本发明专利技术涉及用于熔化熔料如玻璃的方法和装置，其中熔炉(10)通过利用燃烧器喷射口产生的燃烧器火焰(25；29)加热，燃料和氧化剂通过所述燃烧器喷射口供应，富燃料的燃料-氧气混合物通过至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20；22)而从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)中，和/或燃料或燃料混合物通过至少一个燃料喷嘴从所述燃烧器的下游通入熔炉(10)中，并且含氧气的气流从所述至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20；22)和/或所述至少一个燃料喷嘴的下游通入熔炉(10)中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及按照独立权利要求的各项前序的熔化熔料如玻璃的方法和装置。
技术介绍
使用玻璃熔炉熔化玻璃是已知的，通过前端连接的燃烧器喷射口加热所述熔炉。对应的燃烧器通常被称为前侧燃烧器(frontal burner)或U型火焰燃烧器；对应的熔炉被称为U型火焰熔炉(马蹄焰式熔炉)。通常交替使用两个燃烧器喷射口而使这样的熔炉回热式地运行，即燃料和氧化剂(通常是空气)供应至两个燃烧器喷射口中的一个，同时通过另一燃烧器喷射口的空气供料口排出热废气。通过燃料燃烧而产生用于保持玻璃熔体所需的热量(通常通过单独的辅助燃烧器等缓慢地进行熔体的点火)。燃烧气体在熔炉中覆盖U型路径，因此给出以上的命名。燃烧器喷射口交替地以燃烧器喷射口和废气口的功能运行，在一定的周期时间如10至30分钟，特别为15至25分钟之后进行交替。交流换热器在 氧化剂(空气)的供料路径的上游由燃烧器喷射口的供料口连接。例如，通过废气预先加热至约1500°C温度的蓄热块安置在交流换热器中。在下一循环中，氧化剂(空气)经过加热的蓄热块传导至燃烧器喷射口，流入的空气能被预热至约1350°C。这两个燃烧器喷射口的回热式交替运行是众多工业熔炉的基础，即Siemens-Martin法。如果没有具体说明是另一物流，以下的术语“上游”和“下游”是指燃烧气体的主气流方向，其从燃烧器喷射口排出，并通过废气口离开熔炉。在马蹄焰式熔炉的情况中，燃烧气体覆盖从燃烧器喷射口、经过熔炉室、返回废气口的基本U型的路径。主气流路径从位于熔炉一个前侧的燃烧器喷射口沿熔炉的纵向延伸然后反转，燃烧气体通过设置在与燃烧器喷射口相邻的前侧的废气口离开熔炉。在两个口切换之后，之前的废气口作为燃烧器喷射口，而之前的燃烧器喷射口作为废气口。熔炉中的主气流方向也相应反转，并且与之前的主气流方向反向延伸。在燃烧过程中可能产生氮氧化物(NOx)。已尝试减少废气中的氮氧化物比例。在金属熔炼中或在热处理熔炉中，为此目的而优选使用所谓的FLOX燃烧或无焰燃烧。在该情况中，废气在燃烧室中强烈地再循环，并与燃烧空气混合。通过该方式，并由于空气和燃烧气体的延迟混合，不再形成火焰锋。在至少800°C的充分高的温度下，燃料在整个燃烧室体积中氧化，同时形成非常均一的温度。尤其在具有高的峰值温度的火焰边界处出现的氮氧化物的形成得以减少。但在熔融玻璃的情况中，无焰燃烧的应用受到限制，因为在该情况中，需要改变经验所得的生产细节的常规制造方法。近来，已要求700mg/Nm3的NOx限值。已知的玻璃熔化方法通常达不到该限值。由于高加工温度，通常产生大于1100mg/Nm3废气的热NOx。以产生一氧化碳(CO)的方式亚化学计量运行燃烧器也是已知的。一氧化碳还原氮氧化物形成二氧化碳和氮气。但是，产生的CO排放由于后续燃烧而导致废气回热器(交流换热器)中的升温，这可造成回热器受损甚至破坏。为此，通常排除该类型的操作。WO 2010/114714A1也涉及马蹄焰式燃烧器，其提出另一种减少氮氧化物的形式。优选设置在熔炉的热区中或邻近处，并且优选以亚化学计量即富燃料运行的燃料燃烧器位于形成燃烧火焰的燃烧器喷射口的下游。以超化学计量即富氧运行的另一燃料燃烧器设置在更下游。实际上，这两个燃料燃烧器优选设置在液体玻璃的出口端的另一侧熔炉壁上。可使用油或气体作为燃料。富燃料的、以亚化学计量运行的燃烧器的使用导致熔炉中富燃料区域的扩大，使得由于缺少氧气并因为产生CO而减少了 NOx的形成。更下游并因此在熔炉的废气侧方向上的第二富氧并因此以超化学计量运行的燃料燃烧器确保了废气与富氧火焰的彻底混合，因此确保了未完全燃烧的燃料组分尽可能完全的后续燃烧。亦称为“热区燃烧器”的这两个燃料燃烧器优选彼此相对地设置在位于更下游的熔炉纵向壁的三分之一处，并由此位于熔炉中的燃烧气流的U形反转区域中。可容易进行交替的熔炉运行，其中燃料燃烧器从亚化学计量运行切换为超化学计量运行(或相反)。使用该方法已可检测到NOx废气值明显下降。此外，氮氧化物的减少通常还可通过废气后处理和纯化进行。这样的废气纯化装置是耗费空间和耗费投资的，并且通常要求高运行和维护成本。或者或另外地，可明显 扩大熔炉中的熔化区域以减少熔炉的比热载荷。在此其缺点将是熔炉明显更大但性能未变。因此，本专利技术所基于的问题是减少特别是用于玻璃熔化和玻璃加工的上述熔炉的废气中的氮氧化物含量。该解决方案将是尽可能节约空间和节约成本的。
技术实现思路
本专利技术提供用于熔化熔料，特别是玻璃的方法。具体而言，本专利技术涉及用于在熔炉中熔化熔料如玻璃的方法，所述熔炉是马蹄焰式熔炉，其两个喷射口设置在所述熔炉前侧，并交替地作为燃烧器喷射口和废气口运行，燃料和氧化剂供应至所述燃烧器喷射口并发生反应，所得的燃烧气体沿基本U形的主气流方向流动通过所述熔炉至所述废气口，相对于所述主气流方向，富燃料的燃料-氧气混合物通过至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20 ；22)从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)中，和/或燃料或燃料混合物通过至少一个燃料喷嘴从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)，并且含氧气的气流从所述至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20 ;22)和/或所述至少一个燃料喷嘴下游通入熔炉(10)中。本专利技术还涉及相应的装置。具体而言，本专利技术涉及用于熔化熔料如玻璃的装置，所述装置具有熔炉(10)，所述熔炉(10)是马蹄焰式熔炉，其两个喷射口设置在所述熔炉前侦牝每个喷射口处具有燃烧器喷射口，这两个喷射口可交替运行，一个交流换热器(24 ；26)设置在各燃烧器喷射口处，通过所述燃烧器喷射口能将燃料和氧化剂供应至熔炉中而形成燃烧反应(25 ；29)以加热熔炉(10)，并且至少一个可以亚化学计量运行的燃烧器(20 ;22)设置在用于将富燃料的燃料-氧气混合物通入熔炉(10)中的燃烧器的下游，和/或至少一个燃料喷嘴设置在用于将燃料或燃料混合物通入熔炉(10)中的燃料器的下游，所述可以亚化学计量运行的燃烧器(20 ;22)和/或所述燃料喷嘴设置在熔炉的远离具有燃烧器喷射口和废气口的前侧的二分之一上，并且至少一个气流喷嘴(I)用于将含氧气的气流供应至熔炉中，所述气流喷嘴(I)设置在熔炉的邻近具有燃烧器喷射口和废气口的前侧的二分之—上。在本专利技术中使用的术语炉和熔炉是同义。本专利技术涉及在熔炉中熔化熔料如玻璃的方法，所述熔炉具体是马蹄焰式熔炉，其两个喷射口设置在熔炉前侧而交替地作为燃烧器喷射口和废气口运行。燃料和氧化剂供应至燃烧器喷射口，并发生(燃烧)反应。所得的燃烧气体沿基本U形的主气流方向流动穿过熔炉至废气口。U形主气流方向的两个“腿”基本上垂直于具有燃烧器喷射口的熔炉前侧，并基本平行于熔炉的侧壁。通常将空气用作氧化剂，供应至燃烧器喷射口，为此该燃烧器喷射口也常被称为“空气燃烧器”。在该燃烧器喷射口的下游，通过至少一个以亚化学计量运行的燃烧器将富燃料的燃料-氧气混合物通入到熔炉中。这种以亚化学计量运行的燃烧器常被称为“氧-燃料燃烧器”，或者由于将其有利地设置在熔炉的热区中而被称为“热区燃烧器”，简称为“HSB”。这种以亚化学计量运行的燃烧器导致更高的能量导入熔炉热区中，并因此支持熔炉中熔体的对流。另一方面，由于缺少氧气和相应的CO产生，减少了 NOx的形本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于在熔炉中熔化熔料如玻璃的方法，所述熔炉是马蹄焰式熔炉，其两个喷射口设置在所述熔炉前侧，并交替地作为燃烧器喷射口和废气口运行，燃料和氧化剂供应至所述燃烧器喷射口并发生反应，所得的燃烧气体沿基本U形的主气流方向流动通过所述熔炉至所述废气口，相对于所述主气流方向，富燃料的燃料？氧气混合物通过至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20；22)从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)中，和/或燃料或燃料混合物通过至少一个燃料喷嘴从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)，并且含氧气的气流从所述至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20；22)和/或所述至少一个燃料喷嘴下游通入熔炉(10)中。
【技术特征摘要】
2011.04.07 EP 11002931.11.用于在熔炉中熔化熔料如玻璃的方法，所述熔炉是马蹄焰式熔炉，其两个喷射口设置在所述熔炉前侧，并交替地作为燃烧器喷射口和废气口运行，燃料和氧化剂供应至所述燃烧器喷射口并发生反应，所得的燃烧气体沿基本U形的主气流方向流动通过所述熔炉至所述废气口，相对于所述主气流方向，富燃料的燃料-氧气混合物通过至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20 ;22)从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)中，和/或燃料或燃料混合物通过至少一个燃料喷嘴从所述燃烧器喷射口下游通入熔炉(10)，并且含氧气的气流从所述至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20 ;22)和/或所述至少一个燃料喷嘴下游通入熔炉(10)中。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，将空气、富氧空气或纯氧气用作所述含氧气的气流。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，以至少50m/s，优选至少100m/S，更优选至少150m/s，并且至多326m/s，优选至多200m/s的速度将所述气流通入熔炉(10)中。4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，将所述气流以一个或多个射流的形式通入熔炉(10)中。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述熔炉的废气口(24A;26A)区域中将气流通入熔炉(10)中，特别是通入至熔炉邻近具有所述废气口的前侧的三分之一、四分之一、五分之一或十分之一处。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以垂直于熔炉(10)的壁(12)或与熔炉(10)的壁(12)成另一角度地将所述气流通入熔炉中。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在通过所述燃烧器喷射口产生的燃烧器火焰(25 ；29)外部的废气侧上将所述气流通入熔炉(10)中。8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过至少一个以超化学计量运行的燃烧器(22 ;20)，从所述至少一个以亚化学计量运行的燃烧器(20 ;22)和/或所述至少一个燃料喷嘴的下游以及含氧气的气流通入点的上游将富氧气的燃料-氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·米勒，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：
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