用于在火焰燃烧炉中熔化可玻璃化材料的优化方法和设备技术

用于在火焰燃烧熔化炉(1)中熔化可玻璃化材料的方法，其中在第一高温热回收阶段期间，通过与来自该炉(1)的热烟道气的间接热交换来预热至少一种燃烧反应物(31，32)并且其中在第二低温热回收阶段期间，对在该第一阶段中获得的温和的烟道气(21)进行清洁并将其用于加热兰金循环的工作流体(13)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在火焰燃烧炉中熔化可玻璃化材料的优化方法和设备本专利技术涉及一种用于在火焰燃烧炉中，如特别是火焰燃烧的玻璃熔化炉中熔化可玻璃化材料的方法和设备。本领域中已知从由火焰燃烧的玻璃熔化炉中排出的烟道气中回收热能。US-A-20120135362披露了玻璃熔化炉和方法，其中通过氧-燃料燃烧提供热量，并且其中用于该氧-燃烧的氧气通过借助于陶瓷分离膜分离含氧气体混合物诸如空气而产生。在陶瓷分离膜的上游，该气体混合物通过与来自炉的烟道气的热交换在同流换热器中加热，其中烟道气的温度保持高于800℃，即高于烟道气中硫酸盐的冷凝温度，以便防止该同流换热器结垢。同样，在根据EP-A-0872690的热回收方法和设备中，其中通过在第一热交换装置中与热烟道气进行热交换来加热中间流体，之后通过在第二热交换装置中与该加热的中间流体热交换来预热燃料和/或氧化剂，该第一热交换装置中的烟道气的温度保持高于约1000℃。因为在上述过程中，从高温烟道气中回收热量，没有由于热回收设备中的烟道气中存在的可冷凝物的冷凝产生问题。在火焰燃烧熔化炉的
中进一步已知的是通过使电流通过熔体而向该熔体添加额外的热量。这被称为电助熔(electricboosting)。其典型地通过将钼电极放置在炉的侧壁或底部来实现。电助熔使以下成为可能：a)增加现有炉的生产率(制成，吨位)而不增加来自该炉的大气排放，或b)减少来自炉的排放，同时保持炉的生产率并且这不对该炉进行重大改变。电助熔典型地在炉中提供约10％至15％的能量需求。例如，对于以25％的效率运行并且每天生产100吨玻璃的现有玻璃熔化炉，添加电助熔可以将产量增加到每天160吨，并且效率增加到35％。电助熔还可以稳定炉中的对流，使得能够更好地混合并改善熔融产物的均匀性。电助熔特别用于熔化具有高比例碎玻璃的玻璃配料的池窑。通过经由电极向熔体供应电能，将该熔体更有效地加热：比通过经由燃烧化石燃料向炉供应相同量的热能更高效2至3.5倍。一般来说，炉工从电力供应商购买用于电助熔的电力，被电助熔消耗的电力的成本加到整个生产成本上。本领域还已知的是从由火焰燃烧玻璃制造炉中排出的烟道气产生电力。US-A-20090308073提出了用于在工业过程中进行氧增强燃烧的系统。该系统包括工业过程系统、氧气供应源、热回收单元和本身基于除蒸汽以外的工作流体的替代兰金循环。氧气供应系统为工业过程供应氧气，该工业过程产生废热，该废热作为热源发送到该热回收单元。在该热回收单元中，该废热转移到替代兰金循环的工作流体中。该替代兰金循环将已转移到工作流体的废热转换为动力。该动力被氧气供应系统或工业过程利用，或输出到公用系统。工业过程可以是水泥生产、钢再热应用、玻璃生产、铝和铜熔化等。热源可以是由炉产生的烟道气流。根据US-A-20090308073，热源的温度必须低于600℃并且优选在400℃与100℃之间。EP-A-0440085披露了用于生产玻璃的集成方法，其中燃烧热用来熔化玻璃制造炉中的玻璃制造材料。该方法包括：a)通过燃料与富氧的氧化剂流的燃烧来在炉中加热玻璃制造材料。b)从炉中除去热的烟道气，并通过在同流换热器、特别是壳管型热交换器中与高压气体流进行间接热交换来冷却该烟道气，由此加热所述气体流。然后加热的气体流膨胀通过涡轮机以从其中回收能量。膨胀的气体流被外部冷却流体被冷却并被再压缩以用作在该同流换热器中的高压气体流。c)燃料和进料到炉的至少一部分玻璃制造材料进一步冷却该部分冷却的烟道气的至少一部分。d)将二氧化碳以基本上纯的形式与冷却的烟道气分离。e)回收精制的玻璃作为该方法的产物。涡轮机产生的净功率可用于玻璃制造炉、空气分离单元或二氧化碳回收系统中的电助熔，或可输出。存在于热烟道气中的任何热的可冷凝物如硫酸钠都从该同流换热器中排出。EP-A-1338848描述了用于回收通过富氧的燃烧炉产生的热能的系统，在该燃烧炉中氧化剂和燃料气体燃烧，从而产生烟道气。