RU2684792C2 - Горелки для стекловаренных печей, ориентированные под углом вверх - Google Patents
Горелки для стекловаренных печей, ориентированные под углом вверх Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684792C2 RU2684792C2 RU2017126114A RU2017126114A RU2684792C2 RU 2684792 C2 RU2684792 C2 RU 2684792C2 RU 2017126114 A RU2017126114 A RU 2017126114A RU 2017126114 A RU2017126114 A RU 2017126114A RU 2684792 C2 RU2684792 C2 RU 2684792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- burner
- chamber
- flame
- glass
- Prior art date
Links
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 claims abstract description 27
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 claims abstract 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 239000006066 glass batch Substances 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/04—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in tank furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2211/00—Heating processes for glass melting in glass melting furnaces
- C03B2211/40—Heating processes for glass melting in glass melting furnaces using oxy-fuel burners
- C03B2211/60—Heating processes for glass melting in glass melting furnaces using oxy-fuel burners oxy-fuel burner construction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству стекла и конструкциям стекловаренных печей. Способ включает подачу материала стекольной шихты в печь, содержащую заднюю стенку и переднюю стенку, обращенные друг к другу, и две боковых стенки. Четыре стенки образуют камеру, купол над камерой, находящийся в контакте с четырьмя стенками, по меньшей мере одно отверстие, через которое подлежащий расплавлению материал можно подавать в камеру, по меньшей мере одно отверстие в передней стенке, через которое расплавленное стекло можно выводить из камеры, и слой расплавленного стекла внутри камеры, контактирующий с внутренними частями четырех стенок. Подача газообразного окислителя с содержанием кислорода по меньшей мере 21 об. % и топлива осуществляют в горелку, расположенную в отверстии в боковой стенке, которое находится в диапазоне от 35% до 65% расстояния от верхней поверхности расплавленного стекла до верха боковой стенки. Горелка ориентирована таким образом, чтобы производить пламя, проходящее внутрь камеры к куполу вдоль линии, которая образует угол больше нуля градусов, составляющий до 15 градусов относительно горизонтальной плоскости, проходящей через горелку. При горении видимые участки пламени не контактируют с противоположной боковой стенкой, не контактируют с расплавленным стеклом и не контактируют с куполом. Газообразный окислитель и топливо подаются в горелку на разных высотах над расплавленным стеклом. При этом топливо и часть указанного газообразного окислителя подаются выше того уровня, на который подают газообразный окислитель в количестве, требуемом в соответствии со стехиометрическим балансом. В результате сгорания на верхней поверхности пламени или вблизи нее образуется слой, в котором содержится несгоревшее топливо, частично сгоревшее топливо и продукты, образовавшиеся в результате частичного сгорания топлива, и в котором общее количество несгоревшего топлива, частично сгоревшего топлива и продуктов, образовавшихся в результате частичного сгорания топлива, превышает их количество в областях пламени ниже этого слоя. Предотвращается образование оксидов азота и разрушение свода над печью. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к производству стекла и, более конкретно, к внесению усовершенствований в конструкцию и принцип работы стекловаренных печей.
Предпосылки создания изобретения
В стекловаренных печах, в которых можно использовать настоящее изобретение, топливо сгорает внутри камеры с получением теплоты сгорания, которая применяется для плавки материалов стекольной шихты, присутствующих в стекловаренной печи. Такие стекловаренные печи могут обладать любыми из ряда эксплуатационных недостатков. Одним из таких недостатков является образование оксидов азота при сгорании внутри стекловаренной печи. Другим недостатком является возможное разрушение внутренней поверхности свода («купола») над печью, которое предположительно обусловлено взаимодействием внутренней поверхности купола с летучими веществами, которые выделяются из расплавленных материалов стекольной шихты. В настоящем изобретении предложена уникальная конструкция печи и режим работы, которые позволяют уменьшить или сократить данные недостатки.
В патенте США № 6,253,578 описана конструкция печи, которая уменьшает риск повреждения купола печи. Хотя применение такой конструкции в технологических процессах стекловарения теоретически возможно, оно может оказаться существенно ограниченным в реальных условиях.
В патенте США № 8,256,245 описана стекловаренная печь, в которой горелка направлена на материалы стекольной шихты. Настоящее изобретение отличается от этого описания, и считается, что оно обеспечивает превосходные эксплуатационные преимущества.
