【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及熔炼领域，涉及用于熔化物料的熔融装置。更具体地，涉及熔化颗粒材料的窑炉。
技术介绍
1、岩棉(rock wool或mineral wool或stone wool)是通过旋转或拉伸熔化的矿物或岩石所形成的纤维状材料。岩棉可以用于隔热、过滤和隔音。传统地，制造岩石纤维(rockfiber)或矿渣纤维(slag fiber)的熔体(melt)的常规方法是使用竖炉(shaft furnace)。通过竖炉内燃料的燃烧，颗粒材料(particulate material)的自支持料堆(self-supporting stack)被加热。料堆逐渐熔融，并从顶部进行补充，熔融物料沿料堆向下流动，并从炉底排出。用于此目的的常见窑炉是冲天炉(cupola furnace)。上述颗粒材料是粗大的粉碎岩石、粉碎石头或粉碎矿渣，或者是由微小颗粒材料形成的块(briquettes)。干燥的颗粒材料的热传递系数和辐射发射系数低，使得其是热量的不良导体。因此，不断堆积的颗粒材料降低了从燃烧器传递的热能的量。即使料堆表面因熔融而软化，料堆内部仍然受热不均。
2、公布号为us11254599b2的专利技术专利披露了典型的采用冲天炉生产岩棉的装置。通过熔融诸如玄武岩、高炉矿渣和焦炭等在冲天炉中生产岩棉和铸铁。分离炉渣和含有大部分金属的铸铁后，最后进行粘合获得岩棉的步骤。这类热空气助燃熔化技术是通过冲天炉尾气与冷空气热交换得到的热空气作为助燃气体。但这种方法中，由于空气中氧含量低，炉内升温速度慢。燃料燃烧不充分，导致炉内co等气体含量高。生产
3、公布号为cn110922028b的中国专利技术专利披露了一种生产玻璃、玄武岩纤维或岩棉的窑炉装置。该窑炉装置的示意图如图1所示。窑炉本体30的底壁304的后段的内表面整体向上抬升形成预熔池34的底部。预熔池底部靠近出料侧整体向上凸出形成凸台35。后侧壁302的上部设有烟气排口31，烟气排口31高于凸台35。预熔区的上方靠近预溶池出料侧对称设置一对第一燃烧喷枪50，两只第一燃烧喷枪50分别从窑炉本体的左右两侧壁插入炉腔，两燃烧喷枪的喷口相对且均对准原料堆。四对第二燃烧喷枪60分别从窑炉本体的左右两侧壁插入炉腔。料仓设置在窑炉后侧顶部。这种窑炉的缺点是投资大，余热回收效率很低。烟气与物料的接触时间很短。物料自然堆积后，形成的凝固的死区过大，产生了大量无法熔化的废料。
4、设置在熔体表面下方的一个或多个燃烧器喷嘴，使得燃烧器火焰和/或燃烧产物穿过熔体。这种设置称为浸没式燃烧器。公布号为us10336640 b2的美国专利技术专利公布了使用浸没式燃烧器熔化固体原料配合料的方法和装置。熔化室配备有至少五个浸没式燃烧器，每一个具有从其出口凸出的燃烧器中心轴。浸没式燃烧器设置在基本环状的燃烧区域内。在熔化室底部，相邻燃烧器之间具有一定的距离且受控，使得通过计算流体动力学分析进行的模拟显示出在熔体中产生基本环形的熔体流。在与所述燃烧室的侧壁约250至750mm的合适距离设置燃烧器。这是为了避免在壁上堆积过大的固化材料层，太大的燃烧器距离将产生不希望的熔体流动，且可能是在熔炉的中心混有较少熔体的死区(dead zone)的原因，并因此导致熔体的降低均匀性。
5、上述现有技术的缺点也非常明显。窑炉排出的烟气温度高达1350℃以上，而这部分烟气会带走大约17至21％的能量。传统技术会在烟道低温段增加余热锅炉或换热器。高温段的烟气没有得到充分利用，因此烟气的热回收效率低。加之高温下岩棉等材料发生软化，高温段的区域容易堵塞。有时使用电炉助力虽然能提升熔化面积，然而电炉易损坏、使用寿命短，并且维护成本高。
技术实现思路
1、本公开内容的一般目标是提供一种熔化颗粒材料的窑炉，该窑炉的烟道气热回收率明显提高。
2、本申请第一方面提供一种熔化颗粒材料的窑炉，所述窑炉配置有：
3、窑炉腔室，所述窑炉腔室具有侧壁、底壁、以及一具有熔体液面的熔化池；
4、进料斗(feed hopper)，用于将颗粒材料供应至窑炉腔室内，所述进料斗具有一进料开口(feed opening)；
5、凸出部，所述凸出部定位在进料开口和熔化池之间，凸出部从窑炉腔室的一底壁向上凸出，使得颗粒材料沿一堆积面下落进入熔化池；和
6、至少一个燃烧器，所述燃烧器用于加热熔化池中的颗粒材料形成熔体，产生烟道气。
7、根据本专利技术的示例性实施例，所述烟道气沿着所述堆积面向上流动，从而预热颗粒材料。
8、根据本专利技术的示例性实施例，从所述堆积面到窑炉腔室的一侧壁，依次形成一死区和一流动层。
9、根据本专利技术的示例性实施例，所述凸出部的形状为具有多个梯级的阶梯、台阶状、矩形块、梯形块或锥形块。
10、根据本专利技术的示例性实施例，所述凸出部的顶端位于进料开口以下，以及熔体液面以上。
11、根据本专利技术的示例性实施例，所述凸出部临近于窑炉腔室的一侧壁。
12、根据本专利技术的示例性实施例，所述凸出部和窑炉的一熔体出口分别位于窑炉的对侧。
13、根据本专利技术的示例性实施例，至少一个燃烧器靠近所述窑炉腔室的底壁。
14、根据本专利技术的示例性实施例，至少一个燃烧器为浸没式燃烧器。
15、所述至少一个浸没式燃烧器包括两个以上的浸没式燃烧器，该两个以上的浸没式燃烧器可以共用冷却系统和/或燃料和氧化剂的供给系统。
