CN1010773B - 改进效率的玻璃熔窑 - Google Patents

Abstract

一种玻璃熔窑，其中在矩形的玻璃熔化池的一短边处，混合料(或配合料)横过该短边的全长进料至熔融玻璃质(或液)上。该熔窑包括设置在短边对面附近提供能量的燃烧室段，以及用于在燃烧(废气与向燃烧室段所提供的助燃空气之间进行能量交换的换热室，其特征在于熔窑的窑顶包括在燃烧室段与混合料进料室段之间至少有一层防辐射阻挡层，它延伸到与熔融玻璃表面只有一个小距离。以及在混合料进料室段的混合料进料处的区域里，装有供电能的电极。

Description

本发明涉及一种玻璃熔窑，其中在矩形的玻璃熔化池的一短边处，混合料（或配合料）横过该短边的全长进料到熔融玻璃质（或液）上，该熔窑包括设置在短边对面附近提供能量的燃烧室段，以及用于在燃烧（废）气与向燃烧室段所提供的助燃空气之间进行能量交换的换热室，其中废气排出口就设在混合料进料位置的附近;本发明还涉及使该玻璃熔窑工作的方法。

虽然一般的玻璃熔窑都有换热室或蓄热室，但是，其缺点是效率相当低。其原因是玻璃池缺乏隔热，而且还因为排气的废热能比予热助燃空气所需的热能高得多。这样，要提高助燃空气的温度就受到限制，一方面因为在这种情况下，进行热交换会变得更为复杂，而另一方面会大量富集有毒NOx的浓度。

为了利用废气的余热，人们做了种种尝试，甚至在向玻璃熔化池加料前，把混合料（或液）予先加热，然而，都失败了。这是因为在予热时，混合料中的一些组分已经予熔化，这种组分粘到热交换的表面上，然而在另一方面，废气与混合料直接接触而不能混合，此外，某些组分或混合料中的某些组分的予熔化，带走或移出废气中极度增加的粉尘高集体，或者相应地要设置昂贵的滤尘器。

为此，本发明的目的是提供一种没有上述缺点的玻璃熔窑。它与常规的熔窑相比，具有更高得多的效率，而且，建设费用低，废气中的NOx富集体和粉尘富集体很低，而在熔窑中或热交换中，不需要任何的难于控制的或者具有高温的部分装置。

可以做到熔窑上部的温度和热交换室（换热室）的温度比工业上常规用的熔窑低得多。

除了上述优点外，本发明的熔窑还将提供低廉的建设费，操作安全或可靠，同时基本上可以使化石燃料能和电能变换。

本发明的目的可以这样达到，在开始时所描述的熔窑中，在燃烧室段和混合料进料室段之间，其窑顶包括，至少有一个防辐射阻挡层，它延伸到距离熔融玻璃面留有小间隔的位置上，和在混合料进料室段的加料区域内，装上供电能的电极。

为了确保充分予热混合料，最好是混合料的进料室段有一定长度，其长度至少是燃烧室段的长度的二倍。为了防止燃烧室段的辐射传热而降低效率，最好在混合料进料室段里，至少再设一个防辐射阻挡层。

为了避免在所加的混合料下面的熔融玻璃质（或液）冷却，则混合料进料室段里的电极可以装在熔池底部。

尤其为了提高效率，降低费用，进一步的有效实施方案如下，混和料进料室段的长度大于燃烧室段的长度;在池底装上多个电极;在混合料进料室段里，回流燃烧气体用的窑壁做成双层壁;熔窑中的交换室是由换热室构成的，并且分为高温室和低温室;在混合料进料室段里至少再加一个防辐射阻挡层;在混合料的进料口应设有封闭或隔离装置。

使本发明的玻璃熔窑工作的方法，其优点表现在可以把废气冷却，把它们从窑池空间排出之前，把温度降低到800-1000℃，同时把悬浮在熔融玻璃质上面的混合料（或配合料）进行予加热。

