CN103086585B - 光学玻璃窑炉全氧燃烧系统及其燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够既能提高燃料燃烧效率、减少尾气排放又能对烧枪起到保护作用的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统及其燃烧方法。光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，包括烧枪、炉体、燃料通入回路和氧气通入回路，所述烧枪安装在炉体的侧壁，所述烧枪上设置有对应的连接燃料通入回路和氧气通入回路的接口，所述燃料通入回路、氧气通入回路中分别设置有减压调压机构，还包括氮气通入回路，所述氮气通入回路中设置有支路连接到燃料通入回路和氧气通入回路的减压调压机构中形成反馈系统。本发明在采用氧气作为燃料的助燃气体的情况下，当燃料或者氧气停气时，通入氮气作为冷却保护气体，既提高了燃料的单位燃烧效率，同时又很好地对烧枪起到了保护作用。

Description

光学玻璃窑炉全氧燃烧系统及其燃烧方法

技术领域

本发明涉及光学玻璃的燃烧窑炉，特别是涉及一种采用全氧燃烧的光学玻璃窑炉及其燃烧方法。

背景技术

普通的光学玻璃窑炉在生产光学玻璃时，窑炉的燃烧方式一般采用燃料和空气经过预混后直接燃烧的方式。在空气助燃过程中，由于大量氮气的存在，使得火焰的温度只能达到相对低的温度，并且由于相当一部分热量对氮气进行加热并通过尾气排放，导致了大量增加的热量损失，因此燃烧的效率较低。

目前的富氧燃烧和全氧燃烧工艺，通过增大参与燃烧反应的氧气的比例来提高燃烧效率，解决了以往生产中存在的问题。全氧燃烧采用纯氧气代替空气进行助燃，将氧气和燃料气体在烧枪中预混合后，再喷入到窑炉内进行燃烧。但是存在的问题是，由于一般的烧枪是采用金属制作，承受的温度有限，当燃料或者氧气停气时，烧枪中没有了气体的通入，而全氧燃烧的温度较普通燃烧方式的温度高，所以光学玻璃窑炉采用全氧燃烧方式时，位于炉体壁上的烧枪容易由高温产生损害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够既能提高燃料燃烧效率、减少尾气排放又能对烧枪起到保护作用的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统。

本发明还要提供一种上述光学玻璃窑炉全氧燃烧系统的燃烧方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，包括烧枪、炉体、燃料通入回路和氧气通入回路，所述烧枪安装在炉体的侧壁，所述烧枪上设置有对应的连接燃料通入回路和氧气通入回路的接口，所述燃料通入回路、氧气通入回路中分别设置有减压调压机构，还包括氮气通入回路，所述氮气通入回路中设置有支路连接到燃料通入回路和氧气通入回路的减压调压机构中形成反馈系统。

进一步的，还包括控制系统，所述控制系统分别与燃料通入回路、氧气通入回路和氮气通入回路相连接，控制系统采集燃料通入回路、氧气通入回路和氮气通入回路的控制参数和变量。

更进一步的，所述控制系统采用PLC可编程逻辑控制器，并采用PID算法实现参数调节。

进一步的，所述减压调压机构依次设置有手动隔离阀、过滤器、减压阀、压力开关、压力传感器、安全切断阀、质量流量计、比例调节阀、手动隔离阀以及止回阀。

更进一步的，所述减压调压结构中还设置有压力表组和泄漏测试装置。

更进一步的，所述氮气通入回路中的支路连接到减压调压机构中的安全切断阀和比例调节阀。

进一步的，所述氮气通入回路依次设置有手动隔离阀、过滤器、压力开关、电磁阀、手动隔离阀以及止回阀。

进一步的，所述氧气通入回路设置两条。

光学玻璃窑炉全氧燃烧系统的燃烧方法，该方法包括以下步骤：1)燃料经过燃料通入回路中的减压调压机构，氧气也经过氧气通入回路中的减压调压机构，调压过后的燃料与氧气再通入到烧枪混合，最后通入到炉体的空腔中；2)当燃料、氧气停气或者气压达不到燃烧要求时，由氮气通入回路中设置的支路进行检测后控制氮气通入到烧枪中，以降低烧枪的温度。

进一步的，所述燃料经过燃料通入回路中的减压调压机构将燃料压力调至0.5-1.6Bar，所述氧气经过氧气通入回路中的减压调压机构将氧气压力调至4-10Bar。

本发明的有益效果是：本发明的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统在采用氧气作为燃料的助燃气体的情况下，当燃料或者氧气停气时，通入氮气作为冷却保护气体，免除了高温对烧枪的损害，既提高了燃料的单位燃烧效率，节约了能源，减少了尾气排放，同时又很好地对烧枪起到了保护作用。

