CN103648992A

CN103648992A - 玻璃熔融装置和方法

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Publication number: CN103648992A
Application number: CN201280034864.4A
Authority: CN
Inventors: L·雅里
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: BR112014000924A2; EP2731918B1; WO2013010722A1; JP5980920B2; JP2014523394A; CN103648992B; KR20140066699A; EP2731918A1

Abstract

玻璃熔融方法，其中在第一阶段期间，量DO1的富氧燃烧氧化剂用于使燃烧室100中的燃料燃烧，其中富氧氧化剂通过与较少富氧氧化剂热交换而预热，所述较少富氧氧化剂通过与产生的废气热交换而加热，且在第二阶段期间，燃烧氧化剂以降低量DO2的富氧氧化剂和量DA2的最少富氧热氧化剂使用；和用于执行所述熔融方法的装置。

Description

玻璃熔融装置和方法

本发明涉及从产生的废气中回收热能以将燃烧氧化剂预热并使用富氧燃烧氧化剂的玻璃熔融方法和熔炉。

已知富氧燃烧氧化剂，例如氧含量为至少80体积%的氧化剂可特别用于玻璃熔融炉中以降低熔炉的污染排放(NO_x、粉尘)和能量消耗。

根据US-A-6071116所述特别有利的技术，熔炉的经济平衡通过将至少一种试剂(燃烧氧化剂和/或燃料)在燃烧器上游侧预热而改进。这通过将一个或几个换热器置于熔炉燃烧室上游侧的废气回路上而进行，其中安全中间流体如空气、CO₂、氮气和蒸汽通过与从燃烧室输出的热废气热交换而加热，且其中至少一种试剂通过与热中间流体热交换而预热。

不同于考虑充裕的环境空气，燃烧氧化剂的充分供应通常不是问题的使用空气作为燃烧氧化剂的熔炉，使用富氧燃烧氧化剂的熔炉需要接近熔炉的专用且大的燃烧氧化剂来源，例如管道、空气气体分离装置或甚至足够大容量燃烧氧化剂储蓄器。然而，这不防止富氧燃烧氧化剂供应的中断，例如根据技术或逻辑问题。

考虑如果熔炉在中断富氧燃烧氧化剂供应以后停机的话可能发生的主要损害，已知可将备用储蓄器安装在熔炉附近以储存富氧燃烧氧化剂储备。这种备用设备能在富氧燃烧氧化剂的正常供应失效的情况下使熔融炉通常以降级的模式连续操作，或者甚至仅简单地保持熔炉温度。然而，该备用设备仅容许非常有限的时间自主性，在高吨位熔融炉如“浮选”炉的情况下特别如此。

US-A-6071116公开了可选解决方法，其包括通过与通过中间流体的废气热交换而将至少一种燃烧试剂预热，其中空气用作中间流体。根据而解决方法，如果富氧燃烧氧化剂供应中断，则将热中间空气流作为燃烧氧化剂送入燃烧器中，以赋予熔炉的长期自主性。

然而，该提议的应用是有问题的。对于相同功率，在空气中燃烧而产生的废气的量比富氧燃烧而产生的废气的量大得多。因此，设计以富氧燃烧操作的熔融炉通常不能管理空气燃烧操作期间在类似功率下产生的更高的废气流，因此在空气燃烧的情况下需要以非常降级的模式操作熔炉。另一潜在问题是设计用富氧燃烧氧化剂操作的燃烧器在空气用作燃烧氧化剂时通常不容许有效且可靠的操作。存在设计以能够用富氧燃烧氧化剂以及用空气操作的双燃烧氧化剂燃烧器，但它们更昂贵且它们的复杂性使得它们可能在特别敌对的环境如玻璃熔融炉的燃烧室中较不可靠。

本发明的目的是至少部分地克服上述问题。

本发明提出通过如下文所公开的本发明方法和装置实现该目的。

本发明特别公开了在熔融炉中将玻璃熔融的方法，其中使用第一氧化剂和第二氧化剂。第一氧化剂选自空气和富氧空气。第二氧化剂具有80-100体积%，优选90-100体积%的氧含量，第二氧化剂的氧含量大于第一氧化剂的氧含量。