Краткое изложение сущности изобретения
Один аспект настоящего изобретения представляет собой печь, содержащую:
(А) заднюю стенку и переднюю стенку, которые обращены друг к другу, и две боковых стенки, которые обращены друг к другу, причем четыре стенки образуют камеру, купол над камерой, находящийся в контакте с четырьмя стенками, по меньшей мере одно отверстие, через которое подлежащий расплавлению материал стекольной шихты можно подавать в камеру, по меньшей мере одно отверстие в передней стенке, через которое расплавленное стекло можно выводить из камеры, и слой расплавленного стекла внутри камеры, контактирующий с внутренними частями четырех стенок, причем расстояние от верхней поверхности расплавленного стекла до соединения боковых стенок и купола составляет 1,1-1,7 метра (3,5-5,5 фута); и
(B) по меньшей мере одну горелку, расположенную в отверстии в боковой стенке, которое находится в диапазоне от 35% до 65% расстояния от верхней поверхности расплавленного стекла до верха боковой стенки, причем горелка ориентирована таким образом, чтобы производить пламя, проходящее внутрь камеры к куполу вдоль линии, которая образует угол до 15 градусов относительно горизонтальной плоскости, проходящей через горелку.
Другой аспект настоящего изобретения представляет собой способ стекловарения, включающий:
(А) подачу материала стекольной шихты в печь, содержащую заднюю стенку и переднюю стенку, которые обращены друг к другу, и две боковых стенки, которые обращены друг к другу, причем четыре стенки образуют камеру, купол над камерой, находящийся в контакте с четырьмя стенками, по меньшей мере одно отверстие, через которое подлежащий расплавлению материал можно подавать в камеру, по меньшей мере одно отверстие в передней стенке, через которое расплавленное стекло можно выводить из камеры, и слой расплавленного стекла внутри камеры, контактирующий с внутренними частями четырех стенок, причем расстояние от верхней поверхности расплавленного стекла до соединения боковых стенок и купола составляет 1,1-1,7 метра (3,5-5,5 фута); и
(B) сжигание топлива и газообразного окислителя в горелке, которая расположена в отверстии в боковой стенке, которое находится в диапазоне от 35% до 65% расстояния от верхней поверхности расплавленного стекла до верха боковой стенки, причем горелка ориентирована таким образом, чтобы производить пламя, проходящее внутрь камеры к куполу вдоль линии, которая образует угол до 15 градусов относительно горизонтальной плоскости, проходящей через горелку, и причем видимые участки пламени не контактируют с противоположной боковой стенкой, не контактируют с расплавленным стеклом и не контактируют с куполом.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен схематический вид в перспективе стекловаренной печи, с помощью которой настоящее изобретение может быть реализовано на практике.
На Фиг. 2 представлен вид сверху печи, изображенной на Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлен вид печи, изображенной на Фиг. 1, в поперечном сечении, выполненном вдоль вертикальной плоскости, проходящей через горелку 11.
На Фиг. 4А представлен вид в перспективе горелки, подходящей для использования в настоящем изобретении.
На Фиг. 4B представлен вид сверху горелки, показанной на Фиг. 4A.
На Фиг. 4С представлен вид спереди в горизонтальной проекции другой горелки, подходящей для использования в настоящем изобретении.
Подробное описание изобретения
Как показано на Фиг. 1, 2 и 3, печь 1 представляет собой стекловаренную печь или любую другую печь, в которой загрузка подвергается воздействию очень высоких температур, обеспечиваемых за счет сгорания внутри печи. Примеры других печей, подходящих для использования с настоящим изобретением, включают печи для сжигания отходов, печи для плавки цветных металлов, таких как медь или алюминий, и печи для нагрева или повторного нагрева изделий из черных металлов, таких как прутки, стержни и слитки.
В стекловаренной печи ингредиенты стекольной шихты, такие как кальцинированная сода, селитра, диоксид кремния, силикат натрия и/или битое стекло («стекольный бой»), подают в печь через загрузочное отверстие 31 (Фиг. 2), где они сплавляются с образованием ванны 6 расплавленного стекла. Печь 1 включает в себя боковые стенки 2A и 2B, торцевую стенку 3 и переднюю стенку 4, которая включает в себя отверстие 9, через которое расплавленное стекло, находящееся внутри печи 1, может вытекать из печи 1. Купол 5, показанный на Фиг. 3, примыкает к боковым стенкам 2A и 2B, торцевой стенке 3 и передней стенке 4. Верхом боковых стенок 2A и 2B считают место, где наклон внутренней части печи изменяется от наклона 21 (обычно вертикаль) боковых стенок к ориентации внутренней поверхности 23 купола, которая может быть изогнутой (как показано на Фиг. 3) или плоской, например горизонтальной или расположенной под углом относительно вертикали. Купол 5 не показан на Фиг. 1 и 2 для удобства рассмотрения внутренней части печи 1.
Печь 1 может быть оснащена одной горелкой 11, но предпочтительно в ней предусмотрено множество горелок 11 в боковых стенках 2A и 2B. На Фиг. 1 и 2 показан один из многих возможных вариантов осуществления такой конструкции, причем горелки в противоположных боковых стенках предусмотрены в шахматном порядке таким образом, что горелки не обращены непосредственно друг к другу.
В каждую горелку 11 подают газообразный окислитель 15 и топливо 16. В настоящем документе дополнительно описаны подходящие окислители и топливо.
Как показано на Фиг. 3, горелка 11 (которая, как указано, может быть единственной такой имеющейся горелкой или предпочтительно представляет собой одну из многих других таких горелок 11 в одной или предпочтительно обеих боковых стенках печи) расположена в боковой стенке 2A таким образом, что расстояние от верхней поверхности 8 расплавленного стекла 6 до отверстия 39 в боковой стенке составляет от 35% до 65% от общего расстояния от верхней поверхности расплавленного стекла 8 до верха боковой стенки 2A, в которой расположено отверстие 39.
Горелка или горелки 11 в соответствии с настоящим изобретением установлены таким образом, что горелка создает пламя, которое проходит от горелки у отверстия 39 или через него в боковой стенке вверх к куполу 5 вдоль линии A-A, которая образует угол G до 15 градусов (предпочтительно больше нуля градусов) относительно горизонтальной плоскости H-H, которая проходит через горелку. Линия A-A представляет собой воображаемую линию, которая является эквидистантной (равноудаленной) от самых удаленных краев пламени и которая проходит в направлении от выхода горелки в печь. Например, когда горелка образует широкое плоское пламя, предполагается, что линия A-A представляет собой воображаемую линию, которая расположена в плоскости пламени и равноудалена от внешних краев пламени в плоскости; а когда горелка образует коническое пламя, предполагается, что линия A-A представляет собой воображаемую линию, которая является осью вращения этой конической формы. Предполагается, что линия A-A встречается с горелкой у отверстия горелки, из которого выходят и сгорают топливо и кислород.
Линия A-A, вдоль которой пламя проходит от горелки, предпочтительно расположена в вертикальной плоскости, которая перпендикулярна боковой стенке, от которой пламя проходит в печь. Таким образом, в печи, у которой четыре стенки образуют прямоугольник, пламя предпочтительно проходит «прямо через» внутреннюю часть печи к противоположной боковой стенке. Однако эта вертикальная плоскость может образовывать угол до 30 градусов относительно боковой стенки, от которой проходит пламя.
Во время работы каждая горелка 11 сжигает газообразный окислитель 15 и топливо 16 во внутренней части печи 1. Газообразный окислитель 15 подают в каждую горелку 11. Окислитель 15 представляет собой любой газ или газовую смесь с содержанием кислорода. Одним подходящим окислителем 15 является воздух с содержанием кислорода 20,9 об.%. Предпочтительно, чтобы содержание кислорода в газообразном окислителе 15 составляло по меньшей мере 21 об.%, более предпочтительно - более 50 об.%, еще более предпочтительно - более 85 об.%.
Окислитель 15 с желаемым содержанием кислорода можно обеспечить любым из нескольких способов. Его можно получить из отдельного коммерческого источника уже с желаемым содержанием кислорода. Его можно получить путем объединения воздуха и потока с более высоким содержанием, содержание кислорода в котором превышает желаемое конечное содержание кислорода для окислителя 15; в этом случае поток с более высоким содержанием можно получить из отдельного коммерческого источника или можно получить посредством местной промышленной воздухоразделительной установки, которая обеспечивает поток продукта, содержание кислорода в котором превышает желаемое общее содержание кислорода в окислителе 15.
