通过小炉的氧气燃料燃烧器制造技术

一种用于把空气-燃料蓄热器小炉从空气-燃料燃烧转换成氧气-燃料燃烧的流体冷却式的通过小炉式的氧气-燃料燃烧器以及相关联的熔炉和方法。该氧气-燃料燃烧器适合通过蓄热器小炉颈安装。该燃烧器具有弯管状弯曲部分以适应蓄热器小炉颈的几何构造。该燃烧器具有冷却液套管、燃料管道、第一氧化剂管道并且可选地具有氧化剂分级管道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请主张于2009年6月8日提交的临时申请No. 61/184,944的权益。该临时申请的披露内容通过援引合并于此。
技术介绍
本专利技术涉及用于高温熔炉(例如，玻璃熔炉)的氧气-燃料燃烧器。空气-燃料燃烧蓄热玻璃熔炉是公知的。蓄热玻璃熔炉具有产生用于玻璃熔化/熔融的燃烧火焰的多个空气-燃料蓄热器。玻璃熔炉的基本设计特征描述于各种参考文献，例如 由Wolfgang Trier所著、 K. L. Loewenstein所翻译的在 Society of Glass Technology, Sheffield, UK, 2000上的“Glass Furnaces, Design Construction and Operation,”和 Fay Tooley (ed.)所著的由Ashlee Publishing Co. (New York)在 1984出版的“The Handbook of Glass Manufacture,”3rdEd. Vols. 1&2，这两个参考资料都通过援引而合并于此。可能希望把一个或多个蓄热器小炉（port）转换成氧气-燃料燃烧来把熔炉改装成诸如在美国专利No. 6,519,973中描述的混合熔炉，该专利通过援引合并于此。终止空气-燃料燃烧、并利用氧气-燃料燃烧来替代能量输入具有它的挑战。由于熔炉最初设计为空气-燃料熔炉，所以难以找到合适的位置来放置氧气-燃料燃烧器。已安装氧气-燃料燃烧器的一个位置是处于蓄热器小炉的小炉颈中的。小炉的背面可以被封闭、或者以其它方式阻塞，以限制或防止热空气从蓄热器流入到小炉。在小炉颈的顶部、底部或侧面可以制作孔以用于氧气-燃料燃烧器安装。氧气-燃料燃烧器随后通过这个孔被插入并插入到小炉颈中。氧气-燃料燃烧器必须设计为把燃料和氧气排放到熔炉燃烧空间中。这需要燃烧器具有弯管或弯头/弯曲以改变燃料和氧化剂的流动的方向。通过小炉颈安装燃烧器所存在的问题在于：用于插入燃烧器的孔的尺寸很小以便维持小炉颈的结构完整性。当通过位于蓄热器小炉颈的顶部或底部中的孔而安装燃烧器时，燃烧器将会具有用于通过孔输送燃料和氧气的大体上竖直的部段、以及用于把燃料和氧气排放到玻璃熔炉的燃烧空间中的大体上水平的部段，以及在大体上竖直的部段与大体上水平的部段之间具有的弯管部分。当通过蓄热器小炉颈的侧壁而安装燃烧器时，燃烧器可具有两个大体上水平的不断，并且在这两个大体上水平的部段之间具有弯管部分。在蓄热器小炉颈中安装氧气-燃料燃烧器的问题在于：氧气-燃料燃烧器将会需要具有靠近弯管部分的排放喷嘴，这需要在靠近排放喷嘴的位置处的流动方向的急剧或显著变化。因为蓄热器小炉中的空间限制，在小炉内终止于排放喷嘴中的长的水平部段成为问题。另外，终止于排放喷嘴中的长的水平部段成为问题，因为它将会需要在小炉的壁中切割出的大孔，这个大孔可能影响包围着小炉的结构钢。在靠近排放喷嘴的位置处的流动方向的急剧或显著变化引起高压降、以及离开喷嘴的流动的湍流。湍流引起快速混合并因此引起靠近喷嘴的燃烧，导致短焰。因为喷嘴过热以及当燃烧器用作通口小炉式燃烧器时小炉颈中的耐火材料的过热，所以靠近喷嘴的燃烧是有害的或不合需要的。
技术实现思路
