CN1290333A

CN1290333A - 在容器中加热产品的方法及实施该方法的燃烧器

Info

Publication number: CN1290333A
Application number: CN 99802789
Authority: CN
Inventors: 塞尔索·扎比纳提; 多米尼克·罗比拉德
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2001-04-04
Also published as: EP1055084B1; ES2169941T3; CZ20002795A3; CZ297869B6; FR2774745A1; FR2774745B1; PT1055084E; BR9907802A; EP1055084A1; WO1999041548A1; DE69900591D1; DE69900591T2

Abstract

本发明涉及通过一个燃烧器在容器中加热产品,燃烧器通过一个附加的燃烧器口装在容器壁中,可燃气流和助燃气流分别引入燃烧器的通道(1,2)中,并分别送到平衡室(3,4),分别平衡两股气流的压力,并分别通过出口通道(5,6)且经过两个相邻的缝(7,8)以相邻层状流的形式排到容器中,在火焰中,两种气体只部分混合,并且火焰的轮廓有一个助燃气过剩区域和一个助燃气缺少区域,助燃气过剩区域在它旁边限定一个氧化区,助燃气缺少区域在它旁边限定一个还原区。

Description

在容器中加热产品的方法及实施该方法的燃烧器

本发明涉及一种在一个容器中加热产品的方法，容器本身也由燃烧器加热，特别是涉及要加工的玻璃制品的加热方法和实施这种方法的燃烧器。

在这个背景下，“玻璃产品”一词应该从包括玻璃产品和水晶玻璃产品的广义方面理解。

对于一定数量的应用，特别是玻璃和水晶玻璃的再加热，容器内有一个整体形状近似为柱形的变化形状，燃烧器口穿过容器壁，并且燃烧器端部的一部分处于容器中。一般情况下，应该用几个燃烧器加热容器，燃烧器口沿柱形的一条或多条母线分布在容器的长度上，它们不是沿径向穿透壁，而是沿一个使燃烧器口的内侧壁与近似为柱形容器的内壁几乎沿切线连接的方向从壁的一侧穿到另一侧。

燃烧器的端部装在这些燃烧器口中，燃烧器一般为所谓的“管中管”类型，也就是整体形状为柱形的同轴双管结构；这些燃烧器以局部定位方式加热容器，容器在壁的耐火内层中的加热分布很不均匀，最热的区域是沿燃烧器口纵轴及其紧靠纵轴周围的区域。直到目前为止，所谓的“多孔”燃烧器似乎没有以可靠的方式为容器的内壁提供更好的均匀受热。

因此，本发明的目的是提出一种使容器的内壁受热均匀并且使用安全的方法和燃烧器。

为了达到此目的，本发明的主题是一种提供的火焰适于容器内壁形状的燃烧器。

本发明的方法和燃烧器还可以用于其它许多方面，特别是可以考虑把玻璃的温度保持在分配器(技术上叫做“给料器”)的水平，还可用于没有“火舌”的玻璃炉、以及拉轧、重新燃烧和玻璃切割等方面。

因此，本发明涉及一种在一个容器中至少用燃烧器产生的一个火焰加热产品的方法，燃烧器至少部分位于容器壁上一个通过燃烧器口产生的槽中，该方法的特征在于，在燃烧器的入口区分别引入加压的可燃气体和加压的助燃气体，在燃烧器中分别把这两股气流传输到单独的平衡室内，分别平衡两股气流的压力，然后通过出口区两个相邻的单独喷出缝使两股加压气流分别喷出燃烧器，气流为一个火焰中的两股相邻的层状流，以便在火焰中只部分混合两种气体，使火焰的轮廓有一个助燃气过剩区域，因而在它的旁边形成容器的氧化区，和至少一个助燃气缺少区域，因而在它的旁边形成容器的还原区。