Подходящие виды топлива 16 включают любой газообразный или жидкий углеводород, такой как нефтепродукт, или углеводород или смесь углеводородов, которые представляют собой жидкости в стандартных условиях (т. е. при температуре 25 °C и давлении 0,1 мегапаскаль (1 атм)). Предпочтительными видами топлива являются углеводороды, которые являются газообразными при стандартных условиях, такие как природный газ, метан, пропан и т. п.
Окислитель 15, или топливо 16, или оба из них могут подаваться в каждую горелку 11 из их источника по питающим линиям, которые выполнены отдельно для каждой горелки. В альтернативном варианте осуществления окислитель 15, или топливо 16, или оба могут подаваться во множество горелок 11 через коллектор, подача в который осуществляется от его источника посредством одной питающей линии.
Окислитель и топливо подают в горелку или горелки 11 и сжигают. Скорости и стехиометрическое соотношение обеспечиваются в соответствии с представленным в настоящем документе описанием таким образом, чтобы получить преимущества настоящего изобретения.
Окислитель и топливо следует подавать в каждую горелку 11 с такими скоростями, чтобы при сгорании окислителя и топлива в горелке видимое пламя, образующееся в результате сгорания, никак не контактировало с боковой стенкой печи 1, расположенной напротив боковой стенки, в которой расположена горелка. Это помогает защитить противоположную боковую стенку от чрезмерного разрушения.
Кроме того, окислитель и топливо следует подавать в горелку 11 с такими скоростями, чтобы видимое пламя, образующееся при сгорании окислителя и топлива, никак не контактировало с поверхностью 8 расплавленного стекла 6. Видимое пламя представлено на Фиг. 3 как пламя 41.
Кроме того, скорости, с которыми окислитель и топливо подаются в горелку 11, должны быть такими, чтобы видимое пламя, образующееся при сгорании окислителя и топлива, никак не контактировало с внутренней поверхностью купола 5.
Эти условия выполняются путем надлежащего обеспечения соответствующих скоростей подачи окислителя и топлива. Типичными примерами подходящих скоростей в центральных трубах подачи газа к горелкам являются скорость подачи окислителя в диапазоне 21-107 (м/с) (70-350 (футов/с)) и скорость подачи топлива 21-61 (м/с) (70-200 (футов/с)).
Пламя, которое формируется на горелке 11 в соответствии с настоящим изобретением, отличается тем, что радиационный тепловой поток от верхней поверхности пламени (обозначена как элемент 81 на Фиг. 3) к куполу 5 на любом заданном расстоянии от верхней поверхности пламени меньше радиационного теплового потока от нижней поверхности пламени (обозначена как элемент 82 на Фиг. 3) к расплавленному стеклу 6 на таком же заданном расстоянии от нижней поверхности пламени.
Это условие может выполняться путем осуществления сгорания при условиях, которые способствуют образованию слоя 83 на верхней поверхности пламени или вблизи нее, в котором общее количество несгоревшего топлива, частично сгоревшего топлива и продуктов, образовавшихся в результате частичного сгорания топлива, превышает их количество в областях пламени ниже этого слоя. Такое несгоревшее топливо, частично сгоревшее топливо и продукты, образовавшиеся в результате частичного сгорания, также можно называть «сажей». Это условие может выполняться путем осуществления «поэтапного сгорания», т.е. сгорания, при котором топливо подается в печь вблизи от места, где в печь подается только часть общего количества кислорода, необходимого для полного сгорания топлива, а оставшееся количество кислорода, необходимое для полного сгорания топлива, подается в печь на большем расстоянии от места подачи топлива.
Образование желаемого слоя 83 можно стимулировать путем осуществления сгорания с помощью горелок, в которые топливо и окислитель подаются на разных высотах над расплавленным стеклом 6, причем топливо (и предпочтительно только часть окислителя, необходимого для полного сгорания этого топлива) подается выше того уровня, на который подают окислитель в количестве, требуемом в соответствии со стехиометрическим балансом. Примеры горелок, подходящих для такой эксплуатации, показаны на Фиг. 4A, 4B и 4C. Горелка, представленная на Фиг. 4A и 4B, относится к типу, описанному в патенте США № 6,132,204, и часто называется широкопламенной горелкой, поскольку пламя, которое обычно формируется при ее работе, является широким и относительно плоским.
