在分级燃烧中减少结垢制造技术

在分级燃烧中，其中燃料被进料到熔炉中，并且少于完全燃烧燃料所需的全部气态氧化剂的气态氧化剂被进料至燃料并燃烧，这产生了未燃烧的燃料，并且燃烧燃料所需的气态氧化剂的剩余部分通过第二端口被进料到熔炉中，燃料在第二端口被进料并燃烧，以加热第二端口并减缓在第二端口处形成沉积物的趋势。

Reduce fouling in staged combustion

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在分级燃烧中减少结垢相关申请本申请要求于2017年10月13日提交的美国临时申请序列号62/571,934的权益，该临时申请以引用方式并入本文。
本专利技术涉及工业熔炉中的燃烧，诸如玻璃熔炉、水泥窑、焚烧炉等。还涉及分级燃烧以减少氮氧化物的形成。
技术介绍
分级燃烧用于熔炉，例如氧燃料玻璃熔炉，以减少氮氧化物的产生和排放。在分级燃烧中，燃料和气态氧化剂以亚化学计量比进料到燃烧区并燃烧。以亚化学计量是指与燃料一起进料的气态氧化剂的量不足以完全燃烧进料的燃料。靠近高温火焰的较低氧和氮浓度减少了形成的氮氧化物的量。完成燃料燃烧所需的氧化剂(在此称为“分级氧气”)量的余量被进料到燃烧单元内的不同位置。然而，现已发现，当进行分级氧-燃料燃烧时，用于进料分级氧的端口开口非常容易结垢和劣化，从而快速堵塞该端口开口。本专利技术解决了分级燃烧的这些弊端。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种在熔炉中燃烧燃料的方法，包括：(A)将第一燃料流进料到所述熔炉中，将第一气态氧化剂流进料到所述熔炉中，其提供的氧气量少于完全燃烧进料到所述第一燃料流中的所述燃料所需的氧气量，并且在所述熔炉中使所述第一燃料流中的所述燃料与所述第一气态氧化剂流中的所述氧气燃烧，以产生燃烧产物和未完全燃烧燃料的混合物；(B)将第二燃料流进料到凹入所述熔炉的壁中并朝向所述熔炉内部开口的端口的内部空间中，并将第二气态氧化剂流进料到所述端口的所述内部空间中，其量相对于进料到所述第二燃料流中的所述燃料提供化学计量过量的氧气，以及在底部位于所述端口内的火焰中燃烧进料到所述端口的所述内部空间的所述燃料和气态氧，以将所述端口加热到至少1500华氏度，并产生第二混合物，所述第二混合物包含所述燃烧的产物和来自所述第二氧化剂流的未反应的氧气，所述第二混合物处于至少1500华氏度的温度并填充所述第二端口；并且(C)将所述第二混合物通入所述熔炉中，并在所述熔炉中使未完全燃烧的燃料与所述未反应的氧气燃烧。本专利技术的优选实施方案是一种生产熔融玻璃的方法，包括：将包含选自钠和钾的氧化物、氢氧化物、硅酸盐和硫酸盐及其混合物的材料的玻璃制造成分进料到玻璃熔炉中，并在所述熔炉中通过燃烧的热量熔化所述玻璃制造成分，所述燃烧通过以下步骤产生：(A)将第一燃料流进料到所述熔炉中，将第一气态氧化剂流进料到所述熔炉中，其提供的氧气量少于完全燃烧进料到所述第一燃料流中的所述燃料所需的氧气量，并且在所述熔炉中使所述第一燃料流中的所述燃料与所述第一气态氧化剂流中的所述氧气燃烧，以产生燃烧产物和未完全燃烧燃料的混合物；(B)将第二燃料流进料到凹入所述熔炉的壁中并朝向所述熔炉内部开口的端口的内部空间中，并将第二气态氧化剂流进料到所述端口的所述内部空间中，其量相对于进料到所述第二燃料流中的所述燃料提供化学计量过量的氧气，以及在底部位于所述端口内的火焰中燃烧进料到所述端口的所述内部空间的所述燃料和气态氧，以将所述端口加热到至少1500华氏度，并产生第二混合物，所述第二混合物包含所述燃烧的产物和来自所述第二氧化剂流的未反应的氧气，所述第二混合物处于至少1500华氏度的温度并填充所述第二端口；并且(C)将所述第二混合物通入所述熔炉中，并在所述熔炉中使未完全燃烧的燃料与所述未反应的氧气燃烧。附图说明图1是可以实施本专利技术的熔炉的一部分的剖视图。图2是可以实施本专利技术的熔炉的壁的一部分的前侧平面图。图3是可以实施本专利技术的熔炉的透视图。图4是可以实施本专利技术的熔炉的另一个实施方案的一部分的剖视图。图5是可以实施本专利技术的熔炉的另一个实施方案的壁的一部分的前侧平面图。图6是可以实施本专利技术的熔炉的又一实施方案的壁的一部分的前侧平面图。具体实施方式本专利技术可用于包括封闭空间的任何类型的熔炉，在该封闭空间中产生燃烧以加热存在于该封闭空间中的材料。加热可用于熔化或熔合材料(诸如通过玻璃熔炉和水泥窑)，或用于焚烧材料(诸如通过焚烧炉)。如下所述，一个优选的应用是玻璃熔炉，尤其是熔化材料的玻璃熔炉，这些材料易于散发出能够在燃烧器及其相关端口的表面上可以冷凝的物质。本专利技术在熔炉中实施，其中前述第一燃料流和前述第一气态氧化剂流通过一个或多个在本文描述中称为出口的开口向熔炉内部进料，并且其中前述第二燃料流和前述第二气态氧化剂流通过一个或多个在本文描述中称为端口的开口向熔炉内部进料。根据常规设计(包括熔炉的尺寸和对熔炉中待加热或熔化的材料的燃烧热量的期望分布)考虑，可以实施本专利技术的熔炉可以具有一到五十个出口，以及一到五十个端口。