TW200902915A - Solid fuel combustion for industrial melting with a slagging combustor - Google Patents

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200902915 九、發明說明： 發明所屬之技術領域 a t t… 融和炫融爐領域’並且f牡 的是涉及通過燃燒含灰 11更知·別 熔融。 ‘、，、〃、向熔融過程提供熱量的材料的 先前技術 通常使用氣體和、、存挪,, 夜體燃料向熔融爐供熱。將氣體戋@ 體燃料與氧化劑一起Μ λ u 次液 I弓丨入到熔融爐’以形成覆蓋熔料 卜=和/或I料（eharge)的燃燒火焰，氧化劑可以是空 氣、富氧空氣和/或工業氧。由於灰分（aSh_ponent)l 潛在的給溶融產物帶來缺陷和由於灰分會潛在的加蝴 ί火材料的老化，因此熔融爐中不常使用固體的含灰燃料。 利用固怨燃料向熔融爐供熱的現有技術具有以下的教 導·使用灰分低的燃料，利用不同的熔爐耐火材料，在燃 k 口 L燃料之前改進固態燃料以除去灰分，以及操作爐子 以便氣動地把灰顆粒從熔爐中移除。 由K〇bayashi申請的、用於在玻璃熔爐中減少磨蝕和 、；：_放的美國專利申請2006/0150677陳述：優選使用低 灰刀的燃料來減少燃料中的灰混入玻璃熔體和影響玻璃的 貝的風險以及減少由於灰的沈積而導致的耐火材料的磨 1虫的風險。按重量計算，煤炭和石油焦炭典型地分別含有 5 _ 2〇%和0.1 - 1%的灰分。因此，石油焦是Kobayashi方 法中優選的燃料。 200902915

Olin-Nunez # 66 m ^ 、美國專利6,789,396 I 德产+ 熔爐中提供和姆焯伞v灿6 "及—種在破螭 ‘、、、&叔狀燃料的方法和系 同系統中使用的燃燒器，該發 "及在相 破璃熔、濟中> 述的目的是提供一種在 敬碉蝽爐f徒供和燃燒粉 m ^ ^ , . A ”，、科的方法和系統，該發明使 用知·殊的耐火材料*田认Trf> ^ 便 采用於玻璃熔爐的爐膛結構，盆目的θ 由V2〇5引起的侵蝕和磨蝕現象。

Stambaugh等人的美國專利4〇55 直剎 ’ ，400、N〇wak 的美國 專利5,312,462、Salem等人的美國 予入旳吴国專利（741,741公開了減 >、煤炭中的灰分含量的方法。 、Daiga的美料利4，⑽MG3提供了 ―㈣融玻璃方 法，指出通過保持來自煤炭燃燒的流動的殘留灰足夠大的 速度’在沒有允許灰與通過表面運輸的炫融玻璃或任何物 料配合劑接觸的情況下’殘留灰能夠在氣體流中保持懸 洋，並且，因此灰氣動地從玻璃熔爐傳遞的合適的埠外。 在這樣的方式下，通過調整玻璃表面上的氣體流動速度， 在殘留灰不允許其與在它之下的熔體池接觸的情況下，基 本上能夠除去所有殘留灰。 >又有産生由灰所引起的不可接受的缺陷時，使用含灰 燃料是可取的。 沒有產生不可接受的熔爐耐火材料老化時，使用含灰 燃料是可取的。 發明内容 6 200902915 本發明涉及一種向製造熔融産物的熔融爐供熱的方 法。所述方法包括將具有灰分和可燃組份的第一燃料引入 到化渣（slagging)燃燒器的化渣室中，將第一氡化劑混合 物引入到化渣燃燒器的化渣室内，所述第一氧化劑混合物 具有10體積％至1〇〇體積％或1〇體積％至2〇體積％或20 體積％至30體積。/。的氧濃度，可選擇的將第二燃料引入到 化 >查燃燒器的化潰室’冑第二氧化劑混合物引人到化渣燃 k為的化渣室内，第二氧化劑混合物具有22體積。