不用增加任何技术费用，换热室可用来把对流空气加热到600至800℃的温度，为了达到予期的高效率，混合料（或配合料）至少在混合料进料室段里，可以复盖在（或浮在）玻璃熔融面上。

人们可以看到，本发明的玻璃熔窑及其工作方法，首次地，特别有利地解决了现有问题。本发明的原理在于，把混合料投到熔融玻璃上; 依靠废气把它予加热，由此冷却废气做到这样的程度，即为予加热助燃空气，几乎所有的余热能都被利用上。这里要保证，玻璃处于液体（或熔融）状态，以及控制窑池的混合料予热区处于最佳流动方式，而供应相当小的电能。

下面参照附图来解释本发明的实施例，其中：

图1为本发明的玻璃（熔化）池的纵向剖面图;

图2为类似于图1熔化池的水平剖面图;

图3为本发明另一个实施方案的一种熔化池的水平剖面图。

图中显示，本发明的玻璃熔窑包括一个伸长的矩形池，并有燃烧室段2，以及混合料（或配合料）进料室段3，它们彼此相连接;混合料进料室段3的长度等于燃烧室段长度的2至2.5倍。术语燃烧室段2是指窑池部分中设有燃油或燃气的燃烧器20。

窑池还包括，一个横向炉壁，位于燃烧室段的边上;一个横向炉壁17，位于混合料进料室段的边上;纵向炉壁18。熔窑的上部由窑顶1构成。池底用9来表示。

在混合料进料室段3里，装有多个池底电极6，以防止熔融玻璃质在这个工段里冷却，特别防止在那些混合料层呈悬浮状态的区域里冷却。此外，还可以这样做以防止发生冷却，即不断地传送热玻璃流，该玻璃流在燃烧区里经加热至高温后，流到混合料供应区或加料区里。

按常规方法，越过横向窑壁17的全长，把混合料投进去。而提供一种装置把加料空间与窑池内部相封闭或隔离。这种隔离可以靠混合料本身来完成（见图1），另一个办法是，可采用闸门，或其他类似的常规装置。

详细地说，可以按本申请人申请专利以前所叙述的常规技术来建窑池，这里不再一一详细赘述。这里尤其应用到窑壁的构造，拱型窑顶，窑底，燃烧器，电极和远离混合料进料室段的燃烧室2的尾端出料口19， 以及直接与混合料进料位置相邻的废气排出口22。

窑池内部，有防辐射阻挡层5，位于燃烧室段2的进料端，阻挡层从窑顶延伸（悬挂）到接近熔融玻璃表面4的空间，防止热辐射进到混合料进料室段3。已知在高温窑中，大部分的能量通过辐射被转换或传递，为此，把燃烧器20供应的能源集中在燃烧室段2里，对本发明是非常必要的。

还考虑到这样的事实，即熔融玻璃表面，特别是由防护阻挡层5至进料边之间，发出大量的辐射，为此，混合料进料室段3还包括另一个防辐射阻挡层（或壁）7，位于混合料进料处的附近，另外还有防护阻挡层8，介于防护阻挡层5和7之间。这种结构可靠地防止辐射，就是说辐射能显著地把混合料加热，这是因为这种加热，实际上只靠废气进行，该废气从燃烧室段2，经过混合料进料室段3，流到废气排出口22。

在窑底9可选择性地包括小炉口14，位于燃烧室段2的进料端，这个小炉口的作用是多加一种流动方式，即热玻璃流回到混合料悬浮层，在这个位置上，用窑底电极6，防止玻璃冷却。

冷却到800至1000℃的气体，流出窑池后，首先供给高温逆流换热室，然后供给低温逆流换热室，从这里气体的流出温度约300至350℃。在这个温度下，废气的内能大量传递给助燃空气，则明显地超过其露点，就避免了腐蚀和沉积（沉淀）的问题。

