CN113354257A - 节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能环保直热式热式炉外预热玻璃熔炉及生产方法，采用新型结构，熔炉分成六个串联的区，第一区为块状玻璃原料预热区，第二区为预熔区，第三区为熔化区，第四区为均化澄清区，第五区为冷却区，第六区为助燃空气预热区，熔炉的燃烧产物热量在第一区至第四区全部用于加热玻璃液和块状玻璃原料，常温助燃空气在第六区和第五区被高温玻璃液和玻璃产品预热后进入熔炉燃烧。因此本发明取消了蓄热室和金属换器，也不采用全氧助燃和电热熔化，具有提高玻璃液质量和炉龄，大幅降低能耗和污染物排放量，大幅降低熔炉造价的优点。

Description

节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉及生产方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃熔炉，特别涉及一种节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉及生产方法。

背景技术

现有的玻璃熔炉绝大部分采用燃料+助燃空气或氧气火焰燃烧的热能来熔化玻璃，小部分采用电热熔化玻璃，由于用空气助燃时燃烧产生的热量被烟气带走了60％左右，所以必须用蓄热室或金属换热器尽量将这部分热量回收到助燃空气和燃料上再进入熔炉燃烧，蓄热室或金属换热器热体积庞大，造价高昂，耗费大量高挡耐火材料或耐高温不锈钢，还存在熔炉容易烧蚀堵塞和热损失大等问题。用氧气助燃时虽然可以取消或减少蓄热室和金属换热器，但还需昂贵的制氧设备，并且耗费大量电力，电热熔化时能耗和成本较高。此外熔化好的玻璃液成型退火后还要带走40％至70％燃烧和电热产生的热量，此热量目前还没有回收。为克服现有玻璃熔炉的以上缺点本发明人申请了一项发明专利，申请号(201911426836.7)。本发明专利申请是对(201911426836.7)发明专利申请的后续改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述重大缺陷，提供一种设置了块状玻璃原料预热装置和助燃空气预热装置，用燃烧产生的烟气热量直接加热玻璃液和块状玻璃原料，用熔炉排出玻璃液和成型退火过程中玻璃产品的热量直接加热助燃空气的节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉。该炉取消了蓄热室和金属换热器，也不采用全氧气助燃和电能熔化，熔化效率高，熔化温度低，燃烧后烟气排出温度低，烟气中粉尘和硝含量低，熔炉烧蚀小，因此可实现大幅度提高玻璃液质量，大幅度降低能耗和污染物排放，大幅度降低熔炉造价，延长熔炉寿命。本发明目的在于提供该玻璃熔炉的生产方法。

为实现上述目的，本发明节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉采用新式结构炉型，共分为六个串联的区：第一区为块状玻璃原料预热区，第二区为预熔区，第三区为熔化区，第四区为均化澄清区，第五区为冷却区，第六区为助燃空气预热区。第一区为容纳块状玻璃原料的立式金属密封保温仓，该仓底部设置一台密封旋转齿加料机，该仓顶部设一台锁风加料机和一个排烟口，该仓设在第二区的拱顶上部，经原料出/烟气进的密封双功能口与第二区连通第二区的胸墙上设多个助燃气和燃料喷口，一端设一个玻璃液出/烟气入的双功能口与第三区连通。第三区的胸墙上设多个助燃气和燃料喷口，另一端设一个玻璃液出/烟气入的双功能口与第四区连通。第四区的胸墙上设多个助燃空气进口和燃料喷口，另一端设一个玻璃液出/助燃空气入的双功能口与第五区连通。第五区的胸墙上设助燃空气喷口和燃料喷口，另一端设1个或多个单向玻璃液出口与第六区连通。第六区为改造后的玻璃成型退火设备出口排出玻璃产品，在该设备的玻璃产品出口端设常温助燃空气进口，玻璃产品进口端设热助燃空气出口并且由保温管道输送至熔炉各区的助燃空气喷口。

作为优化，第一区的块状玻璃原料容量为日玻璃液出料量的10％至15％。

作为优化，玻璃熔化率第二区为3吨至3.5吨/平方米/天，第三区为3吨至4吨/平方米/天，第四区为4吨至5吨/平方米/天。

作为优化，玻璃熔化池深度第二区为0毫米至200毫米，第三区为133毫米至266毫米，第四区为300毫米至600毫米，第五区为100毫米至400毫米。

作为优化，火焰空间胸墙高度第二区为600毫米至1200毫米，第三区为200毫米至600毫米，第四区为1000毫米至1600毫米，第五区为200毫米至600毫米。

作为优化，本玻璃熔炉最大熔化量为200吨至250吨/天。

作为优化，本玻璃熔炉可多个组合在一起，第四区和第五区各和并为一个大的第四区和第五区，其他区独立，最大熔化量为500吨至2500吨/天。

本发明节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉运行流程如下：

1.在第六区改造后的玻璃成型退火设备的玻璃产品出口端进入助燃空气，助燃空气被玻璃产品预热后在玻璃产品进口端排出，经保温管道输送至熔炉各区(主要是第四区)的助燃空气喷口喷人熔炉参加燃烧，进入第五区的预热助燃空气被高温玻璃液进一步加热后单向进人第四区参加燃烧，燃烧产生的高温实现对玻璃液的高效均化澄清。第四区产生的高温燃烧产物单向流出进入第三区对玻璃液进行熔化，降温后单向流出进入第二区对玻璃液进行预熔化，再降温后单向流出进入第一区的立式金属密封保温仓对块状玻璃原料进行预热，再降温后单向经设在立式金属密封保温仓顶部的排烟口排出。在第二区和第三区的胸墙上根据需要可喷入少量燃料和助燃气增加热量和调节燃烧产物气氛。

