CN1092388A

CN1092388A - 玻璃熔窑

Info

Publication number: CN1092388A
Application number: CN93121253A
Authority: CN
Inventors: R·夸克; D·A·伯德; I·N·W·舒尔瓦; R·W·辛托思
Original assignee: Pilkington Glass Ltd
Current assignee: Pilkington United Kingdom Ltd
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1993-11-27
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2013-11-27
Also published as: DE69325521D1; FI935241A; US5833730A; ATE181717T1; CZ285317B6; CZ256193A3; DE69312228T2; FI935241A0; EP0599547A1; ATE155444T1; DE69325521T2; AU667977B2; DE69312228D1; JPH06239617A; PL301224A1; NO934262L; NO313512B1; EP0599547B1; DK0599547T3; RU2107667C1

Abstract

一种操作蓄热式玻璃熔窑的方法，该熔窑用于熔化玻璃以生产成型的玻璃制品，为了使离开熔窑的废气中含有最少的NO_x排出物。该熔窑具有作为热交换器的密封的蓄热室。本发明还涉及一种用于上述方法的蓄热式玻璃熔窑，本发明还提供一种用于降低废气中CO排出物的方法，所说废气是从用于熔化玻璃以生产成型的玻璃制品的横火焰蓄热式玻璃熔窑中排出的，该熔窑具有作为热交换器的密封的蓄热室。

Description

本发明涉及一种降低从蓄热式窑炉的蓄热室排出的废气中的NOx含量的方法，所说的熔窑用于熔化玻璃以制造成形的玻璃制品。NOx是氧化氮的简写标志，例如NO和NO₂。

人们早已知道，以亚化学计量地操作燃料燃烧器（即空气与燃料之比小于完全燃烧所需要的），产生的NOx小于以化学计量条件下操作所产生的NOx，已有描述以这种方式操作而设计的燃烧器，例如US-A-4878830，该文件也评述了此技术领域的已有技术状况。JP-A-55-8361（已审查的481334/84）描述一种使用后燃烧器操作玻璃熔窑的方法，将附加的燃料引入熔窑中，即在小炉口，蓄热室，热交换室或烟道的附近。US-A-4347072研究了JP-A-55-8361所述的方法，并指出以该方法操作玻璃熔窑所存在的问题。US-A-4347072描述了另一种操作方法，将碳氢化合物供入废气中，避免燃料燃烧，即在玻璃熔化的上面，然后，在窑中燃烧这过量的燃料，以便将热能供于熔化过程中。

人们一直认为，以降低的熔化条件来操作玻璃熔窑，即亚化学计量条件，将生产质量差的玻璃。

主要玻璃制造厂PPG的US-A-4559100，描述一种方法，其条件是，在熔化的玻璃附近要避免出现亚化学计量状况，从而避免生产质量差的玻璃。该方法要求，应以足以在玻璃上方提供富O₂区和富燃料区的流速和体积的附加燃料喷入熔化室，并进一步提供总的较低过量空气和当燃烧气离开熔化室至少基本上是完全燃烧。在玻璃熔窑时常意外地发生亚化学计量状况，当已生产出质量差的玻璃，应指示工人不要用降低的条件连续对窑进行操作。

我们已经发现，通过保证离开熔窑和进入蓄热室的废气包括有未完全燃烧的燃料，那么可以降低从玻璃熔窑的烟道出来的废气的NOx含量。所有用非化学计量操作的已有方案都与熔化室有关。并且在熔化室范围内始终要保持氧化条件和提供过量燃料，以保证在进入蓄热室前的燃烧，或是当燃烧通过蓄热室时仍继续地氧化。根据本发明的揭示，靠保证通过蓄热室的废气中含有可燃物，使从蓄热式玻璃熔窑排出的废气中的NOx减至最小是可能的。该可燃物是未燃烧燃料的混合物，通过热对燃料和其它在热解中产生的基的影响而产生出可燃物。部分这些可燃物能与废气中的NOx反应，并转化成无害的成分。这是必须的，即用密封的蓄热室操作，以致进入的空气进到蓄热室，以避免在耐火材料衬料和格子砖砌体结构范围内不受控制的燃烧，它会降低从废气中有效地除去NOx。特别是，燃烧器要密封的装入蓄热室的小炉砖/小炉脖耐火材料中。要保证在格子砖砌体结构中没有过量空气，这些空气将引起在格子砖砌体结构范围内的燃料的不受控制的燃烧，由于过热它将破坏结构。通过加入空气使可燃物燃烧，最好可燃物已离开蓄热室的格子砖砌体结构之后，或它在格子砖砌体结构范围内的一位置之后，这取决于在蓄热室内的温度状态。

根据本发明，提供一种蓄热式玻璃熔窑的操作方法，该熔窑用于熔化玻璃以生产成形的玻璃制品，以便使熔窑排出的废气中的NOx降至最小，熔窑具有密封的蓄热室，它作为热交换器，该方法包括供给过量燃料，即超过化学计量燃烧所需要的燃料，以保证在要求的生产率下获得符合质量要求的玻璃，离开窑炉通过蓄热室的废气含有可燃物，并以充足的空气与所说的可燃物进行反应，以保证排到大气的废气中含有允许的可燃物值和含有允许的NOx值。最佳是蓄热室包括格子砖砌体结构。

熔窑可以是一种马蹄焰窑或横火焰窑。成形的玻璃制品的试样是容器，例如瓶或罐，饮用玻璃杯，餐具，压制玻璃制品等。

完成本发明的一种方式（下文称“1型”操作）是通过将过量燃料供给于熔化区，并允许可燃物离开熔窑经过蓄热室与废气混合，基本上以亚化学计量的条件进行操作。完成本发明的另一种方式（下文称“2型”操作），在熔窑内的操作条件是，用限量的燃烧空气以便基本上是化学计量和燃料供给废气中，所说的废气是当它离开熔化区并进入密封的蓄热室。在此种方案中，在熔窑中可能出现或是过量空气或是过量燃料。通过现有的燃烧器或是在小炉口区附加另外的燃烧“燃烧器”将后处理炉用燃料加入。在两种情况下，将空气加入到离开蓄热室的格子砖砌体结构的废气内，通过用加入的空气燃烧其中的可燃物，这样可基本上去除所有的可燃物。

在典型的煤气加热玻璃熔窑中，实现熔化的条件是，有大约5%过量空气，它一般地在烟囱废气中产生的NOx量为大约2500mg/m³。在本说明书中，涉及的浓度（例如mg/m³）是以TALuft条件，即以8%干的O₂测定的，干废气体积和NOx排出物表示为NO₂排出物。全部规定在760mmHg和0℃下测量体积，而百万分之一（ppm）规定为体积术语。我们已发现，用比公知熔窑少的过量空气，即以化学计量或亚化学计量条件下，不仅在熔化室产生较少的NOx，而且在蓄热室中残留燃料减少出现于N₂中的NOx。这种双效应引起烟囱的废气中明显地减少NOx量。本发明可达到烟囱中NOx排出物小于500mg/m³。

我们已发现，尽管已有的看法，在基本上降低的条件下操作玻璃熔窑，将导致玻璃质量低劣，而供到熔窑的燃料和空气量使得反应条件基本上是亚化学计量而没有负作用是可能的。我们相信这仅仅是可能的，如果在窑炉内仔细控制化学计量，和使用过量燃料以产生亚化学计量条件，即宁可空气不足，否则在熔化过程能量供应不足，导致玻璃质量和/或生产率降低。优选是，不仅在小炉口出口处监测氧含量，而且在该处也监测未燃烧可燃物的量。这是需要的，如果熔窑操作条件是亚化学计量，要保证充足的燃料燃烧以便为在满意的生产率和质量下提供熔化玻璃新需要的热量。

本发明的另一方面，提供降低废气中NOx含量的方法，所说的废气是由用于熔化玻璃以生产成形的玻璃制品的蓄热熔窑中的燃料燃烧产生的，该熔窑具有-熔化室和密封的蓄热室。该方法包括少至在熔化室的一个点测定废气中的可燃物和氧，根据测定的结果调节燃料和燃烧空气的供给量，以保证在熔化室内，平均的化学计量基本上低于完全燃烧所需的量，同时保证实际上燃烧的部分燃料不小于在熔化区进行的熔化和精炼过程需要输入热量的值，在废气离开熔化室（有时称为熔化和精炼室）后和排入大气之前，将附加的燃烧空气供入废气中，以保证残留在废气中的任何可燃物基本上完成燃烧。

熔窑可以是马蹄焰或横火焰的熔窑。优选马蹄熔窑具有一对小炉口，它沿着熔化和精炼室的一端设置，一对密封的蓄热室，它各自与其中之一的小炉口连接。

用于本发明优选方法的马蹄熔窑，一般用于熔化玻璃以生产容器。

本发明可以测定气体中的氧和可燃物。可以在离开熔化和精炼室的废气中进行测量例如在小炉口。

正如以上所指示的，另一方法是，通过将燃料供到离开经过熔窑的小炉脖的废气中，以保证用废气使可燃物通过蓄热室。将燃料供给装置设置在后燃烧器的位置，即可完成上述的燃料供给。后燃烧器可以设置在排出的废气经过的途径中。燃料可以相同的流动方向或是逆流方向在接进入废气中，后燃烧器可以是单独的装置，用以将燃料供入废气流中，或是可以使用在熔窑的废气出口端设置沸点火燃烧器，以便将燃料引入废气流中。在熔化室内，其操作条件优选是保持在或低于化学计量，以避免燃烧的燃料多于为NOx降低过程所需要的燃料。

在蓄热室/烟道系统的范围内将二次空气引入，允许可燃物引燃使其完成燃烧，并保证进入到大气的气体基本上不含有可燃物。这是必需的，即蓄热室对进入的空气基本上是密封的，以致可以控制引入的二次空气，并且需要的燃烧仅仅发生在蓄热室衬料/格子砖砌体的外面。

在小炉口出口的可燃物和氧的量可以就地测量，或抽样用合适的仪器分析。此种仪器可包括一种氧化锆探测器用于测量氧气，和一催化剂测定池（Catalyiiccll）用于测定可燃物。Teledyne 980气体分析器可获得满意的测量目的。可使用Lancom 6500手提式烟道气分析器或一种信号化学发光分析器测量NOx。

本发明还包括一种降低废气中CO排出物的方法，所说的废气是从用于熔化玻璃以制造成形玻璃制品的蓄热式玻璃熔窑中排出的，该熔窑具有作为热交换器的密封的蓄热室，该方法包括从蓄热室的废气中除去CO，即通过根据所供燃料需要的燃烧空气，以大约8%过量空气燃烧C，并且是在温度大于650℃下进行。

本发明还提供一种用于熔化玻璃以制造成形的玻璃制品的蓄热式玻璃熔窑，该熔窑具有密封的蓄热室，它包括格子砖砌体结构，作为热交换器，该熔窑还具有用于降低离开熔窑的废气中的NOx排出物的设备，该设备包括一种装置，它用于将附加燃料供到离开熔窑的熔化室的废气中，从而使烟囱中废气的NOx排出物降低至小于500mg/m³，该值在TALuft条件下测得。

现将描述本发明的一实施例，关于附图仅仅是作为范例。其中：

图1是-马蹄焰窑的剖面简图;

图2是图1所示窑的横剖视简图;

图3至7表示当使用本发明的方法和设备时，在废气中的变量，例如NOx和CO的不同操作参数的曲线图;

图1的2表示蓄热式玻璃熔窑2，是马蹄焰的，通常是用于熔化玻璃以制造容器。然而，可以选用横火焰窑，横火焰窑可以是多个小炉口的熔窑。

所示实施例的熔窑2是一马蹄焰窑，它包括一对并列设备的密封的蓄热室4、6。蓄热室4、6可提供能打开的检修口，以便观察，引入空气以烧光燃料，引入测量仪器等。每一蓄热室4、6具有一下室3、一耐熔化的格子砖砌体结构10，它位于下室8的上面，和一上室12，位于格子砖砌体结构10的上面。每一蓄热室4、6各具有小炉口14、16，使各蓄热室的上室12与熔窑2的熔化和精炼室18连接，和各具有燃烧空气入口20、22，各自与蓄热室4、6的下室8连接。燃烧空气入口20、22以及连通的燃烧空气源与烟囱（未示）连接，以排出气体。一个或多个燃烧器24、26（图上仅示出一个）位于各自小炉口14、16的颈部28、30。设置燃烧器24，26用于燃烧燃料，例如天燃气，液化石油气，燃烧油或其它气体和液体燃料，上述燃料适合用于玻璃熔窑，从而为室18中的玻璃材料的熔化和精炼提供热量。在一端部32将玻璃材料喂入熔化和精炼室18，在该端设置-鼓形罩33，而在其另一端部34设置熔化的玻璃分配器36，该分配器包括一连串的排出口38，通过该排出口38可以将熔化的玻璃从熔化和精炼室18排出。玻璃可以从熔化/精炼室通过一狭口至分配器36。

使用时，在燃烧空气和排气之间交替循环使用蓄热室4、6。例如，在一循环中，燃烧空气通过入口20，进入蓄热室4的下室8。然后燃烧空气向上通过蓄热室4的格子砖砌体结构，空气被预热，然后通过上室12，小炉口14和颈部28，由此燃烧空气喂入熔化和精炼室18。燃烧器24工作。从熔化和精炼室18的废气通过另一蓄热室6的小炉口16，并向下通过另一蓄热室6，并从导管22排出。在下一循环中气体从相反的方向进入，燃烧器26以代替燃烧器24工作。

燃烧器24、26可以有多种可能的方位排列，例如，一是通过小炉口的位置，一是在小炉口的侧面位置，或是在小炉口的下面位置。在燃烧循环中，将燃料，例如天然气，从燃烧器24（在本实施例中，燃烧器放在小炉口下面）送入来自蓄热室4的预热空气流中，生成的火焰和在火焰中产生的燃烧产物从小炉口14通过，穿过熔化的玻璃表面，并将热传导给熔化和精炼室18中的玻璃。在每一小炉口，和蓄热室4，6的出口以及烟囱的底部，设置测量离开熔化和精炼室18的气体的可燃物和氧气的装置。沿着废气路线设的测量点用图1中的[1]表示。熔窑2是以这样的方式操作，即未燃烧的/部分地燃烧的/热解的材料，在窑炉的排气端进入蓄热室。因此，在气体离开熔化和清炼室18后，需要将附加的空气加入到废气中，以便保证基本上的完全燃烧和没有或非常少可燃物经烟囱排到大气。空气可以通过烟道的孔谨慎地加入，或是通过自然地漏入，上述空气量大约是熔窑空气总需要量的10%。附加的空气可以从图1中所示的[2]供给。之后在图示的[3]处，使任何残余的可燃物发生最终的燃烧。在废气中大约有70%的可燃物是带有主要是氢的残余物的一氧化碳。

按照本发明的一实施例的图1和2所示的玻璃熔窑的操作中（即1型操作），燃料喂至燃烧器，和通过在小炉口和格子砖顶部测量氧和可燃物的量可以对燃烧空气的进给进行控制，以便保证在熔化室范围内或是沿着熔化室的许多位置，所供给的燃烧空气小于喂入燃料完全燃烧所需要的空气量。这是正常的，即把任何供给的燃烧室空气量大于所供燃料的化学计量空气需要量表示为过量空气的百分率，而在该情况下是正数。在本实施例中空气的量小于完全燃烧的需要量，为了易于控制，用相同的方式表达，但表示为负数。这意味着，用相同的方式，无论供给的空气大于或小于完全燃烧的需要量，过量空气的变化是可以监测和记录。在本发明的一实施例中，喂入每个炉口的燃料和燃烧空气量是按照监测进行调节的，因此，在熔窑的熔化室内的过量空气为化学计量燃烧空气量的-3%至-10%，最好为燃烧空气量的-8%至-10%。对于多个小炉口熔窑，从小炉口至小炉口优选的过量空气为，在第一小炉口从-15%至最后小炉口0%。介于第一小炉口和最后小炉口之间的中间小炉口可以是-15%，或分阶段地降至平均数-9%。

图3表示NOx排出量与在窑炉的小炉口过量空气值的关系。实线表示在小炉口的NOx浓度，而虚线表示在烟囱的NOx浓度。可以看出，在小炉口过量空气低于-2%，即在烟囱中的NOx浓度相对于在小炉口中的浓度降低，这表示在小炉口和烟囱之间，在蓄热室内已发生NOx降低。由于过量燃料降低其中的NOx值，因此在格子砖砌体结构中已发生主要的除-NOx反应。过量空气负值等于相应的过量燃料正值。对于1型操作，空气的亏数应该为最多-3%的化学计量值，即在小炉口最多大约-3%的过量空气，作为初始的除-NOx反应，导致在格子砖顶部中大约为最多-3%的过量空气，从而使在格子砖砌体结构中的过量燃料引起其中的NOx降低。在较大量的负值过量空气，即较大的空气亏数下，已经发现，某些除-NOx反应发生在蓄热室的上室。

我们已经发现，对于多小炉口的窑炉，只要最后的小炉口保持比前面的小炉口较少的还原/更多的氧化条件下对玻璃的质量没有不利的影响。由于离开熔化室的未燃烧材料和随着正操作的熔窑结构的不同以及地方对排出物的要求，因此，选择过量空气值不仅要求限制NOx排出值而且也涉及热的损失。在某些情况下，在上游小炉口控制过量空气保持在大约-4%，在最后的小炉口升至大约-1%至0%，这是可能的。基于对废气（氧和可燃物）的调节的监测，如果需要，可以对供入的燃料和燃烧空气进行调节，从而对每一小炉口的过量空气进行严密的控制，因此可以避免任何不能接受的提高的NOx排出值或玻璃质量降低。对于每一小炉口需形成最佳的空气和燃料值，以便获得排出物的指标。这是因为精确的量将取决于每个小炉口的特性。对于一个小炉口一个小炉口的逐个排列，利用手提式测量仪器，最佳在过渡烟道测量NOx浓度，在烟囱处进一步核对。

在2型操作中，熔窑基本上是在化学计量的条件下操作，即大约0%过量空气，并将过量的燃料加到炉腔外面的废气中。这是一种后处理窑。通过在非火端的燃烧器可将方便地加入燃料。为了效率和格子砖砌体结构的安全，只是在小炉口的过量空气接近于化学计量，或是更理想的亚化学计量时，才将后处理窑燃料加入。在小炉口的废气中出现过量空气的结果是，某些加入的燃料被消耗，引起在上室和格子砖砌体结构的废气温度提高继而提高格子砖砌体结构的温度。

图4表示在小炉口（实线）和在烟囱（虚线）的NOx浓度和在小炉口过量空气之间的关系。可以看出，在化学计量的条件下工作，通过增加加入后燃料的量，在烟囱中的NOx浓度可以降低，上述的增加的燃料量引起在格子砖砌体结构中NOx的降低，导致在烟囱气体中的NOx深度降低。为了在蓄热室的初始除-NOx反应。至少3%过量燃料，即在作为主燃料附加的百分率加入，而最好是加入大约8%至10%的过量燃料。2型操作的优点是，除了上述的在非火端将燃料喷入的附加设备以外，基本上不需要改变玻璃熔窑。此外，2型操作一般适合于那些不适合于在熔化池中，在亚化学计量条件下熔化的玻璃。

利用1型和2型混合式的条件下操作熔窑降低NOx是可能的。在此种操作中，在亚化学计量的条件下操作熔窑，例如小炉口出口最多为-2%过量空气，而过量燃料，例如至少3%过量燃料在非火端喷入废气中。图5表示在烟道中的NOx浓度与格子砖砌体结构上部的过量空气之间关系，在非火端具有附加燃料加入。可以看出，在大约-2%过量空气和具有附加燃料下，NOx浓度大为降低。

在本发明的另一实施例中，玻璃熔窑的特性是，在窑内装有电热装置以提供热量，使熔窑的热点火温度（Thcrmal firing）降低。

在1型和2型两种操作中，和在1型/2型混合操作中，用于降低NOx所需要增加的燃料供给量是比在所需的效率和质量下正常生产玻璃所需的燃料量多5%至15%。

为降低NOx而提高玻璃熔窑所需要的燃料，为节约开支，我们可以此种方式操作以弥补增加的燃料成本，即通过提高玻璃熔窑总的热效率，例如，将蒸气加到正供入窑内的燃烧空气中。

加入的蒸汽最好约为供入窑内用于燃烧的空气的化学计量体积的6%，（所有的体积以0℃760mmHg为标准）加入的蒸气可使玻璃熔窑的热效率提高5%。通过增加在燃烧空气中易吸收热辐射的气体种类，使格子砖砌体结构和更重要的蓄热室上室之间的热辐射传导加快，来加强空气预热。

为了这样或那样的目的，可直接将废气中可得到的热量的增加量用来生产蒸汽，该增加量是用于降低NOx所需要在窑里燃烧燃料的5-15%。

按照本发明除-NOx操作对熔窑操作的其它排出物的影响已作了研究。附加的后处理燃料对熔窑排放的SO₂排出物，不具有任何长远的影响，和在测量烟囱的废气中没有发现H₂S，HCN或NH₃的存在。

此外，附加的后处理窑燃料不影响从烟道的静电过滤器回收的烟尘组分。

本发明人也监测了从玻璃熔窑的烟囱排放的一氧化碳排出物。利用密封的蓄热室，将少量空气漏入到上室或格子砖砌体结构，和以化学计量或亚化学计量进行操作的窑炉，在小炉口加入的某些燃料作为未燃烧的气体仍存在于熔窑的炉条旋中，即蓄热室的下游。在从烟囱排出之前，未燃烧的气体需要燃烧，而未燃烧气体是复杂的混合物，典型地为大约70%的带有主要是氢的残留物的一氧化碳，此外，加入的燃料可产生直到30%或更多的可燃物，如一氧化碳，将指望通过燃烧将其容易地分解。这是需要的，即将充足的空气加到格子砖砌体结构下游的废气中，以便产生完全燃烧。从而使一氧化碳和其它的可燃物氧化。此种空气会出现的，即由于自然渗漏或是将空气加到格子砖砌体结构下游的废气中。这是需要的，一旦有足够的空气，以便有足够高的温度用于在合理的速度下发生氧化。在蓄热室的底部和烟道中的一氧化碳和其它可燃物燃烧的同时，释放出热使废气温度升高，假设渗漏进去的冷空气没有过量。举例说，本发明人发现将烟道气中的一氧化碳降低到或低于标准值，该标准值设在蓄热室底部和烟道区域的温度在大约650℃以上，并有足够的空气以完全燃烧可燃物。本发明人已意外地发现，只要在蓄热室底部和烟道区域的温度高于650℃，即开始除-CO反应，然后继续到熔窑的中央烟道，在那里气体作长时间的停留，以保证完全除去CO。通过在蓄热室的底部用一个或多个燃烧器供给热空气，使蓄热室的温度高到大约700℃，即在烟囱的排出物中达到可以接受的CO低含量。已经发现，在炉条旋或甚至格子砖砌体结构较高的位置，直接加入非常低温的空气，在蓄热室下室的过渡烟道就不能获得有效的一氧化碳充分燃烧，这是因为温度太低，即低于大约650℃的最低限度值。如果窑的操作是，所有的小炉口用后处理窑燃料，那么在烟囱可以得到大约180ppm的CO低值，这是因为在主烟道发生充足的燃烧，从而保证所有的废气达到大约650℃的临界值，正如主烟道的温度提高到680℃。只要主烟道的耐火衬里具有的温度极限大于在烟道内CO燃烧所达到的温度，这样在熔窑可以容易地提供较高的烟道温度。此外，如果在烟道内装有废热锅炉，该预装锅炉入口温度可能需要升高，或锅炉入口需装旁路，从而锅炉的热容量不致超过。此外，废气在通过污染处理装置和静电过滤器之前，冷却废气可能是需要的。可以通过喷水和/或附加的空气冲淡而获得。为保证CO完全燃烧的足够空气，可以在蓄热室底部和烟道区域的合适位置提供谨慎的渗漏空气。

本发明人已确定，为了达到CO和其它可燃物的完全燃烧，其理想位置是，在蓄热室系统的下室，在炉条旋的下面。本发明人已确定，最大量的CO完全燃烧发生在具有大约8%漏入的空气，该空气使CO降至大约200ppm。图6表示CO值与附加空气（实线）之间，温度与附加空气（虚线）之间的关系。上述关系是指在图1和2所示的熔窑的口2炉条旋处，基本上在过渡烟道的中心B位置测量CO值和温度大小。在漏入空气之前，在炉条旋处的大约3%至6%未燃烧气体，并且废气的温度小于650℃，因此，温度和氧含量太低不能开始除去CO。漏入的空气可进入下室，在口2通过清扫孔，它刚好在炉条旋的上面，这样降低炉条旋的CO浓度，该处为25000-30000ppm。在过渡烟道B处的CO为大约5000ppm降至大约2000ppm。从图6可以看出，增加漏入空气，则增加CO的完全燃烧，直到最大除-CO发生在大约8%的附加空气，排出的CO大约为2000ppm。漏入空气大于上述的值，不能获得一氧化碳的进一步完全燃烧。随着附加空气的增加，也是在附加空气大约8%处，温度提高至大约650℃。废气温度提高直至该漏入值的百分率，但是随着更高的漏入值，温度逐渐降低。这表明，高于一定的漏入值，有效地冷却废气，阻止CO氧化。烟囱的肉眼检查显示淡兰纤细的火焰，表明CO氧化，出现在或正好在炉条旋的下面，并连续至烟道，并且在清扫孔漏入的空气与废气相遇。图6的结果表明，在漏入空气值大约8%，和温度高于大约650℃，可以获得一氧化碳有效地烧光。

为获得改进的一氧化碳的烧光，通过在炉条旋的下面附加热以提高空气CO混合物的温度。通过调节在蓄热室系统内的烟道调节板也可以提高温度。设置天然气点火，高过量空气燃烧器，能提供的空气温度直到900℃，在该实施例中，只在窑的一小炉口设置。燃烧器提供的空气为高于大约800℃;燃烧器气体的速度接近于50m³小时，等于大约6%的小炉口燃料。可提高废气温度大约20至30℃。使得在过渡烟道B位置的CO小于300mg/m³，如图1所示，这里因为提高了对CO的清除。

图7表示CO含量与燃烧器的天然气输入量（实线）之间和过渡烟道A和B位置的温度（虚线）与天然气输入量之间的关系。可以看出，当燃烧器的气体输入量提高，在位置A和B的温度也都升高，而CO的浓度迅速下降。此外，当气体输入量提高，在炉条旋下面的过量空气也增加，因为燃烧器提供热的空气，还可以看出，在A位置的温度大约为650℃，CO值降低至大约800mg/m³。

在本发明的方法的2型操作中，如果将后处理窑的燃料加到小炉口，可测出废气的温度升高，并在炉条旋处伴随着火焰，表示带有过量的自然的燃烧，但有自然漏入的空气。些种燃烧会引起某些一氧化碳氧化，它出现在燃烧产物中。如果在主烟道的废气温度大于630℃，可获得极佳的除-CO效果，而要注意的是，在主烟道中会继续燃烧。并通过测量点。随着自然的漏入空气，在对烟道的CO大约为500ppm，在烟囱中降为大约180ppm。可以与原来常规操作条件下烟囱的CO浓度为250ppm进行比较。因此，本发明的方法可以降低从玻璃熔窑排出的CO浓度。

可以相信，在废气中有H₂O存在，有助于在相对低于大约650℃和高于该温度的CO氧化清除，所说的废气是燃料燃烧的产物，特别是以甲烷为燃料的情况下。可以相信，在气体中存在H₂O，在较低的温度下会发生CO氧化，并且在该温度下会发生最大量的CO氧化。

为将从制造成型玻璃制品的玻璃熔窑排放的NOx排出物基本上降至小于500mg/m³，本发明可提供显著的技术优点，而不需明显改变窑的操作和结构，并且对玻璃质量没有负作用。可以容易地控制其它排出物。例如，CO可控制降至300mg/m³以下，而烟尘循环和静电过滤器不起作用。为了保证玻璃和质量和生产率，这样提高了燃料用量直到15%，所以热效率降低，但降低了NOx的排出量。然而，因为使用了便宜的除NOx催化系统，这样本发明的方法能容易地和成本合理地应用到现存的玻璃熔窑中。因此，本发明能以较低的投资费用和较低的操作成本以替代已有技术的NOx控制技术，例如选择催化还原（SCR），选择非催化还原（SNCR）和氧化燃烧技术。

参照以下不受限制的实施例进一步说明本发明。

实施例1

一马蹄焰蓄热式熔窑，具有类似于图1和2所示的“马蹄形”结构，并具有密封的三通道蓄热室，日产熔化玻璃75吨。原料包括55%重量的碎玻璃，燃烧器是小炉下口燃烧器，以重燃料油燃烧，炉窑生产的玻璃用于优质的压制品，熔化速度为2吨/米²/日。在该炉窑操作中，在小炉口的废气平均为1430℃。在小炉口的出口，过量空气为+15%，在废气中NOx的值为1000mg/M³。

根据实施例燃烧得到完善，所以在小炉口的出口过量空气降至-5%。从而引起在烟囱底部的废气中NOx降至250mg/m³。因此，本发明通过亚化学计量的条件下操作熔窑，能降低废气中大约75%的NOx。

实施例2

用具有类似实施例1结构的蓄热式熔窑进行操作，在小炉口的出口过量空气大约为-7%，在烟囱底部的NOx值大约为275mg/m³引入商品丙烷，逆流至废气流经冷却水通过小炉口燃烧器。丙烷气体相当于输入窑炉用于熔化工艺的热量的大约15%。在烟囱底部测得的NOx，其值降至大约100mg/m³。

在这说明书中过量空气和NOx量是以0℃和760mmHg为标准。在实施例1和2中，NOx浓度表示为在湿废气中当量的NO₂，尽管在实施例3表示为在干废气中当量的NO₂。体积也是以8%氧含量为标准，这合适于干样品。

实施例3

该NOx降低技术可应用于产生玻璃制品的4小炉口横火焰熔窑。熔化透明钠钙硅玻璃以生产瓶和罐。用重燃料油通过小炉口使窑燃烧。装有电辅助加热装置，使用的装置平均为650KW。其结果概括在下表中。通过应用后燃烧器使NOx排出物降低，从开始的1795mg/M³降至小于500mg/m³。流入窑的燃料油平均大约1550升/小时。

表中一列表示原始的状况，即在小炉口的出口测得的NOx排出物平均为1785mg/m³。在小炉口的平均过量空气为24%。在烟囱相应的NOx排出物为1785mg/m³。过量空气减少至0%，作有效地化学计算，以便为将天然气在小炉口的出口经后燃烧器进入废气流作准备。在化学计量条件下，在小炉口测得的NOx排出物降至1300mg/m³（在烟囱为1270mg/m³）。

天然气经后燃烧器加到所有4个小炉口的废气流中，分阶段地直到8.6%的矿物燃料能供到熔窑。

结果表明，在应用中所需要的后燃烧器燃料的量是：

4%用于起始除NOx;

6%用于NOx的有效降低;

8%用于达到＜500mg/m³。

供到熔窑废气中的总量为123m³/hr的天然气，通过侧面小炉口燃烧器供入，所说的侧面小炉口燃烧器作为后燃烧器用。

使用后燃烧器，在小炉口的NOx值降至平均为1175mg/m³，但在烟囱，由于在密封的蓄热室的NOx降低，其NOx排出物降至＜500mg/m³。某些除NOx反应也发生在蓄热室的上室，此时在蓄热室的顶部NOx值为865mg/m³。

正如从表可以看出，当移动表中1至3列的读数，CO排出物是稳定地升高。如果窑的过量空气降低到化学计量，CO的排出物为1200ppm。

当燃料通过后燃烧器加入，在烟囱的CO值升至1830ppm。为试图从废气中除去CO，控制引入到蓄热室底部的冷空气量。然而，在蓄热室底部的温度不足以得到需要的除CO值，用该方法仅仅勉强地降到1200ppm。

采用高过量空气燃烧器，以大约900℃的热空气供入，用熔窑消耗量4%的燃烧器燃料供给（除去辅助加热），蓄热室底部的废气温度升高。由于在小烟道内有限的停留时间，所需要大约650℃的烧光温度延伸到主烟道，所以可以达到所需要的除CO值。在这些条件下，蓄热室底部的温度升至大约800℃，CO的排出物降至165ppm。

在降低NOx对熔窑操作的所有改进过程中，始终保持玻璃的质量和颜色。

相信本发明的工艺可应用于所有生产容器玻璃的熔窑中。可以相信，使用本发明的方法对生产的玻璃质量没有负作用。

虽然已经表明本发明的方法能使NOx排出物降至低值，甚至低于500mg/m³，但仅仅在试验的基础上取得。

很显然，没有定形的玻璃质量的标准定义，不同的厂家和用户对于它们的产品有不同的质量要求。可以相信，使用本发明的方法对任何此种质量要求不会有负作用。

Claims

1、一种操作蓄热式玻璃熔窑的方法，该熔窑用于熔化玻璃以生产成形的玻璃制品，为了使离开熔窑的废气中含有最少的NOx排出物，该熔窑具有作为热交换的密封的蓄热室，该方法包括，供应过量燃料，即超过化学计量燃烧所需要的燃料，以保证在要求的生产率下获得符合质量要求的玻璃，并且离开熔窑通过蓄热室的废气含有可燃物，以充足的空气与所说的可燃物反应，以保证排入大气的废气含有允许的可燃物和NOx值。