典型地，出口和端口位于熔炉的相对的壁上，即位于熔炉的两侧。本文描述了出口和端口的进一步优选布置。图3示出了可以实施本专利技术的代表性熔炉100。壁1形成前述的封闭空间，该封闭空间容纳要在熔炉中加热或熔化的材料101。典型地，熔炉还具有由壁支撑的顶部(未示出，以便更好地示出熔炉的内部)，该顶部有助于抑制熔炉中产生的热量。示出了如本文所述的出口4和端口5，通过出口4和端口5氧化剂和燃料被进料和燃烧，本文进一步描述了相应的氧化剂的源10和11以及燃料的源14和15。图3示出了在一个壁1中的三个出口4和三个端口5，并且从源10、11、14和15延伸的进料管指示在面对的壁1中存在三个出口和三个端口。然而，可以实施本专利技术的熔炉可以沿着每个壁具有额外的出口4和额外的端口5，如本文所描述的那样发挥作用。图1和图2示出了出口4和端口5的一种代表性布置，利用该布置可以实现本专利技术。图1示出了壁1的一部分的横截面，该壁1是限定了封闭内部空间2的多个壁中的一个，封闭内部空间2中产生了燃烧。在该截面图中示出了一个代表性出口4和一个代表性端口5。在图1中，出口4包括内部空间6，该内部空间6从壁1的内表面3凹进，并向熔炉的内部空间2开口。可以实施本专利技术的出口4可以改为与壁1的内表面3齐平，这意味着燃料和气态氧化剂从它们被进料的相应通道直接进入熔炉内部。图4描述了该实施方案。端口5包括内部空间7，该内部空间7从内表面3凹进，并且朝向内部空间2开口。在图1和图2所示的该实施方案中，出口4位于比端口5更高的高度。优选地，如图2所示，在竖直方向上，出口4位于端口5正上方。如果有多于一个出口，它们优选地为排列在同一水平面上，如图2所示。类似地，如果存在多于一个端口，它们优选地为排列在同一水平面上，如图2所示。在其他实施方案中，端口5可以在出口4上方，如图5所示。图6描绘了可以实施本专利技术的另一个可能的实施方案，其中每个出口4与两个端口5相关联，其中一个端口在出口4上方，而另一个端口在出口4下方。在任一实施方案中，燃料和气态氧化剂以与本文中参考图1和图3所述相同的方式从出口4和端口5的源进料到出口4和端口5。再次转向图1，出口4包括氧化剂出口8，气态氧化剂从氧化剂出口8进入空间6。该气态氧化剂从合适的源10进料，该源10可以打开和关闭氧化剂流，并控制氧化剂流入空间6的流量和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在熔炉中燃烧燃料的方法，包括：/n(A)将第一燃料流进料到所述熔炉中，将第一气态氧化剂流进料到所述熔炉中，其提供的氧气量少于完全燃烧进料到所述第一燃料流中的所述燃料所需的氧气量，并且在所述熔炉中使所述第一燃料流中的所述燃料与所述第一气态氧化剂流中的所述氧气燃烧，以产生燃烧产物和未完全燃烧燃料的混合物；/n(B)将第二燃料流进料到凹入所述熔炉的壁中并朝向所述熔炉内部开口的端口的内部空间中，并将第二气态氧化剂流进料到所述端口的所述内部空间中，其量相对于进料到所述第二燃料流中的所述燃料提供化学计量过量的氧气，以及在底部位于所述端口内的火焰中燃烧进料到所述端口的所述内部空间的所述燃料和气态氧，以将所述端口加热到至少1500华氏度，并产生第二混合物，所述第二混合物包含所述燃烧的产物和来自所述第二氧化剂流的未反应的氧气，所述第二混合物处于至少1500华氏度的温度并填充所述第二端口；以及/n(C)将所述第二混合物通入所述熔炉中，并在所述熔炉中使未完全燃烧的燃料与所述未反应的氧气燃烧。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171013 US 62/5719341.一种在熔炉中燃烧燃料的方法，包括：
(A)将第一燃料流进料到所述熔炉中，将第一气态氧化剂流进料到所述熔炉中，其提供的氧气量少于完全燃烧进料到所述第一燃料流中的所述燃料所需的氧气量，并且在所述熔炉中使所述第一燃料流中的所述燃料与所述第一气态氧化剂流中的所述氧气燃烧，以产生燃烧产物和未完全燃烧燃料的混合物；
(B)将第二燃料流进料到凹入所述熔炉的壁中并朝向所述熔炉内部开口的端口的内部空间中，并将第二气态氧化剂流进料到所述端口的所述内部空间中，其量相对于进料到所述第二燃料流中的所述燃料提供化学计量过量的氧气，以及在底部位于所述端口内的火焰中燃烧进料到所述端口的所述内部空间的所述燃料和气态氧，以将所述端口加热到至少1500华氏度，并产生第二混合物，所述第二混合物包含所述燃烧的产物和来自所述第二氧化剂流的未反应的氧气，所述第二混合物处于至少1500华氏度的温度并填充所述第二端口；以及
(C)将所述第二混合物通入所述熔炉中，并在所述熔炉中使未完全燃烧的燃料与所述未反应的氧气燃烧。


2.一种生产熔融玻璃的方法，包括：
将包含选自钠和钾的氧化物、氢氧化物、硅酸盐和硫酸盐及其混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·U·埃尤哈，J·E·凯茨，
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