玻璃熔炉中的热化学再生和热回收制造技术

本发明专利技术提供了来自玻璃熔炉的气态燃烧产物在通过再生器后被用于加热玻璃制造进料并热解所述进料上的有机材料。将气态热解产物和所述燃烧产物与重整燃料结合并通过在先前循环中经加热的再生器以形成合成气，将所述合成气进料到所述熔炉中并燃烧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】玻璃熔炉中的热化学再生和热回收
本专利技术涉及在诸如玻璃熔炉的熔炉中的燃烧，其中材料被进料到熔炉中并且通过在熔炉内发生的燃烧的热量被加热和/或熔化。
技术介绍
已经为高温炉开发了许多不同的来自热烟气的废热回收系统。它们包括用以预热用于燃烧的氧化剂(诸如空气和氧气)的再生器和换热器，用以产生蒸汽的废热锅炉，用以将材料固体进料到熔炉中的预热器以及用于加热和重整燃料的热化学换热器和再生器。在用燃料和氧气烧制的玻璃熔炉中，诸如美国专利No.5,921,771所述的单个废热回收系统(诸如氧气加热再生器)可以仅回收热烟气中可用的一部分废热。通过将两个或更多个不同的热回收系统并联或串联组合，可回收来自热烟气的更多废热。例如，可将废热锅炉安装在初级高温热回收系统的下游以产生蒸汽并且冷却烟气。另一个示例是将氧气加热再生器和热化学换热器或热化学再生器合并。美国专利No.6,113,874公开了可用于采用再生器的熔炉的热化学热回收方法，其中在熔炉中形成的燃烧产物流通过第一再生器以加热第一再生器并冷却燃烧产物，然后经冷却的燃烧产物的一部分与燃料合并以形成混合物，该混合物通过第二经加热的再生器，其中该混合物经历吸热反应以形成合成气，然后该合成气进入熔炉中并燃烧。本专利技术包括通过在下游中合并批料或碎玻璃预热系统来改进该热回收方法，特别可用于玻璃制造。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是在玻璃熔炉中进行燃烧的方法，该方法包括：(A)在玻璃熔炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)交替地(1)(a)将来自熔炉的气态燃烧产物通入经冷却的第一再生器中并穿过经冷却的第一再生器以加热第一再生器并冷却所述气态燃烧产物，(b)使来自所述第一再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的至少第一部分(其意指至多100％)与包含有机物质的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却经冷却的气态燃烧产物并加热玻璃制造材料，并且热解包含在其上的有机物质以形成热解产物，以及(c)将经进一步冷却的气态燃烧产物、气态热解产物和燃料通入经加热的第二再生器中，并且在第二再生器中使气态燃烧产物、气态热解产物和燃料在吸热反应中反应以形成包含氢气和CO的合成气，并将来自第二再生器的所述合成气通入熔炉中并在熔炉中燃烧合成气，以及(d)将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中；以及(2)(a)将来自熔炉的气态燃烧产物通入经冷却的第二再生器中并穿过经冷却的第二再生器以加热第二再生器并冷却所述气态燃烧产物，(b)使来自所述第二再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的第一部分(其意指至多100％)与包含有机物质的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却经冷却的气态燃烧产物并加热玻璃制造材料，并且热解包含在其上的有机物质以形成气态热解产物，以及(c)将经进一步冷却的气态燃烧产物、气态热解产物和燃料通入经加热的第一再生器中，并且在第一再生器中使气态燃烧产物和燃料在吸热反应中反应以形成包含氢气和CO的合成气，并将来自第一再生器的所述合成气通入熔炉中并在熔炉中燃烧合成气，以及(d)将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中。与固体玻璃制造材料的热交换可以通过直接接触热交换、间接热交换或直接和间接热交换的组合进行。在直接接触热交换中，固体玻璃制造材料通过与气态燃烧产物和由固态玻璃制造材料与气态燃烧产物混合形成的气态热解产物直接接触而被加热。这可以通过使玻璃制造材料的碎片和颗粒流以及气态燃烧产物同时流过同一管或其它通道来实现，在其中气体流过碎片与颗粒之间的空间并接触它们的表面以将热量传递到玻璃制造材料。在间接接触热交换中，固体玻璃制造材料不与气态燃烧产物直接接触，并且由固体玻璃制造材料形成的气态热解产物不与热交换单元内的气态燃烧产物混合。气流和玻璃制造材料彼此不接触，而是通过允许热量在气体与固体玻璃制造材料之间流动的屏障(诸如相邻管之间的金属壁)物理分隔。如本文所用，“热解”意指热分解材料以形成气体、液体和固体产物，引起或不引起材料经历化学反应(诸如部分氧化)，其改变材料的分子结构或分子量或产生反应产物，而不将材料100％完全氧化成完全氧化的最终产物，诸如二氧化碳和水。如本文所用，“气态热解产物”是通过热解形成的气体产物，并且其可以包含可在气相中运输的液体和/或固体的精细颗粒。本专利技术的另一个方面利用通过预热要进料到熔炉中的气态氧化剂的上述方法。