根据EP-A-1338848的系统包括：a)具有比空气高的氧含量的氧化剂气体源，b)至少一个热交换器系统，其被适配为接收该烟道气和所述氧化剂气体和该燃料气体中的至少一种，这样使得所述氧化剂气体和燃料气体中的至少一种被加热并且该烟道气被冷却，c)废热锅炉，其被适配为将热量从烟道气中转移到给水以产生过热的蒸汽，以及d)涡轮机，用于膨胀该过热的蒸汽并用于从其产生机械动力。依据根据EP-A-1338848的系统的一个实施例，由蒸汽涡轮机产生的机械动力被传送到用于产生电力的发电机。炉可以是玻璃熔化炉。在热交换器系统中，烟道气从通常高于1200℃的温度冷却至从约500℃至约1500℃、优选大于1000℃的温度。根据EP-A-1338848，离开锅炉的烟道气的温度保持在150℃与400℃之间，并且因此足够低以允许其通过至少一个污染减轻系统，例如袋滤室过滤器、EXP或洗涤器，以便在发送到烟囱之前将所有排放物保持在允许的水平内。在EP-A-1338848中描述的一个实施例中，废热锅炉包括烟道气再循环，这样使得锅炉入口下游的烟道气被来自锅炉出口的上游的一部分冷却的烟道气稀释和冷却至约550℃的温度。这确保了在进入对流传热部分之前所有的玻璃微粒都被完全固化。在根据EP-A-1338848的系统的替代实施例中，烟道气流在进入锅炉之后不被稀释，而是通过“喷丸清洁”来清洁此锅炉中的传热表面，其中钢珠是从锅炉顶部像雨点般落下，以将任何微粒积聚震松。当炉是玻璃熔化炉时，冷凝的烟道气组分诸如硫酸钠的隔热层在加热表面积上积累。在运行几天后，层积累和“喷丸清洁”达到平衡状态，其中积累层保持其厚度。在所有上述已知的技术中，其中在较低温度下从烟道气中回收热量，由于以下出现问题：来自熔化炉的烟道气高度负载有可冷凝物，例如在玻璃熔化炉的情况下的硫酸钠、硼酸盐和氟化物，这些可冷凝物以固体或粘性沉积物的形式从烟道气中冷凝出来，如果其留在原地导致增加的压降、效率损失和最终堵塞。在根据US-A-20090308073的系统中，热回收单元中的热源的温度在其中以上可冷凝物从玻璃炉烟道气中冷凝出来的温度范围内。US-A-20090308073没有解释如何防止或去除来自热回收单元或通向其的导管的可冷凝物的沉积物。在根据EP-A-0440085的方法中，据说可冷凝物从同流换热器中排出。因为所述可冷凝物形成粘附到同流换热器的热交换表面上的沉积物，所以从该同流换热器中除去所述可冷凝物需要使用机械力和中断该同流换热器并且因此中断将热传递到兰金循环的工作流体。在根据EP-A-1338848的系统的第一实施例中，其中烟道气中的可冷凝物都在锅炉入口与锅炉的对流传热部分之间被收集和固化，锅炉运行以及因此还有过热的蒸汽生产和动力产生必须间歇地中断，以便从锅炉中除去固化的可冷凝物，并避免锅炉的部分或完全堵塞。即使在根据EP-A-1338848的系统的第二实施例中，其中已经形成在传热表面上的可冷凝物的隔热沉积物通过喷丸清洁除去直到建立平衡，其中沉积物的积累层具有恒定厚度，一旦达到平衡状态，锅炉就可以不中断地运行，这样使得确保连续的动力产生，锅炉中的热交换效率以及因此还有功率产生的效率被在锅炉的热交换面上的所述隔热积累层存在显著损害。本专利技术的目的是提本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在火焰燃烧炉(1)中熔化可玻璃化材料的方法，该方法包括：(a)高温热回收阶段，其中：i.在主热交换器(20)中通过在从该炉(1)中排出的热烟道气(7)与传热流体(22)之间的热交换从该热烟道气(7)中回收热量，以便获得在至少600℃、优选在600℃与800℃之间的温度下的加热的传热流体(33)以及在至少880℃、优选900℃与1000℃之间的温度下的温和的烟道气(21)，以及ii.在富氧氧化剂(32)和燃料(31)中选择的至少一种燃烧反应物在次级热交换器(30)中通过在该加热的传热流体(33)与该至少一种燃烧反应物(32，31)之间的热交换来预热，以便获得预热的燃烧反应物(5，6)和温和的传热流体(41)；以及iii.将该至少一种预热的燃烧(5，6)反应物供应到该炉(1)中；(b)低温热回收阶段，其中：i.将可冷凝物通过沉淀从该温和的烟道气(21)中除去，并且ii.从该温和的烟道气(21，61)中回收热量，在该方法中，从该温和的烟道气(21，61)中回收的热量以及任选地还有来自该温和的传热流体(41)的热量用于在第三热交换器(14)中加热兰金循环的工作(13)流体，并且其中通过该兰金循环产生机械动力。