На Фиг. 4A горелка 11 принимает форму горелки 61, которая включает в себя верхний ряд 62 отверстий 64, 66 и 68 и нижний ряд 63 отверстий 65, 67 и 69. Отверстие 64 находится в конце канала, по которому подается один компонент из окислителя или топлива, предпочтительно окислитель. Отверстие 64b находится в конце канала, по которому подается другой компонент из окислителя или топлива, предпочтительно топливо. Отверстие 64b находится внутри отверстия 64 и предпочтительно расположено в
отверстии 64 концентрически, образуя кольцевое пространство 64c.
Аналогично отверстие 66 находится в конце канала, по которому подается один компонент из окислителя или топлива, предпочтительно окислитель. Отверстие 66b находится в конце канала, по которому подается другой компонент из окислителя или топлива, предпочтительно топливо. Отверстие 66b находится внутри отверстия 66 и предпочтительно расположено в отверстии 66 концентрически, образуя кольцевое пространство 66c. Отверстие 68 находится в конце канала, по которому подается один компонент из окислителя или топлива, предпочтительно окислитель. Отверстие 68b находится в конце канала, по которому подается другой компонент из окислителя или топлива, предпочтительно топливо. Отверстие 68b находится внутри отверстия 68 и предпочтительно расположено в отверстии 68 концентрически, образуя кольцевое пространство 68c.
Предпочтительно, чтобы, как лучше всего показано на Фиг. 4B, отверстия 64 и 68 были ориентированы таким образом, чтобы каждая их соответствующая ось 64a и 68a имела форму расходящихся лучей относительно оси 66a отверстия 66. Отверстия 65 и 69 аналогично ориентированы таким образом, чтобы их соответствующие оси (не видны на виде сверху на Фиг. 4B) имели форму расходящихся лучей относительно оси отверстия 67.
При предпочтительном способе работы горелки в соответствии с настоящим изобретением, представленной на Фиг. 4A и 4B, топливо подается в отверстия 64b, 66b и 68b и через них в печь 1, а окислитель подается в кольцевые пространства 64c, 66c и 68c и через них в печь 1. Окислитель подается в отверстия 65, 67 и 69 и через них в печь 1, в которой происходит сгорание топлива и окислителя.
Желаемый слой 83 в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно обеспечивается путем подачи топлива через отверстия 64b, 66b и 68b и подачи окислителя через отверстия 64, 66 и 68 так, чтобы количества подаваемого кислорода позволяли топливу находиться в молярном избытке относительно кислорода. Предпочтительно, чтобы общее количество кислорода, подаваемого через отверстия 64, 66 и 68, составляло менее 30% от общего количества кислорода, необходимого для полного сгорания подаваемого топлива. Дополнительное количество кислорода, необходимое для полного сгорания топлива, содержится в окислителе, который подается через отверстия 65, 67 и 69. Не сгоревший в слое 83 материал сгорает в печи с этим дополнительным кислородом.
На Фиг. 4С горелка 11 принимает форму горелки 71, которая включает в себя верхнее отверстие 72 и нижнее отверстие 73. При предпочтительном способе работы горелки в соответствии с настоящим изобретением, представленной на Фиг. 4С, топливо подается в отверстие 72 и через него в печь 1, а окислитель подается в отверстия 72 и 73 и через них в печь 1, где происходит сгорание топлива и окислителя. Топливо, подаваемое через отверстие 72, находится в стехиометрическом избытке относительно кислорода, содержащегося в окислителе, который подается через отверстие 72, а кислород в количестве, требуемом в соответствии со стехиометрическим балансом, подается через другие отверстия в печи.
Осуществление сгорания таким образом приводит к образованию слоя 83, который частично экранирует купол от радиационной передачи тепла от пламени 81, тогда как нижние участки пламени (т. е. расположенные дальше от купола 5) обеспечивают желаемую беспрепятственную радиационную передачу тепла к расплавленному стеклу 6. Это и направленное под углом вверх пламя, которое приводит к снижению скорости атмосферы печи у поверхности расплавленного стекла, в свою очередь обеспечивает защиту купола от повреждения в результате воздействия чрезмерной температуры и защиту купола от попадания частиц из атмосферы печи (например, выделяющихся из расплавленного стекла), которые могут вступать в реакцию с внутренней поверхностью купола и ускорять нежелательное разрушение этой поверхности.
Способ работы в соответствии с настоящим изобретением также обеспечивает преимущества, которые заключаются в уменьшении образования оксидов азота и загрязняющих частиц в газообразных продуктах сгорания.
