鼓泡浸沒燃燒器的制造方法
【專利摘要】一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是：這種鼓泡浸沒燃燒器由多個(gè)傳統(tǒng)單噴口的鼓泡器組合構(gòu)成，或是將多個(gè)氣體噴口設(shè)置在同一個(gè)鼓泡浸沒燃燒器上構(gòu)成，其中一部分氣體噴口鼓出燃?xì)?，另一部分氣體噴口鼓出助燃?xì)?，燃?xì)鈬娍诤椭細(xì)鈬娍诟髯酝ㄟ^內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路。
【專利說明】
鼓泡浸沒燃燒器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 一種燃燒器，特別是浸沒燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]按其工作原理，可以將燃燒器(包括浸沒燃燒器)定義為是一種將物質(zhì)通過燃燒這一化學(xué)反應(yīng)方式轉(zhuǎn)化熱能的一種設(shè)備，即將空氣與燃料通過預(yù)混裝置按適當(dāng)比例混兌噴出，以使其充分燃燒。
[0003]目前，用燃料連續(xù)熔制玻璃液均采用表面加熱的方法。它有著幾個(gè)難以克服的缺點(diǎn):一是熱效率較低，熱損耗嚴(yán)重;二是熔化率較低;三是熔化池燃燒空間的燃?xì)鉁囟雀摺⒘魉俅?，?duì)窯爐耐火材料侵蝕較快，降低了窯爐使用壽命。為了節(jié)省能源、減少排放和降低成本并提高窯爐使用壽命，國內(nèi)外都在探索更有效的加熱方法代替表面加熱，例如浸沒燃燒和電極加熱。
[0004]但是，迄今為止，所謂浸沒燃燒是將氣態(tài)燃料燃燒器從窯底插入窯內(nèi)，使燃燒的廢氣以高溫高速直接噴入熔池玻璃液中，攪動(dòng)著玻璃液，并將大部分熱量傳給玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化。
[0005]這種方法不僅可使燃燒氣體的熱量被玻璃液充分吸收，熱損失小，熔化率高，節(jié)能效果十分顯著(國外介紹浸沒燃燒方法的熔化率可達(dá)9?10噸/平方米.日，每公斤玻璃液熱耗在1000千卡以下)。而且由于高溫氣體翻騰，對(duì)玻璃液起攪拌作用，使池內(nèi)的玻璃液更均勻。又由于離開玻璃液的廢氣溫度基本和熔池中表面玻璃液的溫度相同，因而降低了熔窯空間的溫度，延長了窯爐的使用壽命。
[0006]浸沒燃燒方法有許多優(yōu)點(diǎn)，因此包括中國在內(nèi)的美、日、法、俄等國都先后進(jìn)行了深入的研究和試驗(yàn)，但到目前為止均未在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用上獲得成功。
[0007]其原因在于，這種傳統(tǒng)浸沒燃燒的方法有著難以解決的問題:1、澄清問題:在向玻璃液中噴入燃?xì)夂涂諝饣旌衔飼r(shí)(燃燒產(chǎn)物)，噴嘴的作業(yè)條件比較困難，只有混合氣體耗量大大超過用空氣或蒸汽鼓抱時(shí)，熔制才會(huì)正常進(jìn)行。由于玻璃液的激烈鼓泡翻騰，使玻璃液呈泡沫狀，自身的微小氣體夾雜物顯著增多，因此，使玻璃液澄清很困難。2、燃料問題:在熔體中吸留或夾雜的灰泡成分主要是未參加反應(yīng)的不活潑氣體，也就是燃料燃燒過程中釋放出的氮，如:用天然氣一空氣混合氣體的浸沒燃燒噴嘴所產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物中，含氮量超過70%，而一般的燃燒方法則允許在燃燒產(chǎn)物中的含氮量不超過30%，對(duì)于平板玻璃，則最好不超過10%(重量)。因此，這也是氣體夾雜物多的主要原因。