/〇至1 〇〇 體積％或60體積。/。至75體積％或85體積％至ι〇〇體積。的 氧濃度，在化渣燃燒器的化渣室中燃燒至少一部分第一燃 料的：燃組份和選擇性地燃燒至少一部分第二燃料，因此 形成單獨的灰分和形成化渣燃燒器的氣體排放物，收集至 P刀刀離的灰分，在鄰近化渣室的内表面的至少一部 :的位置形成熔渣（moltenslag)層，在1〇〇〇心25〇〇。。 又下從化渣燃燒器的化渣室向熔融爐中的燃燒空間傳 遞一部分化渣燃燒器的氣體排放物來供熱，從而形成 W産物’以及從化渣燃燒器的化渣室排出熔渣。 化渣燃燒器的氣體排放物可以含有至少—種未燃燒的 可燃氣體。所诚古、土 1 ^ 21 _达方法可以進一步包括將第三氧化劑混合物 引入到溶融爐的婵燒命 仏、+•穿一产 ‘.，、&工間内，所述弟二氧化劑混合物具有 20 體積 ％ 至 + 叫體積％或60體積％至75體積％或85體積％ 至1 0 0體積。_ 、 、勺虱濃度，並且在熔融爐的燃燒空間燃燒化 >查燃燒器的氣㈣ 、 物中的至少一種未燃燒的可燃氣體的 至少一部分，4 >'一部分的第三氧化劑混合物。第三氡 7 200902915 化劑混合物可以引入到化渣燃燒器的氣體排放物和熔料/ 原料空間之間。 第一氧化劑混合物可以具有1 〇體積％到2 0體積％的氧 >辰度和第一氧化劑混合物可以含有來自熔融爐中的煙道 氣。 第二燃料可以含有至少一部分化渣燃燒器的氣體排放 物。 所述方法可以進一步包括將熔渣引入到熔融爐内。 炫融爐是可以具有熔融區和精製（finning )區的玻璃 溶爐所述方法可以進一步包括將炫渣引入到炫融區以及 不將^谷渣引入到精製區。 所述方法可以進一步包括將化渣添加劑引入到化渣室 内。化渣添加劑可以包括碎玻璃、生的玻璃製造原料和來 自其他工序的灰中的至少一種。 實施方式 、本&日月涉及一種向生產溶融産物的溶融爐供熱的方 :套所述方法可以包括一個或多個以下的特徵，單獨採取， 或以任何可能的技術的結合。實行所述方法的示例性裝置 二：-意圖如圖i所示。所述裝置包括炫融爐1〇和化邊燃 口J 1 4。 爲了簡單和清楚，將省略已知的設借 明， 叹備和方法的詳細說 止具有不必要的詳細說明的本發明 么月變得難以理解。 …岫爐是任何密封結構，在所述密 边封結構中産生用於 8 200902915 從固體材料中製造液化 材枓的熱量。當運行的時候，熔融 爐通书具有設置在熔融/原 +二間1 8上部的燃燒空間j 6， 少谷融/原料空間1 8含有炫：+ ^ 一 π和未熔融的材料。燃燒空間是 在S有炫融和未熔融材料的咖 1刃二間上部的主要氣體區域，並 =爐腫的壁和頂部限定邊界。"熱的不燃氣體引入到 b爐内來溶融材料或使用無焰燃燒技術的場合之外，可見 的燃燒火焰通常在辦燒介門山均 …、完二間出現。玻璃熔爐、銅熔爐和鋁 炫爐是炫融爐的實施例。稼融爐是衆所周知的。構造的材 料和構造的方法是已知的。 熔融産物是任何通過加熱熔融或液化的産品。熔融玻 璃、熔融銅和熔融鋁是熔融產品的實施例，了供熱之外， 生成熔融産物的方法還包括把熔融產物製造材料引入到熔 融爐。 供熱的方法包括把第一燃料20引入到化渣燃燒器Μ 内的化渣至1 2中。第一燃料具有灰分和可燃組份。可以將 所述第一燃料直接地引入到化渣室内或間接地通過次級燃 燒态導管的方法引入到化渣室内。第一燃料可以與運載氣 體一起引入，典型的運載氣體是空氣。第一燃料以第一燃 料流速Fi引入，其中Fl具有例如kg / s的單位，或其他合 適的測量單位。第一燃料具有第一燃料總熱值Hl，其中比 具有例如J / kg的單位或其他合適的測量單位。 