本专利技术涉及一种适合在解决上述问题的同时把使用蓄热器小炉的空气-燃料燃烧转换成氧气-燃料燃烧的燃烧器。本专利技术还涉及一种具有该燃烧器的熔炉和加热使用该燃烧器的熔炉的方法。该方法可在蓄热器修理期间使用以延长熔炉的寿命、和/或增加现有熔炉的生产率。燃烧器包括：第一冷却液套管，具有外等效直径D；第一氧化剂管道，相对于第一冷却液套管成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一冷却液套管内；和燃料管道。第一氧化剂管道具有：入口；第一部分，位于第一氧化剂管道的入口的下游；弯曲部分，位于第一氧化剂管道的第一部分的下游；和第二部分，位于第一氧化剂管道的弯曲部分的下游。弯曲部分具有45o到120o的弯曲角度α。弯曲角度α可以为60o到110o。第一氧化剂管道的第二部分终止于出口端、并具有流动轴线和长度L。第二部分可具有圆形横截面。燃料管道具有：入口；第一部分，位于入口的下游；弯曲部分；和第二部分。燃料管道的第一部分相对于第一氧化剂管道的第一部分成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一氧化剂管道的第一部分内。燃料管道的弯曲部分相对于氧化剂管道的弯曲部分成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于氧化剂管道的弯曲部分内。燃料管道的第二部分终止于出口端，并具有流动轴线。燃料管道的第二部分相对于第一氧化剂管道的第二部分成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一氧化剂管道的第二部分内。燃料管道的第二部分可具有圆形横截面。第一氧化剂管道的第二部分的流动轴线可以是直的，并且可以与燃料管道的第二部分的流动轴线基本上平行、或者基本上重合。在燃料管道的第二部分与第一氧化剂管道的第二部分之间形成或限定了氧化剂通道。氧化剂通道具有入口部段、位于入口部段的下游的过渡部段；和位于过渡部段的下游的出口部段。入口部段具有横截面面积Ai。出口部段具有横截面面积Ao。的范围为从0.8到7或者从1.4到7，并且的范围为从1.3到5。第一氧化剂管道的第二部分可在氧化剂通道的过渡部段中具有凸形内表面。燃料管道的第二部分限定了燃料通道，其中燃料通道具有入口部段、位于入口部段的下游的过渡部段，和位于过渡部段的下游的出口部段。燃料管道的第二部分的入口部段具有横截面面积Afi, 燃料管道的第二部分的出口部段具有横截面面积Afo，其中可以是从1.0到5或者从1.37到5。燃料管道的第二部分可在氧化剂通道的过渡部段中具有凹形外表面。燃料管道的第二部分可在燃料通道的过渡部段中具有凹形内表面和凸形内表面，其中燃料管道的凸形内表面位于燃料通道的凹形内表面的下游。第一氧化剂管道的第二部分的出口端可相对于燃料管道的第二部分的出口端突出0.2 cm到3 cm。燃烧器可还包括：第二氧化剂管道，相对于第一氧化剂管道的第二部分成固定的间隔开的关系。第二氧化剂管道可相对于第一冷却液套管成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地布置在第一冷却液套管内。该燃烧器可还包括第二冷却液套管，且第二氧化剂管道可相对于第二冷却液套管成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地布置在第二冷却液套管内。第二氧化剂管道可具有：入口；第一部分，位于第二氧化剂管道的入口的下游；弯曲部分，位于第二氧化剂管道的第一部分的下游；以及第二部分，位于第二氧化剂管道的弯曲部分的下游。第二氧化剂管道的弯曲部分具有弯曲角度β，弯曲角度β在弯曲角度α的15o内，且第二部分位于第二氧化剂管道的弯曲部分的下游，第二氧化剂管道的第二部分终止于喷嘴中并具有流动轴线，第二氧化剂管道的第二部分相对于第一氧化剂管道的第二部分成固定的间隔开的关系。弯曲角度β可以在弯曲角度α的2o内，并且第二氧化剂管道的第二部分的流动轴线可基本上平行于第一氧化剂管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.08 US 61/1849441.一种燃烧器，包括：
第一冷却液套管，具有外等效直径D；
第一氧化剂管道，相对于第一冷却液套管成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一冷却液套管内，第一氧化剂管道具有：
      入口；
      第一部分，位于第一氧化剂管道的入口的下游；
      弯曲部分, 位于第一氧化剂管道的第一部分的下游, 第一氧化剂管道的弯曲部分具有45o到120o的弯曲角度α；
      第二部分，位于第一氧化剂管道的弯曲部分的下游，第一氧化剂管道的第二部分终止于出口端并具有流动轴线和长度L；以及
燃料管道具有：
      入口；
      第一部分，位于燃料管道的入口的下游，其中燃料管道的第一部分相对于第一氧化剂管道的第一部分成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一氧化剂管道的第一部分内；
      弯曲部分，其中燃料管道的弯曲部分相对于第一氧化剂管道的弯曲部分成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一氧化剂管道的弯曲部分内；
      第二部分，终止于出口端并具有流动轴线，其中燃料管道的第二部分相对于第一氧化剂管道的第二部分成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一氧化剂管道的第二部分内，由此在燃料管道的第二部分与第一氧化剂管道的第二部分之间限定着氧化剂通道；
其中氧化剂通道具有入口部段、位于入口部段的下游的过渡部段、和位于过渡部段的下游的出口部段，其中入口部段具有横截面面积Ai，出口部段具有横截面面积Ao，且
其中并且。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述燃料管道的第二部分限定着燃料通道，其中燃料通道具有入口部段、位于入口部段的下游的过渡部段、和位于过渡部段的下游的出口部段，其中燃料管道的第二部分的入口部段具有横截面面积Afi, 燃料管道的第二部分的出口部段具有横截面面积Afo，其中。
3.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述燃料管道的第二部分限定着燃料通道，其中燃料通道具有入口部段、位于入口部段的下游的过渡部段、和位于过渡部段的下游的出口部段，其中燃料管道的第二部分的入口部段具有横截面面积Afi, 燃料管道的第二部分的出口部段具有横截面面积Afo，其中。
4.根据权利要求2或3所述的燃烧器，其中所述燃料管道的第二部分在燃料通道的过渡部段中具有凹形内表面和凸形内表面，其中燃料管道的凸形内表面位于燃料通道的凹形内表面的下游。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述第一氧化剂管道的第二部分的出口端相对于燃料管道的第二部分的出口端突出0.2 cm到3 cm。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，还包括：
可选的第二冷却液套管；
第二氧化剂管道，相对于第一冷却液套管和第二冷却液套管中的至少一个成固定的间隔开的关系而安置、并且大体上同心地位于第一冷却液套管和第二冷却液套管中的至少一个内，第二氧化剂管道具有：
      入口；
      第一部分，位于第二氧化剂管道的入口的下游；
      弯曲部分，位于第二氧化剂管道的第一部分的下游，第二氧化剂管道的弯曲部分具有弯曲角度β，弯曲角度β在弯曲角度α的15o内；和
      第二部分，位于第二氧化剂管道的弯曲部分的下游，第二氧化剂管道的第二部分终止于喷嘴中并具有流动轴线，第二氧化剂管道的第二部分相对于第一氧化剂管道的第二部分成固定的间隔开的关系；
其中。
7.根据权利要求6所述的燃烧器，其中所述弯曲角度β在弯曲角度α的2o内，且其中第二氧化剂管道的第二部分的流动轴线基本上平行于第一氧化剂管道的第二部分的流动轴线。
8.根据权利要求6所述的燃烧器，其中所述喷嘴具有入口和开口，且其中第一氧化剂管道的第二部分的出口端相对于第二氧化剂管道的第二部分的喷嘴的出口突出0.2 cm到3 cm。
9.根据权利要求6所述的燃烧器，其中所述第二氧化剂管道的第二部分的喷嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD达戈斯蒂尼，ME哈贝尔，MJ沃森，
申请(专利权)人：MD达戈斯蒂尼，ME哈贝尔，MJ沃森，
类型：发明
国别省市：