用純氧燃燒工藝可有效解決上述兩個(gè)問題，但帶來的問題是，火焰溫度過高，噴嘴蝕損過快，又無法補(bǔ)償或更換。3、燃燒器問題:由于燃燒器是浸沒在熔體中的，其質(zhì)量、安放位置以及操作控制都比以往要求嚴(yán)格，否則，一旦燃燒發(fā)生故障，使玻璃液進(jìn)人其內(nèi)固化，則不能繼續(xù)使用。另外，當(dāng)玻璃液達(dá)到一定深度時(shí)，噴嘴的沖力不夠，火焰則不進(jìn)玻璃液，而從旁邊耐火材料噴出。秦皇島玻璃研究院在試驗(yàn)中就遇到過這種情況?？s小噴嘴直徑可解決上述問題，但又會(huì)造成燃燒熱量不足的問題。4、耐火材料問題:由于玻璃液在窯內(nèi)劇烈翻騰，上部結(jié)構(gòu)空間會(huì)被飛濺出來的玻璃液所沖刷，一般的硅磚和鉻磚適應(yīng)不了這種熔窯的需要。當(dāng)在池底設(shè)置多個(gè)燃燒噴嘴時(shí)，也會(huì)削弱耐火材料的強(qiáng)度。另外，如在熔液中燃燒天然氣(為供入窯內(nèi)總量的7-10%)，會(huì)使熱交換大大加強(qiáng)。過多地提高直接在熔窯中燃燒的天然氣量，耐火材料受蝕嚴(yán)重。5、玻璃液粘度、氣源壓力和流量的波動(dòng)，對(duì)混合氣體壓力和噴速的影響很大，使其難以長期恒定地保持在玻璃液中燃燒，極易造成脫火或回火現(xiàn)象。6、最為關(guān)鍵的問題是:由于受材料限制，燃燒器(尤其是噴火嘴)極易損耗、壽命較短，而且既無法補(bǔ)償也難以更換。所以盡管經(jīng)過長期的研究和試驗(yàn)，卻難以投入實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:這種鼓泡浸沒燃燒器工作原理是:通過至少一個(gè)燃?xì)鈿怏w噴口和一個(gè)助燃?xì)鈿怏w噴口，向熔體中各自、同時(shí)或先后鼓出燃?xì)夂椭細(xì)鈨煞N氣泡；由于鼓泡器各氣體噴口之間相隔一定距離，使得燃?xì)馀莺椭細(xì)馀莞髯怨某鰰r(shí)均為獨(dú)立氣泡，它們被熔體隔開，不會(huì)發(fā)生燃燒反應(yīng);當(dāng)燃?xì)夂椭細(xì)鈨煞N氣泡在熔液內(nèi)部上升過程中，會(huì)隨著外界壓力的逐漸下降而不斷膨脹變大并相接觸;其接觸部分的兩種氣體會(huì)燃燒并快速上升，其底部會(huì)形成負(fù)壓，并將其兩側(cè)的兩種氣泡向一起拉，形成半混半燃的過度氣泡;然后繼續(xù)上升，并達(dá)到完全混合燃燒，形成高溫?zé)煔馀?從而將熱量傳給周圍的熔液，達(dá)到熔化和均化物料的目的；在熔融液體上表面，始終覆蓋有一層待熔的原料配合料層，熔液內(nèi)的燃燒煙氣經(jīng)此料層逸出，并通過與料層換熱降溫后排掉;燃燒煙氣中未完全燃燒的燃?xì)?，在熔液表面以及原料配合料層中遇氧氣燃燒，并給原料配合料加熱;隨著原料配合料層底層不斷熔化，頂層不斷鋪上新料層，熔窯便能夠連續(xù)生產(chǎn)出所需要的熔液。
[0009]上述鼓泡浸沒燃燒器可由多個(gè)傳統(tǒng)單噴口的鼓泡器組合構(gòu)成;也可將多個(gè)氣體噴口設(shè)置在同一個(gè)鼓泡浸沒燃燒器上，其中一部分氣體噴口鼓出燃?xì)猓硪徊糠謿怏w噴口鼓出助燃?xì)?。燃?xì)鈬娍诤椭細(xì)鈬娍诟髯酝ㄟ^內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路。
[0010]為防止鼓泡浸沒燃燒器被侵蝕，可采取氣冷或水冷保護(hù)措施，以提高其使用壽命。
[0011]這種鼓泡浸沒燃燒器可用耐熱鋼制造，為防止鼓泡浸沒燃燒器被侵蝕，可將其與鼓泡磚組合使用。
[0012]這種鼓泡浸沒燃燒器，與靠壓力和速度使燃?xì)夂椭細(xì)鈴?qiáng)制混合的燃燒器截然不同。它使燃?xì)夂椭細(xì)庠诿撾x燃燒器后自然混合，達(dá)到完全燃燒的目的。