燃料是用於通過燃燒或燃盡產生熱或能量的含碳材 料。煤炭，石油焦炭（petc〇ke )’生物燃料，燃料油，柴油 機，氣油，煤油，丙烷，曱烷和天然氣是燃料的實例。 200902915 第—燃料可以是具有灰分和可燃組份的任何燃料。例 如’第一燃料可以是煤炭、石油焦炭、生物燃料或它們的 混合物。 灰分定義爲當可燃材料通過化學方法徹底地燃燒或氣 化，作爲殘留物留下的任何不燃的礦物。灰包括存在於原 始燃料的無機的不可燃物，通常包括矽、鋁、鐵、鈣、鎂、 納、鉀和釩的氧化物。 可燃組份是能夠同氧氣進行放熱性的化學反應的任 物質。 化渣燃燒器是用於使具有灰分的燃料的至少一部分與 乳化劑—起燃燒的設備’所述設備具有至少-根用於引入 燃料和/或氧化劑的導管，至少一個化渣室，和至少一個拆 放化渣燃燒器氣體排放物的排氣口。㈣可以從至少一個 排氣口或通過一個或多個其他的熔邊排出埠或排出孔排 出。 化>查室定義爲由與_相容的材料構造的任何燃燒室 或v管，用於接收至少一種具有灰分的燃料和用於接收至 少-種乳化劑混合物’和收集至少—部分灰分成爲熔，、查 層。可以將具有灰分和氧化劑的燃料引入到化浩室並至一少 部分地燃燒。可以將燃料中包含的灰加熱到高：灰熔點的 溫度’從而使灰從固相轉變爲液相或炫融 可以與來自燃料燃燒的氣體産物 ―) , 扨物理上分離，並且作爲灰 邊的溶融層收集起來。由於離心的、慣性的、重力的、靜 電的、磁性的、其他的合適的力或它們的結合，可以實現 10 200902915 溶灰從化渣室内的氣體產物中分離。 依賴離心力的化渣室可以是圓柱形“桶” 灰顆粒相對於燃燒室内壁加速度的相 者?丨起 有灰分的燁料被引入f 田的切線動量，昱 u被引入到該圓柱形，，桶I，化渣室 具 所述的室内壁虛开；{此 八中渣層在 、土處开^成。熔渣可以在重力隹 放的出渣口並排掉。 下♦向用於挪 依賴慣性力和/或重力的㈣室可以包括 管的燃料和氣化劑混合物可以向下引入：‘‘導， 形導吕内’燃燒生成燃燒産物和單獨的灰分 u 可以在“u”形的導管# ▼獨的灰分 s ^形化〉查層。炼渣可以從“u，，形 v 生的和/或重力來進行燃燒産物中單 獨的灰分的分離的各種幾 早 樘成何結構，是可以很容易地想到。 燃料和氧化劑可以水平地 κ十地引入具有水平斷面和垂直斷 面的基於重力的化渣室。當分離的灰分碰撞在縱斷面的壁 上，並隨後向下運動和從縱斷面的底部排出時，氣體可以 在垂直斷面向上流動。 本領域技術人員可以玄& &、联 „ . A ，、去 片J Μ今易地遥取一種合適的具有化渣 至的化，查燃燒益。對於方法來說，化渣室的具體形式不是 關鍵的。 鍋爐的化渣燃燒器是公知的。例如D，Ag〇stini等的美 國專利6,910,432和6,968,791，八如_的美國專利 6,〇85,674，Farzan 等的美國專利 5,878,7〇〇 和 Khin]ds 的美 國專利 5,209，187。 所述方法包括將第一氧化劑混合物22引入到化渣燃 200902915 燒器的化洁室內。第—氧儿人，，，k - 軋化劑k 5物通常是氣體並且可以 具有w體積。/。到⑽體積％的氧濃度Υι。第—氧化列混人 物的平衡餘量可以包含例如氮和氬的物類，並且例如如果 應用煙道氣再循環’可以進—步包含例如二氧化碳，二氧 化硫和水蒸汽的物類。 曲第一氧化劑混合物可以具有20體積％到30體積％的氧 濃度。第一氧化劑混合物可以是空氣。 通過利用煙道氣的再循環，第—氧化劑混合物可以包 含來自熔融爐的煙道氣和具有1〇體積％到2〇體積％的氧濃 度。如圖1所示’第一氧化劑混合物可以直接引入到化渣 至内，或用次級燃燒器導管方式間接地引入到化渣室内。 