由于两股气体流在燃烧器内是分开的，减少了火焰返回燃烧器的危险，因而爆炸的危险明显减少。

本发明的方法还可以具有下述的一个或多个特征：

-将两股加压气流横向近似成切线地喷出燃烧器，喷到内部整体形状近似为柱形的容器中，使火焰沿容器内部呈环形，在容器内的一侧形成氧化区，另一侧形成还原区；

-至少通过燃烧器外表面和容器凹槽或燃烧器口之间的一个确定的通道引入喷出燃烧器的两股加压气流感应的一股空气流。

-通过两个确定的通道在容器中引入两股分别被两股邻近的气流，分别为可燃气流和助燃气流感应的空气流，两个通道中的每一个都在燃烧器的外表面和容器凹槽或燃烧器口内表面的内表面之间。

本发明还涉及一种燃烧器，这种燃烧器在产品加热容器中从来自燃烧器出口区的两股气流产生一个火焰，其特征在于，它包括两个分别用于加压可燃气体和加压助燃气体的单独通道，至少两个分别用于加压可燃气体和加压助燃气体的平衡室，这两个室中的一个与可燃气体的入口通道连接，另一个与助燃气体的助燃气体的入口通道连接，两个单独的可燃气体和助燃气体出口通道分别与可燃气体和助燃气体的平衡室连接，气体通过两个相邻的缝喷出燃烧器，进入燃烧器的流出区，并且至少通过一个隔板分隔两个出口通道，隔板有相对的壁，分别与燃烧器与隔板相对的壁限定可燃气体的出口通道和助燃气体的出口通道。

由于这种结构，燃烧器的位置可以上下转动，使得火焰的助燃气过剩区和缺少区的相对位置可以转换。

另外，本发明的燃烧器可以具备以下一个或多个特征：

-每个平衡室至少有两个小室，相继在燃烧器的上游和下游，并通过管子连接；

-管子延伸在两个小室之间的区域中，使两个小室在靠近与可燃气平衡室和助燃气平衡室之间的隔板相对的一个燃烧器壁处连通；

-隔板壁近似为平面并互相平行；

-每个与隔板壁相对的输出通道壁近似为平面，并与该隔板壁平行；

-每个与隔板壁相对的输出通道壁向出口区的方向延伸，并非常轻微地向该隔板壁收敛；

-出口通道沿非常轻微的收敛方向出口区延伸；

-缝的高度大约为十分之一毫米到几毫米；

-平衡室包括一些近似为平行六面体的小室；

-燃烧器的外形近似为一个至少有两个斜面的平行六面体，并且有一个有两个入口通道的面和一个与之近似平行的面，两个相邻的缝延伸在该面中，两个斜面使有缝的面分别与两个与隔板平行的面连接；

-出口通道的长度与相应缝的高度比近似为20。

平衡室由管子连接的串联小室组成便于压力的平衡，并避免形成所谓的“尖锐”火焰。

通过下面作为非限定例子的本发明实施例的描述并参照附图，将更好地了解本发明的其它特征和优点，附图如下：

-图1是本发明燃烧器的纵剖示意图，示出燃烧器在加热容器壁中的定位；

-图2为图1所示燃烧器的正面示意图；

-图3为图1所示燃烧器的俯视示意图；

-图4为一个加热容器的横剖示意图，示出图1至3的燃烧器根据本发明方法的运行。

图1所示的燃烧器是沿一个平面的纵剖面，当燃烧器装在柱形容器上时，该平面一般为垂直方向，燃烧器的中心轴水平延伸，如图4所示，燃烧器的外形近似为平行六面体，它的两条平行的棱由斜面代替。

根据本发明，一股加压可燃气流和一股加压助燃气流流经该燃烧器，两股气流通过单独的供应管进入入口区，并通过安排在出口区的单独喷嘴以适当的方式排出，而没有预先混合。

因此，燃烧器包括两个单独的入口通道1、2，分别为可燃气通道和助燃气通道，通道开在燃烧器的一个面上(入口面)，两个单独的压力平衡室3、4或两组单独的平衡室分别与这两个通道连接。在入口通道分别通向它们各自平衡室的区域，通道的截面收缩，以便为它们的供应管的端部确定一个阻挡肩部。