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 EP 14307142.11.用于在火焰燃烧炉(1)中熔化可玻璃化材料的方法，该方法包括：(a)高温热回收阶段，其中：i.在主热交换器(20)中通过在从该炉(1)中排出的热烟道气(7)与传热流体(22)之间的热交换从该热烟道气(7)中回收热量，以便获得在至少600℃、优选在600℃与800℃之间的温度下的加热的传热流体(33)以及在至少880℃、优选900℃与1000℃之间的温度下的温和的烟道气(21)，以及ii.在富氧氧化剂(32)和燃料(31)中选择的至少一种燃烧反应物在次级热交换器(30)中通过在该加热的传热流体(33)与该至少一种燃烧反应物(32，31)之间的热交换来预热，以便获得预热的燃烧反应物(5，6)和温和的传热流体(41)；以及iii.将该至少一种预热的燃烧(5，6)反应物供应到该炉(1)中；(b)低温热回收阶段，其中：i.将可冷凝物通过沉淀从该温和的烟道气(21)中除去，并且ii.从该温和的烟道气(21，61)中回收热量，在该方法中，从该温和的烟道气(21，61)中回收的热量以及任选地还有来自该温和的传热流体(41)的热量用于在第三热交换器(14)中加热兰金循环的工作(13)流体，并且其中通过该兰金循环产生机械动力。2.根据权利要求1所述的方法，其中由该兰金循环产生的该机械动力的至少一部分用于产生电力。3.根据权利要求2所述的方法，其中将所产生的电力的至少一部分供应到该炉中的电助熔电极(14)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在将该燃烧氧化剂(32)作为燃烧反应物供应到熔化室之前，或如果在该次级热交换器(30)中预热该富氧氧化剂(32)，则在将该燃烧氧化剂(32)引入所述次级热交换器(30)之前，将由该兰金循环产生的该机械动力的至少一部分用于压缩该燃烧氧化剂(32)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在该低温热回收阶段中，从该温和的烟道气(21)中除去可冷凝物，以便获得清洁的温和的烟道气(61)，然后从该温和的烟道气(61)中回收热量。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在辅助热交换器中通过沉淀将这些可冷凝物从该温和的烟道气(21)中除去，同时从该温和的烟道气中除去热量。7.根据权利要求6所述的方法，通过在该辅助热交换器(40)中该温和的烟道气(21)与该温和的传热流体(41)之间的热交换，从该温和的烟道气(21)中回收热量以便获得再加热的传热(15)流体，并且其中通过在该第三热交换器(14)中该再加热的传热流体(15)与该工作流体(13)之间的热传递来加热该工作流体(13)。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于熔化玻璃的方法。9.用于熔化可玻璃化材料的设备，该设备包括：(a)火焰燃烧熔化炉(1)，该火焰燃烧熔化炉具有烟道气排放口、至少一个燃料入口和至少一个燃烧氧化剂入口，(b)主热交换器(20)，该主热交换器具有烟道气入口、烟道气出口、传热流体入口和传热流体出口，该烟道气入口与该炉(1)的烟道气排放口呈流体连接，该传热流体入口与第一传热流体(22)的来源呈流体连接，该主热交换器(20)被适配成通过与来自该炉(1)的该烟道气(7)的热交换来加热该第一传热流体(22)，(c)次级热交换器(30)，该次级热交换器具有传热流体入口、传热流体出口、反应物入口和反应物出口，该传热流体入口与该主热交换器(20)的传热流体出口呈流体连接，该反应物入口与选自富氧氧化剂(32)和燃料(31)的反应物的来源呈流体连接，该次级热交换器(30)被适配为通过与该第一传热流体(33)的热交换来预热该反应物，其中如果该反应物是燃料(31)，则该反应物出口与该炉(1)的燃料入口呈流体连接，并且其中如果该反应物是富氧氧化剂(32)，则该反应物出口与该炉(1)的燃烧氧化剂入口呈流体连接，(d)兰金循...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕克·雅里，优素福·周曼尼，伯特兰·勒鲁，瑞米·特斯瓦，马克·瓦格纳，格雷瓜尔·贝亚斯，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR