CN105452178A - 用于浸没燃烧式熔化的燃烧器 - Google Patents

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Abstract

一种用于浸入燃烧式熔化的燃烧器，该燃烧器在其内部混合第一气体和第二气体并将混合后的气体经过喷嘴发射，以在被熔化的材料的表面下方燃烧。该燃烧器包括中空管和在该管内的静态混合器，该静态混合器在第一气体和第二气体行进穿过该管时混合该第一气体和第二气体。该混合后的第一和第二气体在管的顶端上的喷嘴离开并被点燃以在被熔化的材料的表面下方产生火焰，该材料可以是玻璃材料。

Description

用于浸没燃烧式熔化的燃烧器
本申请要求2013年2月28日提交的美国申请第61/770593号的优先权权益，其内容全文以参见的方式纳入本文。
技术领域
本发明涉及浸没燃烧式熔化。更具体地，本发明涉及用于浸没燃烧式熔化的燃烧器，且更具体地涉及在燃烧室内部将氧化剂与燃料气体混合的用于浸没燃烧式熔化的燃烧器。
背景
在常规的玻璃熔化器中，燃烧器位于熔化器中的玻璃材料表面上方(例如玻璃配合料和后面熔化的玻璃材料，或者统称“玻璃熔融物”)并朝向玻璃熔融物的顶表面向下引导。在努力提高玻璃熔化器的热效率中，燃烧器也位于熔化物的表面下方并在玻璃熔融物中进行燃烧，这被称为浸没燃烧式熔化器(“SCM”)。在SCM中，燃烧器的火焰和产物(主要是碳氧化物和水)行进穿过并直接接触玻璃带，由此将热量直接传递至玻璃带，带来比常规玻璃熔化器更有效的至玻璃熔融物的热传递。因此，比常规玻璃熔化器更多的来自燃烧的能量被传递到SCM中的玻璃熔融物。行进经过SCM中玻璃熔融物的燃烧火焰和产物也搅拌和混合该玻璃熔融物，从而能够使玻璃熔融物有效混合而不使用机械混合器，在传统的玻璃熔化器中，通常需要这种机械混合器。常规玻璃熔化器中，玻璃熔融物不显著由存在的燃烧器和玻璃材料的表面上方的火焰搅拌而没有机械混合器的帮助。然而，常规玻璃熔化器中，机械混合器的使用是有问题的。由于玻璃熔融物的高温和腐蚀特性，玻璃熔化器中的机械混合器倾向于是昂贵且具有短的有用寿命。随着玻璃熔化器中的机械混合器退化，来自混合器的材料污染玻璃熔融物。SCM可以比常规的玻璃熔化器在更小的容积和更短的时间内使得玻璃熔融物熔化和同质化。相比于常规的玻璃熔化器，SCM改进的热传递和更小的尺寸可以降低能量消耗和资金成本。
图1示出现有的SCM燃烧器10。该示出的SCM燃烧器10包括两个同心管，中心管12和外管14。中心管12将燃料气体G递送至喷嘴18。在管12与外管14之间的环形空间16将氧气O递送至燃烧器，用于离开喷嘴的燃料气体G的燃烧。外管14形成冷却套13的一部分，其围绕内管12和外管14。喷嘴18具有中心气体出口22和多个外气体出口24(例如，六个孔)，多个外气体出口24布置在围绕中心气体出口22的环中。通向外气体出口24的通道以范围在25°至65°的气体离开角度A从中心管12的纵向中心轴线向外倾斜。氧气离开燃烧器穿过环形氧气出口26，其形成在外管14与中心管12之间。沿气体出口角度离开气体出口24的燃料气体被朝向离开氧气出口26的氧气引导并与之混合，从而气体燃烧产生火焰(图未示)，其向上垂直烧入并穿过玻璃熔融物(图未示)。图1的现有燃烧器10通常在如下情况下运行，即喷嘴18的顶部和中心管12与外管的顶部齐平或者在外管14的顶部(以及燃烧器的顶端28)下方凹陷约11/2英寸，从而气体可以在到达燃烧器的顶端28之前与氧气混合。冷却流体F循环经过冷却套13，以冷却燃烧器。