2、按照权利要求1的方法，其中密封的蓄热室包括格子砖砌体结构。

3、按照权利要求1或2的方法，其中在熔化室熔化玻璃，该熔化室在亚化学计量的条件下操作，从而可燃物和废气一起离开熔化室。

4、按照权利要求3的方法，其中在熔化室内过量空气量最多为-3%。

5、按照权利要求4的方法，其中在熔化室内过量空气量在-8%至-10%范围内。

6、按照上述任一权利要求的方法，其中熔窑是多个小炉口的熔窑，而化学计量一般地沿着熔窑从第一小炉口提高至最后小炉口。

7、按照权利要求6的方法，其中燃烧条件是，在最后的小炉口其还原小于接近上游的小炉口。

8、按照权利要求1或权利要求2的方法，其中在基本上化学计量的条件下，在熔化室熔化玻璃，并且当废气离开熔化室，进入密封的蓄热室时将燃料供入废气中。

9、按照权利要求8的方法，其中根据所供的主燃料，至少有3%过量燃料供到废气中。

10、按照权利要求9的方法，其中根据所供的主燃料，以从8%至10%范围的过量燃料供到废气中。

11、按照权利要求8至10任一所述的方法，其中通过置于熔窑的小炉口的附加的专用燃烧器，将燃料供到废气中。

12、按照权利要求8至10任一所述的方法，其中利用燃烧器将燃料供入废气中，所说的燃烧器以相反于循环方向将主燃料供入熔窑。

13、按照权利要求1或2的方法，其中在熔化室熔化玻璃，而熔化室是在亚化学计量条件下操作，从而可燃物与废气一起离开熔化室，并且当废气离开熔化室和进入密封的蓄热室时将附加的燃料供到废气中。

14、按照权利要求13的方法，其中在熔化室内，过量空气量最多为-2%，并根据所供的主燃料，至少将3%过量燃料供到废气中。

15、按照上述任一权利要求的方法，其中蓄热室包括格子砖砌体结构，允许过量空气进入格子砖砌体结构的蓄热室下游，以便保证在废气中基本上完全燃烧。

16、按照上述任一权利要求的方法，其中在烟囱废气中的NOx排出物小于500mg/m³，它是在TALuft条件下测得。

17、按照上述任一权利要求的方法，还包括从蓄热室的废气中除去CO，即通过在温度大于大约650℃下，燃烧格子砖砌体结构下游的CO。

18、按照权利要求17的方法，其中在格子砖砌体结构的下游，具有充足量的空气使得一氧化碳基本上完全燃烧，它取决于在其中的未燃烧量和取决于一氧化碳的燃烧温度。

19、按照权利要求17或18的方法，其中将空气供入蓄热室，在格子砖砌体结构的下面。

20、按照权利要求17至19任一所述的方法，其中在烟囱废气的CO排出物小于300mg/m³，在TALuft条件下测得。

21、一种降低从蓄热式玻璃熔窑排出的废气中CO排出物的方法，所说的熔窑用于熔化玻璃以生产成形的玻璃制品，该熔窑具有用作热交换器的密封的蓄热室，该方法包括根据所供燃料需要的燃烧空气，用大约8%过量空气燃烧CO，以便将蓄热室中废气的CO除去，并且在大于650℃的温度下进行。

22、一种用于熔化玻璃以生产成形的玻璃制品的蓄热式玻璃熔窑，它具有包括格子砖砌体结构的密封的蓄热室，所说的蓄热室用作热交换器，该熔窑还具有用于降低离开熔窑的废气中NOx排出物的设备，该设备包括用于将附加燃料供到废气中的装置，所说废气是从熔窑的熔化室排出的，从而烟囱废气的NOx排出物降低至小于500mg/m³，在TALuft条件下测得。

23、按照权利要求22的熔窑，还包括用于将热空气供入格子砖砌体结构下面的热作燃烧器，它使格子砖砌体结构的下面温度保持至少630℃，以致用热空气使CO氧化，从而在烟囱废气中的CO排出物降低到小于300mg/m³，在TALuft条件下测得。

24、一种降低废气中NOx量的方法，所说废气由用于熔化玻璃以生产成形的玻璃制品的蓄热式熔窑中的燃料燃烧而产生的，该熔窑具有一熔化室和密封的蓄热室，该方法包括至少在熔化室的一个点测定废气中的可燃物和氧，根据测定的结果调节燃料和燃烧空气的供给量，以保证在熔化室内，平均的化学计量基本上低于完全燃烧所需的量，同时保证实际燃烧的部分燃料不小于在熔化室进行的熔化和精炼过程需要输入的热量，在废气离开熔化室后和排入大气前，将附加的燃烧空气供入废气中，以保证残留在废气中的任何可燃物基本上完全燃烧。