根据本发明，玻璃在包含熔融室和预热装置的熔融炉中熔融。

熔融室装配有n个燃烧器以使室中的燃料燃烧，燃烧器的数目大于或等于1(n≥1)。这n个燃烧器因此产生热能和在室出口处温度为1000-1600℃的热废气流。

n个燃烧器包含所谓“第一燃烧器”的m个燃烧器，第一燃烧器的数目m大于或等于1且小于或等于熔融室中燃烧器的数目n(1≤m≤n)。

根据本发明，将固体原料在熔融室中熔融以得到熔融玻璃。将来自该室的热废气流引入预热装置中以通过传热流体回收存在于所述热废气流中的一些热能。

因此，传热流体流在预热装置中的第一换热器中通过与热废气流热交换而加热以首先产生冷废气流以及其次热传热流体流，所述热传热流体流在第一换热器出口处具有600-900℃的温度。

在本发明上下文中，术语“换热器”以该术语的常用技术意义使用，换言之，指其中至少两种具有不同温度的流体在独特的室中循环并在彼此之间传递热的设备。

在熔融方法的第一阶段中，由空气或富氧空气组成的第一氧化剂用作传热流体。比第一氧化剂更富含氧气的第二氧化剂流在预热装置中的第二换热器中通过与热传热流体流热交换而预热以产生首先在第二换热器出口处温度为400-650℃的预热第二氧化剂流和在第二换热器出口处在350-650℃的中等温度下的传热流体流。

在方法的该第一阶段中，将量DO1的预热第二氧化剂流(“富氧化剂”)作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DO1>0Nm³/h。

这种预热富氧燃烧氧化剂的使用可降低污染排放并得到优异的能量效率。

在本文中，气体体积以标准立方米(Nm³)表示，其中1Nm³相当于在1atm下占据1m³的气体的量。

本发明方法还包括第二阶段，其中将量DO2的第二氧化剂(富氧化剂)供入m个第一燃烧器中，所述量DO2超过0Nm³/h但小于方法的第一阶段期间供入m个第一燃烧器中的第二氧化剂(富氧化剂)的量DO1。在方法的该第二阶段期间，还将量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DA2>0Nm³/h。

根据本发明，将量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂以热传热流体流的相应部分的形式供入m个第一燃烧器中。

在第二阶段期间，可根据三个选择将量DO2的第二氧化剂供入m个第一燃烧器中：

i)与供入m个第一燃烧器中的量DA2的第一氧化剂完全分开，或者

ii)与供入m个第一燃烧器中的量DA2的第一氧化剂完全混合，或者

iii)部分与量DA2的第一氧化剂混合，且部分与量DA2的第一氧化剂分开。

在第一种情况下(第一氧化剂(富氧化剂)和第二氧化剂完全分开地供入第一燃烧器中)，第一氧化剂可用作第二阶段中的传热流体，换言之，在该第二阶段期间，第一氧化剂通过在第一换热器中与热废气流热交换而加热。

在其它两种情况下(第一和第二氧化剂完全或部分混合地供入第一燃烧器中)，在第二阶段期间通过在第一交换器中与废气热交换而加热的传热流体的性质取决于第一和第二氧化剂进行混合(部分或完全)的位置。当量DO2的第二氧化剂(富氧化剂)与第一氧化剂在预热装置中的第一换热器上游侧(换言之，在两种氧化剂来源与第一换热器之间)部分或完全混合时，在第一换热器上游侧因此得到的混合料用作传热流体。另一方面，当量DO2的第二氧化剂根本不与量DA2的第一氧化剂在第一换热器上游侧，而是仅在第一换热器下游侧混合时，第一氧化剂用作方法的第二阶段中的传热流体。

在方法的第二阶段中将减少的第二氧化剂流作为燃烧氧化剂与第一预热氧化剂流组合供入熔融室的m个第一燃烧器中显著提高熔融炉的自主性，如果存在第二氧化剂短缺的话。因此，如果存在第二氧化剂短缺的话，本发明方法有利地用于该第二阶段中。当不存在第二氧化剂短缺时，优选在第一阶段中的操作，特别地以降低污染排放，这是越来越严格的规则所管控的。

考虑到在第二阶段期间向m个第一燃烧器中供入第一和第二氧化剂的组合以及因此全部供入具有比空气更高的氧含量的燃烧氧化剂组合，第二阶段期间在室中产生的废气的体积相对近似于第一阶段期间产生的废气的体积。

