CN1081761A - 工业炉及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运行工业炉(1)的方法，它包 括如下步骤：

(a)将环境空气的第一气流(A)抽入炉(1)内；

(b)除去第一气流(A)中的一些组成物以提高剩 余第一气流(A)的含氧量，从第一气流中除去的组成 物包括第二气流(B)；

(c)使用至少部分剩余第一气流(A)作为氧化介 质来点燃该炉；

(d)从炉(1)中抽出作为第三气流(C)的废气；

(e)将第二气流(B)和第三气流(C)混合；以及

(f)将混合后的第二气流(B)和第三气流(C)从 炉(1)中排出。

Description

本发明涉及一种工业炉及该工业炉的运行方法。工业炉是一种进行某种生产过程的设备或装置，上述生产过程包括作为部分生产过程的利用氧气来助燃的步骤。本发明尤其涉及（尽管不限于）玻璃熔炉。

在玻璃熔炼领域内，必须提高控制排放物的污染物浓度的意识。要想提高这种意识必须增加控制这些排放物规程的条目数量和提高规程的严格程度。在这些规程中，应对输入气体的污染物浓度进行比较，并且还应与释放到大气中的这些输出气体的污染物浓度进行比较。生产过程本身作为这些输入值和输出值之间的“黑盒”系统处理。

例如，英国专利申请GB2243674对引入到粉状玻璃炉料的垂直运动的热气流采用次声波处理。次声波的频率约低于20赫兹。次声使热气流振动并使热从气流传递到玻璃炉料颗粒，从而加热玻璃炉料颗粒，并使热气流的温度降低到700℃以下。这种温度的降低，使空气中产生的NOX有减少的趋势。作为热玻璃炉料颗粒的燃料送入炉内并使冷空气流向下流向炉顶。使生产过程中的废热在热交换器中重复利用以加热初始气流。

然而，最好还需要以抽入炉内的环境空气的污染物浓度为基准（它用作上述规程的标准）减少从炉中排放的污染物浓度。

现已发明出可普遍应用于工业炉的炉子的运行方法。

本发明的第一方面内容是提供一种工业炉的运行方法，它包括如下步骤：

（a）将环境空气的第一气流抽入炉内;

（b）除去第一气流中的一些组成物，以提高剩余的第一气流的相对含氧量;从第一气流中除去的组成物包括第二气流;

（c）使用至少部分剩余第一气流作为氧化介质来燃烧该炉;

（d）抽出作为第三气流的炉内废气;

（e）将第二气流和第三气流混合;以及

（f）从炉中排出混合后的第二和第三气流;

由于将第二气流返回到第三气流，从而稀释了污染物的相对浓度，所以当比较输入气体与输出气体时，按照本发明的上述方法运行的工业炉降低了污染物的排放浓度。此外，该工业炉系统不需把它的清洁能力耗费在不需要处理的气体上。

本说明书中所称的气体可以是单一的分流气体，或者也可以是一种混合气体。

氧化介质含氧量的提高造成了较高的火焰温度，因而提高了该炉的效率。由于废气减少了，因此只需净化较少的废气。

向用于点燃炉子的剩余第一气流中补充氧气，使其含氧量最好至少为40%（体积含量），而体积含量在40%时是最佳的。

为了充分利用热能，最好将第三气流引入到一个热交换器中。该热能可用于工厂或公司环境内的联合设备和供热系统中。

另一种作法是在第二气流被引入第三气流（该气流用于例如一种卵石层热交换器）之前，利用第三气流（废气）的热能加热第二气流。加热后的氮气增加了混合后的第二和第三气流的热能，因此加快了它们散入大气中的速度。应该注意到，由于技术上的需要，需要在有效净化第三气流之前将其冷却，该技术禁止使用第三气流的热能来直接强化废气的扩散。

在第二实施例中，本发明提供了一种按照本发明的第一方面内容运行的工业炉。

在第三实施例中，本发明提供了一种按照本发明第一方面内容操作玻璃熔炼炉的方法，其中炉子燃烧是为了熔化玻璃。现已发现本发明在这类应用中的特殊优越性。

补充到第一气流中的氧气最好随玻璃炉料一起引入到混合物流中，该混合物流向下通过炉顶时被燃烧的燃料所包围。这样能使玻璃具有较高的熔化温度。

可以利用施加到包含玻璃炉料和/或燃料的剩余第一气流的次声波来强化玻璃炉料，燃料和剩余第一气流的混合程度。

按照第四个方面内容，本发明还提供一种按照本发明第三方面内容的方法运行的玻璃熔炼炉。

现在将参照附图仅以实例的方式描述本发明。其中：

图1是包括实施本发明方法的炉子的装置的侧面示意图;

图2是显示在图1中的炉子的平面示意图。

参见附图中的图1和图2，图中示出一个具有炉顶2的玻璃熔炉1和装在炉内的熔化的玻璃3。炉1的炉顶2支撑着一个圆筒4，热玻璃炉料和火焰通过该圆筒进入炉子内部。

包括来自环境大气的第一气流（图中用A表示）由风机5通过一个分离器6被吸入。分离器6是现有的回转吸收装置。分离器6去除第一气流A中的一些组成物，以增加剩余的第一气流（图中用A′表示）的相对含氧量。从第一气流中去除的组成物包括第二气流（图中用B表示）。比如，空气中的氧气与非氧气体（基本上为氮气）的近似比值为1∶4。如果除去50%的非氧气体，则近似比率为1∶2。利用风机18将第二气流B沿管道7抽出。

剩余第一气流A′从分离器6被引出，经管道9后再向下流入竖直圆筒10，然后流向炉顶2，圆筒10与炉子1的炉顶上方的圆筒4是同轴的。

粉状玻璃炉料11从漏斗12通过通道13被送入较粗圆筒14中的剩余第一气流A′中，圆筒14与圆筒10是相通的。

次声发生器27发出频率为15-20赫的约140分贝的声波。这些声波直接向下朝圆筒10发射，然后经粗圆筒14、圆筒4进入炉1的内部，在炉1内声波被熔化的玻璃3的表面反射。

次声有助于剩余第一气流A′与玻璃炉料11和燃料混合。次声的这种用途类似于在已公开的英国专利申请GB2243674中所描述的用途。然而，由于本发明存在氧气含量较高带来的危险性，所以在本发明中剩余第一气流A′不能象在GB2243674描述的那样被过度加热。

玻璃炉料11与剩余第一气流A′的混合物流从圆筒10向下流到圆筒4，送入圆筒10中的燃料（例如燃气或油）通过部件15中的垂直入口被垂直地向下喷射，部件15围绕着圆筒10的下端设置，被喷射的燃料与通过圆筒4的剩余第一气流A′和玻璃炉料11相混合，然后燃料在圆筒4中按公开号为WO90/13522的国际专利中所披露的方式被点燃。当玻璃炉料11向下通过圆筒4时，在圆筒4中燃烧着的燃料将玻璃炉料11的温度大体上提高到玻璃炉料各组分的熔点温度，并且在炉1内，火焰与被加热的炉料及熔化的玻璃3的表面相接触。与炉1内热熔表面上稀疏分布的炉料保持接触的直燃火焰促使炉料熔化，并使炉料转变成热熔玻璃。

包括第三气流（图中用C表示）的废气从炉1中经一根竖直管道16流出，并且由风机21抽到热交换器17的上部，然后经管道18，热交换器19的上部、再经管道20到达烟道22的底部，在烟道底部对任何残留的污染物进行过滤。

热交换器17和19各包括一个可动的卵石层蓄热器，这是由C.L.Norton  Jr在美国陶瓷学会杂志第29卷，1946年第7期，第187-193页中描述的那种卵石层热交换器为基础制成的。卵石层蓄热器17和19可以象在已公开的英国专利申请GB2243674中描述的那样靠添加氨水和碱来附带地去除氮的氧化物（NOX）和硫的氧化物（SOX）。但是，利用本发明优选的方法，燃烧时所产生的NOX的量可少到无需用氨水进行特殊处理以除去废气中的NOX的程度。

第二气流B（是从第一输入气体A中排走的组成物）通过管道7、卵石层蓄热器19的下部，然后再经过卵石层蓄热器17的下部抽出，使第二气流B在卵石层蓄热器19和17中获取热量。第二气流B在经过卵石层蓄热器19和17期间靠从上述卵石层蓄热器中的、在重力下运动的热卵石中吸取热量而被加热，这样，第二气流B被加热到温度为1200℃的数量级。然后已被加热的第二气流B经管道25和26被送入经过滤之后的第三气流C中（是来自炉子的废气）。

据此，如图1和图2所示，本发明提供了一种工业炉1的运行方法，它包括将环境空气的第一个气流A抽入炉1的步骤;除去第一气流A中的一些组成物以提高它的相对含氧量，从第一气流A中排走的组成物包括第二气流B;同时使用至少部分剩余第一气流A′作为氧化介质将炉1点燃;将作为第三气流C的废气从炉中抽出;使第二气流B和第三气流C混合并从炉中排出。

若第三气流C经过滤后立即从烟道22排入大气，排出时它的温度约为60℃，这将会引起很小的温升而促使任何残留的废气扩散，尤其是在排出的气体与水过饱和时更易扩散，这将会导致污染物局部密集。

将混合后的第二和第三气流B和C排入大气时可利用第三气流C中的废热，以便利于产生附加温升而促使其扩散。

返回的第二气流B稀释了第三气流C，从而降低了从烟道22中排入大气的污染物的体积含量，并且在与当地的环境空气比较时也有利于符合预定的污染要求。

另外，第三气流C的热能也可以用于驱动工厂或公司内的透平和/或一个联合设备和供热系统。当第三气流C用于一个联合供热系统时，引入卵石层热交换器17和19中的另外的气体为泵到要加热场所的附加气流。若将第三气流C用于产生动力，例如可用一个蒸汽透平代替热交换器17和19，以向工厂或其他场所提供电能。在这两种情况下，第二气流B与第三气流C混合时没有利用原来存在于第三气流C中的热能。但利用第二气流B仍可以使第三气流C稀释并且可认为其具有极大的优越性。

Claims (11)

1、一种运行工业炉的方法，包括如下步骤：

(a)将环境空气的第一气流抽入炉内；

(b)除去第一气流中的一些组成物以提高剩余的第一气流的相对含氧量；从第一气流中除去的组成物包括第二气流；

(c)使用至少部分剩余第一气流作为氧化介质来点燃该炉；

(d)从炉中抽出作为第三气流的废气；

(e)将第二和第三气流混合；以及

(f)将混合后的第二和第三气流从炉中排出。

2、按照权利要求1的方法，其特征是浓缩后的用于点燃炉子的剩余第一气流的体积含氧量至少为40%。

3、按照权利要求2的方法，其特征是浓缩后的用于点燃炉子的剩余第一气流的体积含氧量为40%。

4、按照权利要求1的方法，其特征是为利用第三气流的热能，将该气流引入一个热交换器内。

5、按照权利要求1的方法，其特征是在第二气流被引入第三气流中之前，利用第三气流中的热能加热第二气流。

6、按照权利要求5的方法，其特征是利用一个卵石层热交换器加热第二气流。

7、按照前述任何一项权利要求运行的工业炉。

8、按照权利要求1到6中任何一项权利要求运行玻璃熔炉的方法，其中燃烧的炉子用于熔化玻璃。

9、按照权利要求8的方法，其特征是用于提高第一气流含氧量的氧气与混合物流中的玻璃炉料一起引入，当该混合物流向下通过炉顶时，它被燃烧的燃料所包围。

10、按照权利要求8的方法，其特征是利用向包含玻璃炉料和/或燃料的剩余第一气流发射次声的方法提高玻璃炉料、燃料和剩余第一气流的混合程度。

11、按照权利要求8的方法运行的玻璃熔炉。

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