DE69721097T2 - Sauerstoff-Brennstoffbrenner - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sauerstoff-Brenngas-Brenner zur Verwendung in einem feuerfesten Brennerblock von Glasverteilungs- und Konditionierungskanälen zur thermischen Behandlung von Glas und dem Kanal unter Verwendung eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners. Mehr im einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Glasvorofen, der einen so ausgelegten Brenner umfasst, daß ein Brenngas mit Sauerstoff verbrannt wird, und eine Flamme kontrollierter Länge zu erzeugen, um Wärme in gesteuerter Weise zur Wärmebehandlung von Glas zuzuführen.
  • Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, umfasst ein Glasvorofen typischerweise einen länglichen Kanal, der durch feuerfeste Seitenwände definiert ist, durch welche geschmolzenes Glas langsam durch Schwerkrafteinwirkung aus einem Glasofen zu einem Formungsprozeß strömt, z. B. zu einer Glaswarenformmaschine, zur thermischen Konditionierung. Während das geschmolzene Glas durch den Glasvorofen strömt, wird das geschmolzene Glas durch Modifizieren der Temperatur des Glases am Eintritt in den Kanal auf eine gewünschte Austrittstemperatur und Homogenisieren der Temperatur des Glases konditioniert, um Querschnittstemperaturgradienten zu begrenzen und geschmolzenes Glas einer geeigneten Temperatur und Viskosität zum Formungsprozeß bereitzustellen.
  • Ein bekanntes Verfahren zum thermischen Konditionieren von Glas im Vorofen ist das Unterteilen des Glasvorofens in eine Reihe von Sektionen oder Zonen, wobei jede Sektion oder Zone einen oder mehrere Brenner aufweist. Die Brenner können selektiv die Randbereiche des geschmolzenen Glasstroms und die Kanalseitenwände rückerhitzen, um die schnellere Abkühlung der äußeren Schichten des Glasstroms auszugleichen, die durch Wärmeverluste durch die Außenwände verursacht werden, und die Kanalseitenwände erwärmen, um die Bildung eines Temperaturgradienten zu verhindern, der zu unerwünschtem Wärmeverlust führt, und zusätzlich das gesamte Glasvolumen unter dem jeweiligen Produktionsanforderungen erwärmen, z. B. einem Nichtströmungszustand. Jeder Brenner des Vorofens ist innerhalb einer Öffnung eines feuerfesten Brennerblocks längs der Seitenwände des Glasvorofens positioniert und so ausgelegt, daß er aus dem Brennerblock in eine Brennzone hineinbrennt, das heißt in den Bereich zwischen den Vorofenseitenwänden und oberhalb des Glases, um eine Brennerflamme zu erzeugen, die im wesentlichen innerhalb einer Hülle des Brennerblocks gelegen ist, um Wärmeenergie abwärts zu den Kanal seitenwänden und dem geschmolzenen Glas zu richten, das innerhalb des Kanals strömt, und/oder, je nach der Vorofenauslegung und/oder den Produktionsanforderungen, eine Brennerflamme innerhalb der Brennzone zu erzeugen, um Wärme in den Mittelbereich des Glasvorofenkanals zu richten.
  • Obwohl die vielen bekannten Variationen der Glasvorofen- und Brennerkonstruktion sich als unter gewissen Umständen zufriedenstellend arbeitend erwiesen haben, werden weitere Verbesserung der Konstruktion von Glasvorofen und Brenner gewünscht. Beispielsweise ist es wünschenswert, einen Glasvorofen zu schaffen, der in der Lage ist, eine verbesserte Steuerung der thermischen Homogenität des Gasstroms, eine gesteigerte Kapazität oder Durchsatzrate, eine verringerte Volatisierung bei Borsilikat- und anderen flüchtigen Glastypen, und eine verbesserte Vorofenstandzeit bei flüchtigen Glassorten zu erreichen. Es versteht sich, daß eine schlechte thermische Homogenität typischerweise durch stärkere Wärmeableitung durch die Seitenwände des Vorofenkanals als dem Wärmeverlust aus der Mitte des Kanals verursacht wird, was geringere seitliche Glastemperaturen als bei dem Glas in der Mitte des Kanals erzeugt. Das Einblasen von Kühlluft entlang der Mitte des Glasvorofens innerhalb der Brennzone und eine verbesserte Seitenwandisolierung tragen zur Minimierung dieses Zustands bei, aber zeitweise ist es schwierig, die Seitenwandtemperaturen auf oder oberhalb die Glastemperatur in der Mitte anzuheben. Dieses Problem wird bei den großen Volumen heißer Verbrennungsprodukte noch verstärkt, die in den Raum oberhalb des Glases austreten können und die Wirkung der Kühlluft verringern, die innerhalb der gleichen Kammer strömen kann.
  • Zusätzlich zu dem Problem schlechter thermischer Homogenität versuche viele Glashersteller, ihre Produktionsgeschwindigkeiten zu steigern. Steigerungen der Produktionsge- schwindigkeit können im Formungsvorgang durch Beschleunigen der Formmaschine, beispielsweise durch Übergang auf Zweifach-, Dreifach- und Vierfacheinspeisverfahren, oder Steigerung der Anzahl von Formhohlräumen, bewerkstelligt werden. Dies kann eine Steigerung des Glasstroms bzw. der Abzugsrate erfordern, was tpyischerweise erfordert, daß die Länge und/oder Breite der Voröfen erhöht wird. Obwohl die Vergrößerung der Länge des Vorofens mit ziemlich nominellen Kosten erfolgen kann, resultiert die Verlagerung des Tropf- und Strömungspunkts in Maschinen- und wahrscheinlich Relokationskosten, die übermäßig sein können. Der Glashersteller muß entweder die Kosten der Maschinenverlagerung übernehmen oder betriebliche Probleme wie schlechtere thermische Homogenität in Kauf nehmen. Es ist klar, daß thermisch homogeneres Glas erforderlich ist, um das Gewicht zu verringern oder die Qualität der Glasware zu steigern, um so zu einer größeren Produktivität aus einem gegebenen Ofen, niedrigeren Kosten für den Verbraucher und geringeren Energiebedarf pro Glasgegenstand zu kommen.
  • Zusätzlich zu den vorgenannten Problemen ist es bekannt, daß flüchtiges Material im Glas proportional zur Differenz der Partialdrücke im Glas und in der Atmosphäre über dem Glas verdampft. Weil das Verbrennungsvolumen für einen Sauerstoff-Brennstoff-Brenner kleiner ist als dasjenige für eine äquivalente Menge von mit Luft verbranntem Brennstoff, ist die Konzentration der flüchtigen Spezien größer bei Sauerstoff-Brennstoff-Verbrennungsprodukten. Dies reduziert die Verflüchtigungsrate im Sauerstoff-Brennstoff-Vorofen, was zu geringerem Verlust des flüchtigen Materials aus dem Glas führt. Im Falle von Borsilikatglas resultiert der Verlust an B2O3 aus der Glasoberfläche in einer Anreicherung von Silika im Oberflächenglas. Dies wiederum kann in einer Silikakristallisierung auf der Glasoberfläche führen, was ein festes Material erzeugt, das Probleme bei der Zufuhr des Glases zum Formungsprozeß oder Qualitätsdefekte im Fertigprodukt verursachen kann.
