CN104204669B - 具有多个喷射器的沉浸式燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于玻璃或岩石的熔化的熔炉的沉浸式燃烧器（1），其包括‑排列的多个喷射器，每个喷射器都包括呈圆柱体形状的混合室（2），带有喷射孔（11）、燃料给料管道（3）和助燃剂给料管道（4），它们在圆柱体的外壳处通向混合室，沿着相对于圆柱体的外壳促使燃料和助燃剂的切向流动的方向，以及‑管道系统（12），其允许冷却流体在燃烧器内进行循环，以及，优选地‑实心金属侧部（5），其在喷射器排列（1）的两侧并且平行于喷射器排列且沿着喷射器排列布置，从喷射器开始向上延伸，以及‑保护隔板（6），其位于实心金属侧部（5）的顶部。本发明也涉及包括此类沉浸式燃烧器的熔炉，并涉及使用此类熔炉的熔化玻璃或岩石的方法。

Description

具有多个喷射器的沉浸式燃烧器
技术领域
本发明涉及新式的燃烧器，其包括喷射器排列，用于作为沉浸式燃烧器而被使用在玻璃或岩石的熔炉中，特别是在对于允许岩石的熔化的足够高的温度下。
背景技术
岩石的熔化通常在由焦炭加热的熔炉中在至少等于1460℃的温度下进行。
本发明的目的在于提出新型的燃烧器，使得允许在目前主要被用于玻璃熔化的具有沉浸式燃烧器的熔炉中在高温（接近1500℃）下实现岩石的熔化。
因为岩石的熔化需要显著高于玻璃的熔化的温度，所以通常对于此两种类型的原料使用相同的设备是不可能的。
当期望改装常用的使用沉浸式燃烧器的熔炉用于岩石的熔化时存在的两个主要问题是
-常规用作熔炉壁的绝热和保护的耐火陶瓷的过度磨损，以及
-使用通过沉浸式燃烧器以足够有效的方式提供的热能对于达到所需高温并且没有能量的过度浪费的难度。
耐火陶瓷的磨损能够借助于使用带有裸露金属壁的熔炉，通过冷却液体的循环系统（水冷却套，英文为waterjacket）的持续冷却而被避免。由此带来尤其尖锐的困难在于在带有积极冷却的壁的熔炉中获得1500℃量级的相当高的熔融材料温度。
申请人发现尽管如此，由于在冷却的裸露金属壁与熔融材料之间的界面的水平处，形成了一层玻璃或岩石晶体，其同时起到绝热的作用和金属壁防氧化的保护层的作用，不是不可能同时满足这两个相矛盾的限制。
为了调试适合于在接近1500℃的温度下岩石的熔化的带沉浸式燃烧器的熔炉，由申请人进行的研究和实验虽然已经证明，不幸地是，通过常用的沉浸式燃烧器，在直接邻近沉浸式燃烧器处保持此绝缘固体层是不可能的，并且炉底在燃烧器附近的区域在仅几个小时或几天后即遭受由不可接受的氧化所引起的损坏。
这些氧化引起的损坏是由于在不存在耐火陶瓷时必须使用一个或多个沉浸式燃烧器来注入足够的能量功率，以及沉浸式燃烧器的使用固有的在临近沉浸火焰处存在熔融材料的强烈的对流流动。摇动的并且具有大功率的沉浸火焰也会导致附近的凝固层的熔化以及下面的金属炉底的氧化。
在本申请中提出的新式沉浸式燃烧器使得能够显著地限制，甚至在一定情形下消除熔炉的金属炉底的这些氧化损坏。借助在后文更加详细描述的多种技术手段的创新结合，申请人因此成功地分开以及稳定此类燃烧器的沉浸火焰，并且在此沉浸火焰紧挨的附近保持由熔融的玻璃或岩石的局部凝固而形成的保护层，所有这些都通过同时注入足够总量的能量以及最优化在燃烧器的火焰与熔融材料之间的热传递。
具有排成两行的多个喷射器的沉浸式燃烧器在专利GB 1 157010中已经是已知的。其涉及空气/气体燃烧器，其声明能够达到1500℃的温度。但是此燃烧器未提出混合室以及气体燃料与助燃剂（空气）在注入到熔化材料中之前被充分混合，这在助燃剂的氧含量高时具有非常大的风险。
此外，从能量效率的角度来讲，沉浸式燃烧器的使用对于空气/气体混合物的燃烧是不令人满意的。实际上，在1500℃下熔融玻璃浴中空气/气体火焰的能量传递效率仅接近27%，但是对于O2/气体火焰其约等于75%。
但是更好的能量效率的此优势伴随着炉壁以及燃烧器自身的氧化问题的增加，这些问题当助燃剂的氧含量大以及火焰温度高时变得更严重。然而，甲烷/O2火焰具有接近3000K的温度，显著高于甲烷/空气火焰仅接近2200K的温度。
发明内容
本发明的基本主要思想因此是将通过与空气相比显著富含氧的助燃剂起作用的沉浸式燃烧器的非常热的火焰分开，以及尽可能有效地冷却直接临近这些多个小火焰的底部的燃烧器区域。
因此本发明的燃烧器包括多个单独的喷射器，其每个单独通过至少一个燃料给料管道和至少一个助燃剂给料管道而被供给，在被喷射之前，通过这两种气体流的切向流动，燃料和助燃剂在混合室中被混合，并且在混合室的出口之后立即被燃烧。重要的是理解混合室的增多化和小型化由于简单和灵活的几何形状而使得允许使用利用气体/氧气混合物的沉浸式燃烧器而没有爆炸的风险，并且具有大的能量效率，同时限制由直接临近火焰处的金属表面的氧化所引起的损坏。
因此本发明的主题在于旨在用于玻璃或岩石的熔化的熔炉中的沉浸式燃烧器，其包括
-排列的多个喷射器，每个喷射器都包括圆柱体形状的混合室，其带有喷射孔、燃料给料管道和助燃剂给料管道，它们在圆柱体外壳处通向混合室，沿着促使燃料和助燃剂相对于圆柱体外壳的切向流动的方向，以及
-管道系统，其允许冷却流体在燃烧器内进行循环。
本发明的另一个主题在于包括作为沉浸式燃烧器的至少一个此类燃烧器的熔炉，以及使用此类熔炉的可玻璃化材料的熔化方法。
如在概述中所解释的，大量喷射器的排列，其中每一个喷射器都是具有特定几何形状的混合室，是本发明的核心。
借助下面的详细解释，本领域技术人员能够确定每个燃烧器合适数量的喷射器。对于每个燃烧器包括在20和100之间，优选地在30和80之间的喷射器数量的这些燃烧器，申请人已经获得良好结果。
虽然原则上可设想喷射器被排列成几个互相平行的行，出于明显的简化燃烧器几何形状的考虑，优选燃烧器只包括单一排列的喷射器。换言之，优选所有喷射器均排列在单一的直线上。
每个喷射器的圆柱体的混合室通过其有利地为圆形形状的喷射孔通向燃烧器的表面。喷射器排列的所有喷射孔优选地具有大致相同的直径，该直径优选地包括在2和20mm之间，特别地在5和10mm之间。
分隔两个喷射孔的距离有利地与这些孔的直径相同或接近，距离/直径的比值优选在0.7和5之间，特别地在0.9和3之间，以及更优选地还在1和2之间。
形成每个混合室的圆柱体的高度优选在12和30mm之间，特别地在14和25mm之间，以及理想地在15和23mm之间。此圆柱体的高度对于火焰的量和热传递的效率是重要的参数。实际上，其决定气体混合物在喷射器中的停留时间。当此停留时间过长时，气体混合物在混合室内过度燃烧，这表现为混合室的热退化。相反地，过小的高度（停留时间太短）使得气体混合物未能充分地燃烧，并且因此也不能供给足够的热量来在喷射器出口处保持稳定火焰。因此存在火焰的分离和燃烧反应不完全的风险。
申请人观察到例如直径为5mm的混合室对于15mm的高度同时产生很好地附着的火焰和有效的热传递。
燃料和助燃剂给料管道的几何形状也非常重要。在混合室内气体的流动应该是有规律的，并且允许气体有效的混合。因此，燃料和助燃剂给料管道有利地在邻近圆柱体的外壳的底部处通向圆柱体的外壳中，优选在外壳的下四分之一中并且在完全相反的点处。
燃料和碳氢燃料给料管道在其所输送的气体流的流动方向上有利地变窄。换言之，优选给料管道的截面在其通向混合室内的点处是最小的。
气体（燃料/助燃剂）在混合室内的喷射方向也非常重要。申请人实际上已经验证了必须避免沿着径向方向的喷射，其会引起混合室内强烈的涡流以及火焰的不稳定性。这是碳氢燃料和助燃剂的喷射必须沿着切向方向进行的原因，气体混合物的切向流动产生规律的涡旋。
为了确保涡旋流动的规律性，重要的是两种待混合的气体的喷射速度要大致相同。本领域技术人员能够容易地根据期望燃料的化学计量比以及燃料和助燃剂的化学组成来计算每种气体流量的合适比值。对于此两种气体的大致相等的喷射速度，两种给料管道的横截面-在其通向混合室内的地点处-的比值应该反映出气体流量的比值。作为示例，当助燃剂的体积流量是燃料的体积流量的两倍时，则助燃剂给料管道的横截面应该是燃料给料管道的横截面的两倍。
作为示例，对于CH4/O2混合物（燃烧化学剂量比1：2），O2的给料管道的直径与CH4的给料管道的直径的比值为21/2。
本发明的燃烧器因此具有与燃料给料管道和助燃剂给料管道相同数量的混合室。所有燃料给料管道优选地由本发明中称作“燃料进口”的公共管道衍生。类似地，所有助燃剂给料管道由称作“助燃剂进口”的公共管道衍生。这两种进口管道的每一个均优选地包括气体流量的调节装置。
此外，两个公共进口管道中每一个的尺寸均被调整以便于在单独的给料管道的系列中以恒压分配燃料和助燃剂。为此，公共的进口管道被构造为从气体流量的调节装置起，其横截面随着与喷射器的距离增大而同等地减小。燃料和助燃剂的进口管道的缩小能够借助于管道下面的隔板的倾斜而获得，例如通过在GB 1 157010中所述的方式。此外，公共进口管道可包括将其划分成互相连通的几个子隔间或分区的部分隔板或者半隔板。
形成本发明的燃烧器的材料优选为耐火不锈钢，特别是耐火不锈钢310。
如在概述中所解释的，在本发明的熔化熔炉中，耐火的绝热材料有利地被在裸露金属壁的表面上形成的凝固的玻璃的绝热层所替代。很容易理解在燃烧器的表面上也促进此类绝热和保护层的形成是非常有好处的。因此，本发明的燃烧器有利地包括用于使此晶体层稳定的多种技术装置。
这些装置中的第一个是允许优选为水的冷却流体在燃烧器内进行循环的管道系统。这些管道优选地只在燃烧器的顶部表面的下方在喷射器排列的两侧延伸。此外，其应该允许冷却混合室和给料管道，以及燃料和助燃剂的进口管道。
此外，固体层的形成也通过在喷射器排列的两侧平行于喷射器排列且沿着喷射器排列被布置的实心金属侧部（flanc）而被促进。这些金属侧部从喷射器起是上升的，即其厚度随着相对于喷射器的距离而增加。
对于直线斜率，相对于水平线的角度优选在20和50°之间，特别地在25和45°之间。
这些上升的金属侧部优选地在其表面包括多个突出的元件，用于促进凝固的玻璃元件的挂料(accrochage)，并且防止其在喷射器排列的方向上向下滑动。这些突出的元件优选相当规律地分布在侧部的整个表面上。其例如可以是顶峰或隔板，后者优选地大致垂直于金属侧部的斜面。
在本发明的燃烧器的一个优选实施例中，金属侧部具有带有多个梯级的阶梯或台阶的形状。实际上，由这些梯级限定的水平表面显著减小了凝固的玻璃层的滑动的风险。如燃烧器主体一样，金属侧部可包括允许冷却液体进行循环的内部管道系统，或者冷却的管道系统可延伸直至实心金属侧部中。然而，其不是本发明的优选实施方式。
位于喷射器排列的两侧的金属侧部具有双重作用：一方面，其构成在燃烧器主体被腐蚀而损坏之前将会氧化的保护材料。此外，金属侧部在喷射器排列的周围产生保护区域，在此处熔融物质的唯一的流动是由多个火焰产生的对流流动。免受流动的流侵袭的火焰因此是稳定的，并且较少对于燃烧器的金属表面和邻近的侧部的损坏。
在喷射器排列与实心金属侧部之间存在最优的距离。在喷射器与实心金属侧部之间的此距离优选在20和60mm之间，特别地在25和40mm之间，以及理想地接近30mm。当此距离太小时，即小于20mm，由于非常热的火焰促进了侧部的腐蚀。反之，显著超过60mm的太大的距离将不能够使得火焰免受熔融物质流动的流的侵袭，并且不能够产生使火焰稳定的条件。
在将喷射器排列与金属侧部分开的区域中有利地存在突出的元件，例如齿状物，如在金属侧部上突出的元件一样，其用来促进与燃烧器的金属表面接触的凝固的玻璃层的固定。
实心金属侧部也可以呈现在喷射器排列的端部处，由此封闭由沿着喷射器排列伸展的金属侧部所形成的“凹部”。本发明的燃烧器因此有利地在喷射器排列的每个端部处包括上升的实心金属侧部，其与平行于喷射器排列布置的实心金属侧部形成直角。此有利的实施例在图2中示出。
申请人发现实心金属侧部的效率能够通过与实心金属侧壁接触并且在后者的顶峰之外延伸的竖直的保护隔板的存在而被更加增强，其优选地在实心金属侧部的整个长度上延伸。相对于金属侧部的顶峰描述的这些保护隔板的高度优选在5和10cm之间，且厚度在0.5和2.5cm之间，优选在1和1.5cm之间。这些隔板不仅有利地存在于平行于喷射器排列的金属侧部上，也存在于位于喷射器排列的端部的金属侧部上。
本发明的主题不仅仅在于如上所述的具有多个火焰的燃烧器，也在于玻璃或岩石的熔炉，其具有
-可玻璃化物质的输入区域，
-熔化物质的出口区域以及，在这些区域之间，
-熔化物质的流动区域，
在熔化物质的流动区域中，所述熔炉包括根据本发明的至少一个沉浸式燃烧器，所述燃烧器被放置使得喷射器排列的方向大致与熔化物质的流动方向相垂直。
此燃烧器当然被用作沉浸式燃烧器，即其被安装在熔炉的炉底处，优选地使得喷射孔大致与熔炉的炉底的表面在相同的水平高度处，金属侧部和隔板相对于炉底的表面是凸出的。
燃烧器可具有略小于但是接近熔炉的宽度的总长度。该熔炉因此可包括覆盖熔炉的几乎整个宽度的根据本发明的单个沉浸式燃烧器，或者包括在熔融物质的流动方向上相继放置的平行的多个沉浸式燃烧器。
也能够设想沉浸式燃烧器可以是足够短的以便于在熔炉的宽度方向上排列，所有燃烧器大致覆盖熔炉的整个宽度。
可以预想其它的构型，并且本领域技术人员将能够从中选择以便于获得可玻璃化物质的均匀熔化。
如在概述中所解释的，本发明的熔炉优选地用于在1400℃到1600℃量级的高温下岩石的熔化，高于对于玻璃的熔化所需的温度。在这样的温度下，在玻璃熔炉中常用作绝热材料的耐火陶瓷遭受过度磨损。
虽然在原理上没有什么反对本发明的燃烧器在包括耐火（réfracteur）绝热材料的常规熔炉中的使用，但是这些燃烧器在高温下运行的熔炉中使用是尤其有利的。在优选的实施例中，本发明的熔炉因此包括例如由锅炉钢A42CP制成的直接与熔融物质接触的裸露金属壁，并且基本上没有耐火陶瓷的绝热材料，至少在与玻璃的或岩石的浴接触的熔炉的沉浸区域中。虽然不涉及优选的实施例，如有必要本发明的熔炉的炉顶能够通过耐火材料的装置被隔离开。
如燃烧器一样，该熔炉优选地包括允许冷却流体在炉壁内进行循环的至少一个内部管道系统。这些管道有利地冷却与熔融物质的浴接触的没有耐火绝热材料的所有区域。
最后，本发明的主题在于使用根据本发明的熔炉将可玻璃化材料熔化的方法，所述方法包括，
-将可玻璃化物质输入到熔炉的可玻璃化物质的输入区域中，
-给一个或多个沉浸式燃烧器供给可燃气体，优选天然气，以及供给气体助燃剂，优选氧气，
-在熔融物质的出口区域中提取熔融物质，以及
-使得优选为水的冷却液体在熔炉的壁中和/或在燃烧器中在用于此目的的管道系统中循环。
可玻璃化物质有利地包括一定比例的岩石，优选玄武岩。此比例有利地至少等于40%。
岩石特别是玄武岩的存在，通常表现为熔融物质的粘性的显著减小。纯玄武岩在液相线温度时通常具有小于100泊的粘性，但是基于硅石的熔化玻璃的粘性通常在100和1000泊之间。使用如上所述的具有多个小型化的喷射器的燃烧器的本发明的方法对于具有低粘性的熔融物质是尤其有利的。实际上，当常规的沉浸式燃烧器被使用在此类低粘性的熔化物质中时，所形成的大尺寸的烟气泡上升过快至玻璃浴的表面，并且在熔炉的炉顶上引起不期望的喷发。此外，当穿过熔融物质的此通过太快时，在热烟气泡与玻璃之间的热传递只部分进行，并且烟气在达到熔融玻璃的温度之前逃逸至熔炼室中。本燃烧器的使用释放出更小尺寸的烟气泡，减慢了烟气泡的上升，增加了气泡与玻璃之间的接触表面，并且由此提高了热传递的效率。因此在本发明的熔化方法中，熔化物质优选在液相线温度下具有的粘性小于200泊，优选地小于100泊。
因为玄武岩需要的熔化温度高于基于硅石的玻璃的熔化温度，紧接在熔化的玻璃的出口区域的上游的熔融的岩石的温度优选在1400℃和1600℃之间，特别地在1450℃和1500℃之间。
由于大量的小尺寸的燃烧器，每个燃烧器的单独的功率可以是有限的。借助每个提供12kW的多个喷射器（50个喷射器），申请人已经获得玄武岩（岩石TA9）在1500℃的温度下良好的熔化结果。单个提供24kW功率的喷射器也已经被测试。因此根据本发明的方法借助每个提供的功率包括在10和80kW之间的喷射器有利地运行，优选在12和50kW之间，以及特别地在12和30kW之间。
每个喷射器的功率越小，对于总的热传递（从玻璃浴浮出的烟的温度=玻璃浴的温度）需要的浴的高度越小。
附图说明
本发明现在借助于附图进行说明，其中，
图1显示本发明的燃烧器的横向剖面图；
图2显示根据本发明的燃烧器的透视图；
以及图3显示两个喷射器的顶视图。
具体实施方式
更确切地，图1显示根据本发明的燃烧器1的横向剖面图，切割平面经过喷射器，其包括圆柱体的混合室2，混合室2通过喷射孔11通向燃烧器的表面。在混合室2中通出助燃剂给料管道4，其位于横向的平面中，以及燃料给料管道3，其位于横向的平面之外。燃料给料管道3和助燃剂给料管道4分别将混合室连接至位于燃烧器1下部中的燃料进口管道7和助燃剂进口管道8。管道12几乎穿过燃烧器的整个长度而允许冷却液体在燃烧器内进行循环。在喷射器的两侧存在台阶或阶梯形状的实心金属侧部5。竖直的保护隔板6与实心金属侧部5接触，并且在金属侧部的最高点的上方适当地延伸。在金属侧部5与喷射器之间，齿状物13从燃烧器的主体突出。这些齿状物主要用来稳定在燃烧器的表面直接邻近喷射器处形成的凝固的玻璃层，并且因此稳定火焰。
在图2上发现一定量的这些元件，即保护隔板6、实心金属侧部5、齿状物13，以及在此结构的凹部处的几十个喷射器的排列，其中只有喷射孔11是可见的。此图还显示出，在燃烧器1的每个端部的实心金属侧部9以及保护隔板10，其分别延续金属侧部5和隔板6，并且与后者形成直角。
最后，图3更清楚地显示喷射器的混合室2的几何形状。燃料和助燃剂的给料管道3、4通向混合室中完全相反的点。它们不是沿着径向方向而是沿着切向方向喷射其运送的气体，使得产生气体的切向流动，并且使得形成通过喷射孔11离开该室的气体混合物的涡旋。冷却管道12通过混合室2下方的透明被示出。

Claims (19)

1.一种用于岩石熔化的熔炉的沉浸式燃烧器（1），包括
-排列的多个喷射器，每个喷射器都包括呈圆柱体形状的混合室（2），带有喷射孔（11）、燃料给料管道（3）和助燃剂给料管道（4），它们在圆柱体的外壳处通向混合室内，燃料给料管道和助燃剂给料管道在圆柱体形状的混合室的外壳的相反的点处通向圆柱体的外壳中，沿着相对于圆柱体的外壳促使燃料和助燃剂的切向流动的方向，以及
-管道系统（12），其允许冷却流体在燃烧器内进行循环。
2.根据权利要求1所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，其在喷射器排列的两侧还包括自喷射器起上升的平行于喷射器排列布置的实心金属侧部（5），该平行于喷射器排列布置的实心金属侧部沿着喷射器排列的整个长度布置。
3.根据权利要求2所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，其还包括与平行于喷射器排列布置的实心金属侧部（5）接触并且在实心金属侧部的顶峰之外延伸的竖直的保护隔板（6）。
4.根据权利要求1所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，燃料给料管道和助燃剂给料管道通向圆柱体的外壳中邻近圆柱体的外壳的底部处。
5.根据权利要求4所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，燃料给料管道和助燃剂给料管道在圆柱体的外壳的下四分之一中通向圆柱体的外壳中。
6.根据权利要求1所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，燃料给料管道（3）由公共的燃料进口管道（7）衍生，且助燃剂的给料管道（4）由公共的助燃剂进口管道（8）衍生，每个进口管道（7、8）均包括流量的调节装置。
7.根据权利要求2所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，平行于喷射器排列布置的实心金属侧部（5）在其表面上包括多个突出的元件。
8.根据权利要求2所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，平行于喷射器排列布置的实心金属侧部（5）具有带有多个梯级的台阶的形状。
9.根据权利要求2所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，其在喷射器排列的每个端部处还包括上升的实心金属侧部（9），喷射器排列的每个端部处的实心金属侧部（9）与平行于喷射器排列布置的实心金属侧部（5）形成直角，以及包括与此喷射器排列的每个端部处的实心金属侧部（9）接触并且在其顶峰之外延伸的竖直的保护隔板（10）。
10.根据权利要求1所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，喷射孔（11）具有在2和20mm之间的直径。
11.根据权利要求1所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，形状为圆柱体的混合室（2）具有在12和30mm之间的高度。
12.根据权利要求2所述的沉浸式燃烧器，其特征在于，在喷射器排列与实心金属侧部之间的距离在20和60mm之间。
13.一种岩石的熔炉，其具有可玻璃化物质的输入区域、熔融物质的出口区域以及在这些区域之间的熔融物质的流动区域，所述熔炉在熔融物质的流动区域中包括根据任一前述权利要求的安装在熔炉的底部处的至少一个沉浸式燃烧器，所述燃烧器被放置成使得喷射器排列的方向大致垂直于熔融物质流动的方向。
14.根据权利要求13所述的岩石的熔炉，其特征在于，其具有金属壁并且在沉浸区域处没有耐火陶瓷构成的绝热材料。
15.根据权利要求13所述的岩石的熔炉，其特征在于，其包括允许冷却流体在熔炉的壁内进行循环的至少一个管道系统。
16.一种使用根据权利要求13至15中任一所述的熔炉的可玻璃化物质的熔化方法，所述方法包括，
-将可玻璃化物质输入至熔炉的可玻璃化物质的输入区域，
-给一个或多个沉浸式燃烧器供给可燃气体，以及供给气体助燃剂，
-在熔融物质的出口区域中提取熔融物质，以及
-使冷却液体在熔炉的壁中和/或在燃烧器中在用于此目的的管道系统中循环。
17.根据权利要求16所述的可玻璃化物质的熔化方法，其特征在于，可玻璃化物质包括岩石。
18.根据权利要求17所述的可玻璃化物质的熔化方法，其特征在于，可玻璃化物质包括玄武岩。
19.根据权利要求16所述的可玻璃化物质的熔化方法，其特征在于，紧挨熔化玻璃的出口区域的上游的熔化可玻璃化物质的温度在1450℃和1500℃之间。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473474C1 (ru) * 2011-12-08 2013-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы
EP3003997B1 (en) * 2013-05-30 2021-04-28 Johns Manville Submerged combustion burners with mixing improving means for glass melters, and use
GB201501310D0 (en) * 2015-01-27 2015-03-11 Knauf Insulation And Knauf Insulation Gmbh And Knauf Insulation Doo Skofja Loka And Knauf Insulation Burner for submerged combustion melter
FR3042187B1 (fr) 2015-10-08 2023-08-25 Saint Gobain Isover Fibres minerales
CN105884173A (zh) * 2016-04-08 2016-08-24 徐林波 玻璃液的清洁熔化方法及熔窑
CN106765061B (zh) * 2017-01-05 2023-07-11 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 燃烧器区域变截面适应灵活性调峰的煤粉锅炉炉膛
FR3074262B1 (fr) * 2017-11-30 2020-12-11 Saint Gobain Isover Bruleur comprenant une piece d'usure
HRP20240612T1 (hr) 2018-03-16 2024-07-19 Saint-Gobain Isover Uronjeni plamenik, peć za taljenje stakla, postupak za taljenje ustakljivih materijala
FR3078963B1 (fr) * 2018-03-16 2021-05-28 Saint Gobain Isover Bruleur immerge
FR3082283B1 (fr) * 2018-06-07 2020-05-22 Saint-Gobain Isover Bruleur immerge
FR3086740B1 (fr) 2018-09-28 2021-01-01 Saint Gobain Isover Four a bruleur immerge
CN110963673B (zh) * 2018-12-19 2022-07-12 液化空气（中国）研发有限公司 一种自冷却浸没式燃烧器及包括该燃烧器的玻璃窑炉
EP3715713A1 (en) * 2019-03-26 2020-09-30 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Compact flame-curtain burner, method for operating the burner and use of the method
FR3099474A1 (fr) 2019-07-30 2021-02-05 Saint-Gobain Glass France Preparation d’un silicate d’alcalin en combustion immergée
US11912608B2 (en) 2019-10-01 2024-02-27 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass manufacturing
FR3106132B1 (fr) 2020-01-15 2023-05-19 Saint Gobain Isover Fusion de matière vitrifiable
CN111256117B (zh) * 2020-03-13 2024-08-13 上海动银科技有限公司 一种浸没式燃烧设备的燃烧方法
FR3116815B1 (fr) 2020-11-30 2023-04-28 Saint Gobain Isover Procede de traitement de dechets verriers
CN117072970B (zh) * 2023-08-18 2024-03-19 江苏众金环保科技有限公司 一种浸没式燃烧器的可更换式喷嘴

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86104299A (zh) * 1985-06-25 1987-03-11 Ppg工业公司 以固体燃料或燃料—配合料混合物熔化玻璃或类似材料用的原料
CN87100744A (zh) * 1986-02-19 1987-12-02 Ppg工业公司 熔化玻璃配合料之类物料的燃烧器设计
CN101484750A (zh) * 2006-07-06 2009-07-15 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 加热炉料的方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1157010A (en) * 1966-10-03 1969-07-02 Inst Gaza A Burner for the Combustion of Gas
DE2543051A1 (de) * 1974-10-30 1976-05-06 Union Carbide Corp Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von glas
US4237858A (en) * 1978-01-16 1980-12-09 John Zink Company Thin and flat flame burner
FR2524610B1 (fr) * 1982-04-06 1987-02-06 Saint Gobain Isover Perfectionnements aux bruleurs a combustion interne
IT1259347B (it) * 1992-03-18 1996-03-12 Metodo per ottenere la combustione di gas poveri mediante un gas comburente e relativo dispositivo di combustione
DE4327237C1 (de) * 1993-08-13 1994-08-25 Sorg Gmbh & Co Kg Verfahren zum Schmelzen von Glas in einem Wannenofen und Wannenofen hierfür
US5599182A (en) * 1995-07-26 1997-02-04 Xothermic, Inc. Adjustable thermal profile heated crucible method and apparatus
US5979191A (en) * 1997-06-02 1999-11-09 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. Method and apparatus for melting of glass batch materials
JP3770356B2 (ja) * 1997-11-10 2006-04-26 大陽日酸株式会社 液体燃料用バーナー及びその装着構造並びに燃焼方法
JP4344974B2 (ja) * 2000-11-01 2009-10-14 大同特殊鋼株式会社 酸素バーナ
JP2004091307A (ja) * 2002-07-10 2004-03-25 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラス製造方法
PT1667934E (pt) * 2003-09-19 2011-05-26 Saint Gobain Prepara??o de silicato num forno de queimadores imersos em meio reductor
US7695275B2 (en) * 2004-06-02 2010-04-13 Fuel Management, Inc. Air:fluid distribution system and method
DE102007008299B4 (de) * 2006-08-12 2012-06-14 Schott Ag Verfahren zur Herstellung von Gläsern, wobei die chemische Reduktion von Bestandteilen vermieden wird
FR2914986B1 (fr) * 2007-04-12 2015-04-10 Saint Gobain Isover Bruleur a combustion interne
FR2915989B1 (fr) * 2007-05-10 2011-05-20 Saint Gobain Emballage Injecteur mixte a bas nox
GB2449267A (en) * 2007-05-15 2008-11-19 Alstom Technology Ltd Cool diffusion flame combustion
JP5113570B2 (ja) * 2008-03-14 2013-01-09 大阪瓦斯株式会社 輝炎バーナ
CN101358007B (zh) * 2008-09-25 2010-11-10 上海化工研究院 有机粒子刚性增韧的超高分子量聚乙烯合金的制备方法
JP5406564B2 (ja) * 2009-03-06 2014-02-05 大阪瓦斯株式会社 複合管状火炎バーナ
DE102010004787B4 (de) * 2010-01-16 2014-02-13 Lurgi Gmbh Verfahren und Brenner zur Herstellung von Synthesegas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86104299A (zh) * 1985-06-25 1987-03-11 Ppg工业公司 以固体燃料或燃料—配合料混合物熔化玻璃或类似材料用的原料
CN87100744A (zh) * 1986-02-19 1987-12-02 Ppg工业公司 熔化玻璃配合料之类物料的燃烧器设计
CN101484750A (zh) * 2006-07-06 2009-07-15 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 加热炉料的方法

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