CN113493295A - 一种降低氮氧化物的玻璃窑炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低氮氧化物的玻璃窑炉，至少包括熔化池（3），所述熔化池（3）的上部空间设置有分隔墙（6），将所述熔化池（3）分隔成右半熔化池澄清区（3b）和左半熔化池浅区（3a），所述分隔墙（6）的底面与熔化池的底面相隔开未浸入玻璃液或浸入玻璃液，所述左半熔化池浅区（3a）一侧或若干处连通有加料池（12），所述右半熔化池澄清区（3b）连通工作池（11）；所述熔化池设置有若干个不同高度的窑坎（8）。本发明的玻璃窑炉用于降低氮氧化物浓度，在窑炉整体结构做了很多改进，通过增加分隔墙和喷氧枪加热辅助澄清、均化，掌控玻璃氧化性，提高和改善玻璃白度和光泽。

Description

一种降低氮氧化物的玻璃窑炉

技术领域

本发明涉及玻璃制造技术领域，尤其涉及一种降低氮氧化物的玻璃窑炉。

背景技术

目前社会对环境质量要求越来越高，工业炉窑排放标准越来越严格，玻璃生产企业生存压力越来越大，环保是否达标直接关系到玻璃企业的存亡。因此如何使玻璃窑炉的排放指数既达到国家标准，又不使生产成本过高，是玻璃企业的生存基础，也是企业具有竞争力的一种优势。

在目前的现有技术中，玻璃行业对氮氧化物处理目前有两种办法：一是降低氮氧化物生成，即低氮燃烧，从源头上控制的办法，这是最优的方式；二是对氮氧化物二次处理然后排放，会对窑炉运行状况产生一些不利影响（包括对窑炉使用的不利影响、新的技术问题和环保问题），这种成本相应会增加很多。

要解决氮氧化物的排放数量必须搞清楚氮氧化物的生成机理，目前国内外的科技工作者把氮氧化物的生成机理（方式）归纳为以下三种方式：

（1）、热力型产生NOx：也称温度型，热力NOx的生成机理是高温下空气中N₂氧化形成NO，其生成速度与燃烧温度有很大关系，当燃烧温度低于1400℃时，热力NOx生成速度较慢，当温度高于1400℃反应明显加快，根据阿累尼乌斯定律，反应速度按指数规律增加。窑炉内温度及燃烧火焰的最高温度是影响热力氮NOx生成量的一个重要指标。这说明，在实际炉内温度分布不均匀的情况下，局部高温的地方会生成很多的NOx；并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响。热力NOx的生成量与氧过剩系数有很大关系，氧浓度增加，NOx生成量也增加。当出现15％的过量空气时，NOx生成量达到最大：当过量空气超过15％时。由于NOx被稀释，燃烧温度下降，反而会导致NOx生成减少。热力NOx的生成还与烟气在高温区的停留时间有关，停留时间越长，NOx越多。这是因为窑炉燃烧温度下，NOx的生成反应还未达到平衡，因而NOx的生成量将随烟气在高温区的停留时间延长而增加。

（2）、快速型产生NOx：燃料在燃烧过程中碳氢化物分解的中间产物N2反应生成的氮氧化物，其生成速度极快，主要在火焰面上形成，且生成量较小，一般在5％以下。

（3）、燃料型产生NOx：“燃料”NOx是由化学结合在燃料中的杂环氮化物热分解，并与氧化合而生成的NOx，其生成量与燃料中氮的含量有很大关系，当燃烧中氮的含量超过0.1％时，结合在燃料的氮转化为NOx的量占主要地位，如煤的含氮量一般为0.5～2.5％；燃料NOx的形成可占生成总量的60％以上，燃料氮转化为NOx量主要取决于空气过剩系数，空气过剩系数降低，NOx的生成量也降低，这是因为在缺氧状态下，燃料中挥发出来的氮与碳、氢竞争不足的氧，由于氮缺乏竞争能力，而减少了NOx的形成。

从上述三种方式可以看出，产生氮氧化物有两方面的因素，一是内因，燃烧物或燃烧产物中有氧分子及氮分子，而氮气在常温常压下，活性极低；二是外因，火焰温度高；内因要通过外因而产生作用。

天然气作为清洁能源热值高，燃天然气玻璃窑炉氮氧化物极易超标，因为经过蓄热室预热的助燃空气温度较高，与燃料燃烧产生更高的温度，一般在加料口附近产生的温度最高，火焰辐射温度可达1600℃以上，尾部火焰温度在1520℃左右（窑炉大小等工艺状况不同会有一些差异）。