  • Ein Sauerstoff-Brenngas-Brenner für einen Glasvorofen gemäß der Erfindung bezweckt, einige oder alle der Probleme des Standes der Technik und insbesondere in Glasverteilungs- und -Konditionierungskanälen zu überwinden, die mit Luft-Brenngas-Brennern arbeiten. Es versteht sich, daß ein Sauerstoff-Brenngas-Brenner ein gleichwertiges oder größeres Maß an Wärmeübergang auf das Glas in kürzerer Distanz von den Kanalseitenwänden erzeugen kann als Luft-Brenngas-Brenner, wegen des geringeren Massenströmungsdurchsatzes der Gase, der kürzeren Flammenlänge aufgrund gesteigerter Verbrennungsrate, und der größeren Strahlungswärmeübertragung, die aus der höheren Flammentemperatur resultiert.
  • Es ist bekannt, daß ein Sauerstoff-Brenngas-Brenner ein geringeres Volumen an Verbrennungsprodukten ausstößt als ein Luft-Brenngas-Brenner.
  • Das Gesamtvolumen der Abgase aus einem Luft-Brenngas-Brennsystem kann folgendermaßen angenähert werden:
    Gesamtvolumen = 1 Teil Gas + 2 Teile Sauerstoff + 8 Teile Stickstoff
    Gesamtvolumen = 11 Volumenteile
  • Das Gesamtvolumen der Abgase in einem Sauerstoff-befeuerten Verbrennungssystem kann folgendermaßen angenähert werden:
    Gesamtvolumen = 1 Teil Gas + 2 Teile Sauerstoff
    Gesamtvolumen = 3 Volumenteile
  • Unter der Annahme eines adiabatischen Systems kann die Sauerstoff-Brenngas-Verbrennung in einer bis zu 33%-igen Verringerung des Brennstoffbedarfs resultieren, um die Temperatur der Abgase anzuheben. Daher verringert sich das Gesamtvolumen der Abgase wie folgt:
    Gesamtvolumen = 3 Teile × 0,7 (annähernd 1 Teil eingespart)
    Gesamtvolumen = 2 Volumenteile (nach Berücksichtigung der Brennstoffeinsparung)
  • Daher kann die Gesamtverringerung des Abgasvolumens wie folgt angenähert werden:
    Volumenreduzierung = ((11 – 2)/11) × 100
    Volumenreduzierung = 82%
  • Der geringere volumetrische Abgasstrom, der sich mit geringerer Geschwindigkeit bewegt., hat keinen so großen Heizeffekt auf die Kühlluft, die entlang der Mittellinie des Vorofendachs geleitet wird. Er hat auch kein ausreichend großes Moment, um die Kühlluftströmung abzulenken. Dies steigert die Effektivität der Kühlluft bei der Absenkung der Temperatur des mittigen feuerfesten Dachs und bei der Steigerung der Strahlungswärmeverluste aus der Mitte des Glasstroms.
  • Des weiteren wird vermutet, daß die Abzugsrate eines Glasvorofens durch folgende Erscheinung gesteigert werden kann: (1) Steigerung der Effektivität der Kühlluft durch das reduzierte Volumen der Verbrennungsgase, die in die Kühlkammer eintreten, wie oben erörtert, und (2) eine Steigerung der effektiven Glasverweilzeit im Vorofen, was eine zusätzliche Steigerung der effektiven Abkühlrate ermöglicht. Die Glasverweilzeit ist ein hauptsächlicher Auslegungsparameter in einem Vorofen. Die Glasverweilzeit wird normalerweise als die Zeit (in Minuten) betrachtet, die ein Glasquerschnitt braucht, um sich vom Eintritt in den Vorofen zum Auslauf in Gestalt eines Pfropfens zu bewegen, daher "Pfropfenstrom".
  • Das Verhältnis der "Pfropfenstrom"-Verweilzeit zur Vorofenleistung wird durch betriebliche Bestimmung statt durch theoretische Berechnung ermittelt, d. h. die kritische minimale Verweilzeit für eine gegebene Vorofenkonstruktion wird als die Zeit bestimmt, bevor eine schrittweise Zunahme der Abzugsrate in schlechter thermischer Homogenität resultiert. In der tatsächlichen Praxis ist es bekannt, daß das mittige Glas sich in kürzerer Zeit durch den Vorofen bewegen kann, als die unter Annahme eines Pfropfenstroms berechnete Verweilzeit beträgt. Obwohl dies teilweise durch die Reibung an der feuerfesten Grenzfläche verursacht wird, ist der Hauptgrund der Strömungswiderstand aufgrund der höheren Glasviskosität. Das Seitenglas erfährt eine Wärmeableitung durch die Kanäle und erhält eine niedrigere Temperatur und dadurch eine höhere Viskosität. Dieser Effekt verbindet sich mit dem Widerstand der Seitenwand, welche die Glasgeschwindigkeit verlangsamt, was einen noch größeren Wärmeübergang ermöglicht und das Glas noch mehr abkühlt, was wiederum die Viskosität erhöht, was das Glas noch mehr verlangsamt, was wiederum mehr Wärme ableitet, usw.
  • Es wird vermutet, daß Sauerstoff-Brenngas-Brenner die Seitenwände des Vorofens effektiv derart erwärmen, daß die Seitenglasgeschwindigkeit zunimmt. Eine vergrößerte Seitenglasgeschwindigkeit bedingt eine reduzierte Mittenglasgeschwindigkeit beim gleichen Glasvolumenstrom und ermöglicht mehr Zeit zum Beeinflussen oder Reduzieren der Mittenglastemperatur durch die Kühlluft. Als Ergebnis kann der Vorofen mit erhöhter Einlaßtemperatur für eine gegebene Tonnage betrieben werden oder eine Steigerung der Abzugsrate bei einer gegebenen Einlasstemperatur ermöglichen.
  • Im Hinblick auf eine verringerte Glasvolatisierung wird vermutet, dass das geringere Volumen der Verbrennungsprodukte auch die Konzentration flüchtiger Materialien über dem Glas steigert, was wiederum die Verdampfungsrate flüchtiger Materialien reduziert. Darüberhinaus wird vermutet, daß die niedrigere Geschwindigkeit der über das Glas strömenden Abgase die Menge der Verflüchtigung reduziert.
  • Die GB-A-1 027 041 bezieht sich auf eine Kombination aus Sauerstofflanze und Hochtemperaturbrenner für flüssigen Brennstoff mit einem an einem Ende offenen Gehäuse, Kanälen zum Zuführen eines flüssigen Kühlmittels, das in Wärmeaustausch mit dem Gehäuse steht, zum offenen Ende hin und wieder zurück, einer innerhalb des Gehäuses nahe dem offenen Ende gelegenen Brennkammer, ersten und zweiten Zuführkanälen zur gesonderten Zufuhr von Brennstoff und Sauerstoff in die Kam xc mer, und einem gedrosselten Aus-laß, der aus der Kammer zum offenen Ende führt.
  • Die EP-A-633 228 beschreibt einen Brenner zur Verwendung bei der Erzeugung von Glasgegenständen, der Brennstoffmittel zum Einspritzen eines Brennstoffstroms aus einer Brennstofföffnung und Sauerstoffmittel zum Einleiten eines ringförmigen Brennstoffstroms um den Brennstoff ausweist. Die Sauerstoffgeschwindigkeit zur Brenngasgeschwindigkeit liegt im Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1. Eine Flamme wird erzeugt, deren heißester Punkt innerhalb von 13 cm von der Brennstofföffnung liegt.
  • Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sauerstoff-Brenngas-Glasvorofenbrenner zu schaffen, der eine kontrollierte Flammenlänge erzeugt. Ein weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners, bei welchem der größte Teil der Wärmeenergie aus der Brennerflamme unter einem Bogen eines Brennerblocks innerhalb einer Umfassung des Brennerblocks freigesetzt wird. Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners, bei welchem die Flamme nicht übermäßig über den Umfang des Brennerblocks hinausragt. Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners zum effizienten Erwärmen der Kanalseitenwände und der Randbereiche des Glasstroms durch Rückstrahlung. Ein weiteres Ziel ist das Bereitstellen von Wärme für das gesamte Vorofenglasvolumen, um Temperaturen während gewisser Produktionsanforderungen aufrechtzuerhalten, insofern braucht die Flamme nicht darauf beschränkt zu werden, Wärme nur innerhalb des Brennerblocks freizusetzen, sondern es kann auch verlangt werden, daß sie über die engen Bereich an der Seite des Glases hinausragt, das normalerweise zu erwärmen ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Schaffen eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners, der einfach und ökonomisch zu betreiben und/oder herzustellen ist.
  • Obwohl der Brenner nach der vorliegenden Erfindung hauptsächlich im Zusammenhang mit einem Glasvorofen beschrieben worden ist, ist leicht erkennbar, daß die vorliegende Erfindung auch mit gleicher Möglichkeit bei nicht mittig gekühlten Voröfen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei solchen, wie sie bei der Glasfasererzeugung und als Brenner für einen Verteiler, einen Raffinierer, einen Schmelzer und dgl. eingesetzt werden können, und die Beschreibung derselben in Bezug auf einen Glasvorofen ist nicht als Begrenzung des Schutzbereichs der Erfindung anzusehen.
  • Brennstoff und Sauerstoff können in die Brennerspitzenkammer mit einem Strömungsdurchsatz von nicht mehr als 3 SCFH Brenngas und 6 SCFH Sauerstoffgas zugeführt werden, und der Brennstoff und der Sauerstoff werden innerhalb der Brennerspitzenkammer gezündet, um innerhalb der Brennerspitzenkammer eine solche Flamme zu erzeugen, daß im Betrieb des Brenners die Flamme bei Betrieb mit Brennstoff- und Sauerstoffströmungsraten zum Brenner von mehr als 0,226 m3/h (8 SCFH) bzw. 0,453 m3/h (16 SCFH) in der Brennerspitzenkammer festgelegt bleibt. Weitere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich, in welchen zeigt:
  • 1 einen Querschnitt eines Glasflorofens mit einem Sauerstoff-Brenngas-Brenner nach der Erfindung,
  • 2 eine Frontansicht eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 3 einen teilweisen Querschnitt längs der Linie 3-3 des in 2 dargestellten Sauerstoff-Brenngas-Brenners, und
  • 4 einen Querschnitt eines Sauerstoff-Brenngas-Brenners innerhalb eines feuerfesten Brennerblocks nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Die 1 bis 4 zeigen beispielsweise einen Glasvorofen 10 und eine Mehrzahl von Sauerstoff-Brenngas-Brennern 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Glasvorofen 10 umfaßt typischerweise einen länglichen Kanal 14, der durch feuerfeste Seitenwände 16 gebildet ist, und durch welchen geschmolzenes Glas 18 langsam aufgrund Schwerkraft von einem Glasofen (nicht dargestellt) zu einem Formungsprozeß (nicht dargestellt), beispielsweise einer Glaswarenformmaschine, zur Wärmebehandlung strömt. Während das geschmolzene Glas 18 durch den Glasvorofen 10 strömt, wird das geschmolzene Glas thermisch behandelt.
  • Die Brenner 12 des Glasvorofens 10 sind innerhalb feuerfester Brennerblöcke 20 positioniert, die entlang der Seitenwände 16 des Glasvorofens angeordnet sind und so ausgelegt sind, daß sie aus dem Brennerblock in eine Brennzone 22 feuern. Je nach der gewünschten Wirkung kann der Brenner 12 eine Flamme erzeugen, die im wesentlichen innerhalb der Umhüllung 24 eines Brennerblocks 20 liegt, um Wärmeenergie abwärts zu den Kanalseitenwänden 16 und zu dem zwischen den Seitenwänden innerhalb des Kanals 14 strömenden geschmolzenen Glas 18 zu richten.
  • Bei der Betrachtung der Figuren erkennt man, daß aus Gründen der Klarheit gewisse Einzelheiten der Konstruktion und des Betriebs des Vorofens 10 und der Brenner 12 nicht dargestellt sind, da solche Einzelheiten herkömmlich und im Rahmen der Offenbarung und Erläuterung der Erfindung gut bekannt sind. Wegen weiterer Information bezüglich der Konstruktion von Vorofen und Brenner sowie deren Betrieb wird auf die US-A-5 358 541 und die US-A-4 604 132 und die allgemeine Literatur zur Glasherstellung Bezug genommen.
  • Gemäß den 1 bis 4 sind die Glasvorofenbrenner 12 gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß sie ein Brenngas mit Sauerstoff zur Erzeugung von Wärme in gesteuerter Weise auf die umgebenden feuerfesten Materialien und das geschmolzene Glas 18 verbrennen, das innerhalb von Reinigungs-, Konditionierungs- und Verteilungskanälen strömen kann, d. h.
  • innerhalb des Glasvorofens, Verteilers, Reinigers, Schmelzers. Das Brenngas kann meistens irgendein geeigneter gasförmiger Kohlenwasserstoff wie beispielsweise Methan und dgl. sein. Das Brenngas wird zum Brenner 12 aus einer Brennstoffquelle (nicht dargestellt) durch eine Brenngasleitung 26 zugeführt, die zu einem mittigen Brennstoffauslaß 28 verläuft. Sauerstoff wird zum Brenner aus einer Sauerstoffquelle (nicht dargestellt) durch eine Sauerstoffleitung 30 zugeführt. Die Sauerstoffleitung 30 ist umfangsmäßig um die Brenristoffleitung 26 beabstandet und weist eine Mehrzahl von Kanälen 30a auf, die radial zu Sauerstoffauslässen 32 konvergieren. Wie in 3 und 4 dargestellt ist, befinden sich die Sauerstoffauslässe 32 am vorderen Ende der Kanäle 30a und sind fluchtend mit dem vorderen Ende des Brennstoffauslasses 28 angeordnet. Die Kanäle 30a können unter einem Winkel bezüglich einer Radiallinie versetzt und mit Bezug auf die Längsmittelachse des Brenners 12 unter einem Winkel verlaufen, um die Sauerstoffströmung zu verwirbeln und eine gesteigerte turbulente Vermischung des Sauerstoffs und des Brenngases nach dem Austritt aus den Sauerstoffauslässen 32 und dem Brennstoffauslaß 28 zu bewirken.
  • Das äußerste Teil des Brenners 12 ist ein Brennergehäuse 34. Das Brennerhäuse 34 hat einen zylindrischen Körper 36, der sich zu einer äußeren Düse 38 verjüngt. Die äußere Düse 38 hat eine konische Form und umrundet und umschließt den Brennstoffauslaß 28 und die Sauerstoffauslässe 32 zur Bildung einer Brennerspitzenkammer 40, in welcher Brenngas und Sauerstoff konvergieren, sich vermischen und verbrennen, um innerhalb der Brennerspitzenkammer eine Flamme zu erzeugen, die davon nach außen ragt, so daß die Flamme von stabiler Form und in der Spitzenkammer verankert ist. Der einen verringerten Durchmesser aufweisende Auslaß der äußeren Düse 38 verhindert, daß Verunreinigungen und dgl. in die Brennerspitzenkammer 40 eintreten und den Brennstoffauslaß 28 verstopfen. Des weiteren bietet die konische Form der äußeren Düse 38 einen verringerten Oberflächenbereich, der der Strahlungswärme aus dem Brennraum 22 innerhalb des Kanals ausgesetzt ist, wodurch die Standzeit des Brenners 12 verlängert wird.