[0013]與傳統(tǒng)燃燒器相比，鼓泡浸沒燃燒器流速慢，在單位時(shí)間內(nèi)輸出的熱能較小。因此在每個(gè)鼓泡浸沒燃燒器上需要布置較大數(shù)量的噴口，以提供物料熔化所需的熱能。這樣做的好處是，可使物料十分均勻地熔化和均化;使煙氣大面積、均勻、低速、低溫排出熔窯，從而提高熱效率并及大地簡(jiǎn)化窯爐結(jié)構(gòu)。
[0014]上述鼓泡浸沒燃燒器設(shè)置在熔池底部。根據(jù)熔化面積大小和每個(gè)鼓泡浸沒燃燒器產(chǎn)生的熱強(qiáng)度，以及熔化工藝的需要，來決定所需鼓泡浸沒燃燒器的個(gè)數(shù)和安裝位置。要根據(jù)燃燒效果決定每個(gè)鼓泡浸沒燃燒器中燃?xì)鈿怏w噴口與助燃?xì)鈿怏w噴口的數(shù)量和數(shù)量比，以及排列方式、相對(duì)位置與距離。
[0015]上述鼓泡浸沒燃燒器中燃?xì)鈿怏w噴口與助燃?xì)鈿怏w噴口的出口直徑，根據(jù)其在熔池底部所處位置、熔液深度、氣壓以及所需氣泡大小的不同而異，可從幾毫米至幾十毫米不等;其鼓泡頻率可調(diào)。
[0016]為了燃?xì)饽軌蛲耆紵?，鼓泡浸沒燃燒器中燃?xì)鈿怏w噴口與助燃?xì)鈿怏w噴口的匹配直徑和壓力可以不同。
[0017]上述助燃?xì)饪梢允菈嚎s空氣、富氧或純氧氣體;燃?xì)饪梢允翘烊粴?、煤氣、液化石油氣等?br>[0018]其它浸沒燃燒器相比，這種鼓泡浸沒燃燒器的有益之處在于:1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易；2、使用壽命長，制造成本低;3、安全可靠，燃燒完全;4、熔化效率高，熔液均化效果好;5、對(duì)耐火材料的侵蝕小;6、高溫?zé)煔庠谌垡汉驮吓浜狭蠈又械膿Q熱時(shí)間長，熱利用率高;7、適合于純氧高溫燃燒，不僅可以熔化高熔點(diǎn)物料，而且煙氣量大為減少;8、有利于熔液的澄清和均化;9、對(duì)于節(jié)能減排具有十分重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0019]圖1是這種鼓泡浸沒燃燒器之一的外形構(gòu)造圖。
[0020]圖2是鼓泡浸沒燃燒器工作原理圖。
[0021]圖中1.窯底耐火材料，2.鼓泡浸沒燃燒器，3.燃?xì)鈿怏w噴口，3a.助燃?xì)鈿怏w噴口，4.助燃?xì)馀荩?.燃?xì)馀荩?.過渡氣泡，7.高溫?zé)煔馀荩?.熔液，9.原料配合料層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1中，鼓泡浸沒燃燒器2是將兩種、多個(gè)氣體噴口設(shè)置在同一個(gè)鼓泡器上構(gòu)成，其中一部分為燃?xì)鈿怏w噴口 3，另一部分為助燃?xì)鈿怏w噴口 3a。燃?xì)鈿怏w噴口 3和助燃?xì)鈿怏w噴口 3a，各自通過內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路(圖中未畫)。
[0023]為防止鼓泡浸沒燃燒器被侵蝕，可采取氣冷或水冷保護(hù)措施(圖中未畫)，以提高其使用壽命。
[0024]鼓泡浸沒燃燒器2可用耐熱鋼制造，為防止鼓泡浸沒燃燒器2被侵蝕，可將其與鼓泡磚組合使用(圖中未畫)。
[0025]鼓泡浸沒燃燒器2，與靠壓力和速度使燃?xì)夂椭細(xì)鈴?qiáng)制混合的燃燒器截然不同。它使燃?xì)夂椭細(xì)庠诿撾x燃燒器后自然混合，以達(dá)到完全燃燒的目的。
[0026]與傳統(tǒng)燃燒器相比，這種鼓泡浸沒燃燒器2流速慢，在單位時(shí)間內(nèi)輸出的熱能較小。因此在每個(gè)鼓泡浸沒燃燒器2上需要布置較大數(shù)量的噴口，以提供物料熔化所需的熱能。這樣做的好處是，可使物料十分均勻地熔化和均化;使煙氣大面積、均勻、低速、低溫排出熔窯，從而提高熱效率并及大地簡(jiǎn)化窯爐結(jié)構(gòu)。