16、根据本专利技术的示例性实施例，所述浸没式燃烧器包括燃料通路和氧化剂通路，所述燃料通路和氧化剂通路构造成分别向所述浸没式燃烧器的外部排出燃料和氧化剂以使得燃料和氧化剂在外部混合。
17、根据本专利技术的示例性实施例，所述熔化池是由底壁和四个侧壁围成的长方体形的空间。
18、根据本专利技术的示例性实施例，凸出部在竖直方向上的高度是熔化池中熔体深度设定值的1.3至6倍，较佳地为1.5至5倍，更佳地为2.5至4.5倍。
19、根据本专利技术的示例性实施例，沿熔体流动方向的下游，凸出部投影到水平面上的端点标记为x，x与距离最近的燃烧器的中心轴线之间的水平距离l1大于200mm，较佳地为200至500mm。
20、根据本专利技术的示例性实施例，沿熔体流动方向的下游，凸出部的顶端面的端点m与x的连线，与水平面的夹角(f)的度数范围在25°至80°，较佳地为35°至75°，更佳地为50°至70°。
21、根据本专利技术的示例性实施例，沿熔体流动方向的下游，凸出部的顶端面的端点m与x的连线，与水平面的夹角(f)的度数大于颗粒材料的静态休止角的度数。
22、根据本专利技术的示例性实施例，沿熔体流动方向的下游，进料开口投影到水平面上的端点标记为y，则x与y之间的水平距离l2范围在200至1000mm之间。
23、根据本专利技术的示例性实施例，所述颗粒材料的粒径范围在20至80mm之间，较佳地50至80mm之间。...
【技术保护点】
1.一种熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，所述窑炉(11)配置有：
2.如权利要求1所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，所述烟道气(19)沿着所述堆积面(20)向上流动，从而预热颗粒材料。
3.如权利要求1或2所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，从所述堆积面(20)到窑炉腔室的一侧壁(122)，依次形成一死区(21)和一流动层(22)。
4.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，至少一个燃烧器(16)靠近所述窑炉腔室(12)的底壁(121)，较佳地，至少一个燃烧器(16)为浸没式燃烧器。
5.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，凸出部(18)在竖直方向上的高度是熔化池(13)中熔体深度设定值的1.3至6倍，较佳地为1.5至5倍，更佳地为2.5至4.5倍。
6.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，沿熔体流动方向的下游，凸出部(18)投影到水平面上的端点标记为X，X与距离最近的燃烧器(16)的中心轴线之间的水平距离L1大于200mm，较佳地为200至50
7.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，沿熔体流动方向的下游，凸出部(18)的顶端面的端点M与X的连线，与水平面的夹角(F)的度数范围在25°至80°，较佳地为35°至75°，更佳地为50°至70°。
8.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，沿熔体流动方向的下游，进料开口(15)投影到水平面上的端点标记为Y，则X与Y之间的水平距离L2范围在200至1000mm之间。
9.一种熔融颗粒材料的方法，其特征在于，所述方法包括在根据权利要求1至8任意一项所述的窑炉的熔化池中熔融颗粒材料。
10.一种使用窑炉产生的烟道气预热颗粒材料的方法，其特征在于，包括步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，所述窑炉(11)配置有：
2.如权利要求1所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，所述烟道气(19)沿着所述堆积面(20)向上流动，从而预热颗粒材料。
3.如权利要求1或2所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，从所述堆积面(20)到窑炉腔室的一侧壁(122)，依次形成一死区(21)和一流动层(22)。
4.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，至少一个燃烧器(16)靠近所述窑炉腔室(12)的底壁(121)，较佳地，至少一个燃烧器(16)为浸没式燃烧器。
5.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征在于，凸出部(18)在竖直方向上的高度是熔化池(13)中熔体深度设定值的1.3至6倍，较佳地为1.5至5倍，更佳地为2.5至4.5倍。
6.如权利要求1至3任一项所述的熔化颗粒材料的窑炉，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：阎韬，瑞米·奇亚瓦，张婷，顾玉泉，
申请(专利权)人：液化空气中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：
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