  • Das Brennergehäuse 34 und weitere Komponenten des Brenners 12 können aus einem geeigneten Material gebildet sein, das den schädlichen Wirkungen der Verbrennung und der Hochtemperaturumgebung standhält. Geeignete Materialien für den Brenner 12 umfassen hochtemperaturfeste und korrosionsbeständige Nickellegierungen, z. B. Inconel 600, rostfreie Stähle oder Keramikmaterialien und dgl.
  • Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, sind der Brennstoffauslaß 28 und die Sauerstoffauslässe 32 durch Kanäle gebildet, die teilweise durch ein inneres Rohrteil 42 geformt sind, das innerhalb des zylindrischen Körpers 36 des Brennergehäuses 34 längs verläuft, und durch eine innere Düse 44, die innerhalb des Brennergehäuses sitzt und an den Innenflächen der äußeren Düse 38 anliegt.
  • Das innere Rohrteil 42 ist von hohlzylindrischer Form und hat eine Längsmittelachse, die mit der Längsmittelachse des Brennergehäuses 34 zusammenfällt. Die Seitenwände des inneren Rohrteils 42 und eine Innenwand des Brennergehäuses 34 bilden in Zusammenwirkung miteinander einen Ringraum dazwischen, der als Teil der Sauerstoffleitung 30 dient. Entsprechend wirkt der Raum innerhalb des hohlzylindrischen inneren Rohrteils 42 als ein Teil der Brenngasleitung 26.
  • Mit einem Ende des inneren Rohrteils 42 ist die innere Düse 44 funktionsmäßig verbunden. Für leichten Zusammenbau und leichte Wartung und zur Bildung einer ausreichenden Dichtung ist die innere Düse 44 vorzugsweise auf das inner Rohrteil 42 aufgeschraubt. Jedoch versteht sich, daß die innere Düse 44 auch in jeder sonstigen geeigneten Weise mit dem inneren Rohrteil 42 verbunden sein kann. Die innere Düse 44 hat eine nach vorne weisende Fläche mit sich verjüngender konischer Form, die angrenzend an die Innenfläche des Brennergehäuses 34 positioniert ist. Der Verjüngungswinkel der vorwärtsweisenden Fläche der inneren Düse 44 beträgt etwa 30° und kann von etwa 15° bis 78° reichen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die vordere Fläche der inneren Düse 44 unter einem Winkel entsprechendem dem Verjüngungswinkel der äußeren Düse 38 des Brennergehäuses verjüngt. Die konische Form der äußeren Düse 38 des Brennergehäuses 34 ermöglicht eine Selbstzentrierung der inneren Düse 44 in der Düse, wodurch die Notwendigkeit irgend einer anderen Zentriereinrichtung oder von Abstandshaltern zwischen dem zylindrischen Körper 36 und dem inneren Rohrteil 42 vermieden wird. Die konische Form der äußeren Düse 38 ermöglicht es auch, daß der Brenner 12 sich in einem typischen feuerfesten Block 20 selbst zentriert, was Abdichtung und Montage unterstützt. Innerhalb der konischen vorderen Fläche der inneren Düse 44 sind Nuten 46 mit Umfangsabständen um die innere Düse herum angeordnet. Jede Nut 46 der inneren Düse 44 und die Innenfläche der äußeren Düse 38 bilden im gegenseitigen Zusammenwirken die Kanäle 30a der Sauer stoffleitung 30, die zum Sauerstoffauslaß 32 verlaufen, wenn die innere Düse 44 bündig mit der Innenfläche der äußeren Düse 38 eingebaut ist, wie vorstehend beschrieben, wodurch eine enge Toleranzkontrolle des Durchmessers bzw. Querschnittsbereichs der Sauerstoffauslässe 32 erleichtert wird. Das Ende der Nuten 46 und der Innenfläche der äußeren Düse 38 bildet dann eine Reihe von Sauerstoffauslässen 32, die radial um den Brennstoffauslaß 28 herum angeordnet sind. Die Nuten 46 verlaufen radial vom Außendurchmesser der inneren Düse 44 zum innersten Durchmesser der inneren Düse. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nuten 46 unter einem Winkel von einer Radiallinie versetzt und mit Bezug auf die Längsmittelachse des Brenners 12 abgewinkelt, um die Sauerstoffströmung zu verwirbeln und eine gesteigerte turbulente Vermischung des Sauerstoff und den Brenngases beim Austritt aus den Sauerstoffauslässen 32 und dem Brennstoffauslaß 28 zu erzeugen. Zusätzlich dient die Sauerstoffströmung um die konische innere Düse 44 zum Kühlen der inneren Düse und des äußeren Brennergehäuses 34 zur Verringerung eines Krackens von Brennstoffs (Kohlenstoffablagerungen).
  • Es versteht sich, daß die Konstruktion der Kanäle 30a nach der Erfindung die Verwendung von Präzisionsbearbeitungsverfahren ermöglicht, um die gewünschten Strömungs/Druckeigenschaften des Sauerstoff-Brenngas-Brenners zu erzeugen, die vermutlich auf andere Weise durch Zentrierens eines Rohrs innerhalb eines Rohrs erreichbar sind.
  • Die innere Düse 44 weist eine Brenngasöffnung 48 auf, die sich entlang der axialen Länge der Düse erstreckt und am Brenngasauslaß 28 aus der Düse herausführt. Die Brenngasöffnung 48 bildet im Zusammenwirken mit einem Teil des hohlzylindrischen inneren Rohrteils 42 die Brenngasleitung 26 zur Zufuhr von Brennstoff zum Brennstoffauslaß 28. Wie in 3 gezeigt ist, nimmt der Innendurchmesser der Brenngasöffnung 48 der inneren Düse 44 in Richtung der Brenngasströmung ab, um einen verengten Kanal und eine erhöhte Geschwindigkeit der Brenngasströmung zu erzeugen. Die Brenngasöffnung 48 kann ein Mittel 50 zum Erzeugen turbulenter Strömung des Brenngases aus dem Brennstoffauslaß 28 enthalten. Bei einer Ausführungsform ist das Mittel zum Erzeugen einer turbulenten Strömung 50 ein mit Gewinde versehener Teil auf der Innenoberfläche der Brenngasöffnung 48. Jedoch kann jedes andere geeignete Mittel zum Erzeugen turbulenter Strömung des Brenngases benutzt werden, wie Strömungsablenker und dgl. Brennstoff und Sauerstoff werden zum hinteren Ende des konzentrischen zylindrischen Körpers 36 und des in neres Rohrteils 42 durch getrennte Verteiler 48 zugeführt, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist.