根据上述分析，燃天然气玻璃窑炉产生氮氧化物的产生机理主要属热力型和燃料型，我们如何控制燃烧产物中氧的含量以及如何将最高温度点降低，即内因要通过外因而产生作用，从内、外因中同时着手，让燃烧产物中氧的含量不足，并且把局部范围（加料口附近、火根处）的温度降低，而澄清部处的温度不但不降，还略有升高，达到遏制氮氧化物产生而又不影响玻璃的熔化（产量、质量不受影响），我们认为，控制空气过剩系数，让火焰呈局部还原焰，即阶段性不完全燃烧，燃烧产物中没有游离的氧，从而控制氮氧化物的生成。如果我们一直采用不完全燃烧，虽然氮氧化物的生成量控制下来了，但是不完全燃烧损失了燃料，能源消耗会增高，我们在烟气离开熔化池进入小炉、蓄热室前，可新增加装置通入富氧空气或氧气，将过剩的碳及碳氢化物燃烧完全，使热量尽可能用于玻璃熔化。

对普通白色钠钙硅玻璃来说，现在技术难度相对较小或者说可以通过技术手段克服，但对附加值比较高的高白料、水晶料产品目前没有更好的解决办法，由于其对玻璃产品色泽要求非常苛刻，这种降低氮氧化物的技术措施没办法克服，国际顶尖玻璃窑炉技术公司在国内也是同样无解。

发明内容

本发明目的是解决上述问题，设计一种降低氮氧化物的玻璃窑炉，用于降低氮氧化物浓度。本发明在窑炉整体结构做了很多改进，配合低氮燃烧喷枪，对高白料、水晶料等色泽要求严格、附加值高的玻璃产品解决熔化问题，找到了一种合理、可行、经济的降低氮氧化物的解决办法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种降低氮氧化物的玻璃窑炉，至少包括熔化池，所述熔化池的上部空间设置有分隔墙，将所述熔化池分隔成右半熔化池澄清区和左半熔化池浅区，所述分隔墙的底面与熔化池的底面相隔开以浸入玻璃液或与玻璃液的上面隔开，所述左半熔化池浅区一侧或若干处连通有加料池，所述右半熔化池澄清区在最右端连通工作池；所述右半熔化池澄清区设置有若干个不同高度的窑坎。

作为对上述技术方案的改进，所述分隔墙为拱形的碹砖结构或为平碹的碹砖结构或吊挂的碹砖结构。

作为对上述技术方案的改进，在从左到右的长度方向上，所述分隔墙设置在熔化池长度方向的1/5～4/5位置区域上。

作为对上述技术方案的改进，所述分隔墙为实心或空心结构。

作为对上述技术方案的改进，所述熔化池的底部在长度方向上设置有若干排鼓泡，所述鼓泡为脉冲鼓泡或长通（连续）鼓泡，所述鼓泡所鼓出的气体为空气、富氧或纯氧气体。

作为对上述技术方案的改进，所述工作池可为若干个，所述澄清池通过若干个流液洞与若干个工作池分别连通。

作为对上述技术方案的改进，所述熔化池设置有若干个电极棒或板电极，所述电极棒或板电极（13）水平插设在熔化池的前墙、后墙、侧墙体一种及若干组合，可底插在熔化池底部，可顶插在熔化池顶部组合，可电极棒与板电极组合，以及多种方式组合。

作为对上述技术方案的改进，所述窑坎高度≥200mm，但≤池深。

作为对上述技术方案的改进，所述熔化池在前墙、后墙、侧墙、顶面设置有若干富氧喷枪、纯氧喷枪，所述富氧喷枪、纯氧喷枪的出口也可深入到熔化池的玻璃液内。

本发明的工作原理是：

玻璃原料通过加料池进入熔化池、澄清池完成熔化、澄清、均化，通过鼓泡、窑坎、电极等辅助熔化手段，经过流液洞进入工作池（工作池也可称为分配料道、主料道），进入下一个成型准备阶段。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明降低氮氧化物的玻璃窑炉，特别适合于这种高白料、水晶料等色泽要求白度好、美观、附加值高的玻璃产品，在现有主要生产工艺基础上改动相对较小、投资也比较少，达到降低氮氧化物浓度目的。本专利在窑炉整体结构做了很多改进，通过增加分隔墙专利保护技术和富氧、纯氧喷枪加热辅助澄清、均化，掌控玻璃氧化性，提高和改善玻璃白度和光泽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施案例或技术方案，下面将描述所需要使用的附图作简单地介绍，所描述的附图仅仅是本发明的一个实施例，为保护本专利知识产权，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的专利保护范围之内。