还注意到不需要使用昂贵的双燃烧氧化剂燃烧器作为可以以空气燃烧和富氧燃烧操作的第一燃烧器。可以用具有变化氧含量的富氧燃烧氧化剂作用的燃烧器是足够的。本发明方法的另一主要优点是在第二阶段期间通过m个第一燃烧器产生的火焰的性能(尺寸、温度(轮廓)、亮度等)类似于第一阶段期间产生的火焰的性能，使得可限制阶段变化对所得熔融玻璃的性能的影响并强烈降低第二阶段期间损害室及其设备的风险。

“第一阶段”和“第二阶段”是本发明方法中独立的步骤。然而，第一阶段在时间上是不需要先于第二阶段。相反的也是可能的，且用几个第一和/或第二阶段操作熔炉也是可能的。因此，可在进行第一阶段以前根据方法的第二阶段起动装置。

根据一个实施方案，在方法的第二阶段期间不存在第二氧化剂(富氧化剂)流的预热(通过在第二换热器中与热传热流体流热交换)。然后将量DO2的第二氧化剂供入m个第一燃烧器中而不预先在第二换热器中预热。

根据一个优选实施方案，熔融室中的所有燃烧器都是第一燃烧器，换言之m=n。

第一氧化剂可以为空气，特别是通过风扇提供的环境空气。这在中等温度的传热流体流最终通过烟囱抽空时是特别合适的。

第一氧化剂可以为富含氧气的空气，例如通过风扇提供且在该风扇下游侧富含氧气的环境空气。具有氧气的第一氧化剂的富氧可特别通过也提供第二氧化剂的第二来源提供。这一形式的实施方案在中等温度的传热流体流在方法的第一阶段期间在预热装置下游侧用作氧化剂时可能是有用的。例如，中等温度的传热流体流用作还存在于现场的锅炉中的燃烧氧化剂。

因此，当第一氧化剂具有等于21-40体积%，或者甚至21-25体积%的氧含量时，中等温度的传热流体流在使用在空气中或者在轻微富含氧气的空气中燃烧的方法或装置中可例如有利地在第一阶段期间用作燃烧氧化剂。

当第一氧化剂中的氧含量为40-90体积%，但总是小于第二氧化剂的氧含量时，传热流体在富氧燃烧方法或装置中可例如有利地在第一阶段期间用作燃烧氧化剂。

如上所述，第二氧化剂(富氧化剂)具有80-100体积%的氧含量。优选第二氧化剂具有90-100体积%的氧含量。如果熔炉的容量以及因此它在第一阶段期间对第二氧化剂的需求足够低，则熔炉的第二氧化剂供应可由一个或几个第二氧化剂储蓄器进行。熔炉的第二氧化剂供应也可通过空气气体分离装置或管道进行。在这种情况下，还理想的是提供第二氧化剂的备用储蓄器以应对空气气体分离装置或管道失效的情况。

熔融炉可以为纵向燃烧器熔炉。在这种情况下，熔炉通常包含非常有限数目的燃烧器，例如1≤n≤4。

然而，本发明特别用于具有横向燃烧器的熔炉，尤其是“浮选”熔融炉类型的具有横向燃烧器的熔炉。在这类“浮选”型熔融炉的情况下，燃烧器的结构通常由垂直于熔融室的纵轴放置的大量燃烧器组成。各燃烧器的功率单独地调整或者按照燃烧器组调整以设置熔融室中所需的温度特征。

玻璃熔融炉中燃烧器的总功率作为熔炉的吨位(熔融玻璃流)的函数调整。

熔融炉可包含几个预热装置。例如，熔炉可包含两个预热装置：一个装置在熔炉的各侧向面上。这对“浮选”炉而言特别有用。在这种情况下，各预热装置将燃烧氧化剂供入一组m_i个第一燃烧器中，其中Σm_i≤n。

预热装置还可包含几个第二换热器。在这种情况下，在第一阶段期间，各个第二换热器将热第二氧化剂流供入一组m_j个第一燃烧器中，其中Σm_j≤n。

因此，预热装置可包含位于室的废气出口附近的第一换热器，和在熔炉各侧的至少一个第二换热器。例如，在具有通过室的废气出口左侧的一个第一燃烧器和右侧的另一第一燃烧器加热的回路的熔炉的情况下，预热装置可包含在接近废气出口的上游壁后面的第一换热器和在上游壁后面的第一换热器各侧上的第二换热器，各个第二交换器接近两个第一燃烧器中的一个。各个第二换热器然后连接在第一换热器上使得一部分热传热流体流在方法的第一阶段期间供入各个第二换热器中。