2.根据需要在第一区的立式金属密封保温仓顶部经锁风加料机加入块状玻璃原料，在该仓内块状玻璃原料被烟气预热后经密封旋转齿加料机向下经拱顶密封双功能口落入第二区，在第二区内块状玻璃原料被烟气熔化成玻璃液后单向流出进入第三区，在第三区内玻璃液被烟气熔化成高温玻璃液后单向流出进入第四区，在第四区内玻璃液被高温烟气和火焰进一步加热完成玻璃液的均化与澄清后单向流出进入第五区，在第五区内玻璃液被助燃气冷却至成型温度后经出口单向流出至第六区，在第六区玻璃液被助燃空气冷却完成成型退火后排出。

采用上述技术方案后，本发明节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉及生产方法具有如下优点：

1.由于绝大部分燃烧产物的热量直接加热玻璃液和块状玻璃原料，取消了蓄热室和金属换热器的同时还取消了全氧助燃和电热熔化，因此熔炉热效率大幅提高，能耗大幅下降，熔炉造价大幅下降。

2.由于全炉各区之间玻璃液均为单向流动，杜绝了有害对流，因此大幅提高了玻璃液的熔化质量，减少了对熔化池的侵蚀，提高了熔化池寿命。

3.由于全炉各区之间燃烧产物均为单向流动，杜绝了有害对流，各区的燃烧温度和气氛可单独控制，第二区和第三区燃烧温度和气氛不影响第四区的燃烧温度和气氛，第二区可以实现用还原气氛进行低温熔化，第四区可以实现用高温强氧化气氛进行澄清，因此提高了熔炉的热效率和玻璃液质量，降低了能耗，减少了火焰对熔炉空间的烧蚀，大幅降低了氮氧化合物的排放。

4.由于高温熔化时产生的氧化钠和氧化硼的蒸汽在随烟气进入第一区密封玻璃原料预热仓后被块状玻璃原料冷凝回收，同时块状玻璃原料的粉尘飞扬也很少，因此可大幅降低粉尘的排放。

5.由于在第六区成型退火设备内用常温助燃空气直接回收了高温玻璃产品40％至60％的热量，因此进一步降低了能耗。

附图说明

图1是本发明节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉及生产方法的示意图。

具体实施方式

本发明节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉采用新式炉型，如图1所示具体实施方式如下：熔炉共设六个连通的区：第一区为块状玻璃原料预热区1，第二区为预熔区2，第三区为熔化区3，第四区为均化澄清区4，第五区为冷却区5，第六区为助燃空气预热区6。第一区为容纳块状玻璃原料的立式金属密封保温仓1，该仓底部设置一台密封旋转齿加料机11，该仓顶部设一台锁风加料机12和一个排烟口13，该仓设在第二区2的拱顶上部，经原料出/烟气进的密封双功能口14与第二区2连通。第二区的胸墙上设多个助燃气喷口7和燃料喷口8，拱顶经原料入/烟气出的密封双功能口14与第一区1连通，一端设一个玻璃液出/烟气入的双功能口与第三区3连通。第三区3的胸墙上设多个助燃气喷口7和燃料喷口8，另一端设一个玻璃液出/烟气入的双功能口与第四区4连通。第四区4的胸墙上设多个助燃空气喷口7和燃料喷口8，另一端设一个玻璃液出/助燃空气入的双功能口与第五区5连通。第五区的胸墙上设助燃空气喷口7和燃料喷口8，另一端设1个或多个单向玻璃液出口9与第六区联通。第六区为改造后的玻璃成型退火设备6，在该设备6的玻璃产品出口端设助燃空气进口61，玻璃产品进口端设助燃空气出口62并且由保温管道输送至熔炉各区的助燃空气喷口7。第一区1的块状玻璃原料容量为25吨。第二区2的熔化面积为80平方米，玻璃熔化池深度100毫米，胸墙高度1000毫米。第三区3的熔化面积为60平方米，玻璃熔化池深度150毫米，胸墙高度333毫米。第四区4的熔化面积为50平方米，玻璃熔化池深度500毫米，胸墙高度1200毫米。第五区5的冷却面积为20平方米，玻璃冷却池深度200毫米，胸墙高度266毫米。本具体实施方式在熔化普通钠钙玻璃时的最大熔化量为250吨/天。

