鼓泡浸沒燃燒器的制造方法
【專利摘要】一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是：這種鼓泡浸沒燃燒器由多個傳統(tǒng)單噴口的鼓泡器組合構(gòu)成，或是將多個氣體噴口設(shè)置在同一個鼓泡浸沒燃燒器上構(gòu)成，其中一部分氣體噴口鼓出燃氣，另一部分氣體噴口鼓出助燃氣，燃氣噴口和助燃氣噴口各自通過內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路。
【專利說明】
鼓泡浸沒燃燒器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 一種燃燒器，特別是浸沒燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]按其工作原理，可以將燃燒器(包括浸沒燃燒器)定義為是一種將物質(zhì)通過燃燒這一化學(xué)反應(yīng)方式轉(zhuǎn)化熱能的一種設(shè)備，即將空氣與燃料通過預(yù)混裝置按適當比例混兌噴出，以使其充分燃燒。
[0003]目前，用燃料連續(xù)熔制玻璃液均采用表面加熱的方法。它有著幾個難以克服的缺點:一是熱效率較低，熱損耗嚴重;二是熔化率較低;三是熔化池燃燒空間的燃氣溫度高、流速大，對窯爐耐火材料侵蝕較快，降低了窯爐使用壽命。為了節(jié)省能源、減少排放和降低成本并提高窯爐使用壽命，國內(nèi)外都在探索更有效的加熱方法代替表面加熱，例如浸沒燃燒和電極加熱。
[0004]但是，迄今為止，所謂浸沒燃燒是將氣態(tài)燃料燃燒器從窯底插入窯內(nèi)，使燃燒的廢氣以高溫高速直接噴入熔池玻璃液中，攪動著玻璃液，并將大部分熱量傳給玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化。
[0005]這種方法不僅可使燃燒氣體的熱量被玻璃液充分吸收，熱損失小，熔化率高，節(jié)能效果十分顯著(國外介紹浸沒燃燒方法的熔化率可達9?10噸/平方米.日，每公斤玻璃液熱耗在1000千卡以下)。而且由于高溫氣體翻騰，對玻璃液起攪拌作用，使池內(nèi)的玻璃液更均勻。又由于離開玻璃液的廢氣溫度基本和熔池中表面玻璃液的溫度相同，因而降低了熔窯空間的溫度，延長了窯爐的使用壽命。
[0006]浸沒燃燒方法有許多優(yōu)點，因此包括中國在內(nèi)的美、日、法、俄等國都先后進行了深入的研究和試驗，但到目前為止均未在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用上獲得成功。
[0007]其原因在于，這種傳統(tǒng)浸沒燃燒的方法有著難以解決的問題:1、澄清問題:在向玻璃液中噴入燃氣和空氣混合物時(燃燒產(chǎn)物)，噴嘴的作業(yè)條件比較困難，只有混合氣體耗量大大超過用空氣或蒸汽鼓抱時，熔制才會正常進行。由于玻璃液的激烈鼓泡翻騰，使玻璃液呈泡沫狀，自身的微小氣體夾雜物顯著增多，因此，使玻璃液澄清很困難。2、燃料問題:在熔體中吸留或夾雜的灰泡成分主要是未參加反應(yīng)的不活潑氣體，也就是燃料燃燒過程中釋放出的氮，如:用天然氣一空氣混合氣體的浸沒燃燒噴嘴所產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物中，含氮量超過70%，而一般的燃燒方法則允許在燃燒產(chǎn)物中的含氮量不超過30%，對于平板玻璃，則最好不超過10%(重量)。