两个单独出口通道5、6中，可燃气出口通道5与可燃气平衡室3连接，助燃气出口通道6与助燃气平衡室4连接。这些通道在燃烧器的出口区通过两个形状为两条相邻的缝的喷嘴7、8通往燃烧器外，这两条缝所在的燃烧器面(出口面)与入口面相对、并与入口面平行。

在实用方面，燃烧器最好由几个组装的零件组成，并包括两个半燃烧器，一个使可燃气通过，另一个使助燃气通过。

另外，一个插入件9插在两个半燃烧器之间，作为它们之间的隔板，这样至少可以在两个燃烧器的表面形成凹形出口通道5、6，以及压力平衡室3、4的小室3A、3B、4A、4B，如图中所示。

两个半燃烧器与它们对应的凹槽面对面，出口通道5、6以及平衡室3、4的小室一侧由隔板9的一个壁所限定，相反的一侧由半燃烧器的一个壁所限定，这些通道一直延伸到燃烧器出口区中的出口面。

平衡室3、4包括几个小室，在此是两个小室3A、3B、4A、4B，它们相继排列在外壳的上游到下游，并通过管3C、3D互相连接。

隔板9的壁最好为平面，并互相平行，每个平衡室3、4和面对隔板的每个出口通道5、6也是一样。但是，在变型中，该面对面的壁可以是倾斜的，特别是出口通道的壁可以在隔板9中向出口面方向收敛；在这些条件下，两个出口通道的总方向非常轻微地收敛。

缝7、8的高度约为十分之一毫米到几毫米，一般在0．2到5．0毫米的范围内；最好在0．4到3．0毫米的范围内，例如，对于由天然气组成的可燃气为0．4到1．5毫米，对于由氧组成的助燃气为1毫米到3毫米。

缝延伸几厘米，一般延伸在出口面长度的最大部分上，例如对一个长170毫米的面，延伸长度为160毫米。

根据以下几点选择缝的高度：

-燃料气，根据化学计量比确定高度比，

-使用的功率，

-根据需要的火焰状态所选择的气体喷射速度，喷射速度越高，火焰越短。

得到合适的火焰还与每个出口通道的长度与相应缝的高度比有关。为了正确地将两股气流排到火焰中，“通道长度／缝高度”比应至少近似等于20。

在此，每个半燃烧器的两个平衡室的小室3A、3B、4A、4B整体形状为平行六面体，尺寸大约为15毫米，高度约为10毫米；小室延伸的距离与通道5、6大致相同。

连接小室的管子3C、4C的长度为几毫米，例如2至3毫米，截面积为几平方毫米，例如3至10平方毫米；它们大约规则地分布在小室的宽度上，这里有八个管子3、4，以二十多毫米的间距分布。

但是，这些尺寸相当于一个特殊使用的例子，还可以修改，以发挥压力平衡室3、4的作用，避免流体与入口垂直地优先通过，并且在出口得到直轮廓的“刀形”均匀火焰。

由于同样的原因，管子3C、4C远离相应的出口通道5、6，特别是远离隔板9；它们最好延伸在两个小室之间的一个区域中，使这些小室在它们靠近属于半燃烧器的壁处互相连通；另外，这些管子是通过与该壁近似相切地进行柱形钻孔得到的。

斜面10分别连接燃烧器的出口面和与隔板平行的面。斜面10的每个面和与隔板平行的面的夹角θ约为30°。

斜面10的存在可以把燃烧器至少部分嵌入到容器壁中的槽、或容器的燃烧器口中，槽的本身具有向容器内的方向收敛的倾斜内表面11，在燃烧器的斜面10和容器槽的内表面11或燃烧器口之间至少分别限定了一个通道、最好是两个通道12，通过这两个通道用感应方法向容器内的方向引入一股或两股外界空气流。如果适当选择尺寸和角度，通过文丘里效应在燃烧器的斜面和槽之间通过喷射出燃烧器的两股加压气流感应的空气流可以使出口区中的燃烧器明显冷却。