[0027]鼓泡浸沒燃燒器2設(shè)置在熔池底部。根據(jù)熔化面積大小和每個(gè)鼓泡浸沒燃燒器2產(chǎn)生的熱強(qiáng)度，以及熔化工藝的需要，來決定所需鼓泡浸沒燃燒器2的個(gè)數(shù)和安裝位置。要根據(jù)燃燒效果決定每個(gè)鼓泡浸沒燃燒器2中燃?xì)鈿怏w噴口 3與助燃?xì)鈿怏w噴口 3a的數(shù)量和數(shù)量比，以及相對(duì)位置與距離。
[0028]鼓泡浸沒燃燒器2中燃?xì)鈿怏w噴口3與助燃?xì)鈿怏w噴口 3a的出口直徑，根據(jù)其在熔池底部所處位置、熔液深度、氣壓以及所需氣泡大小的不同而異，可從幾毫米至幾十毫米不等;其鼓泡頻率可調(diào)。
[0029]為了燃?xì)饽軌蛲耆紵?，鼓泡浸沒燃燒器2中燃?xì)鈿怏w噴口3與助燃?xì)鈿怏w噴口 3a的匹配直徑和壓力可以不同。
[0030]圖2中，描述了這種鼓泡浸沒燃燒器工作原理:通過至少一個(gè)燃?xì)鈿怏w噴口3和一個(gè)助燃?xì)鈿怏w噴口3a，向熔體8中各自、同時(shí)或先后鼓出燃?xì)馀?和助燃?xì)馀?;由于鼓泡浸沒燃燒器2的各氣體噴口之間相隔一定距離，使得燃?xì)馀?和助燃?xì)馀?各自鼓出時(shí)均為獨(dú)立氣泡，它們被熔體隔開，不會(huì)發(fā)生燃燒反應(yīng)；當(dāng)燃?xì)馀?和助燃?xì)馀?兩種氣泡在熔液8內(nèi)部上升過程中，會(huì)隨著外界壓力的逐漸下降而不斷膨脹變大并相接觸;接觸部分的兩種氣體會(huì)燃燒并快速上升，其底部會(huì)形成負(fù)壓，并將其兩側(cè)的兩種氣泡向一起拉，形成半混半燃的過度氣泡6;然后繼續(xù)上升，并達(dá)到完全混合燃燒，形成高溫?zé)煔馀?;從而將熱量傳給周圍的熔液，達(dá)到熔化和均化物料的目的；在熔融液體上表面，始終覆蓋有一層待熔的原料配合料層9，熔液8內(nèi)的燃燒煙氣經(jīng)此料層逸出，并通過與料層換熱降溫后排掉;燃燒煙氣中未完全燃燒的燃?xì)?，在熔液表面以及原料配合料?中遇氧氣燃燒，并給原料配合料加熱；隨著原料配合料層9底層不斷熔化，頂層不斷鋪上新料層，熔窯便能夠連續(xù)生產(chǎn)出所需要的熔液。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:這種鼓泡浸沒燃燒器由多個(gè)單噴口鼓泡器組合構(gòu)成，或是將多個(gè)氣體噴口設(shè)置在同一個(gè)鼓泡浸沒燃燒器上構(gòu)成，其中一部分氣體噴口鼓出燃?xì)?，另一部分氣體噴口鼓出助燃?xì)猓細(xì)鈬娍诤椭細(xì)鈬娍诟髯酝ㄟ^內(nèi)部氣路相連，并連通各自的供氣管路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:上述鼓泡浸沒燃燒器中燃?xì)鈿怏w噴口與助燃?xì)鈿怏w噴口的出口直徑，從幾毫米至幾十毫米不等;其鼓泡頻率可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:為了燃?xì)饽軌蛲耆紵?，鼓泡浸沒燃燒器中燃?xì)鈿怏w噴口與助燃?xì)鈿怏w噴口的直徑和壓力不同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼓泡浸沒燃燒器，其特征是:這種鼓泡浸沒燃燒器用耐熱鋼制造，并與鼓泡磚組合使用。
【文檔編號(hào)】C03B5/235GK205528376SQ201620085135
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日
【發(fā)明人】徐林波
【申請(qǐng)人】徐林波