附图说明

图1是本发明光学玻璃窑炉全氧燃烧系统的结构框图；

图2是烧枪和炉体的剖视图；

图3是图2的俯视图的剖视图；

图4是燃料通入回路和氧气通入回路的减压调压机构的流程框图；

图5是氮气通入回路的流程框图。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统包括烧枪1、炉体2、燃料通入回路和氧气通入回路，烧枪1安装在炉体2的侧壁，烧枪1上设置有对应的连接燃料通入回路和氧气通入回路的接口3，燃料通入回路和氧气通入回路中分别设置有减压调压机构。燃料和氧气经过减压调压机构调压后，在烧枪1中预混合，然后通入到炉体2的空腔内进行燃烧，采用氧气作为光学玻璃窑炉中燃料的助燃气体，氧气完全参与燃烧气体的化学反应并释放出热量，通过释放的热量对周围环境进行加热，并且燃烧产生的尾气比普通空气助燃产生的尾气少，因此带走的热量少，提高了燃烧效率，节约了能源。本发明还设置有氮气通入回路，氮气通过氮气通入回路通入到烧枪1中，当在生产过程中出现燃料、氧气停气或者气压达不到燃烧要求的状况时，因为炉体内的温度较高，一旦停止通气，那么炉体内的温度会传递到烧枪1，会减少烧枪1的使用寿命，这时可将氮气通过氮气通入回路通入到烧枪1，氮气的通入起到了冷却烧枪1的作用。为了及时检测到出现停气或者气压达不到燃烧要求的情况，本发明中的氮气通入回路中设置有支路，所述支路连接到燃料通入回路和氧气通入回路的减压调压机构中，形成反馈系统。为了进一步提高氧气在参与燃烧反应中的含量，可以设置两条氧气通入回路连接到烧枪1。

为了适应自动化生产，本发明还设置有控制系统，所述控制系统分别与燃料通入回路、氧气通入回路和氮气通入回路相连接，控制系统采集燃料通入回路、氧气通入回路和氮气通入回路的控制参数和变量，通过控制其中燃料、氧气和氮气的流量、压力等参数，实现自动化生产。还可更精确地控制参与反应的氧气与燃料的比例，进一步保证燃烧的充分性，提高燃料的燃烧效率。控制系统还可在停气状况发生时，自动切换到氮气通入回路，保证及时对突发状况的处理。上述控制系统可以采用PLC逻辑可编程控制，并采用PID算法控制调节各个参数。

在燃料通入回路和氧气通入回路中的减压调压机构中，依次设置有手动隔离阀、过滤器、减压阀、压力开关、压力传感器、安全切断阀、质量流量计、比例调节阀、手动隔离阀以及止回阀，燃料与氧气分别通过减压调压机构中上述各个部件，将压力调至合适的值后再通入到烧枪1中，其中燃料的压力值最好调至0.5-1.6Bar，氧气的压力值最好调至4-10Bar。为了进一步保证回路中压力值的大小，本发明可以在上述回路中设置若干压力表组，并且为了防止气体泄漏，可以在回路中设置泄漏测试装置，以便在气体发生泄漏时能够报警处理。

上述的氮气通入回路中的支路连接到减压调压机构中的安全切断阀和比例调节阀，支路连接到比例调节阀是起到监控燃料和氧气压力的作用，当出现停气或者压力达不到燃烧要求时控制氮气回路通入氮气到烧枪，同时支路连接到安全切断阀，可控制关闭燃料通入回路和氧气通入回路。连接到安全切断阀的支路上可以设置电磁阀，能够更及时地关闭燃料通入回路和氧气通入回路。

本发明在氮气通入回路中依次设置有手动隔离阀、过滤器、压力开关、电磁阀、手动隔离阀以及止回阀，氮气依次通过上述部件最后通入到烧枪1中。为了进一步保证回路中压力值的大小，本发明也可以在上述回路中设置若干压力表组。

本发明的燃烧方法包括以下步骤：1)燃料经过燃料通入回路中的减压调压机构将燃料压力调至0.5-1.6Bar，氧气也经过氧气通入回路中的减压调压机构将氧气压力调至4-10Bar之后，调压过后的燃料与氧气再通入到烧枪1混合，最后通入到炉体2的空腔中；2)当燃料、氧气停气或者气压达不到燃烧要求时，由氮气通入回路中设置的支路进行检测后控制氮气通入到烧枪1中，以降低烧枪1的温度。