在所选择的例子中，燃烧器外表面的每个斜面10和相关凹槽的内表面11之间的角度θ’为十几度，燃烧器的出口面在凹槽内向后缩，后缩的距离大约在零点几到十几毫米的范围内。

正如图中看到的，燃烧器可以直接放在容器的耐火壁中，或者在一个作为燃烧器口的附加零件中；第二种方法可以控制该可消耗零件的磨损。

总之，燃烧器的这种结构可以借助于缝7、8的形状得到平的火焰；另外，适当的尺寸，如已经作为例子给出的，可以得到这种柔和的和不对称的火焰。

借助于这种结构的使用过程如下：在燃烧器的入口区分别引入加压可燃气流和加压助燃气流，在燃烧器中分别将这两股气流转入平衡室3、4，用这两个平衡室分别平衡两股气流的压力；然后将平衡室的两股气流分别排向燃烧器的出口区，并且把两股加压气流分别通过两个单独的排出缝7、8喷出燃烧器，排出缝7、8在出口区相邻排列，喷出的气流在火焰中为两股相邻的层状流；因此，两种气体在火焰中只部分混合，并且火焰的轮廓有一个助燃气过剩区域和一个助燃气缺少区域，助燃气过剩区域在它旁边的容器中限定了一个氧化区，助燃气缺少区域它旁边的容器中限定了一个还原区。

因此，如果将两股加压气流喷出燃烧器，在内部整体形状近似为柱形的容器13中横向沿近似切线的方向喷射(图4)，火焰14呈容器的内圆形，容器中一侧形成氧化区15，另一侧形成还原区16。

例如，如果助燃气从容器13的中心侧引入，而可燃气从壁的一侧引入，则在容器的中心区得到氧化区，可以在优化条件下处理玻璃或水晶物品。相反，可燃气被圈闭在氧的薄层和容器壁之间，可以使可燃气完全燃烧。因此，减少向容器所在的局部排放一氧化碳。另外，火焰的不对称性保证减少氧化氮的产生。

要指出的是，燃烧器外部的对称结构可以使燃烧器在凹槽中面从一面向另一面转动，因而可以转换容器中的氧化区和还原区，这提供了很大的使用灵活性，因为它可以随意在玻璃上产生还原或氧化环境。

当然，本发明不限于上面描述和示出的实施方式，还可以有其它的形式和方式，而不超出本发明的范围，特别是为了适应特殊的用途。例如，可以用本发明保持玻璃炉的分配器、即所谓的“加料器”的温度，玻璃炉现在一般用空气／可燃气燃烧器加热(在冷空气中工作)，消耗量很大(在冷空气中工作)，并产生大量挥发玻璃，特别是具有腐蚀作用的硼硅酸盐，这种燃烧器的工作可能很危险，因为它是预混合燃烧器，在局部释放出大量的有害气体。

Claims

1．用至少一个火焰(14)在容器(13)中加热产品的方法，火焰(14)由一个燃烧器产生，燃烧器通过一个附加的燃烧器口至少部分嵌入容器壁的一个凹槽中，该方法的特征在于，在燃烧器的入口区分别引入加压的可燃气流和加压的助燃气流，在燃烧器中分别把两股气流送到平衡室(3，4)，分别平衡两股气流的压力，将平衡室的两股单独的气流排向燃烧器的出口区，并且把两股加压气流分别通过两个排出缝(7，8)喷出燃烧室，排出缝(7，8)在出口区相邻排列，在火焰(14)中，喷出的气流为两股相邻的层状流，使两种气体在火焰中只部分混合，并且火焰的轮廓有一个助燃气过剩区域和至少一个助燃气缺少区域，助燃气过剩区域在它旁边限定了容器的氧化区，助燃气缺少区域在它旁边限定了容器的还原区。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将两股加压气流喷出燃烧器，横向沿近似切线的方向喷射到在内部整体形状近似为柱形的容器(13)中，使火焰(14)在容器内呈圆周形，在容器中的一侧形成氧化区(15)，另一侧形成还原区(16)。