类似地，以及特别是在通过安装在两个侧壁上的燃烧器加热的熔炉如“浮选”炉的情况下，可使用预热装置，其包含在废气出口附近的第一换热器和与熔炉的各个侧壁相邻的第二换热器。各个第二换热器然后与第一换热器连接使得在方法的第一阶段期间将传热流体流的加热部分供入预热装置中的各个第二换热器中。

根据一个有利的实施方案，预热装置还用于在燃烧器上游侧以及因此熔融室上游将燃料预热。因此，燃料可通过与热废气流热交换和/或与热传热流体流热交换而预热。

根据方法的一个实施方案，连续或不连续地验证可通过第二来源供入熔融炉中的第二氧化剂的量(量或总量)。将该可用量的第二氧化剂与熔融炉的第二氧化剂(待供入的)需求对比。该对比的结果然后可用于确定熔融炉应当操作的阶段(第一或第二阶段)和/或在方法的第二阶段期间，确定应当应用的DO2/DA2比。因此，当熔炉在第一阶段中运行且观察到(当前或预测)第二氧化剂短缺时，本发明方法会变成第二阶段。类似地，当熔炉在第二阶段中操作并观察到不存在第二氧化剂短缺或者不再存在第二氧化剂短缺(当前或预测)时，有用的是将方法变成第一阶段。还发现如果存在第二氧化剂(富氧化剂)短缺，则其它措施如熔炉吨位的降低或者甚至熔融玻璃生产的停机是必须的。

优选首先采用自动化程序以连续或不连续地验证可通过第二来源供入熔融炉中的第二氧化剂的量(量或总量)，其次将该可用量的第二氧化剂与熔融炉的第二氧化剂需求对比，该对比的结果用于调整或者选择操作阶段(第一或第二阶段)和/或在第二阶段期间，用于调整DO2/DA2比。

根据一个特定实施方案，第二氧化剂在方法的第一阶段期间通过第二氧化剂的主要来源(通常管道或空气气体分离装置)提供，且在第二阶段期间，第二氧化剂通过备用储蓄器提供。

本发明还涉及可用于本发明方法中的玻璃熔融装置。

本发明熔融装置包含供应单元，其特别具有燃料来源、由空气或富氧空气组成的第一氧化剂的第一来源，和第二氧化剂(富氧化剂)的第二来源，所述第二氧化剂具有80-100体积%，优选90-100体积%的氧含量且大于第一氧化剂的氧含量。

熔融装置还包含熔融炉，所述熔融炉包含装配有n个燃烧器的熔融室以使燃料与燃烧氧化剂燃烧以产生热能以及在室内的热废气流。该室包含至少一个燃烧器，换言之，n≥1。所述熔融室还具有废气出口以将热废气流排放到室外部。

熔融炉还包含如下文所述预热装置。

本发明熔融装置还包含连接供应单元、预热装置和熔融室的管网。

根据本发明，n个燃烧器中的m个为第一燃烧器，其中1≤m≤n。

预热装置包含第一换热器和第二换热器。第一换热器用于通过所述传热流体与热废气流之间热交换而加热含有第一氧化剂的传热流体流，管网连接：(a)熔融室的废气出口与所述第一换热器的热废气流入口，和(b)第一来源与来自所述第一换热器的待加热传热流体入口。第二换热器用于通过与热传热流体流热交换而将第二氧化剂(富氧化剂)流预热，管网连接：(a)第二来源(第二氧化剂的)与第二交换器的第二氧化剂入口，(b)第一换热器的热传热流体流出口与第二换热器的热传热流体流入口，和(c)第二换热器的热第二氧化剂(富氧化剂)流出口与m个第一燃烧器的燃烧氧化剂入口。

根据本发明，管网还连接第一换热器的热传热流体流出口与m个第一燃烧器的燃烧氧化剂入口。

此外，管网具有调节和分配系统以调节和分配至m个第一燃烧器中的第一氧化剂流以及调节和分配至m个第一燃烧器中的第二氧化剂流。

这些流首先由熔炉的需要，特别是由熔炉吨位以及待熔融原料和所得熔融玻璃的性质决定。

因此，在本文中，应当理解当网络能赋予两个元件之间的流体流时，装置的两个元件“连接”在管网上，即使调节单元能够阻断因此连接的一些元件之间的这一流动，例如借助阀或具有部分或全部闭合的另一装置。