因此，這也是氣體夾雜物多的主要原因。用純氧燃燒工藝可有效解決上述兩個問題，但帶來的問題是，火焰溫度過高，噴嘴蝕損過快，又無法補償或更換。3、燃燒器問題:由于燃燒器是浸沒在熔體中的，其質(zhì)量、安放位置以及操作控制都比以往要求嚴格，否則，一旦燃燒發(fā)生故障，使玻璃液進人其內(nèi)固化，則不能繼續(xù)使用。另外，當玻璃液達到一定深度時，噴嘴的沖力不夠，火焰則不進玻璃液，而從旁邊耐火材料噴出。秦皇島玻璃研究院在試驗中就遇到過這種情況?？s小噴嘴直徑可解決上述問題，但又會造成燃燒熱量不足的問題。4、耐火材料問題:由于玻璃液在窯內(nèi)劇烈翻騰，上部結(jié)構(gòu)空間會被飛濺出來的玻璃液所沖刷，一般的硅磚和鉻磚適應(yīng)不了這種熔窯的需要。當在池底設(shè)置多個燃燒噴嘴時，也會削弱耐火材料的強度。另外，如在熔液中燃燒天然氣(為供入窯內(nèi)總量的7-10%)，會使熱交換大大加強。過多地提高直接在熔窯中燃燒的天然氣量，耐火材料受蝕嚴重。5、玻璃液粘度、氣源壓力和流量的波動，對混合氣體壓力和噴速的影響很大，使其難以長期恒定地保持在玻璃液中燃燒，極易造成脫火或回火現(xiàn)象。6、最為關(guān)鍵的問題是:由于受材料限制，燃燒器(尤其是噴火嘴)極易損耗、壽命較短，而且既無法補償也難以更換。所以盡管經(jīng)過長期的研究和試驗，卻難以投入實際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:這種鼓泡浸沒燃燒器工作原理是:通過至少一個燃氣氣體噴口和一個助燃氣氣體噴口，向熔體中各自、同時或先后鼓出燃氣和助燃氣兩種氣泡；由于鼓泡器各氣體噴口之間相隔一定距離，使得燃氣泡和助燃氣泡各自鼓出時均為獨立氣泡，它們被熔體隔開，不會發(fā)生燃燒反應(yīng);當燃氣和助燃氣兩種氣泡在熔液內(nèi)部上升過程中，會隨著外界壓力的逐漸下降而不斷膨脹變大并相接觸;其接觸部分的兩種氣體會燃燒并快速上升，其底部會形成負壓，并將其兩側(cè)的兩種氣泡向一起拉，形成半混半燃的過度氣泡;然后繼續(xù)上升，并達到完全混合燃燒，形成高溫?zé)煔馀?從而將熱量傳給周圍的熔液，達到熔化和均化物料的目的；在熔融液體上表面，始終覆蓋有一層待熔的原料配合料層，熔液內(nèi)的燃燒煙氣經(jīng)此料層逸出，并通過與料層換熱降溫后排掉;燃燒煙氣中未完全燃燒的燃氣，在熔液表面以及原料配合料層中遇氧氣燃燒，并給原料配合料加熱;隨著原料配合料層底層不斷熔化，頂層不斷鋪上新料層，熔窯便能夠連續(xù)生產(chǎn)出所需要的熔液。
[0009]上述鼓泡浸沒燃燒器可由多個傳統(tǒng)單噴口的鼓泡器組合構(gòu)成;也可將多個氣體噴口設(shè)置在同一個鼓泡浸沒燃燒器上，其中一部分氣體噴口鼓出燃氣，另一部分氣體噴口鼓出助燃氣。燃氣噴口和助燃氣噴口各自通過內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路。
[0010]為防止鼓泡浸沒燃燒器被侵蝕，可采取氣冷或水冷保護措施，以提高其使用壽命。
[0011]這種鼓泡浸沒燃燒器可用耐熱鋼制造，為防止鼓泡浸沒燃燒器被侵蝕，可將其與鼓泡磚組合使用。