  • Der Brenner 12 kann einfach und effizient betriebsmäßig zusammengebaut werden, indem das innere Rohrteil 42 und die innere Düse 44 in das Gehäuse 34 und in Anlage mit der äußeren Düse 38 gedrückt werden. Bei einer bevorzugten Ausfihrungsform, siehe 4, kann der Brenner 12 wegen der einzigartigen Brennerkonfiguration betriebsmäßig dadurch zusammengebaut werden, daß das Brennergehäuse 34 in Berührung mit der Bezugskante einer Öffnung 52 innerhalb des Brennerblocks 20 eingedrückt und das innere Rohrteil 42 und die innere Düse 44 in das Brennergehäuse 34 und in Anlage mit der Innenfläche der äußeren Düse 38 mittels einer Vorspanneinrichtung eingedrückt werden. Die Vorspanneinrichtung umfasst mindestens eine Feder 54. Bei einer bevorzugten Ausfihrungsform umfasst die Vorspanneinrichtung mindestens zwei Federn 54, die betriebsmäßig zwischen einer feststehenden Lagerfläche 56 und dem Gehäuse 34 bzw. zwischen einer feststehenden Lagerfläche 56 und dem inneren Rohrteil 42 positioniert sind. Die Federn 54 drängen den Brenner 12 im Zentrum der Öffnung 52 in den feuerfesten Brennerblock 20 und zentrieren die Düsen 38 und 44 und ermöglichen eine differentielle Wärmedehnung des zylindrischen Körpers 36 und des inneren Rohrteils 42 ohne Beeinträchtigung der Dichtung oder der Zentrierung der Düsen.
  • Bei einer typischen Anwendung ist das vordere Ende des Brennergehäuses 34 innerhalb einer Öffnung 52 positioniert, die im feuerfesten Brennerblock 20 in der Seitenwand des Vorofens 10 oberhalb des geschmolzenen Glases 18 gebildet ist. Die Achse des Brenners 12 ist im allgemeinen Senkrecht zur Richtung des Glasstroms positioniert. Aus den Sauerstoffauslässen 32 austretender Sauerstoff kann mit dem aus dem Brennstoffauslaß 28 austretenden Brenngas in gesteuerter Weise vermischt werden, so daß die radiale Konvergenz der Strömungswege eine gute Vermischung und eine gesteuerte Flammenlänge über einen weiten Strömungsbereich ermöglicht. Ein Vermischen des Sauerstoffs und des Brennstoffs innerhalb der Brennerspitzenkammer 40 und beim Zünden aus einer geeigneten Quelle erfolgt die Verbrennung, und es wird innerhalb der Brennerspitzenkammer eine Flamme erzeugt. Wenn der Strömungsdurchsatz zum Brenner 12 zunimmt, ragt die Flamme aus der Brennerspitzenkammer 40 heraus und wird nicht aus der Brennerspitze "ausgeblasen", wie dies bei vergleichbaren Düsen typischerweise erfolgt. Die resultierende Flamme aus der Brennspitzenkammer 40 erzeugt Wärme, die in das Glas und das umgebende feuerfeste Material 16 abgestrahlt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, daß, um ein Ausblasen der Flamme aus der Spitze zu vermeiden, der Brenner 12 bei ausreichend niedrigen Strömungsraten gezündet werden muß, so daß die Flamme aus innerhalb der Brennerspitzenkammer 40 beginnt und in der Brennerspitzenkammer verankert wird. Ein Zünden des Brenners bei Strömungsdurchsätzen von mehr als etwa 4 SCFH (0,113m3/h) Brenngas und 8 SCFH (0,226 m3/h) Sauerstoff, je nach der spezifischen Bemessung der Brennerkanäle und Öffnungen, bewirkt, daß die Flamme außerhalb der Brennerspitzenkammer 40 gebildet wird, bzw. beginnt, so daß die Flamme anschließend bei zunehmenden Strömungsraten auf der Spitze ausgeblasen wird. Dementsprechend wurde gemäß der Erfindung gefunden, daß, wenn eine Flamme innerhalb der Brennerspitzenkammer 40 gebildet wird, die Strömungsraten des Brenners 12 beträchtlich gegenüber herkömmlichen Glasbrennerkonstruktionen gesteigert werden können, z. B. auf mehr als 8 SCFH (0,226 m3/h), und die Flamme nicht aus der Brennerspitze herausgeblasen wird. Ein Sauerstoff-Brenngas-Brenner 12 nach der vorliegenden Erfindung arbeitet in einem Strömungsbereich von etwa 2 bis 15 SCFH (0,057 bis 0,425 m3/h) Brenngas und 4 bis 30 SCFH (0,113 bis 0,849 m3/h) Sauerstoff bei Drücken zwischen etwa 0,5 bis 25 Zoll Wassersäule (11,24 bis 562,275 N/m2) bei Raumtemperatur. Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß der Brenner 12 nach der Erfindung in der Lage ist, über einen Einstellbereich von 50 : 1 (maximaler Brennstoffströmungsdurchsatz zu minimalen Brennstoffströmungsdurchsatz) betrieben zu werden. Die vom Sauerstoff-Brenngas-Brenner 12 nach der Erfindung erzeugte Flamme ist in der Lage, einen größeren Teil der Wärmeenergie unter dem Bogen bzw. der Umhüllung 24 des Brennerblocks 20 eines Glasvorofens so freizusetzen, daß die Flamme unter normalen Brennbedingungen, d. h. zwischen etwa 2 bis 6 SCFH (0,057 bis 0,17 m3/h) nicht übermäßig über den Brennerblock hinausragt. Die Flamme kann sich auch außerhalb des Brennerblocks 20 erstrecken und bewegt sich auch während Perioden hoher Strömungsdurchsätze wie Beispielsweise mehr als 8 SCFH (0,226 m3/h) nicht aus der Brennerspitzenkammer fort.
  • Die Erfindung wird durch Betrachtung des folgenden Beispiels weiter verdeutlicht, das beispielhaft für den Einsatz der Erfindung gedacht ist.
  • Beispiel 1
  • Ein Brenner nach der vorliegenden Erfindung wurde in einem rechteckigen Ofen getestet. Der Ofen wurde in Annäherung an den Brennraum vor einem Brennerblock und zwischen dem Dach eines Vorofens und der Glasoberfläche an der Seite des Vorofenkanals ausgelegt. Der Ofen wurde auf mehr als 800°C vorgeheizt, und dann wurde der Brenner in den Ofen eingesetzt. Der Brenner erzeugte eine Sauerstoffströmung innerhalb des Gehäuses 34 und durch unter einen Winkel verlaufende Nuten 46, die radial zu einem mittigen Brenngasstrom konvergierte. Der Brenner wurde von etwa 2 bis 15 SCFH (0,057 bis 0,425 m3/h) Brenngas und 4 bis 30 SCFH (0,113 bis 0,849 m3/h) Sauerstoffgas in stöchiometrischem Verhältnis betrieben, wobei der Druck über der Strömung und qualitativ Kommentare bezüglich Flammenform und Geeignetheit aufgezeichnet wurden. Die Gas- und Sauerstoffdrücke waren annähernd gleich. Der Brenner wurde bei etwa 8 SCFH (0,226 m3/h) Brenngas und 16 SCFH (0,453 m3/h) Sauerstoffgas während mindestens 2 Stunden in Betrieb gehalten, während ein Temperaturprofil über dem Boden des Ofens zusammen mit der Blocktemperatur aufgezeichnet würde.