在换热室10（高温）和11（低温）里，冷却废气把助燃空气加热，由常（室）温升高到约600至800℃，然后经过管道21将之供到燃烧器20。燃烧要在相当低的空气温度下进行较为有利，即火焰温度相当低，所以不会出现NOx富集。另外，不但废气显著冷却下来，而且NOx的浓度非常低，为此本发明的玻璃熔窑甚至可以应用在低排放容许值的地区，如城市，特别是，由于低废气温度，使用滤尘器就不会有问题了。

参见图3，可以改进废气对混合料进料室段3的热传递的方法，就 是把纵向窑壁做成双层壁12，废气从排出口22经过该双层壁，进到高温换热室10。如图2所示，换热室10和11也可以合并成一个装置，直接安置在排出口22的附近。

从窑池的操作来看，重要的是混合料进料室段3的作业要做到，在它的投料端那一侧，只对混合料进行予加热，而在它的靠近燃烧室端的那一侧，仅仅使混合料熔化，然后，按常规方法，在玻璃经过远离燃烧室段2的进料端的窑底排料口19排出或出料之前，玻璃在燃烧室段2中进行精炼。此外，通过防辐射阻挡层5，7和8，把气流以10至15米/秒的速度，引到混合料的上面，除了辐射传热外，还产生某些对流传热。在这里，要把防辐射阻挡层做成例如大的鼓形罩拱型一类的Scheitrecht拱型建筑结构（即一种直立长方形平顶结构，两边垂直，在靠近顶部处，向外对称斜出，两个斜边的延长线，在长方形的垂直中心线上相交）。

所供应的电能可以这样控制，即由燃烧器所供应的能量的比例应使NOx质流不超过容许值。电能坛大则NOx质流降低，相反，电能减小则NOx质流增大。

关于换热室10和11，前者作为辐射换热室，后者基本上以对流作为传热形式。换热室11可以装上一种净化系统（除尘器），Schack系统，或者类似于球形换热室型的。这样，可以确保废气中只含有很低的粉尘富集体，在多数情况下，下一步不必进行除尘。

按照本发明可以降低玻璃熔窑的建造费，这是因为混合料进料室段的温度低，可用廉价的耐火材料。

按照本发明，可以设想整个玻璃熔化窑，废气以及业已加热的助燃空气用的导管或管道，都要作适当隔热处理。然而，令专家们惊奇的是，其单位能量消耗低于以前的不适当的值，即每公斤玻璃3100至3400千焦尔。

Claims (6)

1、一种玻璃熔窑，它包括一种具有短边的矩形玻璃熔化池；将混合料在该熔化池短边且横过该短边全长进料的进料装置；在该短边的对面的附近设置提供能量的燃烧室段，混合料的进料室段的长度至少是燃烧室段的长度的二倍；用于在燃烧(废)气与向燃烧室段提供助燃空气之间进行能量交换的换热室；在混合料进料位置的附近设置废气的排出口，该熔窑具有一个窑顶，它从在燃烧室段延伸到混合料进料室段；该窑顶至少有一层防辐射阻挡层，它们垂直于该窑顶并且延伸到与熔融玻璃表面只有一个小距离；在混合料进料室段里，至少再设一个防辐射阻挡层；以及在混合料进料室段里提供混合料进料室段区域里的电能的电极。

2、根据权利要求1所述的玻璃熔窑，其中该熔化池有一个池底，并且电极设置在池底内。

3、根据权利要求1所述的玻璃熔窑，其中该熔窑具有在混合料进料室段里回流燃烧气的窑壁，这些窑壁是用双层壁制成。

4、根据权利要求1所述的玻璃熔窑，其中该换热室是由同流换热室构成，并且被分成高温室和低温室。

5、根据权利要求1所述的玻璃熔窑，其中该熔窑还包括分离混合料进料口的装置。

6、根据权利要求1所述的玻璃熔窑，其中在第一个防辐射阻挡层的下面，池底包括一个小炉口。

Images