[0012]這種鼓泡浸沒燃燒器，與靠壓力和速度使燃氣和助燃氣強制混合的燃燒器截然不同。它使燃氣和助燃氣在脫離燃燒器后自然混合，達到完全燃燒的目的。
[0013]與傳統(tǒng)燃燒器相比，鼓泡浸沒燃燒器流速慢，在單位時間內(nèi)輸出的熱能較小。因此在每個鼓泡浸沒燃燒器上需要布置較大數(shù)量的噴口，以提供物料熔化所需的熱能。這樣做的好處是，可使物料十分均勻地熔化和均化;使煙氣大面積、均勻、低速、低溫排出熔窯，從而提高熱效率并及大地簡化窯爐結(jié)構(gòu)。
[0014]上述鼓泡浸沒燃燒器設(shè)置在熔池底部。根據(jù)熔化面積大小和每個鼓泡浸沒燃燒器產(chǎn)生的熱強度，以及熔化工藝的需要，來決定所需鼓泡浸沒燃燒器的個數(shù)和安裝位置。要根據(jù)燃燒效果決定每個鼓泡浸沒燃燒器中燃氣氣體噴口與助燃氣氣體噴口的數(shù)量和數(shù)量比，以及排列方式、相對位置與距離。
[0015]上述鼓泡浸沒燃燒器中燃氣氣體噴口與助燃氣氣體噴口的出口直徑，根據(jù)其在熔池底部所處位置、熔液深度、氣壓以及所需氣泡大小的不同而異，可從幾毫米至幾十毫米不等;其鼓泡頻率可調(diào)。
[0016]為了燃氣能夠完全燃燒，鼓泡浸沒燃燒器中燃氣氣體噴口與助燃氣氣體噴口的匹配直徑和壓力可以不同。
[0017]上述助燃氣可以是壓縮空氣、富氧或純氧氣體;燃氣可以是天然氣、煤氣、液化石油氣等。
[0018]其它浸沒燃燒器相比，這種鼓泡浸沒燃燒器的有益之處在于:1、結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；2、使用壽命長，制造成本低;3、安全可靠，燃燒完全;4、熔化效率高，熔液均化效果好;5、對耐火材料的侵蝕小;6、高溫?zé)煔庠谌垡汉驮吓浜狭蠈又械膿Q熱時間長，熱利用率高;7、適合于純氧高溫燃燒，不僅可以熔化高熔點物料，而且煙氣量大為減少;8、有利于熔液的澄清和均化;9、對于節(jié)能減排具有十分重大的經(jīng)濟和社會效益。
【附圖說明】
[0019]圖1是這種鼓泡浸沒燃燒器之一的外形構(gòu)造圖。
[0020]圖2是鼓泡浸沒燃燒器工作原理圖。
[0021]圖中1.窯底耐火材料，2.鼓泡浸沒燃燒器，3.燃氣氣體噴口，3a.助燃氣氣體噴口，4.助燃氣泡，5.燃氣泡，6.過渡氣泡，7.高溫?zé)煔馀荩?.熔液，9.原料配合料層。
【具體實施方式】
[0022]圖1中，鼓泡浸沒燃燒器2是將兩種、多個氣體噴口設(shè)置在同一個鼓泡器上構(gòu)成，其中一部分為燃氣氣體噴口 3，另一部分為助燃氣氣體噴口 3a。燃氣氣體噴口 3和助燃氣氣體噴口 3a，各自通過內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路(圖中未畫)。
[0023]為防止鼓泡浸沒燃燒器被侵蝕，可采取氣冷或水冷保護措施(圖中未畫)，以提高其使用壽命。
[0024]鼓泡浸沒燃燒器2可用耐熱鋼制造，為防止鼓泡浸沒燃燒器2被侵蝕，可將其與鼓泡磚組合使用(圖中未畫)。
[0025]鼓泡浸沒燃燒器2，與靠壓力和速度使燃氣和助燃氣強制混合的燃燒器截然不同。它使燃氣和助燃氣在脫離燃燒器后自然混合，以達到完全燃燒的目的。
[0026]與傳統(tǒng)燃燒器相比，這種鼓泡浸沒燃燒器2流速慢，在單位時間內(nèi)輸出的熱能較小。因此在每個鼓泡浸沒燃燒器2上需要布置較大數(shù)量的噴口，以提供物料熔化所需的熱能。這樣做的好處是，可使物料十分均勻地熔化和均化;使煙氣大面積、均勻、低速、低溫排出熔窯，從而提高熱效率并及大地簡化窯爐結(jié)構(gòu)。