调节和分配系统可包含调节单元。调节单元有利地连接在提供第二氧化剂的第二来源上。调节单元则能够根据调节单元检测的第二氧化剂的有效流量调整流入m个第一燃烧器中的第一和第二氧化剂流。这样，如果第二氧化剂的正常供应被第二来源扰乱，则调节单元可适应熔炉的操作。

本发明装置中的供应单元有利地包含含有第二氧化剂的备用储蓄器，如果第二氧化剂的第二来源供应中断，特别是在通过第二来源的供应长期、明显或完全中断的情况下，所述备用储蓄器可用作第二氧化剂的备用来源。

管网然后还连接备用储蓄器与m个第一燃烧器。

有利地，通过备用储蓄器的第二氧化剂的部分或总供应通过调节单元调整。

有利地，管网连接第一换热器的热传热流体流出口与m个第一燃烧器的燃烧氧化剂入口而不通过第二换热器。

应当指出m个第一燃烧器可包含几个燃烧氧化剂入口，特别地，通过将几种燃烧氧化剂射流注入熔炉中而进行分级燃烧。例如，m个第一燃烧器可包含一个第二氧化剂入口和一个传热流体流入口。

根据一个实施方案，管网还连接第一换热器下游侧的第二氧化剂来源与热传热流体流出口。特别地，在方法的第二阶段期间，可将至少一些第二氧化剂(富氧化剂)与至少一些热传热流体混合，可将因此所得混合料作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中。管网然后可具有一个或几个闭合装置以调整所述混合料，例如一个或多个阀，其优选通过调节单元或通过手动闭合装置控制。一些阀，特别是可通过调节单元操纵的阀，不非常适于在可变阶段期间调整热氧化剂流如热传热流体和第二预热氧化剂(富氧化剂)。然后可能有用的是其它更牢固的闭合装置用于输送热氧化剂的管，特别是手动闭合装置。

管网还可连接第二氧化剂来源与第一换热器的传热流体入口。特别是在方法的第二阶段期间，这意指第二氧化剂可至少部分地与第一氧化剂混合，且因此所得混合料可在第一换热器中用作传热流体，并可将该传热流体的加热流作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中。管网然后可具有一个或几个闭合装置以调整所述混合料，例如一个或多个阀，其优选通过调节单元或通过手动闭合装置控制。

管网优选还连接第一换热器的热传热流体流出口与m个第一燃烧器的燃烧氧化剂入口而不使所述热传热流体流通过第二换热器。在这种情况下，管网有利地具有闭合装置，所述闭合装置首先部分或完全阻断流入m个第一燃烧器的燃烧氧化剂入口的热传热流体流而不通过第二换热器，在本发明方法的第一阶段期间特别如此，其次部分或完全阻断流入第二换热器的热传热流体流，在本发明方法的第二阶段期间特别如此。所述闭合装置可以为阀，其优选通过调节单元或通过手动闭合装置控制。

熔融室还可包含不同于第一燃烧器的燃烧器。在这种情况下，m<n。优选，熔融室中的所有燃烧器都是连接在如上所述预热装置上的第一燃烧器。在这种情况下，m=n。

燃烧器，特别是第一燃烧器，可特别为分级燃烧燃烧器，例如以商品名ALGLASS由申请人出售的燃烧器。

当第一氧化剂为空气时，第一氧化剂来源优选包含环境空气风扇或压缩机。

对于第二氧化剂(富氧化剂)的供应，第二氧化剂来源通常包含空气气体分离装置、管道或第二氧化剂的储蓄器。优选，第二氧化剂来源包含空气气体分离装置或管道作为第二氧化剂的主要来源，以及第二氧化剂的备用储蓄器作为第二氧化剂的辅助来源，在第二氧化剂的主要来源失效的情况下特别如此。

当第一氧化剂为富氧空气时，第一氧化剂来源有利地包含一个或几个环境空气风扇或压缩机和第一与第二氧化剂来源之间的流体连接，所述流体连接能够将控制量的第二氧化剂与空气混合以便因此得到形成本发明第一氧化剂的混合料。

优选，装置的调节单元能够调整与空气混合以得到第一氧化剂的第二氧化剂的控制量，所述第一氧化剂的氧含量等于21-40体积%，或甚至21-25体积%，或甚至40-90体积%，但总是小于第二氧化剂的氧含量。第一换热器和/或第二换热器可以为管式换热器。

第一换热器可被第一外壳包围，且第二换热器可被与第一外壳分开的第二外壳包围，且第一和第二换热器可具有相对于熔融室的独特位置。根据一个可选实施方案，第一和第二换热器被相同的外壳包围。

熔融炉可以为具有纵向燃烧器的熔炉或具有横向燃烧器的熔炉如“浮选”炉。

本发明及其优点更详细地描述于关于图1-5的以下实施例中，其中：

·图1为在本发明方法的第一阶段期间，本发明熔融装置的操作图示，

·图2-4为在该方法的第二阶段期间，根据图1的装置操作的三个独特应用类型的图示，

·图5为其中一些管装配有手动闭合装置的本发明可选装置的图示。

图1所示装置包含具有熔融室100的熔炉，所述熔融室100装配有大量第一燃烧器110(仅显示一个第一燃烧器)和废气出口120。该炉还包含预热装置，所述预热装置包含第一换热器210和第二换热器220。管网连接第一换热器210、第二换热器220、第一燃烧器110和熔融室100的废气出口120。

燃料来源10如气体燃料通过管310与第一燃烧器110的燃料入口连接。该来源10将燃料供入第一燃烧器110中。

在所述方法中用作第一氧化剂的空气来源20通过管320与第一换热器210的传热流体入口连接。熔融室100的废气出口120120通过管330与第一换热器210的废气入口连接。在第一换热器210内部，在熔炉出口处具有1000-1600℃的温度的废气通过热交换而加热传热流体(空气)。所得结果因此为通过管335从第一换热器210中排出的冷废气流，和通过管350从第一换热器210中排出的热传热流体(空气)流。

第二氧化剂，通常含有90体积%氧气的气体的来源30提供第二氧化剂流，所述第二氧化剂流通过管340到达第二换热器220的第二氧化剂入口。

装置中的管网还包含调节单元400。该调节单元400与第二氧化剂的来源30连接并检测可用第二氧化剂的流量或体积。

调节单元还与管网的调节阀连接，所述调节阀特别控制流入第二换热器220和第一燃烧器110中的传热流体流量(阐述第一氧化剂的情况)和流入第一燃烧器110中的第二氧化剂的流量。调节单元因此调整流入第一燃烧器中的第一和第二氧化剂的流量。特别地，如果检测到当前或预测第二氧化剂短缺，则调节单元会调整装置中第一和第二氧化剂的流量(如下面更详细地解释)。

在如图1所示方法的第一阶段期间，温度为600-900℃的热传热流体(空气)流通过管350的支管351运送至第二换热器220的传热流体入口，该支管351具有阀451，所述阀451可部分或全部地关闭支管351并因此调整进入第二换热器220中的热传热流体的流量。

在第二换热器220内部，第二氧化剂(富氧化剂)通过与热传热流体热交换而预热至400-650℃的温度。传热流体通过管360在350-650℃的中等温度下从第二换热器220中排出。第二预热氧化剂通过管370从第二换热器220中排出。该管370将第二预热氧化剂运送至第一燃烧器110的燃烧氧化剂入口。

在如图1所示方法的第一阶段期间，在第一阶段期间不存在向第一燃烧器110中的第一氧化剂(空气)供应。所述第一燃烧器110将第二预热氧化剂与燃料结合以产生熔融室100中燃料的低NOx-氧燃烧。

取决于图2所示第二阶段的应用类型，管350的支管351通过阀451完全关闭，且热传热流体流通过该管350的支管352、353带进管370中，所述管370连接第二换热器220的第二氧化剂出口与第一燃烧器110。支管353还装配有阀453，所述阀453可部分或完全地关闭支管353，并因此调节送入管370中的热传热流体(空气)流。

在所示执行形式中，在方法的第二阶段期间不存在向第二换热器220中的热传热流体供应。因此，通过来源30供入第二换热器220中的第二氧化剂(富氧化剂)流不在第二换热器220中预热。所得结果因此为在第二换热器220上游侧上未预热第二氧化剂(富氧化剂)与热传热流体的混合料，并将该混合料通过管370运送至第一燃烧器110的燃烧氧化剂入口。

在图3所述第二阶段的实施方案中，再一次不存在向第二换热器220的热传热流体供应，且管370将第二氧化剂未预热流(富氧化剂)运送至第一燃烧器110的燃烧氧化剂入口。热传热流体(空气)通过管350的支管352和354运送至第一燃烧器110的另一燃烧氧化剂入口。支管354装配有阀454，所述阀454部分或完全关闭支管354并因此调节通过支管354运送至第一燃烧器110中的氧化剂流。管370的支管371连接管370与管350的支管354以将一部分第二氧化剂运送至支管354中以在传热流体作为燃烧氧化剂输送至第一燃烧器中以前将一部分第二未预热氧化剂与热传热流体(空气)混合。支管370具有阀471，所述阀471部分或完全关闭支管371并因此调整不首先与第一热氧化剂(空气)混合而供入第一燃烧器中的第二氧化剂(富氧化剂)的部分，以及在与第一热氧化剂(空气)混合以后供入第一燃烧器中的第二氧化剂(富氧化剂)的部分。

在图4所示第二阶段的实施方案中，在第一燃烧器110上游不存在第一热氧化剂(空气)与第二氧化剂(富氧化剂)之间的混合。第一燃烧器为分级燃烧燃烧器，第一和第二氧化剂中的一种作为主要燃烧氧化剂，另一种作为次要燃烧氧化剂供入第一燃烧器中。

如上所述，可以有用的是在输送热氧化剂流的管上使用更牢固的闭合装置代替可通过调节单元操纵的阀。能够调整热氧化剂通量的先进闭合装置特别公开于FR-A-2863678和2010年12月21日提交的欧洲专利申请No.10306477.0中。

图5显示其它特别牢固的手动闭合装置。

在所示实施方案中，管网的支管351和353各自装配有两个彼此一定间距的法兰。当支管完全关闭时，将密封板以密封的方式安装在两个法兰上。当需要输送热氧化剂通过所述支管351和353中的一个或另一个时，将密封板除去并用管部分455取代，所述管部分455具有相当于两个法兰之间的距离451’或453’的长度，以分别使流体流过所述支管351或353。通过选择具有不同内径的管部分455，通过支管的流量可变化。

支管354具有可选的手动闭合装置：支管354包含彼此接近的两个法兰。这两个法兰之间存在板454’，所述板454’具有基本相当于法兰之间的距离的厚度且包含一个或几个校准开口。当板454’在两个法兰之间移动时，任何通过支管354的流可被完全阻断(当板的固体部分位于支管354的外延中时)，或者可控制变化流(当可变尺寸校准开口位于支管354的外延中时)。

用本发明，熔炉的自主性可以比用富氧氧化剂供应可能发生的长得多。

还可以看出，甚至在富氧氧化剂短缺的情况下，本发明方法和装置能赋予第二阶段期间非常好的熔炉操作灵活性，因此使得可取决于该第二阶段期间所需的主要效果(保持最大吨位、在保持熔融玻璃的性能同时降低吨位、长期保持在一定温度下等)调整熔炉的操作。

Claims

1.在熔融炉中的玻璃熔融方法，

·所述方法使用：

i.选自空气和富氧空气的第一氧化剂，和

ii.具有80-100体积%，优选90-100体积%的氧含量的第二氧化剂，

其中第二氧化剂的氧含量大于第一氧化剂的氧含量，

·熔融炉包含：

i.装配有n个燃烧器以使室中的燃料燃烧的熔融室，所述n个燃烧器产生热能和在室出口处温度为1000-1600℃的热废气流，其中n≥1，所述n个燃烧器中的m个为第一燃烧器，其中1≤m≤n，和

ii.预热装置，

在所述方法中：

·将固体原料在熔融室中熔融以得到熔融玻璃，

·将来自室的热废气流引入预热装置中，

·传热流体流在预热装置中的第一换热器中通过与热废气流热交换而加热以产生冷废气流和温度为600-900℃的热传热流体流，

且其中：

·在方法的第一阶段中：

-第一氧化剂用作传热流体，且

-第二氧化剂流在预热装置中的第二换热器中通过与热传热流体流热交换而预热以产生温度为400-650℃的预热第二氧化剂流和350-650℃的中等温度的传热流体流，

-将量DO1的预热第二氧化剂流作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DO1>0Nm³，

方法的特征在于：

·在第二阶段中：

-将量DO2的第二氧化剂和量DA2的第一氧化剂作为燃烧氧化剂供入m个第一燃烧器中，其中DO1>DO2>0Nm³且DA2>0Nm³，

-将量DA2的第一氧化剂首先以热传热流体流的相应部分的形式供入m个第一燃烧器中，

-将量DO2的第二氧化剂供入m个第一燃烧器中：

○与量DA2的第一氧化剂完全分开，或者

○与量DA2的第一氧化剂完全混合，或者

○部分与量DA2的第一氧化剂混合，且部分与量DA2的第一氧化剂分开，

使得：

i.当将量DO2的第二氧化剂与第一氧化剂在预热装置中的第一换热器上游侧部分或完全混合时，由此所得混合料用作传热流体，且

ii.当量DO2的第二氧化剂与量DA2的第一氧化剂不在第一换热器上游侧混合，而是仅在第一换热器下游侧部分或完全混合，或者根本不混合时，第一氧化剂用作传热流体。

2.根据权利要求1的方法，其中第一氧化剂具有等于21-40体积%的氧含量。

3.根据权利要求2的方法，其中第一氧化剂具有等于21-25体积%的氧含量。

4.根据权利要求1的方法，其中第一氧化剂具有40-90体积%的氧含量。

5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中熔融炉为纵向燃烧器熔炉或横向燃烧器熔炉。

6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中m=n。

7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中预热装置也用于将熔融室下游侧的燃料预热。

8.玻璃熔融装置，其包含：

·供应单元，其包含：

i.燃料来源(10)，

ii.第一氧化剂的第一来源(20)，所述第一氧化剂由空气和富氧空气组成，

iii.第二氧化剂的第二来源(30)，所述第二氧化剂的氧含量为80-100体积%，优选90-100体积%且大于第一氧化剂的氧含量，

·熔融炉，其包含：

i.装配有n个燃烧器的熔融室(100)，其用于使燃料燃烧，在室(100)内部产生热能和热废气流，其中n≥1，熔融室(100)还包含废气出口(120120)以抽空热废气流，

ii.预热装置(210,220)，

·连接供应单元(10,20,30)、预热装置(210,220)和熔融室(100)的管网，在所述熔融装置中：

·n个燃烧器中的m个为第一燃烧器(110)，其中1≤m≤n，且

·预热装置包含：

i.第一换热器(210)，其用于通过与热废气流热交换而加热含有第一氧化剂的传热流体流，其中管网将熔融室(100)的废气出口(120120)与所述第一换热器(210)的热废气流入口连接，并将第一来源(20)与待由所述第一换热器(210)加热的传热流体入口连接，

ii.第二换热器(220)，其用于通过与热传热流体流热交换而将第二氧化剂流预热，其中管网将第二来源(30)与第二交换器(220)的第二氧化剂入口连接，将第一换热器(210)的热传热流体流出口与第二换热器(220)的热传热流体流入口连接，并将第二换热器(220)的热流出口与m个第一燃烧器(110)的燃烧氧化剂入口连接，

其特征在于：

·管网还将第一换热器的热传热流体流出口与m个第一燃烧器的燃烧氧化剂入口连接，

·管网具有调节和分配系统(400)以调节和分配供入m个第一燃烧器(110)中的第一氧化剂的量以及调节和分配供入m个第一燃烧器(110)中的第二氧化剂的量。

9.根据权利要求8的装置，其中调节和分配系统包含连接在第二来源(30)上的调节单元(400)以检测第二氧化剂的可用量或体积，优选还根据检测的可用量或体积调整供入m个第一燃烧器(110)中的第一和第二氧化剂的量。

10.根据权利要求8或9的装置，其中供应单元还包含第二氧化剂的备用储蓄器。

11.根据权利要求8-10中一项的装置，其中m=n。

12.根据权利要求8-11中任一项的装置，其中管网连接第一换热器(210)的热传热流体流出口与m个第一燃烧器(110)的燃烧氧化剂入口而不通过第二换热器(220)。

13.根据权利要求8-12中任一项的装置，其中燃烧氧化剂的第一来源为管道、第一液化燃烧氧化剂的储蓄器或空气气体分离装置。

14.根据前述权利要求中任一项的装置，其中供应单元还包含第二氧化剂的备用储蓄器。

15.根据权利要求8-14中任一项的装置，所述装置包含具有纵向燃烧器或横向燃烧器的熔融炉。