  • Der Brenner gemäß der Erfindung erzeugte eine laminare Flamme innerhalb des Blocks bei Strömungen von etwa weniger als 1 SCFH (0,028 m3/h) bis etwa 3 SCFH (0,085 m3/h). Zwischen 3 und 3,6 SCFH (0,085 bis 0,102 m3/h) ragte die laminare Flamme leicht aus dem Brennerblock heraus, erwärmte aber immer noch den Brennerblockbogen. Es wurde festgestellt, daß bei etwa 14% Überschusssauerstoff ein turbulentes Mischbild des Brennstoffs und des Sauerstoffs erzeugt wurde. Bei 3,6 SCFH (0,102 m3/h) wurde die Strömung turbulent, und die Flamme zog sich innerhalb des Blocks zurück. Der primäre Wärmefreisetzungsbereich lag unter dem Boden am Ende des Tunnels bei Strömungen bis zu 15 SCFH (0,425 m3/h). Während der Tunnel bei den höchsten Strömungsdurchsätzen sehr heiß war, wurde auch der Bogen beheizt.
  • Diagramme der im Boden und im Block gemessenen Temperaturen wurden für Sauerstoff. Brenngas-Brenner geringfügig unterschiedlicher Konstruktionen und einen herkömmlichen Luft-Brenngas-Brenner mit einer 25% höheren Brennstoffdurchsatzrate verglichen. Diese Diagramme zeigen, daß die Sauerstoff-Brenngas-Brenner proportional mehr der verfügbaren Energie unter dem Bogen des Brennerblocks nahe dem Blockauslaß freisetzen und daß sie proportional mehr ihrer Energie zum Boden der Kammer nahe dem Brennerblockauslaß zuführen als der Luft-Brenngas-Brenner, der einen großen Anteil seiner Energiefreisetzung über den Ofen projezierte, was von dem höheren Volumenstrom und Moment der Gase und der langsameren Verbrennungsgeschwindigkeit herrührte.
  • Es wurde während des Testens beobachtet, daß zusätzliche Vorteile der Brennerkonstruktion die kleine Düsenoberfläche, die der Strahlung im Vorofen ausgesetzt ist, und die Kühlwirkung der Sauerstoffströmung über die innere Düse 44 sind. Die innere Düse 44 zeigte keine Zeichen eines Hitzeschadens oder eines Brennstoffkrackens nach mehreren Stunden Betriebszeit. Der Brenner erzeugte die Flammenform, Strömungsdurchsätze und Rückdrücke, die für die Installation in neuen Glasvoröfenbrennerblöcken und zum Ersatz in Standardvoröfenbrennerblöcken sowie in Betriebsbrennerblöcken erforderlich sind.

Claims (9)

  1. Sauerstoff-Brenngas-Brenner (12) zur Verwendung in einem feuerfesten Brennerblock (20) von Glasverteilungs- und Konditionierungskanälen (14) zur thermischen Behandlung von Glas (18), wobei der Sauerstoff-Brenngas-Brenner (12) umfaßt: a) eine zu einem zentralen Brennstoffauslaß (28) führende Brenngasleitung (26), b) eine Sauerstoffleitung (30) mit einer Mehrzahl von umfangsmäßig um die Brennstoffleitung (26) beabstandeten und radial zu Brennstoffauslässen (32) konvergierenden Kanälen, die umfangsmäßig und konzentrisch um den zentralen Brennstoffauslaß (28) beabstandet sind und c) ein Brennergehäuse (34) mit einer äußeren Düse (38), die den Brennstoffauslaß (28) und die Sauerstoffauslässe (32) umschließt und eine Brennerspitzenkammer (40) zum Mischen und Verbrennen von Sauerstoff und Brenngas zur Erzeugung einer innerhalb der Brennerspitzenkammer befindlichen und aus der Brennerspitzenkammer herausragenden Flamme bildet.
  2. Brenner (12) nach Anspruch 1, wobei die genannten Kanäle unter einem Winkel von einer Radiallinie versetzt und mit Bezug auf eine Längsmittelachse des Brenners (12) abgewinkelt sind, um eine verstärkt turbulente Durchmischung des Sauerstoffs und des Brenngases beim Austritt aus den Sauerstoffauslässen (32) und dem Brennstoffauslaß (28) zu bewirken.
  3. Brenner (12) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Brennergehäuse (34) einen zylindrischen Körper (36) aufweist und wobei der Brennstoffauslaß (28) und die Sauerstoffauslässe (32) durch Kanäle, die durch ein inneres, in Längsrichtung in dem zylindrischen Körper (36) des Brennergehäuses (34) verlaufendes Rohrteil (42) gebildet sind, und eine innere Düse (44) definiert sind, die in dem Brennergehäuse (34) und anliegend an eine Innenwandfläche der äußeren Düse (38) sitzt.
  4. Brenner (12) nach Anspruch 3, wobei die innere Düse (44) eine konische, nach vorne verjüngte Form mit einem Winkel entsprechend einem Verjüngungswinkel einer Innenfläche der äußeren Düse (38) des Brennergehäuses (34) hat, damit sich die innere Düse (44) in der äußeren Düse (38) selbst zentrieren kann.
  5. Brenner (12) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die innere Düse (44) Nuten (46) aufweist, die umfangsmäßig innerhalb einer verjüngten, nach vorne weisenden Fläche der inneren Düse umfangsmäßig beabstandet sind, wobei jede Nut der inneren Düse und eine Innenfläche der äußeren Düse (38) zusammen einen Sauerstoffkanal (30) aus dem genannten Ringraum in den genannten Sauerstoffauslaß (32) bildet, wenn die innere Düse (44) bündig an der Innenfläche der äußeren Düse (38) anliegend installiert ist.
  6. Brenner (12) nach Anspruch 5, wobei die Nuten (46) unter einem Winkel von der Radiallinie versetzt und mit Bezug auf die Längsmittelachse des Brenners (12) abgewinkelt sind, um eine erhöhte turbulente Mischung des Sauerstoffs und des Brenngases beim Austritt aus den Sauerstoffauslässen (32) und dem Brennstoffauslaß (28) zu bewirken.
  7. Brenner (12) nach einem der Ansprüche 3 bis 3, wobei die innere Düse (44) eine Brenngasöffnung (48) aufweist, die über die Länge der inneren Düse (44) zum Brennstoffauslaß (28) verläuft und einen in Richtung der Brenngasströmung abnehmenden Innendurchmesser aufweist, um einen verengten Kanal und eine erhöhte Geschwindigkeit der Brenngasströmung zu erzeugen.
  8. Brenner (12) nach Anspruch 7, wobei die Brenngasöffnung (48) ein Mittel zum Erzeugen turbulenter Strömung des Brenngases (50) aus dem Brennstoffauslaß (28) enthält.
  9. Brennstoffbrenner (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiter eine Vorspanneinrichtung (54, 56) zum Drängen des inneren Rohrteils (42) und der Innendüse (44) mit dem Gehäuse (34) in Berührung mit der Außendüse (38) aufweist.