例如，该方面是在玻璃熔炉中进行燃烧的方法，该方法包括：(A)在玻璃熔炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)交替地(1)(i)将来自熔炉的第一量的气态燃烧产物通入经冷却的第一再生器中并穿过经冷却的第一再生器，以加热第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将来自熔炉的第二量的气态燃烧产物通入经冷却的第二再生器中并穿过经冷却的第二再生器，以加热第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)使来自所述第一再生器、来自所述第二再生器或来自所述第一再生器和第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物与包含有机材料的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所冷却的气态燃烧产物并加热玻璃制造材料，并且热解玻璃制造材料中的有机材料以形成气态热解产物，并且将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中，(iv)将重整燃料、经进一步冷却的气态燃烧产物、气态热解产物和来自所述第一再生器的经冷却的气态燃烧产物、来自所述第二再生器的经冷却的气态燃烧产物或来自所述第一再生器和第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入经加热的第三再生器中，(v)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，使气态燃烧产物和重整燃料和气态热解产物在第三再生器中发生吸热反应，并由此冷却第三再生器，(vi)将气态氧化剂通入经加热的第四再生器中并穿过经加热的第四再生器以加热气态氧化剂并冷却第四再生器，以及(vii)将来自所述第三再生器的所述合成气和任何未反应的热解产物通入所述熔炉中，将来自第四再生器的所述经加热的气态氧化剂通入熔炉中，并且在熔炉中燃烧合成气、任何未反应的热解产物和所述经加热的气态氧化剂；同时保持从所述第一再生器和第二再生器出来的燃烧产物的温度差异为300F或更小；以及(2)(i)将来自熔炉的第一量的气态燃烧产物通入经冷却的第三再生器中并穿过经冷却的第三再生器，以加热第三再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将来自熔炉的第二量的气态燃烧产物通入经冷却的第四再生器中并穿过经冷却的第四再生器，以加热第四再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)将来自所述第三再生器、来自所述第四再生器或来自所述第三再生器和第四再生器两者的经冷却的气态燃烧产物与包含有机材料的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所冷却的气态燃烧产物并加热玻璃制造材料，并且热解玻璃制造材料中的有机材料以形成气态热解产物，并且将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中，(iv)将重整燃料、经进一步冷却的气态燃烧产物、气态热解产物和来自所述第三再生器的经冷却的气态燃烧产物、来自所述第四再生器的经冷却的气态燃烧产物或来自所述第三再生器和第四再生器两者的经冷却的气态燃烧产物通入经加热的第一再生器，(v)在有效形成包含氢气和一氧化碳的合成气的条件下，使气态燃烧产物和重整燃料和热解产物在第一再生器中发生吸热反应，并由此冷却第一再生器，(v本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在玻璃熔炉中进行燃烧的方法，所述方法包括：(A)在玻璃熔炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)交替地(1)(a)将来自所述熔炉的气态燃烧产物通入经冷却的第一再生器中并穿过经冷却的第一再生器以加热所述第一再生器并冷却所述气态燃烧产物，(b)使来自所述第一再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的第一部分与包含有机物质的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所述经冷却的气态燃烧产物并加热所述玻璃制造材料，并且热解包含在其上的有机物质以形成热解产物，以及(c)将所述经进一步冷却的气态燃烧产物、热解产物和燃料通入经加热的第二再生器中，并且在所述第二再生器中使所述气态燃烧产物、热解产物和燃料在吸热反应中反应以形成包含氢气和CO的合成气，并将来自所述第二再生器的所述合成气通入所述熔炉中并在所述熔炉中燃烧所述合成气，以及(d)将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中；以及(2)(a)将来自所述熔炉的气态燃烧产物通入经冷却的第二再生器中并穿过经冷却的第二再生器以加热所述第二再生器并冷却所述气态燃烧产物，(b)使来自所述第二再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的第一部分与包含有机物质的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所述经冷却的气态燃烧产物并加热所述玻璃制造材料，并且热解包含在其上的有机物质以形成热解产物，以及(c)将所述经进一步冷却的气态燃烧产物、热解产物和燃料通入经加热的第一再生器中，并且在所述第一再生器中使所述气态燃烧产物和所述燃料在吸热反应中反应以形成包含氢气和CO的合成气，并将来自所述第一再生器的所述合成气通入所述熔炉中并在所述炉中燃烧所述合成气，以及(d)将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.29 US 62/2480131.