用于熔化可玻璃化材料的熔炉和氧燃方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在低容量熔炉中熔化可玻璃化材料的方法，其中，由两个氧燃烧器供应熔化能的至少一部分，所述两个氧燃烧器穿过上游壁伸进熔室且布置在包含熔室的纵向轴线的垂直平面的两侧，这样产生两个火焰，所述火焰各自的喷射轴线在距离上游端壁一段距离处相交，该距离在熔室的长度Ｌ的１／３至３／４之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于熔化可玻璃化材料和用于获得熔融玻璃的方法和氧燃料熔炉。 本专利技术特别涉及一种每日容量或产量小于或等于400吨熔融玻璃的熔炉。这种熔炉例如用于生产空心玻璃器具或玻璃餐具，其中这种熔炉供给成型机熔融玻璃。 本专利技术更具体地涉及称为火焰熔炉的这样一种熔炉。在火焰熔炉中，由熔室中的至少一个火焰提供熔化能的至少一部分，所述至少一个火焰通过燃烧器产生。
技术介绍
为了减少例如为N0x的污染排放物以及为了减少火焰熔炉中的能量消耗，可以将富氧气体代替空气作为用于燃烧的氧化剂。这种熔炉称为氧燃料火焰熔炉。借助于富氧气体的燃烧称为氧燃，利用富氧气体作为氧化剂运行的燃烧器称为氧燃烧器。 在氧燃熔炉中，燃烧器构造通常由多个燃烧器组成，所述多个燃烧器设置在熔炉的长度的一部分上且定向为垂直于熔炉/燃烧室的轴线。可单独调节每个燃烧器的功率，或者调节成组燃烧器的功率，以在熔炉中建立期望的热分布(profil thermique)。根据熔炉的产量调节燃烧器的总功率。 已经提出了其它的燃烧器构造。 因此，存在称为环形熔炉的熔炉，在该环形熔炉中(1)燃烧器构造包括很少数 量的燃烧器(通常一个或两个)，所述燃烧器定向为大致平行于熔炉的纵向轴线，且(2)用 于排出烟雾的一个或多个开口定位成产生一个或多个形式为环的火焰。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于在有限容量的熔炉中熔化可玻璃化材料的改进的 氧燃料方法，以及一种能够在此方法中使用的改进的有限容量的熔炉。 本专利技术更具体地涉及一种用于通过在熔室中熔化可玻璃化材料以获得熔融玻璃 的方法。 熔室由上游壁(也称为加载壁或后壁)、下游壁(也称为出口壁或前壁)、侧壁、炉床和炉顶限定。该熔室的内表面面积小于或等于200!112，且该熔室的纵向轴线在上游壁和下游壁之间延伸。熔室具有在上游壁附近的上游区和在下游壁附近的下游区。 在根据本专利技术的方法中，可玻璃化材料被装载到上游区中。可玻璃化材料通过在熔室中提供熔化能被熔化以获得熔融玻璃。熔融玻璃从下游区被取出。 熔化能的至少一部分由两个氧燃烧器提供。这两个氧燃烧器出现在熔室中，且位于包含熔室的纵向轴线的垂直平面(也就是说，所述纵向轴线所在的垂直平面)的两侧。为了提供所述熔化能的至少一部分，这两个氧燃烧器被供给燃料和氧化剂，且燃料和氧化剂通过两个氧燃烧器被喷射至熔室中，从而产生两个火焰和烟雾。这两个火焰均具有喷射轴线。所述氧化剂是富氧氧化剂，特别是氧含量至少为70% v/v的氧化剂。 通过烟雾排出开口将烟雾从熔室排出。 本专利技术的特征在于，两个火焰的喷射轴线在距离上游壁一段距离d处相交，该距离d在熔室的长度L的1/3至3/4之间。 熔室的内表面面积优选是10m2至90m2 。 氧化剂的氧含量优选是至少80% v/v。 两个氧燃烧器优选定位成关于包含熔室的纵向轴线的垂直平面在两侧对称。 两个火焰的喷射轴线优选在距离上游壁一段距离d处相交，该距离d是所述室的长度L的约2/3 (在所述室的长度L的7/12至9/12之间)。 两个火焰的喷射轴线优选在包含熔室的纵向轴线的垂直平面内相交。 火焰的喷射轴线应被理解成表示火焰的初始取向或方向，也就是说在燃烧器的出口的取向或方向。 根据本专利技术的方法具有多个优点。 实际上，已经发现，在具有这样的内表面面积的熔炉中，根据本专利技术的具有如上所 述的两个火焰的取向、特别是具有在熔炉中相交的喷射轴线的方法，能够实现对炉料更加 有效的热传导，这使得能够获得用于熔炉的更高的制成率(tir6e)和/或更好品质的熔融 玻璃，特别是在离开熔炉的熔融玻璃的成分的均匀性和温度方面，或甚至在实现燃料节省 方面。 