如图1至图2所示，本发明的降低氮氧化物的玻璃窑炉，至少包括熔化池3，所述熔化池3的上部空间设置有分隔墙6，所述分隔墙6跨设在熔化池3的前后位置上，将所述熔化池3分隔成右半熔化池澄清区3b和左半熔化池浅区3a，所述分隔墙6的底面与熔化池3的底面相隔开以形成悬空结构或封闭结构，所述左半熔化池浅区3a一侧或若干处连通有加料池12，所述右半熔化池澄清区3b下部沿长度方向设置有若干排窑坎8，使右半熔化池澄清区形成若干个子澄清池，最后一个子澄清池3b连通工作池11。所述窑坎8可以是任意宽度，高度≥200mm，但≤池深。

所述分隔墙6为拱形的碹砖结构、平碹的碹砖结构、吊挂的碹砖结构。在从左到右的长度位置上，所述分隔墙6设置在熔化池长度方向的1/5～4/5位置区域上。所述分隔墙6为实心或空心结构。

所述熔化池3底部在长度方向上设置有1排或若干排鼓泡5，所述鼓泡5为脉冲鼓泡或长通（连续）鼓泡，所述鼓泡5所鼓出的气体为空气、氧气、富氧、纯氧气体，甚至富氧或纯氧配合天然气等燃料的燃烧气体。

所述工作池11为1个或为若干个，所述右半熔化池澄清区3b通过1个或若干个流液洞10与1个或若干个工作池11分别连通，工作池也可称为主料道或分配料道。

所述熔化池3设置有若干个电极棒13或板电极13，所述电极棒13或板电极13水平插设在熔化池3的前墙、后墙或侧边墙体上，或底插在熔化池3的底部，或顶插在熔化池的顶部，配置三相、单相或若干组合方式电加热。

所述熔化池3在前墙、后墙、侧墙、顶面、底部单一或若干组合设置有纯氧喷枪16或富氧喷枪16，所述纯氧喷枪16或富氧喷枪16的火焰出口在熔化池3的玻璃液上或玻璃液内，用于熔化、澄清和均化玻璃液。燃料可以是天然气、石油焦粉、全煤气、半煤气、焦炉煤气、重油、柴油、渣油、电助熔等一种及多种方式组合。所述纯氧喷枪16或富氧喷枪16的火焰出口在熔化池3的玻璃液上或玻璃液内。

在图1和2中，熔化池3的一侧（后方）设置有蓄热室或换热室1，熔化池3通过小炉2连通蓄热室或换热室1，熔化池3可对应1个小炉或若干个小炉2，甚至多对小炉2，小炉2与熔化池3的连接端还设置有喷嘴砖4。熔化池3上设置有大碹14，纯氧喷枪或富氧喷枪16通过氧枪喷嘴砖15固定在熔化池3的墙体上，纯氧喷枪或富氧喷枪16后端连接氧枪喷枪控制系统17，氧枪喷枪控制系统17与原熔化池燃烧系统（换向）同步或不同步。

Claims (9)

1.一种降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：至少包括熔化池（3），所述熔化池（3）的上部空间设置有分隔墙（6），将所述熔化池（3）分隔成右半熔化池澄清区（3b）和左半熔化池浅区（3a），所述分隔墙（6）的底面与熔化池的底面相隔开以浸入玻璃液或与玻璃液的上液面隔开，所述左半熔化池浅区（3a）一侧或两侧连通有加料池（12），所述右半熔化池澄清区（3b）在最右端连通工作池（11）；所述右半熔化池澄清区（3b）设置有若干个不同高度的窑坎（8）。

2.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述分隔墙（6）为拱形的碹砖结构或为平碹的碹砖结构，或为吊挂的碹砖结构。

3.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：在从左到右的长度方向上，所述分隔墙（6）设置在熔化池（3）长度方向的1/5～4/5位置区域上。

4.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述分隔墙（6）为实心或空心结构。

5.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述熔化池（3）的底部在长度方向上设置有若干排鼓泡（5），所述鼓泡（5）为脉冲鼓泡或长通鼓泡，所述鼓泡（5）所鼓出的气体为空气、氧气、富氧、纯氧气体，富氧或纯氧配合天然气燃料的燃烧气体。

6.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述工作池（11）为若干个，所述右半熔化池澄清区（3b）通过若干个流液洞（10）与若干个工作池（11）分别连通。

7.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述熔化池（3）设置有若干个电极棒（13）或板电极（13），所述电极棒（13）或板电极（13）水平插设在熔化池（3）的前墙、后墙或侧边墙体上，或底插在熔化池（3）的底部，或顶插在熔化池的顶部。

8.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述窑坎（8）高度≥200mm，但≤池深。

9.如权利要求1所述的降低氮氧化物的玻璃窑炉，其特征在于：所述熔化池（3）在前墙、后墙、侧墙、顶面、底部有纯氧喷枪（16）或富氧喷枪（16），所述纯氧喷枪（16）或富氧喷枪（16）的火焰出口在熔化池（3）的玻璃液上或玻璃液内。

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