在图1所示的这种SCM中从燃烧器10垂直行进穿过玻璃熔融物的火焰倾向于夹带大量的玻璃熔融物并将玻璃熔融物喷射到熔化器的侧面(图未示)。一些被夹带的玻璃熔融物甚至可能喷洒入熔化器的空气排放系统。该夹带的玻璃熔融物硬化熔化器的上壁和排放系统(包括观察端口、传感器位置、排放管道等)并使其成本提高。该夹带的熔融玻璃材料还可收集在污染减排系统(布袋收尘室，过滤器等)的过滤系统内和上，由此使过滤器积垢。燃烧产物可以大“打嗝”打破穿过玻璃熔融物的表面，其将一些玻璃熔融物向上甩，这可导致未熔化和/或不足够混合的熔融玻璃材料朝向熔化器的玻璃出口(称为抽头)的急张(图未示)。偶尔，这些未熔化或不足够混合的玻璃熔融物中的一些可以离开该抽头而具有所需的完全熔化和混合的玻璃熔融物，这是非常不可取的。在图1所示的典型SCM燃烧器中燃烧产物的高速度也可导致该熔融物中大量气泡的形成。对于很多应用，需要在“澄清”阶段移除这些气泡。在澄清期间，玻璃熔融物必须在足够高的温度下保持以使得气泡在玻璃熔融物中升起而从其移除，产生巨大能量需求。当在一些玻璃组合物下运行时，这种SCM燃烧器也可产生非常大声的破空声。噪声水平可达到约9-dB或100dB，对操作者的听力产生很大威胁，除非两个耳朵都塞住且戴耳罩。
发明内容
本发明的一个方面在进入玻璃熔融物之前在燃烧器中预混合燃料和氧化剂。
根据本发明的另一方面，描述了一种用于SCM的燃烧器，该燃烧器可包括：中空管，该中空管具有顶端和底端；第一气体供应管线，所述第一气体供应管线与所述管的内部连通，以将第一气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端；第二气体供应管线，所述第二气体供应管线与所述管的内部连通，以将第二气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端；以及在所述管中的混合器，所述混合器在所述第一气体和所述第二气体行进穿过所述管时将所述第一气体和所述第二气体混合，从而混合后的气体被发射出所述管的顶端。
静态混合器包括多个叶片，所述多个叶片混合第一气体和第二气体。所述多个叶片每个可靠近螺旋的一部分且所述多个叶片可在右旋扭转与左旋扭转之间交替。相邻叶片的前缘和尾缘可基本彼此垂直地布置。
本发明的替代方面中，所述混合器可以是静态混合器，所述静态混合器导致所述混合后的气体在离开所述管时成漩涡。
根据本发明的一方面，可以在管的顶端上设置喷嘴。多个气体出口可以穿过喷嘴进入与管的内部连通，从而混合后的气体穿过多个气体出口且多股混合气体射流从该喷嘴发射出。根据本发明的一方面，所述多个气体出口可以以相对于所述管的纵向轴线成25°至65°的角度向外倾斜。多个气体出口也可布置在围绕管的纵轴的圆中。各气体出口也可沿切向于该圆的方向垂直地倾斜。如上所述的静态混合器可以位于管中，以将混合后的气体递送至喷嘴。
根据本发明的替代方面，所述多个气体出口可以布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且可以每个形成为圆锥形或圆柱形螺旋的一段。各气体出口也可以相对于所述管的纵向轴线成25°至65°的角度向外倾斜。如上所述的静态混合器可以位于管中并将混合后的气体递送至喷嘴。
根据本发明的另一方面，描述了一种SCM设备，该SCM设备可包括：熔化室，所述熔化室用于容纳熔融池且具有形成在所述熔化室的壁内的注孔；以及燃烧器，所述燃烧器定位在所述注孔中以将火焰注入所述熔化室。该燃烧器可包括：中空管，该中空管具有顶端和底端；第一气体供应管线，所述第一气体供应管线与所述管的内部连通，以将第一气体递送穿过所述管并离开所述管的顶端；第二气体供应管线，所述第二气体供应管线与所述管连通，以将第二气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端；以及在所述管中的混合器，所述混合器在所述第一气体和所述第二气体行进穿过所述管时将所述第一气体和所述第二气体混合，从而混合后的气体被发射出所述管的顶端。该混合器可以是静态混合器，所述静态混合器导致所述混合后的气体在离开所述管时成漩涡。该混合器可以是静态混合器，该静态混合器包括多个叶片，所述多个叶片混合第一气体和第二气体。
喷嘴可位于管的顶端上且多个气体出口可穿过所述喷嘴进入与所述管的内部连通，从而所述混合后的气体穿过所述多个气体出口且多股混合气体射流从所述喷嘴发射。所述多个气体出口可以以相对于所述管的纵向轴线成25°至65°的角度向外倾斜并且可以布置在围绕该管的纵轴的圆中并沿切向于该圆的方向垂直地倾斜。替代地，该多个气体出口可以布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且可以每个形成为圆锥形螺旋的一段。
在本发明的另一方面中，一种熔化玻璃的方法，包括以下步骤：将玻璃熔融物供应入玻璃熔化室；提供第一气体流；提供第二气体流，当与所述第一气体混合时，所述第二气体是可燃的；将第一气体流与第二气体流混合，产生可燃混合气体流；在所述熔化室中的玻璃熔融物的表面下方，将该混合流发射进入所述熔化室，以使该混合气体流在进入所述熔化室时膨胀；以及点燃该混合气体，在熔化室中在所述玻璃熔融物的表面下方产生膨胀火焰并熔化所述玻璃熔融物。该工艺进一步可包括在所述混合气体进入所述熔化室时致使所述混合气体成漩涡的步骤。
将在以下详细描述中阐述附加特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的实施例可认识到。
应当理解前述总体描述和以下详细描述仅是示例性的，且用于提供概览或框架来理解权利要求书的特性和特征。所附附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
下面所述的附图示出本发明的典型实施例且不应认为是本发明范围的限制，因为本发明可允许其它等同有效的实施例。为了清晰和简明，附图不一定按比例，且附图中某些特征和某些视图可能以放大比例或示意的形式来示出。
图1是现有的浸入燃烧式熔化器燃烧器的剖视侧视图；
图2是根据本发明的第一实施例的浸入燃烧式熔化器的燃烧器的局部剖视侧视图；
图3是图2的燃烧器的喷嘴的立体图；
图4是图3的喷嘴的俯视图；
图5是沿图4的线5-5截取的喷嘴的剖视图；
图6是沿图4的线6-6截取的喷嘴的剖视图；
图7是与图2的燃烧器一起使用的喷嘴的第二实施例的立体图；
图8是图7的喷嘴的俯视图；
图9是沿图8的线9-9截取的喷嘴的剖视图；
图10是沿图8的线10-10截取的喷嘴的剖视图；
图11是沿图8的线11-11截取的喷嘴的剖视图；以及
图12示意性示出包括图2-10的燃烧器设备的浸没燃烧式熔化系统。
具体实施方式
现在将参照如附图中所示的一些实施例来详细描述本发明。在实施例描述中，阐述了许多具体细节以便于提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说明显的是，在没有这些具体细节的一些或全部和具有本文没有详细描述的附加或替代细节或特征的情形下，可以实践本发明。在其它实例中，并未对公知特征和/或工艺步骤进行详细描述以使本发明更清楚。此外，用相同或同样的附图标记来识别相同或类似元件。
如图2所示，根据本发明的第一实施例的用于SCM的燃烧器100包括中空管112，其带有闭合的底端113。管112包括靠近底端113的第一端口114和第二端口116，第一端口114和第二端口116与管112的内部连通。其它实施例中，第一端口114和第二端口116中一个或多个可以位于管112的闭合底端113中。喷嘴118安装至或形成在管112的顶端中。静态混合器120位于管112中在第一端口和第二端口114、116与喷嘴118之间。静态混合器120构造成在第一气体和第二气体行进穿过管并穿过静态混合器时将第一气体与第二气体混合。第一外部源(图未示)，例如燃料气体源，诸如天然气，可以通过第一气体供应管线或导管(图未示)连接至第一端口114，以将第一气流供应至管。第二外部源(图未示)，例如氧化剂源，诸如氧气，可以通过第二气体供应管线或导管(图未示)连接至第二端口116，以将第二气流供应至管112。如本领域所熟知的，流量调节器(图未示)将第一气体流和第二气体流分别控制在所需的第一压力和第一流率以及所需的第二压力和第二流率。冷却流体F供应至冷却套113。
如图3-5所最佳看到的，根据一个实施例，喷嘴118可以具有布置在围绕管112的中心轴线的第一环中的多个内或第一气体出口132(例如，六个出口)，以及布置在围绕管112的中心轴线的第二环中的多个外或第二气体出口134(例如，六个出口)。第一气体出口132可以从管112的中心轴线以约45°的第一出口角A1向外倾斜(参见图6)。类似地，第二气体出口134可以从管112的中心轴线以约70°的第二出口角A2向外倾斜(参见图5)。
喷嘴118示出带有第一气体出口132和第二气体出口134，第一气体出口132位于喷嘴118的垂直于第一出口角A1(但可选地相对于第一出口角成一定角度)的第一截头锥部分142，第二气体出口134位于喷嘴118的垂直于第二出口角A2(但可选地相对于第二出口角成一定角度)的第二截头锥部分144。然而，可选地，喷嘴118可以仅具有单个截头锥部分，其同时包括第一和第二气体出口。可选地，喷嘴可以仅仅是管112的圆柱形延伸部，其中第一和第二气体出口位于喷嘴的外周表面中。另一可选实施例中，可以存在一组6至12个第一气体出口，其仅布置在围绕喷嘴118的单个环中。
行进穿过管112的第一气体G和第二气体O由静态混合器120混合且第一气体和第二气体的混合物通过第一和第二气体出口132、134沿第一和第二出口角A1和A2离开喷嘴118。离开喷嘴的混合气体被点燃产生火焰。火焰在玻璃熔融物内沿第一和第二出口角A1和A2远离喷嘴行进，使得火焰远离管的中心轴线向外扩开。相比典型的现有技术SCM燃烧器，火焰的外扩导致燃烧气体的动量在玻璃熔融物中更水平的、扩散的和分散开，从而相比于典型的SCM燃气器，降低了燃烧气体行进穿过玻璃熔融物的垂直速度和动量，并且降低了玻璃的急张。在喷嘴附近产生致密火焰的燃烧器还可以有助于降低或消除熔融池中的冷指的形成并避免在火焰喷射入玻璃熔融物的点处玻璃熔融物的冻结。
静态混合器118可以采用任何一种构造。根据图2所示的实施例，静态混合器118是单件式、螺旋扭曲静态或不动混合器(或简称为螺旋静态混合器)，如可从StaMixCo有限责任公司购买。螺旋静态混合器118由多个螺旋挡板或叶片(例如三个叶片121、122和123)形成，这些挡板或叶片在直径方向上延伸跨越管112的内直径并关于管112的纵轴L对称地螺旋弯曲或扭转。可选地，各叶片右旋扭转(叶片121、123)和左旋扭转(叶片122)。相邻叶片的前缘和尾缘基本彼此垂直。也可采用带有非螺旋叶片的静态混合器，其导致流过该静态混合器的气体产生紊流。例如，可以采用由韦斯特福尔制造公司制造的WestfallModel3050静态混合器。也可采用带有适当螺旋的叶片的静态混合器，诸如具有类似于图2所示的弯曲叶片121、122和124布置的平坦的、非弯曲的叶片的由罗斯工程公司制造的低压降静态混合器。
运行中，第一气体G和第二气体O在静态混合器120的前叶片或第一叶片121的相反侧上被引入管112。第二叶片122的前缘(其垂直于第一叶片121的尾缘布置)将第一气体G的流动分为两股并将第二气体O的流动分为两股。第一气体的一半和第二气体的一半在第二叶片122的第一侧上混合，而第一气体的另一半和第二气体的另一半在第二叶片122的第二侧上混合。以相同的方式，第三叶片123的前缘将离开第二叶片122的混合气体的流动分开并混合，并进一步混合第一气体和第二气体。可在静态混合器上设置不只三个叶片，从而提高气体的混合。由叶片施加给气体的交替的螺旋运动和/或紊流以及流过管的气体的重复分开和重新结合有效地将第一气体与第二气体混合。以此方式，各叶片导致第一气体和第二气体的混合物离开静态混合器120，进入喷嘴118，并离开第一和第二气体出口132和134。
管112、喷嘴118、静态混合器120可以由任何合适的耐热材料制成，如不锈钢，例如304，312，或其它高温不锈钢、奥氏体镍-铬-铁合金，如高温玻璃，例如熔融硅石，或高温热塑性塑料，如聚氯乙烯或聚酰亚胺。第一气体出口132和第二气体出口134相对于管的纵轴的角度分别可以不同于45°和70°。例如，第一气体出口可以限定与管(例如与垂直)的中心轴线范围在约0℃至约75℃，或约45°的第一出口角，并且第二气体出口可以限定与管的中心轴线范围在约45℃至约90℃，或约70°的第二出口角，或约70℃。
图7-11示出本发明的燃烧器110的喷嘴218的替代实施例。类似于图2-6的喷嘴118，喷嘴218具有呈约45°的第一出口角A1的多个内部第一气体出口232，以及呈约70°的第二出口角A2的多个外部第二气体出口234。喷嘴218进一步具有多个相对小的导孔或气体出口(例如，12个小气体导孔236)，其与垂直成70°的出口角A3。喷嘴218可以可选地包括在喷嘴顶端的附加小导孔或气体出口238，其垂直地平行于管112的纵轴定向。该附加的小导孔238可以可选地相对于垂直成一角度并且可以偏移管的垂直轴线。
重要的是混合气体离开气体出口的速度比气体燃烧的速度快。如果气体运动比其燃烧慢，则火焰将“燃烧返回”进入出口并然后返回进入燃烧器，潜在地导致燃烧器爆炸。天然气和氧气的化学计量混合物将以约3.4m/s的速率燃烧。通常，气体以不均匀的速度曲线离开气体出口。靠近气体出口的壁的气体比在出口中心的气体更慢地移动。由此，平均速度必须高于该值。如果气体出口由具有显著长度的孔构成，则速率曲线接近层流状态的抛物线分布。回烧部分地通过产生邻近出口的壁上的骤冷层抑制。在气体在喷嘴中的气体出口的壁附近燃烧时，一些燃烧热量损失到喷嘴的金属或其它材料。靠近气体出口的壁的火焰的冷却产生围绕火焰的外周或离开该出口的气体混合物的“骤冷层”，其有助于熄灭或骤冷该火焰。对于化学计量气体/氧气混合物，该骤冷层仅约0.015cm厚。在该薄边界区域或骤冷层中，并不需要气体混合物移动比燃烧速度快。任何情形中，对于0.25cm直径的气体出口的抛物线轮廓，所要求的速度是燃烧速度的2.25倍。对于紊流情形，这些关系更复杂。速度轮廓是陡峭的但速度不是恒定的。更陡峭的速度轮廓降低了对具有显著高于燃烧速度的平均速度的要求。然而，紊流中的气体速度的可变性提高了所要求的平均速度。提高的压力还提高了燃烧速度。为了防止回烧，可以采用安全因子并具有例如30m/s的最小速度。
大部分混合气体流过更大的第一和第二气体出口234、242，少数混合气体流过更小的气体导孔236，其用于产生导燃火焰。流过更小和更大气体出口的相对速度取决于孔的直径和长度。对于较大的0.25cm直径的出口/孔和较小的0.125cm直径的引导出口/导孔，假设孔的长度在0.5cm至1.5cm之间，经过导孔的速度仅比经过较大孔的气体速度慢约15％。较小的导孔236提供引燃火焰，其防止火焰熄灭，因为从较小的导孔236喷射出的较小、较慢气体射流比从较大的气体出口孔232、234喷射出的较大、较快气体射流更快速地损失动量。通过该布置，已经发现燃烧器128不熄火，即使经过较大孔232、234的速度大于220m/s。当在空气中运行时，现有的燃烧器在这样高的气体速度下可能熄火。本文描述的燃烧器必须通过平衡出口的大小和流过各出口的气体的速率/速度来优化，以避免燃烧回烧至喷嘴和管的内部。
在可选的实施例中(图未示)，SCM燃烧器包括如图2所示的静态混合器120，但不包括在管112顶端的喷嘴。这种布置中，静态混合器延伸至或靠近至管的顶部。通过该结构，第一和第二气体由静态混合器混合，且静态混合器的最后一个叶片导致混合物在离开管的顶部时成漩涡。结果是成漩涡、膨胀的火焰。
另一实施例中，该静态混合器布置有漩涡产生喷嘴，其设置在管112的顶部上。这种漩涡产生喷嘴可以具有气体出口，诸如图2中的出口132和134以及图7中的232和234，不仅是背离纵轴L向外倾斜，而且沿切向于围绕该纵轴L的圆的方向倾斜，从而在气体离开喷嘴时赋予气体顺时针或逆时针的涡旋。通过该构造，在燃烧区外部的气体涡旋、混合和燃烧产生涡旋、膨胀火焰。气体出口可以可选地每个形成为螺旋的一段，以引起由喷嘴喷射的气体涡旋。为了确保第一和第二气体的正确混合，本文前面所述的静态混合器可以位于管112内部并与该段中所描述的涡旋产生喷嘴组合使用。
图12示出包括含有玻璃熔融物熔融池474的熔化室472的浸没燃烧式熔化设备471。熔化室472包括端口476，端口476用于将配合料从料斗475馈送入熔化室472。该配合玻璃熔化材料可以以液态、颗粒或粉末形式提供。熔化室472还包括端口478，废气可通过端口478逸出熔化室472。熔化设备471还包括调节室480，调节室480通过流动通道482连接到熔化室472。来自熔融池474的熔融材料通过流动通道482从熔化室472流到调节室480并然后离开熔化设备471。注孔486形成在熔化室472的壁中。注孔486示出在熔化室472的底壁488中。在替代布置中，注孔486可设置在熔化室472的侧壁490中。注孔486可相对于熔化室472的壁呈垂直或倾斜的。SC燃烧器设备100布置在注孔486中以将火焰喷射入玻璃熔融物熔融池474。
更低的动量垂直分量导致熔化器中玻璃熔融物向上甩的玻璃量减少。这些SCM燃烧器的另一所想要的特征是更快速燃烧。非预混火焰(燃料和氧气不预混的火焰)的燃烧速率受限于气体在燃烧器外部混合的速率。因为混合物的燃烧速度比燃料和氧气的混合速率快，预混火焰可以更快地燃烧。更快的燃烧允许在更小的体积或面积中更致密的热传递。这允许SCM系统中更有效的热传递。
虽然本描述可包括多种具体情况，但这些具体情况不应被认为是对本发明范围的限制，而是作为对于特定实施例是具体情况的特征描述。已经在分开实施方式的情况下描述的某些特征还可以以单一实施方式的组合方式实施。反之，在单一实施方式的情况下描述的各种特征还可以以多个实施方式分开地或以任何合适子组合的方式实施。而且，虽然各特征可在上面描述为某些组合的作用以及甚至最初如此要求，但来自所要求的组合中的一个或多个特征可在某些情况下从组合中删去，以及所要求的组合可用于子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以具体顺序描述了操作，这应该理解为要求这些操作以所示具体顺序或以相继顺序实施，或者所有所示操作可实施以获得理想结果。在某些情况下，多任务并行处理可能是有利的。
范围在本文中可表达为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表示这样一个范围的时候，实例包括从一个特定值和/或到另一特定值。类似地，当使用前缀约摂表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个方面。还应理解，每个范围的端值无论是与另一个端值联系起来还是独立于另一个端值，都是有意义的。
还应注意到，本文的列举涉及以特定方式“构造”或“改适”的本发明部件。在这方面，此种部件以特定方式“构造”或“改适”成具有特定的特性或功能，其中这些列举是与预定使用列举相反的结构性列举。更具体地说，在此对于部件进行“构造”或“改适”的方式的参照代表部件的现有的物理条件，且同样视作对于部件的结构特征的有限列举。
如图中所示的各种构造和实施例所示，已经描述了各种浸入燃烧式燃烧器。
虽然已经描述了本发明的优选的实施方式，但是应理解所述实施方式只是示例性的，且发明的范围仅由被赋予了全部等同形式的所附权利要求来限定，对本领域技术人员显而易见的是，可以进行许多变化和修改。

Claims (19)

1.一种用于浸入燃烧式熔化的燃烧器，包括：
中空管，所述中空管具有顶端和底端；
第一气体供应管线，所述第一气体供应管线与所述管的内部连通，以将第一气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端；
第二气体供应管线，所述第二气体供应管线与所述管的内部连通，以将第二气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端；以及
在所述管中的混合器，所述混合器在所述第一气体和所述第二气体行进穿过所述管时将所述第一气体和所述第二气体混合，从而混合后的气体被发射出所述管的顶端。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述混合器是静态混合器，所述静态混合器导致所述混合后的气体在离开所述管时成漩涡。
3.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，进一步包括喷嘴和多个气体出口，所述喷嘴在所述管的顶端，所述气体出口穿过所述喷嘴进入与所述管的内部连通，从而所述混合后的气体穿过所述多个气体出口且多股混合气体射流从所述喷嘴发射。
4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述混合器是静态混合器，该静态混合器包括多个叶片，所述多个叶片混合第一气体和第二气体。
5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述多个气体出口以相对于所述管的纵向轴线成25°至65°的角度向外倾斜。
6.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述多个气体出口布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且沿切向于该圆的方向垂直倾斜。
7.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述多个气体出口布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且每个形成为锥形螺旋的一段。
8.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述多个气体出口布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且每个形成为螺旋的一段。
9.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述多个叶片每个靠近螺旋的一部分且所述多个叶片在右旋扭转与左旋扭转之间交替。
10.如权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，相邻叶片的前缘和尾缘基本彼此垂直。
11.一种浸没燃烧式熔化设备，包括：
熔化室，所述熔化室用于容纳熔融池且具有形成在所述熔化室的壁内的注孔；
燃烧器，所述燃烧器定位在所述注孔中以将火焰注入所述熔化室，所述燃烧器包括：
中空管，该中空管具有顶端和底端；
第一气体供应管线，所述第一气体供应管线与所述管的内部连通，以将第一气体递送穿过所述管并离开所述管的顶端；
第二气体供应管线，所述第二气体供应管线与所述管连通，以将第二气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端；以及
在所述管中的混合器，所述混合器在所述第一气体和所述第二气体行进穿过所述管时将所述第一气体和所述第二气体混合，从而混合后的气体被发射出所述管的顶端。
12.如权利要求11所述的熔化设备，其特征在于，所述混合器是静态混合器，所述静态混合器导致所述混合后的气体在离开所述管时成漩涡。
13.如权利要求11所述的熔化设备，其特征在于，进一步包括喷嘴和多个气体出口，所述喷嘴在所述管的顶端，所述气体出口穿过所述喷嘴以与所述管的内部连通，从而所述混合后的气体穿过所述多个气体出口且多股混合气体射流从所述喷嘴发射。
14.如权利要求13所述的熔化设备，其特征在于，所述混合器是静态混合器，该静态混合器包括多个叶片，所述多个叶片混合第一气体和第二气体。
15.如权利要求13所述的熔化设备，其特征在于，所述多个气体出口以相对于所述管的纵向轴线成25°至65°的角度向外倾斜。
16.如权利要求15所述的熔化设备，其特征在于，所述多个气体出口布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且沿切向于该圆的方向垂直倾斜。
17.如权利要求15所述的熔化设备，其特征在于，所述多个气体出口布置在围绕所述管的纵轴的圆中并且每个形成为锥形螺旋的一段。
18.一种熔化玻璃的方法，包括以下步骤：
将玻璃熔融物供应入玻璃熔化室；
提供第一气体流；
提供第二气体流，当与所述第一气体混合时，所述第二气体是可燃的；
将第一气体流与第二气体流混合，产生可燃混合气体流；
在所述熔化室中的玻璃熔融物的表面下方，将该混合流发射进入所述熔化室，以致使该混合气体流在进入所述熔化室时膨胀，；
点燃该混合气体，在熔化室中在所述玻璃熔融物的表面下方产生膨胀火焰并熔化所述玻璃熔融物。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述混合气体进入所述熔化室时致使所述混合气体成漩涡的步骤。
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