这种两个火焰具有交点的取向——这可产生高温燃烧区——对熔池中的熔化的 玻璃的流动及其均匀性的控制有明显改进。这种取向还能够增加烟雾在炉料上的停留时 间，这样可提高对炉料的热传导并降低离开熔炉的烟雾的温度。 考虑到这样的事实，即，对于给定的功率，氧燃中的气体体积(特别是氧化剂和烟 雾)相对于空燃中的气体体积大大减少，则鉴于两个火焰的取向，降低了由火焰和烟雾携 带可玻璃化材料或熔融玻璃的成分的危险，并且考虑到这一点，还降低了破坏熔室的壁以 及产生可玻璃化材料和/或成分的损失的危险。 本专利技术的另一个优点是，能够执行对一个或两个燃烧器、或者用于供给两个燃烧 器之一燃料和/或氧化剂的设备的维护，而无需中断熔化以及无需因此将熔炉冷却——这 可导致清空熔池的正在熔化的可玻璃化材料和熔融玻璃——这样可避免停工和很大的生 产损失。 在熔室中具有两个穿过上游壁的氧燃烧器使得能够在氧燃烧器中的一个不工作或进行维护或其供应装置进行维护或甚至用于预热供给到所述氧燃烧器的燃料和/或氧化剂的装置进行维护时，将功率切换至两个氧燃烧器中的另一个。 不工作的燃烧器的功率可由两个燃烧器中的另一个部分或全部补偿。 氧化剂的氧含量有利的是大于85% v/v，优选至少90% v/v，更加优选地是至少95% v/v，或甚至至少99X v/v。 根据一个特别有利的实施例——该实施例提高了根据本专利技术的方法和熔炉的灵 活性——所述两个氧燃烧器是具有可旋转火焰的氧燃烧器，即，能够改变火焰的喷射轴线 的方向的氧燃烧器。在L'Air Liquide公司的专利申请WO 2008/003908和FR 2903479中 特别描述了这种具有可旋转火焰的燃烧器。使用这种类型的燃烧器尤其使得能够在熔室中 移动两个火焰的喷射轴线相交的位置。这使得能够例如考虑熔炉的产量和/或可玻璃化材 料的成分的变化。5 优选地，排出的烟雾的至少一部分被输送至热回收装置。 通过在两个燃烧器的上游将反应物(氧化剂和/或燃料)的至少一部分、特别是 氧化剂的一部分预热，可进一步改进熔化方法的能量平衡。所述预热有利地在热回收装置 中、特别是通过使用一个或多个热交换器执行。这些热交换器通常设置在用于在熔炉下游 排出烟雾的回路上。 这种将反应物预热的技术使得能够在氧和燃料的消耗方面获得约10%的增益。确切的增益取决于反应物达到的温度水平、熔炉的设计以及使用的燃烧器的类型。 尽管实现这种氧燃技术的设备——其具有对于小尺寸熔炉有价值和有利的热反应物——是复杂的，设备的成本与产生的节约相当，以及预热设备的整体尺寸(大)，但是，为了制造该设备，根据本专利技术的一个实施例，提出热回收装置包括至少一个热交换器，该热交换器位于熔室的外侧且大致在上游壁的后面，其中两个氧燃烧器以及提供给所述两个氧燃烧器的氧化剂的至少一部分且优选地全部通过与导热流体的热交换而在至少一个第一热交换器中被预热。 因此，本专利技术能够从预热具有小容量熔室的熔炉中的反应物的技术所提供的能量 增益获利，这涉及较为简单的实施方法/手段和合理的设备成本，并且没有太大的尺寸。 应当注意，在本文中，术语熔室还涵盖了熔化/精炼室。 根据本专利技术的方法利用作为低容量室的熔室执行。该熔室通常具有每天小于或等于400吨熔融玻璃、优选每天50-200吨熔融玻璃的容量或产量。这通常对应于内表面面积(=长度LX宽度1)小于或等于2001112，优选10m2至90m2的室。 在下文中，术语低容量室指的是根据以上描述的任何一种的室。 两个氧燃烧器均设有用于供应燃料的装置，该装置使得可调节传输至所述燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过在熔室中熔化可玻璃化材料而获得熔融玻璃的方法，该熔室由上游壁、下游壁、侧壁、炉床和炉顶限定，且内表面面积小于或等于２００ｍ↑［２］，优选为１０ｍ↑［２］至９０ｍ↑［２］，所述熔室具有在上游壁附近的上游区，在下游壁附近的下游区，且具有在上游壁和下游壁之间延伸的纵向轴线，在该方法中：.将可玻璃化材料加载到上游区中，.