Claims (8)
1. Способ стекловарения, включающий:
(A) подачу материала стекольной шихты в печь, содержащую заднюю стенку и переднюю стенку, которые обращены друг к другу, и две боковых стенки, которые обращены друг к другу, причем четыре стенки образуют камеру, купол над камерой, находящийся в контакте с четырьмя стенками, по меньшей мере одно отверстие, через которое подлежащий расплавлению материал можно подавать в камеру, по меньшей мере одно отверстие в передней стенке, через которое расплавленное стекло можно выводить из камеры, и слой расплавленного стекла внутри камеры, контактирующий с внутренними частями четырех стенок, причем расстояние от верхней поверхности расплавленного стекла до соединения боковых стенок и купола составляет 1,1-1,7 метра (3,5-5,5 фута); и
(B) подачу газообразного окислителя с содержанием кислорода по меньшей мере 21 об. % и топлива в горелку, которая расположена в отверстии в боковой стенке, которое находится в диапазоне от 35% до 65% расстояния от верхней поверхности расплавленного стекла до верха боковой стенки, причем горелка ориентирована таким образом, чтобы производить пламя, проходящее внутрь камеры к куполу вдоль линии, которая образует угол больше нуля градусов, составляющий до 15 градусов, относительно горизонтальной плоскости, проходящей через горелку, и сжигание в указанной горелке указанного газообразного окислителя и указанного топлива, поданных в указанную горелку, и причем видимые участки пламени не контактируют с противоположной боковой стенкой, не контактируют с расплавленным стеклом и не контактируют с куполом; и
причем указанное сгорание осуществляется в горелке, в которую указанный газообразный окислитель и указанное топливо подаются на разных высотах над расплавленным стеклом; и
причем котором указанное сгорание осуществляется в горелке, в которую указанное топливо и часть указанного газообразного окислителя подаются выше того уровня, на который подают газообразный окислитель в количестве, требуемом в соответствии со стехиометрическим балансом;
где в результате указанного сгорания на верхней поверхности пламени или вблизи нее образуется слой, в котором содержится несгоревшее топливо, частично сгоревшее топливо и продукты, образовавшиеся в результате частичного сгорания топлива, и в котором общее количество несгоревшего топлива, частично сгоревшего топлива и продуктов, образовавшихся в результате частичного сгорания топлива, превышает их количество в областях пламени ниже этого слоя.
2. Способ стекловарения по п. 1, в котором скорость газообразного окислителя в горелке составляет 70-350 футов/с.
3. Способ стекловарения по п. 1, в котором указанное сгорание осуществляется в горелке, содержащей верхний ряд отверстий, каждое из которых содержит два концентрических канала, где по одному из концентрических каналов подается топливо, а по другому - часть указанного газообразного окислителя, и нижний ряд отверстий, через которые подается газообразный окислитель.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462095999P | 2014-12-23 | 2014-12-23 | |
| US62/095,999 | 2014-12-23 | ||
| PCT/US2015/065997 WO2016106035A1 (en) | 2014-12-23 | 2015-12-16 | Upwardly angled burners in glass furnaces |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017126114A RU2017126114A (ru) | 2019-01-21 |
| RU2017126114A3 RU2017126114A3 (ru) | 2019-01-21 |
| RU2684792C2 true RU2684792C2 (ru) | 2019-04-15 |
Family
ID=55071217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017126114A RU2684792C2 (ru) | 2014-12-23 | 2015-12-16 | Горелки для стекловаренных печей, ориентированные под углом вверх |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10273178B2 (ru) |
| EP (1) | EP3237342B1 (ru) |
| JP (1) | JP2018500266A (ru) |
| KR (1) | KR101960210B1 (ru) |
| CN (1) | CN107231800B (ru) |
| BR (1) | BR112017013672A2 (ru) |
| CA (1) | CA2971701C (ru) |
| ES (1) | ES2707738T3 (ru) |
| MX (1) | MX2017008389A (ru) |
| PT (1) | PT3237342T (ru) |