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Families Citing this family (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7475569B2 (en) * 2001-05-16 2009-01-13 Owens Corning Intellectual Captial, Llc Exhaust positioned at the downstream end of a glass melting furnace
US6708527B1 (en) 2001-08-14 2004-03-23 Praxair Technology, Inc. Glass feeder operated with oxy-gas combustion
US7509819B2 (en) 2002-04-04 2009-03-31 Ocv Intellectual Capital, Llc Oxygen-fired front end for glass forming operation
KR101117462B1 (ko) * 2003-06-10 2012-03-08 오웬스 코닝 저 열용량 가스 산소 점화 버너
US7607426B2 (en) 2006-05-17 2009-10-27 David Deng Dual fuel heater
US7434447B2 (en) * 2006-05-17 2008-10-14 David Deng Oxygen depletion sensor
US7677236B2 (en) 2006-05-17 2010-03-16 David Deng Heater configured to operate with a first or second fuel
US8757139B2 (en) 2009-06-29 2014-06-24 David Deng Dual fuel heating system and air shutter
US8152515B2 (en) 2007-03-15 2012-04-10 Continental Appliances Inc Fuel selectable heating devices
US8241034B2 (en) * 2007-03-14 2012-08-14 Continental Appliances Inc. Fuel selection valve assemblies
US8011920B2 (en) 2006-12-22 2011-09-06 David Deng Valve assemblies for heating devices
US20080227041A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Kirchner Kirk J Log sets and lighting devices therefor
JP4697090B2 (ja) * 2006-08-11 2011-06-08 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 二流体噴霧バーナ
US8545216B2 (en) 2006-12-22 2013-10-01 Continental Appliances, Inc. Valve assemblies for heating devices
US7654820B2 (en) 2006-12-22 2010-02-02 David Deng Control valves for heaters and fireplace devices
US7766006B1 (en) * 2007-03-09 2010-08-03 Coprecitec, S.L. Dual fuel vent free gas heater
US8403661B2 (en) 2007-03-09 2013-03-26 Coprecitec, S.L. Dual fuel heater
US8057219B1 (en) 2007-03-09 2011-11-15 Coprecitec, S.L. Dual fuel vent free gas heater
US8118590B1 (en) 2007-03-09 2012-02-21 Coprecitec, S.L. Dual fuel vent free gas heater
FR2924201B1 (fr) * 2007-11-23 2013-08-16 Air Liquide Procede de chauffage au moyen d'un oxybruleur comportant un injecteur dispose a l'interieur d'un bloc
US9587823B2 (en) 2009-03-25 2017-03-07 Wallace Horn Laminar flow jets
US8087928B2 (en) * 2009-03-25 2012-01-03 Horn Wallace E Laminar flow jets
US9829195B2 (en) * 2009-12-14 2017-11-28 David Deng Dual fuel heating source with nozzle
US10073071B2 (en) 2010-06-07 2018-09-11 David Deng Heating system
EP2584258A3 (de) 2010-06-07 2013-06-12 David Deng Heizsystem
US9776903B2 (en) 2010-06-17 2017-10-03 Johns Manville Apparatus, systems and methods for processing molten glass
US8707740B2 (en) 2011-10-07 2014-04-29 Johns Manville Submerged combustion glass manufacturing systems and methods
US9096453B2 (en) 2012-06-11 2015-08-04 Johns Manville Submerged combustion melting processes for producing glass and similar materials, and systems for carrying out such processes
US8875544B2 (en) 2011-10-07 2014-11-04 Johns Manville Burner apparatus, submerged combustion melters including the burner, and methods of use
US9032760B2 (en) 2012-07-03 2015-05-19 Johns Manville Process of using a submerged combustion melter to produce hollow glass fiber or solid glass fiber having entrained bubbles, and burners and systems to make such fibers
US8997525B2 (en) 2010-06-17 2015-04-07 Johns Manville Systems and methods for making foamed glass using submerged combustion
US9021838B2 (en) 2010-06-17 2015-05-05 Johns Manville Systems and methods for glass manufacturing
US8707739B2 (en) 2012-06-11 2014-04-29 Johns Manville Apparatus, systems and methods for conditioning molten glass
US9115017B2 (en) 2013-01-29 2015-08-25 Johns Manville Methods and systems for monitoring glass and/or foam density as a function of vertical position within a vessel
US8650914B2 (en) 2010-09-23 2014-02-18 Johns Manville Methods and apparatus for recycling glass products using submerged combustion
US8769992B2 (en) 2010-06-17 2014-07-08 Johns Manville Panel-cooled submerged combustion melter geometry and methods of making molten glass
US8973400B2 (en) 2010-06-17 2015-03-10 Johns Manville Methods of using a submerged combustion melter to produce glass products
US9096452B2 (en) 2010-06-17 2015-08-04 Johns Manville Methods and systems for destabilizing foam in equipment downstream of a submerged combustion melter
US8991215B2 (en) 2010-06-17 2015-03-31 Johns Manville Methods and systems for controlling bubble size and bubble decay rate in foamed glass produced by a submerged combustion melter
US10322960B2 (en) 2010-06-17 2019-06-18 Johns Manville Controlling foam in apparatus downstream of a melter by adjustment of alkali oxide content in the melter
US8973405B2 (en) 2010-06-17 2015-03-10 Johns Manville Apparatus, systems and methods for reducing foaming downstream of a submerged combustion melter producing molten glass
US8899971B2 (en) 2010-08-20 2014-12-02 Coprecitec, S.L. Dual fuel gas heater
US8985094B2 (en) 2011-04-08 2015-03-24 David Deng Heating system
US10222057B2 (en) 2011-04-08 2019-03-05 David Deng Dual fuel heater with selector valve
US9739389B2 (en) 2011-04-08 2017-08-22 David Deng Heating system
CN102506198B (zh) 2011-10-20 2013-05-22 南京普鲁卡姆电器有限公司 双气源燃气自适应主控阀
US9533905B2 (en) 2012-10-03 2017-01-03 Johns Manville Submerged combustion melters having an extended treatment zone and methods of producing molten glass
WO2013191370A1 (ko) * 2012-06-21 2013-12-27 (주)플래닛 플라즈마 화염 분사 장치, 이를 구비한 연소 설비
US9643869B2 (en) 2012-07-03 2017-05-09 Johns Manville System for producing molten glasses from glass batches using turbulent submerged combustion melting
EP2903941A4 (de) 2012-10-03 2016-06-08 Johns Manville Verfahren und systeme zur destabilisierung von schaumstoffen in einer einem unterwasserverbrennungsschmelzofen nachgeschalteten vorrichtung
US9227865B2 (en) 2012-11-29 2016-01-05 Johns Manville Methods and systems for making well-fined glass using submerged combustion
US9441833B2 (en) 2013-03-02 2016-09-13 David Deng Heating assembly
US9752779B2 (en) 2013-03-02 2017-09-05 David Deng Heating assembly
US10131563B2 (en) 2013-05-22 2018-11-20 Johns Manville Submerged combustion burners
WO2014189501A1 (en) 2013-05-22 2014-11-27 Johns Manville Submerged combustion burners, melters, and methods of use
US10138151B2 (en) 2013-05-22 2018-11-27 Johns Manville Submerged combustion burners and melters, and methods of use
EP2999923B1 (de) 2013-05-22 2018-08-15 Johns Manville Schmelzofen mit verbessertem brenner und entsprechendes verfahren
US9777922B2 (en) 2013-05-22 2017-10-03 Johns Mansville Submerged combustion burners and melters, and methods of use
SI3003997T1 (sl) 2013-05-30 2021-08-31 Johns Manville Potopni zgorevalni gorilniki s sredstvi za izboljšanje mešanja za talilne peči za steklo in uporaba