通过在熔室中提供熔化能而使可玻璃化材料熔化以获得熔融玻璃，通过向两个氧燃烧器提供燃料和氧化剂来提供熔化能的至少一部分，所述氧化剂的氧含量至少是７０％ｖ／ｖ，优选至少是８０％ｖ／ｖ，通过借助于所述两个氧燃烧器将燃料和氧化剂喷射到熔室中，以产生具有喷射轴线的两个火焰和烟雾，所述两个氧燃烧器穿过上游壁出现在熔室中且定位于包含熔室的纵向轴线的垂直平面的两侧，.将熔融玻璃从下游区排出，以及.借助于用于排出烟雾的开口将烟雾从熔室排出，并且在该方法中：两个火焰的喷射轴线优选在包含熔室的纵向轴线的垂直平面中、在距离上游壁一段距离ｄ处相交，该距离ｄ在熔室的长度Ｌ的１／３至３／４之间，优选在熔室的长度的约２／３处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-7-10 0756398一种用于通过在熔室中熔化可玻璃化材料而获得熔融玻璃的方法，该熔室由上游壁、下游壁、侧壁、炉床和炉顶限定，且内表面面积小于或等于200m2，优选为10m2至90m2，所述熔室具有在上游壁附近的上游区，在下游壁附近的下游区，且具有在上游壁和下游壁之间延伸的纵向轴线，在该方法中·将可玻璃化材料加载到上游区中，·通过在熔室中提供熔化能而使可玻璃化材料熔化以获得熔融玻璃，通过向两个氧燃烧器提供燃料和氧化剂来提供熔化能的至少一部分，所述氧化剂的氧含量至少是70％v/v，优选至少是80％v/v，通过借助于所述两个氧燃烧器将燃料和氧化剂喷射到熔室中，以产生具有喷射轴线的两个火焰和烟雾，所述两个氧燃烧器穿过上游壁出现在熔室中且定位于包含熔室的纵向轴线的垂直平面的两侧，·将熔融玻璃从下游区排出，以及·借助于用于排出烟雾的开口将烟雾从熔室排出，并且在该方法中两个火焰的喷射轴线优选在包含熔室的纵向轴线的垂直平面中、在距离上游壁一段距离d处相交，该距离d在熔室的长度L的1/3至3/4之间，优选在熔室的长度的约2/3处。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被排出的烟雾的至少一部分被输送至热 回收装置，且氧化剂的至少一部分在供应至两个氧燃烧器之前在热回收装置中被预热。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，氧化剂的氧含量至少是85% v/v，优 选至少是90% v/v，甚至更优选是至少95% v/v。4. 根据权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述热回收装置包括至少 一个热交换器，该热交换器位于熔室的外侧且基本在上游壁的后面。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，氧化剂的至少一部分在供应给两个氧燃 烧器之前通过在至少第一热交换器中与导热流体热交换而被预热。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述导热流体通过在靠近至少一个排出 开口的至少一个第二热交换器中与被排出的烟雾的至少一部分热交换而被加热，且被加热 的导热流体被引导至位于上游壁后面的至少第一热交换器，以用于预热所述氧化剂的至少 一部分以及可能地所述燃料的至少一部分。7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，被排出的烟雾的至少一部分被引导至靠 近上游壁的至少一个第二热交换器，导热流体通过在该至少一个第二热交换器中与被排出 的烟雾的至少一部分热交换而被加热，被加热的导热流体被引导至位于上游壁后面的至少 一个第一热交换器，以用于将所述氧化剂的至少一部分以及可能地所述燃料的至少一部分 预热。8. 根据权利要求1至7中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：P博杜安，G康斯坦丁，P迪佩雷，SH江，B格朗德，L雅里，R卡尔切维克，B勒鲁，A普瓦里耶，R齐阿瓦，
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：FR[法国]