| RU (1) | RU2684792C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016106035A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762608C1 (ru) * | 2021-05-18 | 2021-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU986873A1 (ru) * | 1981-01-04 | 1983-01-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Теплоизоляционных И Акустических Строительных Материалов И Изделий | Ванна печь |
| SU1017691A1 (ru) * | 1981-11-09 | 1983-05-15 | Научно-Производственное Объединение "Техэнергохимпром" | Способ варки минерального сырь |
| SU1306913A1 (ru) * | 1985-11-05 | 1987-04-30 | Институт газа АН УССР | Ванна печь пр мого нагрева |
| WO2009092950A3 (fr) * | 2008-01-10 | 2009-10-22 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Four verrier et procede de fabrication de verre |
| EA201001538A1 (ru) * | 2008-03-25 | 2011-04-29 | Агк Гласс Юроп | Стеклоплавильная печь |
| RU2423324C2 (ru) * | 2005-07-13 | 2011-07-10 | Сэн-Гобэн Изовер | Способ получения стекла |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1894249A (en) | 1929-12-11 | 1933-01-10 | Owens Illinois Glass Co | Heating apparatus for glass furnaces |
| US3837832A (en) * | 1971-04-29 | 1974-09-24 | Ppg Industries Inc | Apparatus for making float glass |
| JPS5549130A (en) | 1978-10-03 | 1980-04-09 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Removing method for nitrogen oxide in exhaust gas |
| FR2722272B1 (fr) * | 1994-07-08 | 1996-08-23 | Air Liquide | Ensemble de combustion pour un four et procede de mise en oeuvre |
| US5609481A (en) | 1995-06-13 | 1997-03-11 | Praxair Technology, Inc. | Direct-fired stratified atmosphere furnace system |
| US5628809A (en) | 1995-06-13 | 1997-05-13 | Praxair Technology, Inc. | Glassmelting method with reduced volatilization of alkali species |
| US6253578B1 (en) | 1996-04-12 | 2001-07-03 | Praxair Technology, Inc. | Glass melting process and apparatus with reduced emissions and refractory corrosion |
| JP3877440B2 (ja) | 1997-10-31 | 2007-02-07 | 大阪瓦斯株式会社 | 加熱炉用バーナ設備 |
| US5961689A (en) | 1998-03-03 | 1999-10-05 | Praxair Technology, Inc. | Method of protective atmosphere heating |
| US6132204A (en) | 1998-06-30 | 2000-10-17 | Praxair Technology, Inc. | Wide flame burner |
| US7833009B2 (en) * | 2004-09-10 | 2010-11-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxidant injection method |
| FR2879284B1 (fr) | 2004-12-09 | 2007-01-19 | Air Liquide | Procede de fusion d'une composition de matieres premieres par un bruleur en voute |
| WO2008063940A1 (en) | 2006-11-17 | 2008-05-29 | Praxair Technology, Inc. | Reducing crown corrosion in a glassmelting furnace |
| EA018553B1 (ru) * | 2008-03-25 | 2013-08-30 | Агк Гласс Юроп | Способ ведения плавки в стеклоплавильной печи |
| US20100104990A1 (en) | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Sarmiento-Darkin Wladimir Y | Wide flame burner |
| CN201448850U (zh) * | 2009-08-13 | 2010-05-05 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 纯氧燃烧器 |
| JP5421728B2 (ja) * | 2009-10-23 | 2014-02-19 | 大阪瓦斯株式会社 | 溶解炉用の燃焼装置及び溶解炉 |
| JP5737070B2 (ja) * | 2010-09-02 | 2015-06-17 | 信越化学工業株式会社 | チタニアドープ石英ガラス及びその製造方法 |
| JP5654857B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2015-01-14 | 大阪瓦斯株式会社 | ガラスの製造方法及びガラスの製造装置 |
| US20130180290A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-18 | Hisashi Kobayashi | Controlling glassmelting furnace gas circulation |
| JP5892809B2 (ja) | 2012-02-20 | 2016-03-23 | 大阪瓦斯株式会社 | 加熱炉用の燃焼装置 |
| JP5959224B2 (ja) * | 2012-02-20 | 2016-08-02 | 大阪瓦斯株式会社 | ガラス溶解炉用の燃焼装置 |
| US20140170573A1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-19 | Neil G. SIMPSON | BURNER UTILIZING OXYGEN LANCE FOR FLAME CONTROL AND NOx REDUCTION |
| CN203964672U (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-26 | 苏州罗卡节能科技有限公司 | 节能加热炉 |
-
2015
- 2015-12-16 MX MX2017008389A patent/MX2017008389A/es unknown
- 2015-12-16 EP EP15820766.2A patent/EP3237342B1/en not_active Not-in-force