实施例

光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，包括烧枪1、炉体2、燃料通入回路、两条氧气通入回路、氮气通入回路以及采用PID算法的控制器，系统采用PLC逻辑可编程控制。烧枪1设置为两支，间隔安装在炉体2的侧壁上，炉体2的顶部设置了烟囱4，前后侧壁分别设置玻璃液进料口5和出料口6。燃料通入回路与氧气通入回路中的减压调压机构中，依次设置有手动隔离阀、压力表组、过滤器、减压阀、压力开关、压力传感器、安全切断阀、质量流量计、比例调节阀、压力表组、手动隔离阀以及止回阀，其中在燃料通入回路中的减压调压机构中设置有旁通阀与减压阀配合，以便于维修。氧气通入回路中的减压调压机构在安全切断阀之后分为两条氧气通入回路。氮气通入回路中依次设置有手动隔离阀、压力表组、过滤器、压力表组、压力开关、电磁阀、手动隔离阀以及止回阀，所述氮气通入回路分为两条分别连接在两条氧气通入回路的末端。在氮气通入回路中的压力表组之后设置有支路连接到减压调压机构中的安全切断阀和比例调节阀，其中连接安全切断阀的支路上设置有电磁阀。如图4所示为减压调压机构的流程框图，燃料首先进入手动隔离阀后，经过过滤器过滤出燃料中存在的颗粒，再经过减压阀调节，一般调压至0.5-1.6Bar左右，通过压力开关与压力传感器将压力大小传送至控制系统中，经过安全切断阀，采用双安全切断阀进行保护，再经质量流量计计量并与后段的比例调节阀形成流量PID控制，之后经手动隔离阀、止回阀进入烧枪1中，并且其中设置有压力表组以及泄露测试装置等安全措施，保证整个系统处于良好状态。同样的，氧气经过氧气通入回路中的减压调压机构将压力调至4-10Bar，在安全切断阀之后分为两条氧气通入回路通入到烧枪1中。如图5所示为氮气通入回路的流程框图，氮气通入回路分为两条连接在氧气通入回路的末端，在燃料或者氧气停气时，氮气通过氮气通入回路输送至烧枪1中，降低烧枪1的温度。其中，燃料与氧气按一定的比例在烧枪1中混合后通入炉体2的空腔中进行燃烧。

通过采用本发明光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，用氧气作为助燃气体在实际的生产中，通过生产环保冕牌类玻璃得到下列能耗对比结果，如表1所示；通过生产环保重冕牌类玻璃得到下列能耗对比结果，如表2所示：

表1

表2

从上表中的数据可以得出：采用光学玻璃窑炉全氧燃烧，首先在能源的消耗上节约了成本，在环保方面减少了尾气、粉尘的排放和减小了噪音的污染，其次，由于全氧燃烧的火焰传热能力提高了玻璃的融化效率，最后还能提供更稳定的光学常数和减少池炉中挥发物堆积而产生的结石，并且由于通入氮气的保护，延长了烧枪的使用寿命，降低了生产成本。

Claims (10)

1.光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，包括烧枪(1)、炉体(2)、燃料通入回路和氧气通入回路，所述烧枪(1)安装在炉体(2)的侧壁，所述烧枪(1)上设置有对应的连接燃料通入回路和氧气通入回路的接口(3)，所述燃料通入回路、氧气通入回路中分别设置有减压调压机构，其特征在于：还包括氮气通入回路，所述氮气通入回路中设置有支路连接到燃料通入回路和氧气通入回路的减压调压机构中形成反馈系统。

2.如权利要求1所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统分别与燃料通入回路、氧气通入回路和氮气通入回路相连接，控制系统采集燃料通入回路、氧气通入回路和氮气通入回路的控制参数和变量。

3.如权利要求2所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：所述控制系统采用PLC可编程逻辑控制器，并采用PID算法实现参数调节。

4.如权利要求1所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：所述减压调压机构依次设置有手动隔离阀、过滤器、减压阀、压力开关、压力传感器、安全切断阀、质量流量计、比例调节阀、手动隔离阀以及止回阀。

5.如权利要求4所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：所述减压调压结构中还设置有压力表组和泄漏测试装置。

6.如权利要求4所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：所述氮气通入回路中的支路连接到减压调压机构中的安全切断阀和比例调节阀。

7.如权利要求1所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：所述氮气通入回路依次设置有手动隔离阀、过滤器、压力开关、电磁阀、手动隔离阀以及止回阀。

8.如权利要求1所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统，其特征在于：所述氧气通入回路设置两条。

9.光学玻璃窑炉全氧燃烧系统的燃烧方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)燃料经过燃料通入回路中的减压调压机构，氧气也经过氧气通入回路中的减压调压机构，调压过后的燃料与氧气再通入到烧枪(1)混合，最后通入到炉体(2)的空腔中；2)当燃料、氧气停气或者气压达不到燃烧要求时，由氮气通入回路中设置的支路进行检测后控制氮气通入到烧枪(1)中，以降低烧枪(1)的温度。

10.如权利要求9所述的光学玻璃窑炉全氧燃烧系统的燃烧方法，其特征在于：所述燃料经过燃料通入回路中的减压调压机构将燃料压力调至0.5-1.6Bar，所述氧气经过氧气通入回路中的减压调压机构将氧气压力调至4-10Bar。