具体运行流程如下：

1.在第六区6的玻璃产品出口端的助燃空气进口61进入常温助燃空气，助燃空气被玻璃产品预热至500℃左右后在玻璃产品进口端的助燃空气出口62经保温管道输送至熔炉各区(主要是第四区4和第五区5)的助燃空气喷口7喷人熔炉与燃料喷口8喷人的燃料燃烧，进入第五区5的500℃左右的助燃空气被高温玻璃液进一步加热至1400℃左右后单向进人第四区4参加过氧燃烧，燃烧产生的1500℃左右高温和氧化气氛实现对玻璃液进行高效均化澄清，第四区4产生的1500℃左右高温过氧燃烧产物单向流出进入第三区3对玻璃液进行熔化，降温至1200℃左右后单向流出进入第二区2对玻璃液进行预熔化，再降温至1100℃左右后单向流出向上进入第一区1的立式金属密封保温仓对块状玻璃原料进行预热，再降温至150℃左右后单向经设在立式金属密封保温仓1顶部的排烟口13排出。在第二区2和第三区3的胸墙上根据需要喷入少量燃料和助燃气增加熔化热量和调节燃烧产物为微还原气氛。

2.根据需要在第一区1的立式金属密封保温仓顶部经锁风加料机12加入块状玻璃原料，在该仓内块状玻璃原料被烟气预热成650℃左右经密封旋转齿加料机11向下经拱顶密封双功能口14落入第二区2，在第二区2内块状玻璃原料被烟气熔化成1000℃左右的玻璃液后单向流出进入第三区3，在第三区3内玻璃液被高温烟气熔化成1450℃左右的高温玻璃液后单向流出进入第四区4，在第四区4内玻璃液被高温烟气和火焰进一步加热至1500℃左右完成玻璃液的均化与澄清，然后单向流出进入第五区5，在第五区5内玻璃液被助燃气冷却至1250℃左右的成型温度后经玻璃液出口9单向流出进人第六区6的成型退火设备，在第六区内高温玻璃产品被助燃空气冷却至100℃以下后排出。

本发明实施例采用上述技术方案后，熔化效率大幅提高，熔化的玻璃液质量特别是澄清质量大幅提高，排出烟气的粉尘和氮氧化合物含量大幅降低至50毫克/标立方米以下，能耗大幅降低至2800千焦/公斤玻璃液以下，熔炉造价大幅降低50％以上，熔炉寿命6年以上。

Claims (6)

1.一种节能环保直热式炉外预热玻璃熔炉，新型结构的玻璃熔炉共分为五个串联的区，其特征在于玻璃熔化第一区为块状玻璃原料预热区，第二区为预熔区，第三区为熔化区，第四区为均化澄清区，第五区为冷却区，第一区为容纳块状玻璃原料的立式金属密封保温仓，该仓底部设置一台密封旋转齿加料机，该仓顶部设一台锁风加料机和一个排烟口，该仓设在第二区的拱顶上部，经原料出/烟气进的密封双功能口与第二区连通，第二区的胸墙上设多个助燃气和燃料喷口，一端设一个玻璃液出/烟气入的双功能口与第三区连通，第三区的胸墙上设多个助燃气和燃料喷口，另一端设一个玻璃液出/烟气入的双功能口与第四区连通，第四区的胸墙上设多个助燃空气进口和燃料喷口，另一端设一个玻璃液出/助燃空气入的双功能口与第五区连通，第五区的胸墙上设助燃空气喷口和燃料喷口，另一端设1个或多个单向流出玻璃液的出口。

2.根据权利要求1所述玻璃熔炉，其特征在于在熔炉外的一个或多个玻璃成型和退火设备上配置助燃空气预热装置，该装置作为熔炉的第六区与第五区排出的玻璃液联通，该装置的玻璃产品出口端设助燃空气进口，该装置的玻璃产品进口端设热助燃空气出口，热助燃空气出口与熔炉的助燃空气喷口之间用保温管道连通。

3.根据权利要求1所述玻璃熔炉，其特征在于第一区块状玻璃原料立式金属密封保温仓的容料体积按熔炉日出料量的8％至15％确定。

4.根据权利要求1所述玻璃熔炉，其特征在于第二区的熔化面积按熔化率3吨/平方米/日至3.5吨/平方米/日确定，第三区的熔化面积按熔化率3吨/平方米/日至4吨/平方米/日确定，第四区的熔化面积按熔化率4吨/平方米/日至5吨/平方米/日确定，第五区的玻璃冷却面积按熔化率12吨/平方米/日至18吨/平方米/日确定。

5.根据权利要求1所述玻璃熔炉，其特征在于第二区的玻璃熔化池深度为0毫米至200毫米，第三区的玻璃熔化池深度为100毫米至300毫米，第四区的玻璃熔化池深度为300毫米至600毫米，第五区冷却区的玻璃冷却池深度为100毫米至300毫米。

6.根据权利要求1所述玻璃熔炉，其特征在于第二区的空间胸墙高度为600毫米至1200毫米，第三区的空间胸墙高度为200毫米至600毫米，第四区的空间胸墙高度为1000毫米至1600毫米，第五区的空间胸墙高度为200毫米至600毫米。

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