3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还通过至少一个通道(12)在容器中引入一股由喷出燃烧器的两股加压气流感应出的空气流，通道(12)在燃烧器的外表面(10)和容器凹槽或加料口的内表面(11)之间形成。

4．根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，还通过两个通道(12)在容器中引入两股分别被两股气流，即可燃气流和相邻的助燃气流感应的空气流，两个通道(12)中的每一个在燃烧器的外表面(10)和和容器凹槽或加料口的内表面(11)之间形成。

5．在一个产品加热容器(13)中产生火焰(14)的燃烧器，火焰产生于两股来自燃烧器出口区的气流，其特征在于，包括两个单独的入口通道(1，2)，分别为加压可燃气通道和加压助燃气通道，和至少两个单独的平衡室(3，4)，分别为可燃气平衡室和助燃气平衡室，两个平衡室中的一个与可燃气的入口通道连接，另一个与助燃气的入口通道连接，还包括两个分别为可燃气和助燃气的出口通道(5，6)，一个与可燃气的平衡室(3)连接，另一个与助燃气的平衡室(4)连接，出口通道(5，6)在燃烧器的出口区通过两个相邻的缝(7，8)通向燃烧器以外，至少两个出口通道(5，6)由隔板(9)分隔，隔板(9)有两个相对的壁，分别与燃烧器与隔板相对的壁形成可燃气的出口通道(5)和助燃气的出口通道(6)。

6．根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，每个平衡室(3，4)至少包括两个小室(3A，3B，4A，4B)，相继从燃烧器的上游到下游，并通过管子(3C，4C)互相连接。

7．根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，管子(3C，4C)在两个小室之间的一个区域内延伸，使小室在与隔板(9)相对的燃烧器壁附近连通，隔板(9)在可燃气和助燃气平衡室(3，4)之间。

8．根据权利要求5至7之一所述的燃烧器，其特征在于，隔板(9)的壁近似为平面，并互相平行。

9．根据权利要求5至8之一所述的燃烧器，其特征在于，与隔板(9)的壁相对的每个出口通道(5，6)的壁近似为平面，并且与该隔板壁平行。

10．根据权利要求5至8之一所述的燃烧器，其特征在于，与隔板(9)的壁相对的每个出口通道(5，6)向出口区方向延伸，并且非常轻微地向该隔板壁收敛。

11．根据权利要求5至8之一或10所述的燃烧器，其特征在于，出口通道(5，6)沿非常轻微收敛的方向向出口区域延伸。

12．根据权利要求5至11之一所述的燃烧器，其特征在于，缝(7，8)的高度大约为十分之一毫米到几毫米。

13．根据权利要求5至12之一所述的燃烧器，其特征在于，缝(7，8)的长度为几厘米。

14．根据权利要求5至13之一所述的燃烧器，其特征在于，平衡室(3，4)包括一些近似为平行六面体的小室(3A，3B，4A，4B)。

15．根据权利要求5至14之一所述的燃烧器，其特征在于，燃烧器的外形大致为平行六面体，该平行六面体至少有两个斜面(10)、一个有两个入口管道(1，2)的面，和一个与之近似平行的面，两条相邻的缝(7，8)就在该面中，两个斜面(10)使具有缝(7，8)的面分别和与隔板(9)平行的两个面连接。

16．根据权利要求5至15之一所述的燃烧器，其特征在于，出口通道长度与相应缝的高度之比至少近似等于20。