第氧化劑混合物是在第—氧化劑混合物的體積流速v, 下引入的。 第一氧化劑混合物可以以切線的方式引入以產生離心 力，所述離心力使得分離的灰分從第一燃料朝向化渣室内 壁的方向移動。 可選擇的，所述方法包括將第二燃料3〇引入到化渣燃 ^為的化'渣室内。第二燃料可以是一種灰分含量不大的燃 料，即灰分小於〇 . 1重量％。第二燃料可以是燃料油、柴油、 八’由、煤油、丙烷、甲烷、天然氣或它們的混合物。第二 燃料可以包含一部分化渣燃燒器的氣體排放物。町以提供 第燃料來加強化渣室内的燃燒和提高化渣室内的溫度， 從而’Tv響已輕在化渣室聚集的溶逢層的粘度。如果使用第 大二料，第—燃料是在弟二燃料流速f2下引入，所述燃料 12 200902915 流速具有例如kg/s單位或其他合適的的測量單位。第二燃 料具有第二燃料總熱值H2，所述H2具有例如J/kg的單位 或其他合適的測量單位。如果使用第二燃料，第二燃料可 以提供達到和包括引入到化渣燃燒器總能量的25%，這樣 使得 <0.25 F]xH1+F2xH2 所述方法包括將第二氧化劑混合物32引入到化渣燃 燒器的化渣室内。第二氧化劑混合物通常是氣體並且可以 具有22體積％至100體積％的氧濃度丫2。第二氧化劑混合 物的平衡餘量可以包括氮，二氧化碳，水蒸汽，氬和痕量 其他的物類。 第二氧化劑混合物的氧濃度可以是6〇體積％至75體 積/° 。用於氮生產的空氣分離設備的氧氣排放流可以具有 60體積％至75體積％的氧氣濃度。 。第二氧化劑混合物的氧濃度可以是85體積％到1〇〇體 積/〇。第二氧化劑混合物可以是由空氣分離設備産生的工 業級氧氣。 如美國專利6,968,791進一步描述的，第二氧化劑混合 物可以用來加強化渣室的燃燒和提高溫度，從而影塑已經 聚集在化渣室的炫逢層的枯度。第二氧化劑混合物二 —氧化劑混合物體積流速V2下引入的。 、所述方法包括在化渣燃燒器的化渣室内燃燒第一燃料 的至少一部分可燃組份和至少一部分第二燃料（如果存在 13 200902915 第二燃料），因此形成分離的灰分和形成化渣燃燒器的氣體 排放物4 0。 分離的灰分是任何非氣體組份，|包括在燃燒期間來 自第一燃料的已經與可燃組份分離的灰分。 化渣燃燒器的氣體排放物是來自化渣燃燒器的任何氣 態排放物。化渣燃燒器的氣體排放物可以包含燃燒産物和/ 或至少一種未燃燒的可燃氣體。 基本上所有的’例如至少95%的第—燃料和所有第二 燃料可以在化渣燃燒器内燃燒。可選擇的，第一燃料的— 部分可以在化逢燃燒器内燃燒，而剩下至少一種未燃燒的 可燃氣體，其中未燃燒的可燃氣體也叫不完全燃燒的産 物’其可以有效地在熔融爐10内燃燒。如果僅僅一部分第 一燃料在化渣燃燒器内燃燒’化渣燃燒器的氣體排放物將 典型地包括作爲未燃燒的可燃氣體一種的一氧化碳。 所述方法包括將至少一部分分離的灰分聚集起來成爲 熔渣層44。熔渣層可以鄰近化渣室内表面的至少一部分形 成。熔渣層有助於防止化渣室的壁面受到任何存在於化渣 至内的高溫火焰的破壞。可以設計和運行化渣燃燒器，以 使基本上所有的，即大於9〇%的分離的灰分在化渣室中聚 本起來成爲熔渣層。聚集的灰分的百分比可以由已知的第 燃料的灰平均含量和化渣室排出 算。因爲大多數灰聚集在化渣室中 的渣量的質量平衡來計 ’所以在熔融産物中， 灰具有更少的導致缺陷的機會。 進入熔融爐内的分離的灰分也可以加速熔融爐耐火材 14 200902915 料的老化。減少進入熔爐的燃燒空間的分離 減少溶融爐财火材料的磨蚀。 勺里1^ 進入熔融爐内的分離灰分也可以提高從熔融爐排出的 固體顆粒的質量流速。減少進入燃燒空間分離灰分的量可 以因此減少需要清理來自熔融爐的廢氣流的顆粒控制 的尺寸。 、罝 lI利用第—氧化劑混合物和可選擇的第二燃料，可 以提供幾個好處。提高逢溫控制是所述方法的-種好處， 因爲匕增加了顆粒顆粒捕獲和改進工序調節。渣溫和顆粒 收集之間的相關性是通過爐潰枯度來實現的。通過連接到 化渣室壁面的炫渣，需要合適的爐渣減來進行有效的顆 粒捕獲。低的爐渣溫度産生的粘度過高，導致局部凝結和 _粒回彈脫離逢面，返回到氣相内。反之，高的爐浩 溫度產生低钻度的工況導致鬆軟的爐潰，其也具有相對差 的粘合性能。富氧和’或二次燃料選擇性的使用提供一種獨 於，、他方法運行參數的有效的控制渣溫的手段。 所述方法包括在l_〇C至25〇〇〇c溫度下，從化渣燃 燒器的化渔室傳遞化渣燃燒器的氣體排放物，進入熔融爐 10中的燃燒空間16内’以傳遞熱量，從而形纽融産物。 可以使用熱的燃燒氣體來提供炫融原材料的熱量，從而形 成熔融産物。 v -度可以使用真空高溫計測量，例如，可以從瑞典， ETI^AB Enkopmg獲得水冷的真空高溫計探針。水冷的 真空高溫計探針也可以從荷蘭的丨加以⑽⑸⑽丨 15 200902915

Research Foundation!：國際火焰研究基金會）（IFRF)得到。在 現有技術中，熔爐氣體的溫度測量是已知的。在本領域内 已知的任何合適的設備可以用來確定化渣燃燒器氣體排放 物的溫度。 化/查燃燒器軋體排放物通常是用於向溶融爐供熱的不 發光的氣態介質。光度可以根據光度比值來描述。在這裏 光度比值定義爲從600 _ 1500奈米頻帶寬度的熱源發出熱 輻射與從600 _ 4800奈米頻帶寬度熱源發出的熱輻射的比 值（例如，參見美國專利5,575,637 )。不發光的熱源具有 小於或等於〇·14的光度比值，而發光的熱源具有大於〇14 的光度比值。所述光度比值可以由氣態加熱介質的輻射光 譜信號計算。輻射光譜資料可以使用光譜輻射計測量，例 如Macam分光輻射譜儀系統。 ν μ氣體的光度是通過包含在氣體内的顆粒發出的黑 體輻射產生的。這些顆粒包括兩個組份：在燃料燃燒過程 中通過氣態烴類的成核現象形成的煙灰粒和包含在燃料源 内的殘留顆粒。然而，由於在化渣室内發生的相對大的燃 燒量以保持溫度超過灰的熔解溫度，因此由本發明産生的 氣態烴類的濃度很小。此外，因爲通過所述方法提供除灰 工序，所以殘留燃料顆粒的數量很少。因此，在熔融室内 加熱的主要模式是從化渣燃燒器氣體排放物到熔融材料/ 原料的對流和從溶融爐壁和頂壁到溶融/原料的輻射。 不發光的加熱與本領域使用煤炭或其他粉化固態燃料 的教導相反。 16 200902915 例如，Daiga的美國專利4,〇〇6,〇〇3指出，也已經注意 到由分別具有按重量計算27%的煤炭（73%的石油）和按 重量計异40%的煤纟（6〇%按重量計算的石油）的煤炭和 石油漿液産生的火焰比單獨石油産生的火焰更亮。 也指出燃燒器佈置在大約高於熔融玻璃平面2ft的位置，並 且調整燃燒器，以使火焰傾斜向下朝著玻璃熔體池表面的 方向’火焰的末尾卷過物料配合劑的上表面，物料配合劑 漂浮在玻璃熔體池的上部。

Miller等的美國專利3,969，G68是—㈣於玻璃槽炫爐 的直接燒煤方法和裝置’其中推動氣流中攜帶的煤粉通過 喷嘴進入熔爐内，並且直接在破璃熔爐中的溶料上方的空 氣中燃燒’從而形成發光光焰，直接燒煤優選地與補充^ 傳統熱源—起使用。專利，_的目標，是提供-種新的和 改進的方法和裝置’該方法和裝置用於具有煤炭的玻璃桶 熔爐的直接燃燒，以提供玻璃熔料更有效加熱的發光光焰。 onn-Nunez等的美國專利6,789,396指出，在炼爐輯 作期間，再生器在燃燒空氣和排氣循環之間交替地循環。 每20分鐘或30分鐘，依賴專門的熔爐，一系列燃燒器的 火焰路徑是相反的。因此，每個燃燒器中産生的最線火p 和燃燒産物橫穿熔融玻璃的表面，並向熔融室和精煉室= 破璃傳輸熱量。

Kobayashi的美國專利中請2〇〇6/〇15〇677指出設置氧 氣燃料燃燒器，以使它們維持的火焰是在熔融玻璃的表= 上方的惊爐的内部。 17 200902915 化'/查燃燒器氣體排放物的光度可以 、 喂過向熔融爐的燃

k工間注入弟^辦料、使至少一都公當-I 'Tt從王夕0丨刀弟二燃料和至少—部 分化渣燃燒器氣體排放物混合、和在熔融爐的燃燒空間内 燃燒至少一部分第三燃料以形成光焰而選擇性地增加 三燃料可以是灰分含量不大’即小於01 i量％的灰分的 燃料。第三燃料可以是燃料油、柴油、汽油、煤&、丙燒、 甲烧、天然氣或它們的混合物。第三燃料可以與第二J料 具有同樣的組成。 所述方法包括從化渣燃燒器14的化渣室12排出^查 42。如果熔渣與熔融産物不相 — 、 — j A 1示去熔渣。如果熔 >查與融產物相容，可以把炫，，杏扯也丨 」以把熔產控制的引入到熔料/原 間 1 8。 $ 對於玻璃熔爐的情況，可選擇地把炫逢引入到玻璃炫 爐的熔融端部或熔融區而不引入到精製區。在玻璃成型操 2之前’將炼造引人到玻璃炫爐的熔融區，會給玻璃㈣ 帶來更多的機會來使玻璃産品中的熔渣均勻分佈。 玻璃溶爐可以分成兩個區 人』丨口匕.4 w虫區和精製區。熔融區 疋在溶料的表面上具有可异抽极^ 丁 ^ 八啕J見批枓（不熔融的原材料）的玻 璃熔爐的長度。炫料表面上的 上的了見批料可以以批料墊層、 批料堆、批料島、批料原木箄 曰 寸f、不寻的形式。熔融區的長度從後 壁延伸至最遠下游的可男拙料 、 』見批科，亚且可以包含玻璃表面上 沒有可見批料的溶料區域。夢制 θ ^ 和製5疋破璃熔爐的剩餘長 度。如這裏所述，前壁相杏 方、下游爐壁，後壁相當於上游 爐壁。長度尺寸是相♦ ,、， 田、仗後J到別壁的玻璃熔體的總體 18 200902915 流動的尺寸。加料端部分相當 爐體端部分。玻璃製造原材料 一侧或兩側的壁弓丨入到熔爐中 於把玻璃製造原材料引入的 可以在後壁或從靠近後壁的 在玻璃 '樓爐中，可以u々ϋ J 乂 U各種混合配置採用所述方法。 所述方法可以在溶融區中具有走 τ％過50%的乳氣-燃料燐燒 和在精製區具有超過5 〇 %的空氣，料燃燒。所述方法可： 在熔融區使用化渣燃燒器和在精製區使用傳統的氧氣-燃 料燃燒器和/或空氣-燃料燃燒器。 在這裏氧氣-燃料燃燒定義爲燃燒現象中的氧化劑混 合物的平均氧濃度是30體積％至1〇〇體積％。在這裏空氣_ 燃料燃燒定義爲燃燒現象中的氧化劑混合物的平均氧1農度 是15體積％至22體積％。在這裏富氧空氣_燃料燃燒定義 爲燃燒現象中的氧化劑混合物的平均氧濃度是在22體積％ 和30體積％之間。如果引入多個氧化劑流來燃燒燃料，胃燃 燒類型的確定基於多氧化劑流的體積流量的加權平均值。 如上所述，僅僅一部分第一燃料可以在爐渣燃燒器之 内燃燒，而留下對燃燒有幫助的未燃燒的可燃氣體在熔融 爐10内。所述方法可以包括僅僅使一部分第一燃料反應， 剩下大量的至少一種未燃燒可燃氣體。所述方法可以進一 步包括將第三氧化劑混合物引入到熔融爐1 〇的燃燒空間 1 6内。第三氧化劑混合物可以在第三氧化劑混合物體積流 速V 3下引入。 第三氧化劑混合物可以具有20體積。/。至1〇〇體積％的 氧濃度Υ3。平衡餘量的第三氧化劑混合物可以包括氮、二 19 200902915 氧化竣、水蒸汽、氬和痕量的其他物類β 第三氧化劑混合物可以具有6〇體積。/。至75體積％或 8 5體積°/。至1 〇 〇體積％的氧濃度。第三氧化劑混合物可以 來自氮工廠的排出流。第三氧化劑混合物可以是由空氣分 離裝置産生的工業級氧氣。第三氧化劑混合物可以與第二 氧化劑混合物來自同樣的源頭和可以具有同樣的組成。 所述方法可以包括燃燒來自爐渣燃燒器氣體排放物的 至少一種；又有燃燒的可燃氣體的至少一部分，和在炫融爐 的燃燒空間中的至少一部分第三氧化劑混合物。 第三氧化劑混合物可以在爐渣燃燒器氣體排放物和熔 料/原料空間之間引入。爐渣燃燒器具有至少一個用於排出 爐渣燃燒器氣體排放物的排氣口。用於引入第三氧化劑混 合物的喷嘴可以位於至少一個用於排出爐渣燃燒器排放物 的排氣口和溶料/原料空間之間。 所述方法可以進一步包括將化渣添加劑引入到化渣 室。化潰添加劑可以包括碎玻璃、一個或多個生的玻璃製 造材料和/或來自其他工序的灰。 如果第一燃料具有非常低的灰含量 例如是和石油焦 戾或無煙煤一樣的情況 可能難以形成合 適的熔渣層 渣層用於作爲阻擋層來防止化渣室 熔 危害。添加劑另外的作用是除去來自；j；然 物。基於傳統的約或镁的吸附劑是能夠 附劑的實例。化渣添加劑可以以任何合 室。化渣添加劑可以和第一燃料、第二 # Τ層基質遭到高溫的 料/灰混合物的污染 用於這一目的的吸 適的方式引入化渣 燃料、第一氧化劑 20 200902915 混合物、第二氧化劑混合物一起引入或作爲單獨的流引入。 那些本領域的技術人員將認識到通過氧氣的選擇性使 用能夠減少NOx排放量。例如，在第一燃料喷嘴附近的吹 氧將在第一燃料和第一氧化劑混合物完全混合之前，加強 第一燃料的揮發，吹氧通過第一燃料喷嘴引入到化渣室 内。可選擇的，氧化劑混合物可以在化渣室的下游區段引 入，因此在化渣室内部是分段燃燒的。如上所述，對於第 三氧化劑混合物，氧化劑混合物可以在’溶爐中引入，因此 分段燃燒是在熔爐内和化渣室外部進行。 當使用可選擇的第二燃料，可以觀察到NOx排放量是 受第二燃料和第二氧化劑混合物的當量比的影響。可以在 當量比是1.4至3的工況下引入第二燃料和第二氧化劑混 合物。一般地說，當量比定義爲燃料：氧化劑的比值除以對 應於完全燃燒的燃料：氧化劑的比值。後者比值（對應於完 全燃燒燃料：氧化劑的比值）通常稱爲化學當量的燃料：氧化 劑的比值。1的當量比意思指在理論上提供的燃料和氧化 劑的校對值或化學當量值。大於1的當量比表示燃料富餘 以及小於1當量比是燃料缺乏。 圖2展示作爲第二燃料和第二氣化劑混合物的當量比 函數的正規化（normalized ) NOx排放量圖表。對於這些實 驗，第一氧化劑混合物是空氣，第一燃料是煙煤，第二燃 料是2號燃料油，並且第二氧化劑混合物是接近1 00%氧氣 (來自LQX源）。來自第二燃料的燃料能量輸入占總能量 的1 8 %。包括所有的燃料和氧化劑混合物的燃燒過程的全 21 200902915 :當量比大約是0.79。如圖2所示，Ν〇χ的減少值超過了 弟一燃料和第二氧化劑混合物運行的化學計量當量附近 (也就是當量比大約等^ 〇值的—半。#當量比提高ζ， 苐二燃料和第二氧化劑混合物協助保持液體爐渣層的有效 性就會降低，因此建議當量比的上限大約爲3。 使用氧氣的另一個潛在的好處是向熔融爐供熱的可供 «的燃料種類擴大了。如前面所述，這再一次源於通過 第二氧化劑混合物/第二燃料燃燒或者可選擇的富氧的調 :來獨立地控制逢溫的能力。例#，由於不能産生保持穩 定的渣流所需要的足夠高的溫度，因此，通常在空氣-燃料 燃:^的化錢燒器内具有高灰炫溫度的煤炭的燃燒存在問 題。