- 2015-12-16 PT PT15820766T patent/PT3237342T/pt unknown
- 2015-12-16 US US14/970,907 patent/US10273178B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-12-16 CN CN201580074674.9A patent/CN107231800B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-12-16 CA CA2971701A patent/CA2971701C/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-12-16 RU RU2017126114A patent/RU2684792C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-12-16 KR KR1020177020174A patent/KR101960210B1/ko active IP Right Grant
- 2015-12-16 WO PCT/US2015/065997 patent/WO2016106035A1/en active Application Filing
- 2015-12-16 BR BR112017013672A patent/BR112017013672A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2015-12-16 ES ES15820766T patent/ES2707738T3/es active Active
- 2015-12-16 JP JP2017533795A patent/JP2018500266A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU986873A1 (ru) * | 1981-01-04 | 1983-01-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Теплоизоляционных И Акустических Строительных Материалов И Изделий | Ванна печь |
| SU1017691A1 (ru) * | 1981-11-09 | 1983-05-15 | Научно-Производственное Объединение "Техэнергохимпром" | Способ варки минерального сырь |
| SU1306913A1 (ru) * | 1985-11-05 | 1987-04-30 | Институт газа АН УССР | Ванна печь пр мого нагрева |
| RU2423324C2 (ru) * | 2005-07-13 | 2011-07-10 | Сэн-Гобэн Изовер | Способ получения стекла |
| WO2009092950A3 (fr) * | 2008-01-10 | 2009-10-22 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Four verrier et procede de fabrication de verre |
| EA201001538A1 (ru) * | 2008-03-25 | 2011-04-29 | Агк Гласс Юроп | Стеклоплавильная печь |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762608C1 (ru) * | 2021-05-18 | 2021-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3237342B1 (en) | 2018-11-21 |
| MX2017008389A (es) | 2017-11-28 |
| EP3237342A1 (en) | 2017-11-01 |
| ES2707738T3 (es) | 2019-04-04 |
| CN107231800A (zh) | 2017-10-03 |
| US10273178B2 (en) | 2019-04-30 |
| CA2971701C (en) | 2019-04-30 |
| CN107231800B (zh) | 2020-02-07 |
| BR112017013672A2 (pt) | 2018-03-13 |
| WO2016106035A1 (en) | 2016-06-30 |
| US20160176744A1 (en) | 2016-06-23 |
| KR101960210B1 (ko) | 2019-03-19 |
| PT3237342T (pt) | 2019-02-26 |
| JP2018500266A (ja) | 2018-01-11 |
| RU2017126114A (ru) | 2019-01-21 |
| RU2017126114A3 (ru) | 2019-01-21 |
| CA2971701A1 (en) | 2016-06-30 |
| KR20170105525A (ko) | 2017-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI668393B (zh) | 雙級氧燃料燃燒器 | |
| AU748058B2 (en) | Roof-mounted oxygen-fuel burner for a glass melting furnace and process of using the oxygen-fuel burner | |
| US5934899A (en) | In-line method of burner firing and NOx emission control for glass melting | |
| ES2253186T3 (es) | Metodo para aumentar el calentamiento en un horno de fusion de vidrio que utiliza un quemador de combustible y oxigeno montado en el techo. | |
| CZ302602B6 (cs) | Zpusob vytápení tavicí sklárské pece pri použití odstupnovaného kyslíko-palivového horáku ve strope pece | |
| CA2123590C (en) | Oxygen/fuel firing of furnaces with massive, low velocity, turbulent flames | |
| TW457351B (en) | Fuel and air compartment arrangement NOx tangential firing system | |
| US20220356103A1 (en) | Multi-chamber submerged combustion melter and system | |
| RU2684792C2 (ru) | Горелки для стекловаренных печей, ориентированные под углом вверх | |
| ZA200803764B (en) | Solid fuel combustion for industrial melting with a slagging combustor | |
| US20150128647A1 (en) | Glass furnace forehearth heating | |
| ES2929937T3 (es) | Reducción del ensuciamiento en la combustión localizada | |
| KR20120029464A (ko) | 산화 가능한 재료를 처리하기 위한 방법 | |
| RU2306482C1 (ru) | Горелочное устройство | |
| SU910782A1 (ru) | Устройство дл дожигани дымовых газов мартеновских печей | |
| BR112020006962B1 (pt) | Métodos para combustão de combustível em uma fornalha | |
| JPH03255808A (ja) | 焼却炉 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201217 |