂直中心線上相交)。
所供應的電能可以這樣控制，即由燃燒器所供應的能量的比例應使NOx質(zhì)流不超過容許值。電能壇大則NOx質(zhì)流降低，相反，電能減小則NOx質(zhì)流增大。
關(guān)于換熱室10和11，前者作為輻射換熱室，后者基本上以對流作為傳熱形式。換熱室11可以裝上一種凈化系統(tǒng)(除塵器)，Schack系統(tǒng)，或者類似于球形換熱室型的。這樣，可以確保廢氣中只含有很低的粉塵富集體，在多數(shù)情況下，下一步不必進行除塵。
按照本發(fā)明可以降低玻璃熔窯的建造費，這是因為混合料進料室段的溫度低，可用廉價的耐火材料。
按照本發(fā)明，可以設(shè)想整個玻璃熔化窯，廢氣以及業(yè)已加熱的助燃空氣用的導管或管道，都要作適當隔熱處理。然而，令專家們驚奇的是，其單位能量消耗低于以前的不適當?shù)闹?，即每公斤玻?100至3400千焦爾。
權(quán)利要求
1.一種玻璃熔窯，其中在矩形的玻璃熔化池的一短邊處，混合料(或配合料)橫過該短邊的全長進料至熔融玻璃質(zhì)(或液)上，該熔窯包括設(shè)置在短邊對面附近提供能量的燃燒室段，以及用于在燃燒(廢)氣與向燃燒室段所提供的助燃空氣之間進行能量交換的換熱室，其特征在于熔窯的窯頂(1)包括在燃燒室段(2)與混合料進料室段(3)之間至少有一層防輻射阻擋層(5)，它延伸到與熔融玻璃表面(4)只有一個小距離，以及在混合料進料室段的混合料進料處的區(qū)域里，裝有供電能的電極(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的玻璃熔窯，其特征在于，所說混合料進料室段(3)的長度大于燃燒室段(2)的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的玻璃熔窯，其特征在于，所說的混合料進料室段(3)的長度至少為燃燒室段(2)長度的兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1，2或3所述的玻璃熔窯，其特征在于，至少有一層防輻射阻擋層(7)，位于混合料進料室段(3)里。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4中任意一項所述的玻璃熔窯，其特征在于，在池底(9)內(nèi)設(shè)有多個電極(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5的任意一項所述的玻璃熔窯，其特征在于，在混合料進料室段(3)里，回流燃燒氣體用的窯壁做成雙層壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至6的任意一項所述的玻璃熔窯，其特征在于，其交換室是由換熱室構(gòu)成的，并且分為高溫室和低溫室(10和11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7的任意一項所述的玻璃熔窯，其特征在于，通過裝置(13)，來封閉或分離混合料進料口。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1至8的任意一項所述的玻璃熔窯，其特征在于，在第一防輻射阻擋層(5)下面，池底(9)包括一個小爐口(14)。
10.一種操作權(quán)利要求
1至9的任意一項所述的玻璃熔窯方法，其特征在于，把廢氣冷卻，同時把懸浮在熔融玻璃質(zhì)上面的混合料(或配合料)予加熱，把廢氣排除出窯池空間之前，冷卻到800-1000℃的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，換熱室，以逆流方向(操作)把空氣加熱至600-800℃的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10至11所述的方法，其特征在于，至少在混合料進料室段(3)里，混合料復蓋物是懸浮在熔融玻璃表面上。
專利摘要
一種玻璃熔窯，其中在矩形的玻璃熔化池的一短邊處，混合料(或配合料)橫過該短邊的全長進料至熔融玻璃質(zhì)(或液)上，該熔窯包括設(shè)置在短邊對面附近提供能量的燃燒室段，以及用于在燃燒(廢)氣與向燃燒室段所提供的助燃空氣之間進行能量交換的換熱室，其特征在于熔窯的窯頂包括在燃燒室段與混合料進料室段之間至少有一層防輻射阻擋層，它延伸到與熔融玻璃表面只有一個小距離，以及在混合料進料室段的混合料進料處的區(qū)域里，裝有供電能的電極。
文檔編號C03B5/04GK87100400SQ87100400
公開日1987年8月5日 申請日期1987年1月20日
發(fā)明者赫爾穆特·皮珀 申請人:索格股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan