CN106277718A - 一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法 - Google Patents

一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法，将氧气和燃料通过燃烧器送至通道空间内燃烧，对通道空间和玻璃液进行加热，其中，燃料的通入速度为VF，氧气的通入速度为VOX，相对速度差D＝(VF‑VOX)/VF，通道温度为0～1500℃，控制相对速度差D大于25％。本发明采用纯氧燃烧的方式对池窑通道进行加热，减少废气排放及热量损失，达到节能减排与环保的目的。本发明根据不同的通道温度对燃料速度、相对速度差等参数进行控制，通道温度均匀性好，控制精准。

Description

一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃熔制技术，尤其涉及一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法。
背景技术
玻璃纤维池窑分为熔化部和通道两个部分，其中，熔化部采用纯氧燃烧技术，并且该技术在国内外都已得到应用。而通道部目前仍采用空气燃烧，或者将空气和燃料燃烧加热到1000℃左右再切换到纯氧燃烧。
空气燃烧存在下述问题：其一，空气燃烧的火焰温度不高，热辐射能力弱，且在此过程中空气中大量的氮气进入通道，吸收大量的热量后从烟道排出，燃烧热利用效率非常低，使得玻璃纤维行业的生产成本日趋增长。其二，空气燃烧升温对温度控制的精度相对较差，会导致通路空间温度不均匀，进而引起耐火材料膨胀不均匀，该缺陷容易影响通路结构，存在一定的安全隐患。其三，空气燃烧技术一般燃点较高，不能满足通路在低温情况下的加热需要。
随着玻璃纤维行业竞争的加剧，燃料价格的攀升，为了减少能源消耗，降低生产成本，响应国家节能减排号召，玻璃纤维池窑通道的升温过程以及正常生产过程的燃烧方法亟待改变。通道的纯氧燃烧技术是必然趋势，但通道的纯氧燃烧仍存在较大问题，特别是存在温度控制不精准，不均匀等技术问题。若燃料与氧气的通入速度控制不当，还容导致火焰过短或温度过大，损害燃烧器及耐火材料，减少通道使用寿命。
发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法，该方法使用特殊的燃烧器加热通路空间及玻璃液，提高了火焰燃烧温度和热利用效率，减少了燃烧过程中废气的产生以及废气带走的热量，从而降低了生产能耗和成本，达到节能减排和环保的目标。
本发明提供了一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法，氧气和燃料通过燃烧器1送至通道空间3内燃烧，对通道空间3和玻璃液2进行加热；
其中，燃料的通入速度为VF，氧气的通入速度为VOX，相对速度差D＝(VF-VOX)/VF，通道温度为0～1500℃，控制相对速度差D大于25％。
其中，所述燃料通入速度VF的范围为0～100m/s，所述氧气通入速度VOX的范围为0～10m/s。
其中，所述通道温度控制为大于0℃且不高于500℃时，控制所述相对速度差D的范围为25％＜D≤50％。
其中，所述通道温度控制为大于500℃且不高于1000℃时，控制所述相对速度差D的范围为50％＜D≤90％。
其中，所述通道温度控制为大于1000℃且不高于1500℃时，控制所述相对速度差D的范围为D＞90％。
其中，所述通道温度控制为大于0℃且不高于500℃时，燃料通入速度VF的范围为0＜VF≤15m/s。
其中，所述通道温度控制为大于500℃且不高于1000℃时，燃料通入速度VF的范围为15＜VF≤50m/s。
其中，所述通道温度控制为大于1000℃且不高于1500℃时，燃料通入速度VF的范围为50＜VF≤100m/s。
其中，所述通道温度为大于0℃且不高于500℃时，控制所述相对速度差D的范围为25％＜D≤50％，并控制燃料通入速度VF的范围为0＜VF≤15m/s；所述通道温度为大于500℃且不高于1000℃时，控制所述相对速度差D的范围为50％＜D≤90％，并控制燃料通入速度VF的范围为15＜VF≤50m/s；所述通道温度为大于1000℃且不高于1500℃时，控制所述相对速度差D的范围为D＞90％，并控制燃料通入速度VF的范围为50＜VF≤100m/s。
其中，燃烧火焰温度为1000～1800℃。
池窑熔化部燃烧主要是对玻璃粉料进行加热，将玻璃熔制为玻璃液，玻璃通道的加热则是保持玻璃的液体状态，调节玻璃液黏度等各项性能，通道中玻璃液的质量对后续玻璃纤维成型有较大影响。因此，通道加热方法对温度的均匀性有较高要求，根据本发明提供的玻璃液通道加热方法，主要是通过控制燃烧过程中燃料与氧气相对速度差，使通道在不同温度下能保持温度的均匀性，并且显著提高热辐射能力及热利用率，减少热量损失，具有节能环保等优点。
具体地，氧气和燃料通过燃烧器送入至通道空间内燃烧，对通道空间和玻璃液进行加热，本发明中，燃料包括天然气、液化石油气等可供燃烧的物料，燃料的通入速度为VF，氧气的通入速度为VOX，相对速度差D＝(VF-VOX)/VF，本发明使用氧气作为助燃气体，有效弥补了空气燃烧火焰温度不高，热辐射能力弱等缺点，并且避免了对空气中氮气的加热，有效提高了热利用率。
本发明提供的加热方法适用的通道温度为0～1500℃，具体地可将通道温度由常温加热到1500℃，本发明采用燃料与氧气进行燃烧，深入研究了通道内的纯氧燃烧技术，该技术需控制好燃料与氧气的相对速度。本发明提出相对速度差D宜控制为大于25％。若相对速度差低于25％，此时燃料的流量较小，氧气流量相对较高，会导致燃烧器的火焰短，燃烧器出口温度高，并且热辐射及热利用率低，造成较大的热量损失。
其中，限定燃料通入速度VF的范围为0～100m/s，该速度范围不仅可满足通道的不同温度需求，并且可保持恰当的火焰长度。若燃料通入速度过大，则易造成燃烧火焰过长，烧到耐火材料而导致耐火材料局部温度过高而开裂。同时，综合考虑燃料与氧气在通道内的混合燃烧反应，限定氧气通入速度VOX的范围为0～10m/s。
进一步地，不同的通道温度需控制不同的相对速度差，当通道温度为大于0℃且不高于500℃时，通道温度较低，为保持通道温度的均匀性，需控制氧气和燃料两者相对的速度，此时温度较低，燃烧器中气体的流量较小，燃料的通入速度较缓，为保持通道温度的均匀性，控制相对速度差D的范围为25％＜D≤50％。
进一步地，申请人发现，当通道温度大于0℃且不高于500℃时，燃料通入速度满足范围0＜VF≤15m/s更节能高效。更优地，当通道温度不高于500℃时，控制相对速度差D的范围为25％＜D≤50％，同时控制燃料通入速度满足范围0＜VF≤15m/s，不仅能有效加热玻璃液通道，保持温度均匀性，还能显著提高热利用率。
当通道温度为大于500℃且不高于1000℃时，为了保证通道内温度的均匀性，控制相对速度差D的范围为50％＜D≤90％。此时燃烧器的火焰长度正好覆盖通道的宽度方向，并且火焰不会烧到对面的耐火材料上而导致耐火材料受热不均而损坏。
进一步地，申请人发现，当通道温度为大于500℃且不高于1000℃时，燃料通入速度范围为15＜VF≤50m/s更节能高效，节约原料并且燃烧稳定。更优地，当通道温度为大于500℃且不高于1000℃时，控制相对速度差D的范围为50％＜D≤90％，同时控制燃料通入速度范围为15＜VF≤50m/s。该控制参数能有效提高热辐射能力及热利用率，减少热量损失，燃烧控制精度高。
当通道温度为大于1000℃且不高于1500℃时，为达到较高的通道温度，燃料燃烧速度需相应较快，另一方面为避免火焰过大烧到耐火材料，则需要控制燃料与氧气的相对速度差D＞90％，控制相对速度差大于90％，能使通道内温度快速达到生产温度。
进一步地，申请人发现，当通道温度为大于1000℃且不高于1500℃时，燃料通入速度范围为50＜VF≤100m/s，该通入速度能够满足快速燃烧所需，维持通道温度处于较高水平。更优地，当通道温度为大于1000℃且不高于1500℃时，控制相对速度差D的范围为D＞90％，同时控制燃料通入速度范围为50＜VF≤100m/s。该控制参数能够有效避免燃烧器火焰过短或火焰过大，避免烧坏燃烧器或耐火材料，燃烧控制精度高，通道温度更均匀。
纯氧燃烧由于氧气浓度高，存在温度控制不精准，不均匀等技术问题，而本发明则针对不同的通道温度，对燃料的通入速度及燃料与氧气的相对速度差进行了分级控制。
具体地，当通道温度为大于0℃且不高于500℃时，控制相对速度差D的范围为25％＜D≤50％，并控制燃料通入速度VF的范围为0＜VF≤15m/s；当通道温度为大于500℃且不高于1000℃时，控制相对速度差D的范围为50％＜D≤90％，并控制燃料通入速度VF的范围为15＜VF≤50m/s；当通道温度为大于1000℃且不高于1500℃时，控制相对速度差D的范围为D＞90％，并控制燃料通入速度VF的范围为50＜VF≤100m/s。该燃烧方法根据通道温度，对相对速度差D及燃料通入速度VF同时进行了限定，对通道温度实现了精准控制。采用该方法对通道进行加热，有效避免了火焰长度过短或过长，并且通道温度更加均匀，显著提高了燃烧的热利用率。
本发明通过控制燃料速度、燃料与氧气的相对速度，燃烧的火焰温度高达1000～1800℃，火焰黑度大，辐射能力强，热利用效率高。
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：
第一，本发明提供的燃烧方法，采用燃料与氧气进行燃烧，并研究出燃料与氧气的相对速度关系，有效弥补了空气燃烧各项不足，提高了火焰温度及热利用效率。
第二，本发明针对不同的通道温度，采用分级控制的方式，通过控制相对速度差D及燃料通入速度VF，实现了对不同通道温度的精准控制。
第三，本发明提供的燃烧方法能使通道内温度快速到达目标温度，并且保持温度均匀性，降低了生产能耗和成本，达到节能减排和环保的目的。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理，在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的一种玻璃液通道结构示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1
在实际生产中，通道温度较长时间保持为1400℃。在该温度下，将本发明的加热方法与常规空气加热进行对比。参照附图1，将氧气和燃料以一定速度通过燃烧器1进入通道空间3内，燃烧加热通道空间3以及通道内的玻璃液2。其中，燃料的通入速度为VF，氧气的通入速度为VOX，相对速度差D＝(VF-VOX)/VF。不同的加热方法每公斤玻璃液消耗的燃料量如表1所示：
表1不同加热方法的燃料消耗量列表
通道温度保持为1400℃时，常规空气燃烧能耗为0.09Nm3/公斤玻璃液，而表1中编号为1～3的燃烧方法能耗分别为0.018Nm3/公斤玻璃液、0.022Nm3/公斤玻璃液和0.01Nm3/公斤玻璃液，该燃烧方法通过控制氧气及燃料的相对速度，大大降低了能耗，有效提高了热利用率，其中表1中编号为3的燃烧方法能耗最低。
实施例2
参照附图1，将氧气和燃料以一定速度通过燃烧器1进入通道空间3内，燃烧加热通道空间3以及通道内的玻璃液2。其中，燃料的通入速度为VF，氧气的通入速度为VOX，相对速度差D＝(VF-VOX)/VF。表2示出了不同通道温度下，燃料与氧气的通入速度。
表2通道温度及燃烧相关参数列表
编号 通道温度/℃ 相对速度差D 燃料速度/(m/s) 氧气速度/(m/s)
1 300 54.5％ 5.5 2.5
2 400 40.6％ 16 9.5
3 500 37.5％ 4 2.5
4 600 74.3 14 3.6
5 800 91％ 40 3.6
6 1000 77.1％ 35 8
7 1100 92％ 50 4
8 1300 90％ 90 9
9 1500 91％ 100 9
表2中编号为1～9的燃烧方法通过控制氧气及燃料的相对速度，使得通道温度能快速达到目标温度，温度均匀性好，并且火焰温度均高达1000～1800℃，辐射能力强，有效提高热利用率，减少热量损失。
其中，编号为3、6与9对通道温度控制更加精准，温度均匀性更好。
由上述可知，本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：
第一，本发明提供的燃烧方法，采用燃料与氧气进行燃烧，并研究出燃料与氧气的相对速度关系，有效弥补了空气燃烧各项不足，提高了火焰温度及热利用效率。
第二，本发明针对不同的通道温度，采用分级控制的方式，通过控制相对速度差D及燃料通入速度VF，实现了对不同通道温度的精准控制。
第三，本发明提供的燃烧方法能使通道内温度快速到达目标温度，并且保持温度均匀性，降低了生产能耗和成本，达到节能减排和环保的目的。
最后应说明的是：在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法，其特征在于，氧气和燃料通过燃烧器(1)送至通道空间(3)内燃烧，对通道空间(3)和玻璃液(2)进行加热；
其中，燃料的通入速度为VF，氧气的通入速度为VOX，相对速度差D＝(VF-VOX)/VF，通道温度为0～1500℃，控制相对速度差D大于25％。
2.如权利要求1所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述燃料通入速度VF的范围为0～100m/s，所述氧气通入速度VOX的范围为0～10m/s。
3.如权利要求1所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度控制为大于0℃且不高于500℃时，控制所述相对速度差D的范围为25％＜D≤50％。
4.如权利要求1所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度控制为大于500℃且不高于1000℃时，控制所述相对速度差D的范围为50％＜D≤90％。
5.如权利要求1所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度控制为大于1000℃且不高于1500℃时，控制所述相对速度差D的范围为D＞90％。
6.如权利要求1或3所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度控制为大于0℃且不高于500℃时，燃料通入速度VF的范围为0＜VF≤15m/s。
7.如权利要求1或4所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度控制为大于500℃且不高于1000℃时，燃料通入速度VF的范围为15＜VF≤50m/s。
8.如权利要求1或5所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度控制为大于1000℃且不高于1500℃时，燃料通入速度VF的范围为50＜VF≤100m/s。
9.如权利要求1所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，所述通道温度为大于0℃且不高于500℃时，控制所述相对速度差D的范围为25％＜D≤50％，并控制燃料通入速度VF的范围为0＜VF≤15m/s；所述通道温度为大于500℃且不高于1000℃时，控制所述相对速度差D的范围为50％＜D≤90％，并控制燃料通入速度VF的范围为15＜VF≤50m/s；所述通道温度为大于1000℃且不高于1500℃时，控制所述相对速度差D的范围为D＞90％，并控制燃料通入速度VF的范围为50＜VF≤100m/s。
10.如权利要求1所述的玻璃液通道加热方法，其特征在于，燃烧火焰温度为1000～1800℃。
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