一种在玻璃熔炉中进行燃烧的方法，所述方法包括：(A)在玻璃熔炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)交替地(1)(a)将来自所述熔炉的气态燃烧产物通入经冷却的第一再生器中并穿过经冷却的第一再生器以加热所述第一再生器并冷却所述气态燃烧产物，(b)使来自所述第一再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的第一部分与包含有机物质的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所述经冷却的气态燃烧产物并加热所述玻璃制造材料，并且热解包含在其上的有机物质以形成热解产物，以及(c)将所述经进一步冷却的气态燃烧产物、热解产物和燃料通入经加热的第二再生器中，并且在所述第二再生器中使所述气态燃烧产物、热解产物和燃料在吸热反应中反应以形成包含氢气和CO的合成气，并将来自所述第二再生器的所述合成气通入所述熔炉中并在所述熔炉中燃烧所述合成气，以及(d)将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中；以及(2)(a)将来自所述熔炉的气态燃烧产物通入经冷却的第二再生器中并穿过经冷却的第二再生器以加热所述第二再生器并冷却所述气态燃烧产物，(b)使来自所述第二再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的第一部分与包含有机物质的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所述经冷却的气态燃烧产物并加热所述玻璃制造材料，并且热解包含在其上的有机物质以形成热解产物，以及(c)将所述经进一步冷却的气态燃烧产物、热解产物和燃料通入经加热的第一再生器中，并且在所述第一再生器中使所述气态燃烧产物和所述燃料在吸热反应中反应以形成包含氢气和CO的合成气，并将来自所述第一再生器的所述合成气通入所述熔炉中并在所述炉中燃烧所述合成气，以及(d)将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(B)(1)(b)、或(B)(2)(b)或两者中，所述热交换是直接的。3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(B)(1)(b)、或(B)(2)(b)或两者中，所述热交换是间接的。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括交替地使来自所述第一再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的一部分与固体玻璃制造材料的第二流进行热交换，以进一步冷却经冷却的气态燃烧产物的所述部分并加热玻璃制造材料的所述第二流，并且将玻璃制造材料的所述经加热的第二流进料到所述熔炉中；以及使来自所述第二再生器的所述经冷却的气态燃烧产物的一部分与固体玻璃制造材料的第二流进行热交换，以进一步冷却经冷却的气态燃烧产物的所述部分并加热玻璃制造材料的所述第二流，并且将玻璃制造材料的所述经加热的第二流进料到所述熔炉中。5.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述第一再生器的由其热交换形成的经进一步冷却的气态燃烧产物和来自所述第二再生器的由其热交换形成的经进一步冷却的气态燃烧产物包含热解产物。6.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述第一再生器的所述经冷却的气态燃烧产物和来自所述第二再生器的所述经冷却的气态燃烧产物在其间接热交换中被进一步冷却，并且所述间接热交换不在其中形成热解产物。7.一种在玻璃熔炉中进行燃烧的方法，所述方法包括：(A)在玻璃熔炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物，以及(B)交替地(1)(i)将来自熔炉的第一量的气态燃烧产物通入经冷却的第一再生器中并穿过所述经冷却的第一再生器，以加热所述第一再生器并冷却所述第一量的气态燃烧产物，(ii)将来自熔炉的第二量的气态燃烧产物通入经冷却的第二再生器中并穿过所述经冷却的第二再生器，以加热所述第二再生器并冷却所述第二量的气态燃烧产物，(iii)使来自所述第一再生器、来自所述第二再生器或来自所述第一再生器和第二再生器两者的经冷却的气态燃烧产物与包含有机材料的固体玻璃制造材料进行热交换，以进一步冷却所述经冷却的气态燃烧产物并加热所述玻璃制造材料，并且热解所述玻璃制造材料中的有机材料以形成热解产物，并且将所述经加热的玻璃制造材料进料到所述熔炉中，(iv)将重整燃料、经进一步冷却的气态燃烧产物、热解产物以及来自所述第一再生器的经冷却的气态燃烧产物、来自所述第二再生器的经冷却的气态燃烧产物或来自所述第一再生器和第二再生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林尚，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US