[0027]鼓泡浸沒燃燒器2設(shè)置在熔池底部。根據(jù)熔化面積大小和每個鼓泡浸沒燃燒器2產(chǎn)生的熱強度，以及熔化工藝的需要，來決定所需鼓泡浸沒燃燒器2的個數(shù)和安裝位置。要根據(jù)燃燒效果決定每個鼓泡浸沒燃燒器2中燃氣氣體噴口 3與助燃氣氣體噴口 3a的數(shù)量和數(shù)量比，以及相對位置與距離。
[0028]鼓泡浸沒燃燒器2中燃氣氣體噴口3與助燃氣氣體噴口 3a的出口直徑，根據(jù)其在熔池底部所處位置、熔液深度、氣壓以及所需氣泡大小的不同而異，可從幾毫米至幾十毫米不等;其鼓泡頻率可調(diào)。
[0029]為了燃氣能夠完全燃燒，鼓泡浸沒燃燒器2中燃氣氣體噴口3與助燃氣氣體噴口 3a的匹配直徑和壓力可以不同。
[0030]圖2中，描述了這種鼓泡浸沒燃燒器工作原理:通過至少一個燃氣氣體噴口3和一個助燃氣氣體噴口3a，向熔體8中各自、同時或先后鼓出燃氣泡5和助燃氣泡4;由于鼓泡浸沒燃燒器2的各氣體噴口之間相隔一定距離，使得燃氣泡5和助燃氣泡4各自鼓出時均為獨立氣泡，它們被熔體隔開，不會發(fā)生燃燒反應(yīng)；當燃氣泡5和助燃氣泡4兩種氣泡在熔液8內(nèi)部上升過程中，會隨著外界壓力的逐漸下降而不斷膨脹變大并相接觸;接觸部分的兩種氣體會燃燒并快速上升，其底部會形成負壓，并將其兩側(cè)的兩種氣泡向一起拉，形成半混半燃的過度氣泡6;然后繼續(xù)上升，并達到完全混合燃燒，形成高溫?zé)煔馀?;從而將熱量傳給周圍的熔液，達到熔化和均化物料的目的；在熔融液體上表面，始終覆蓋有一層待熔的原料配合料層9，熔液8內(nèi)的燃燒煙氣經(jīng)此料層逸出，并通過與料層換熱降溫后排掉;燃燒煙氣中未完全燃燒的燃氣，在熔液表面以及原料配合料層9中遇氧氣燃燒，并給原料配合料加熱；隨著原料配合料層9底層不斷熔化，頂層不斷鋪上新料層，熔窯便能夠連續(xù)生產(chǎn)出所需要的熔液。
【主權(quán)項】
1.一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:這種鼓泡浸沒燃燒器由多個單噴口鼓泡器組合構(gòu)成，或是將多個氣體噴口設(shè)置在同一個鼓泡浸沒燃燒器上構(gòu)成，其中一部分氣體噴口鼓出燃氣，另一部分氣體噴口鼓出助燃氣，燃氣噴口和助燃氣噴口各自通過內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:上述鼓泡浸沒燃燒器中燃氣氣體噴口與助燃氣氣體噴口的出口直徑，從幾毫米至幾十毫米不等;其鼓泡頻率可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:為了燃氣能夠完全燃燒，鼓泡浸沒燃燒器中燃氣氣體噴口與助燃氣氣體噴口的直徑和壓力不同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:這種鼓泡浸沒燃燒器用耐熱鋼制造，并與鼓泡磚組合使用。
【文檔編號】C03B5/235GK205528376SQ201620085135
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】徐林波
【申請人】徐林波