EP3003996B1 (de) 2013-05-30 2020-07-08 Johns Manville Tauchbrenner-glasschmelzsysteme und verfahren zu deren verwendung
WO2015009300A1 (en) 2013-07-18 2015-01-22 Johns Manville Fluid cooled combustion burner and method of making said burner
US10429072B2 (en) 2013-09-23 2019-10-01 Bloom Engineering Company Inc. Regenerative burner for non-symmetrical combustion
US20150128647A1 (en) * 2013-09-27 2015-05-14 Osemwengie Uyi Iyoha Glass furnace forehearth heating
US10240789B2 (en) 2014-05-16 2019-03-26 David Deng Dual fuel heating assembly with reset switch
US10429074B2 (en) 2014-05-16 2019-10-01 David Deng Dual fuel heating assembly with selector switch
CN104235847B (zh) * 2014-09-25 2016-11-09 严隆基 一种玻璃熔制窑炉用燃气喷枪
GB201418727D0 (en) * 2014-10-21 2014-12-03 Five Stein Ltd Forehearths and burner blocks for use therein
US9751792B2 (en) 2015-08-12 2017-09-05 Johns Manville Post-manufacturing processes for submerged combustion burner
US10670261B2 (en) 2015-08-27 2020-06-02 Johns Manville Burner panels, submerged combustion melters, and methods
US10041666B2 (en) 2015-08-27 2018-08-07 Johns Manville Burner panels including dry-tip burners, submerged combustion melters, and methods
US9815726B2 (en) 2015-09-03 2017-11-14 Johns Manville Apparatus, systems, and methods for pre-heating feedstock to a melter using melter exhaust
US9982884B2 (en) 2015-09-15 2018-05-29 Johns Manville Methods of melting feedstock using a submerged combustion melter
US10837705B2 (en) 2015-09-16 2020-11-17 Johns Manville Change-out system for submerged combustion melting burner
US10081563B2 (en) 2015-09-23 2018-09-25 Johns Manville Systems and methods for mechanically binding loose scrap
US10144666B2 (en) 2015-10-20 2018-12-04 Johns Manville Processing organics and inorganics in a submerged combustion melter
EP3208538A1 (de) * 2016-02-22 2017-08-23 3B Fibreglass sprl Kühleinheit für sauerstoffbrenner
EP3208244A1 (de) * 2016-02-22 2017-08-23 3B Fibreglass sprl Vorherd mit austauschbaren stützblöcken
CN105797887A (zh) * 2016-05-27 2016-07-27 广州丹绮环保科技有限公司 雾化喷嘴及其雾化设备
US10246362B2 (en) 2016-06-22 2019-04-02 Johns Manville Effective discharge of exhaust from submerged combustion melters and methods
CN106277718B (zh) * 2016-08-19 2019-03-15 巨石集团有限公司 一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法
US10301208B2 (en) 2016-08-25 2019-05-28 Johns Manville Continuous flow submerged combustion melter cooling wall panels, submerged combustion melters, and methods of using same
US10337732B2 (en) 2016-08-25 2019-07-02 Johns Manville Consumable tip burners, submerged combustion melters including same, and methods
US10196294B2 (en) 2016-09-07 2019-02-05 Johns Manville Submerged combustion melters, wall structures or panels of same, and methods of using same
US10233105B2 (en) 2016-10-14 2019-03-19 Johns Manville Submerged combustion melters and methods of feeding particulate material into such melters
DE102018000572A1 (de) 2018-01-25 2019-07-25 Messer Austria Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Beheizen und Transportieren einer Glasschmelze
CN113508261A (zh) * 2018-12-21 2021-10-15 塞拉斯热能技术有限责任公司 氧前炉燃烧器组件
US11866361B2 (en) 2019-10-29 2024-01-09 Honeywell International Inc. Fuel gas and oxygen burner
DE102020005638A1 (de) 2020-09-15 2022-03-17 Messer Austria Gmbh Verfahren zum Beheizen einer Glasschmelze

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US733463A (en) * 1902-02-15 1903-07-14 Ezra D Dennison Petroleum-burner for furnaces.
US2050368A (en) * 1934-02-26 1936-08-11 Neely George Leonard Spray nozzle
US2378346A (en) * 1940-06-17 1945-06-12 Bastian Blessing Co Apparatus for mixing and burning fuel
US2397349A (en) * 1945-01-08 1946-03-26 Bastian Blessing Co Bevel cutting tip
US2657650A (en) * 1947-05-21 1953-11-03 Nat Cylinder Gas Co Torch for cutting stainless steel
GB1027041A (en) * 1961-08-21 1966-04-20 Consett Iron Company Ltd Combined oxygen lance and high temperature burner
US3217986A (en) * 1964-03-20 1965-11-16 Gulf Research Development Co Nozzle
US3433418A (en) * 1966-11-03 1969-03-18 Harris Calorific Co Cutting torch tip assembly
GB1207499A (en) * 1967-12-11 1970-10-07 Harris Calorific Co Cutting torch assembly
US3575354A (en) * 1969-11-12 1971-04-20 Harris Calorific Co Cutting torch tip assembly
US3887135A (en) * 1973-11-15 1975-06-03 Shigetake Tamai Gas-atomizing nozzle by spirally rotating gas stream
US4014469A (en) * 1975-11-17 1977-03-29 Kozo Sato Nozzle of gas cutting torch
JPS5413020A (en) * 1977-06-30 1979-01-31 Nippon Oxygen Co Ltd Liquid fuel burner
JPS6110775Y2 (de) * 1979-10-25 1986-04-05
GB8307519D0 (en) * 1983-03-18 1983-04-27 Shell Int Research Burner
US4525175A (en) * 1983-05-31 1985-06-25 Texaco Inc. High turn down burner for partial oxidation of slurries of solid fuel
FR2567118B1 (fr) * 1984-07-04 1986-11-14 Air Liquide Procede de chauffage d'un canal contenant du verre a l'aide de flammes oxy-combustibles
FR2587695B1 (fr) * 1985-09-20 1987-11-20 Air Liquide Dispositif pour ameliorer le chauffage d'un canal de distribution de verre et procede pour la mise en oeuvre d'un tel dispositif
US4690635A (en) * 1986-07-21 1987-09-01 Maxon Corporation High temperature burner assembly
US5227017A (en) * 1988-01-29 1993-07-13 Ohkawara Kakohki Co., Ltd. Spray drying apparatus equipped with a spray nozzle unit
US4986748A (en) * 1989-12-15 1991-01-22 Corning Incorporated Wide range oxy-fuel burner and furnace operation
IT1238699B (it) * 1990-03-26 1993-09-01 Ente Naz Energia Elettrica Atomizzatore perfezionato per combustibili liquidi viscosi
US5169424A (en) * 1990-05-07 1992-12-08 Grinnen Kent F Forehearth structure
US5092760A (en) * 1990-08-01 1992-03-03 Maxon Corporation Oxygen-fuel burner assembly and operation
DE4138434C1 (de) * 1991-11-22 1992-12-03 Aichelin Gmbh, 7015 Korntal-Muenchingen, De
US5199866A (en) * 1992-03-30 1993-04-06 Air Products And Chemicals, Inc. Adjustable momentum self-cooled oxy/fuel burner for heating in high temperature environments
BR9302204A (pt) * 1992-06-05 1993-12-14 Praxair Technology Inc Processo para producao de vidro
US5307996A (en) * 1992-08-05 1994-05-03 Takuma Co., Ltd. Atomizer for slurry fuel
US5251823A (en) * 1992-08-10 1993-10-12 Combustion Tec, Inc. Adjustable atomizing orifice liquid fuel burner
US5358541A (en) 1993-01-08 1994-10-25 The Boc Group, Inc. Forehearth temperature control system
US5299929A (en) * 1993-02-26 1994-04-05 The Boc Group, Inc. Fuel burner apparatus and method employing divergent flow nozzle
US5405082A (en) * 1993-07-06 1995-04-11 Corning Incorporated Oxy/fuel burner with low volume fuel stream projection

Also Published As

Publication number Publication date
US5814121A (en) 1998-09-29
EP0789191A2 (de) 1997-08-13
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EP0789191B1 (de) 2003-04-23

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