在2_5MMBtu/h(〇 73MW熱）的化逢燃燒器上進行測 4，所述燃燒器燃燒具有低硫、高灰炫溫度的煤，利用本 發明的方法並使所述煤與2〇%的2號燃料油共燃 (co-firing)運行，試驗結果證明具有恒定的爐渣和測得所 有的運行性能。反之，單獨使用空氣燃料燃燒，不能保持 狀的溶渣。類似的好處可以在其他的具有複雜爐渣的固 態燃料幫助下獲得’其他的固態燃料包括許多高水分煤和 生物燃料。 ' 所述方法的具體實施方式已經進行了詳細的說明，所 屬技術領域的技術人員將認識到可以根據公開的所有教導 進订各種改進和變型。因此，這裏雖然參考某些具體實施 方式和它們的變型來進行圖示和說明，然而，本發明不意 味著侷限於所展示和說明的具體實施方式。相反地，可以 22 200902915 在申請專利範圍的同等物和沒有脫離本發明精神上的範圍 内進行各種改進。 圖式簡單說明 圖1是具有化渣燃燒器的熔融爐示意圖； 圖2是NOx排放量相對於第二燃料和第二氧化劑混合 物的當量比圖表。 主要元件之符號說明 1 示列性裝置 10 熔融爐 12 化潰室 14 燃燒器 16 燃燒空間 18 熔料/原料空間 20 第一燃料 22 混合物 30 第二燃料 32 混合物 40 氣體排放物 42 排出熔渣 44 熔渣層 23

Claims (1)

1. 200902915 十、申請專利範圍： ί、一種向用於形成炫融產物的熔融爐供熱的方法，所 述方法包括： 將具有灰分和可燃組份的第一燃料引入到化洁燃峰器 的化渣室内； 將第一氧化劑混合物引入到化渣燃燒器的化洁室，第 一氧化劑混合物具有10體積％至1〇〇體積％的氧濃度； 任選地將第二燃料引入到化渣燃燒器的化渣室内，· 將第二氧化劑混合物引入到化渣燃燒器的化渣室内， 第二氧化劑混合物具有22體積％至100體積％的氧濃度；

   收集至少一 收市至〉、一部分分離的灰分，使其在鄰近化渣室内表 面的至少一部公虛报Α、以„

   從化渣燃燒器的化洁 >查室中排出熔渣。 1項所述的方法，其中所述第一 20體積％至30體積0/〇。 2、如申請專利範圍第 氧化劑混合物的氧濃度是 、如申請專利範圍第丄 項所述的方法，其中該第一氧 24 200902915 化劑混合物的氧濃度是1 〇體積％裏2 〇體積％。 4、 如申請專利範圍第丨項所述的方法，其中該第二氧 化劑混合物的氧濃度是60體積％炱75體積〇/〇。 5、 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第二氧 化劑混合物的氧濃度是85體積％至1 00體積〇/〇。 6、 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該化渣燃 燒器的氣體排放物包含至少一種未燃燒的可燃氣體。 7、 如申請專利範圍第6項所述的方法，進一步包括： 將第二氧化劑混合物引入到嫁融爐的燃燒空間内，第 三氧化劑混合物具有20體積％至1〇〇體積％的氧濃度；和 通過至少一部分第三氧化劑混合物在熔融爐的燃燒空 間内來自燃燒化渣燃燒器的氣體排放物的所述至少一種未 燃燒的可燃氣體的至少一部分。 8、 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中所述第三 氧化劑混合物的氧濃度是60體積。/。至75體積％。 9、如申請專利範圍第7項所述的方法，其中所述第 氧化劑混合物的氧濃度是85體積％至1〇〇體積％。 25 200902915 1 0、如申請專利範圍第7項所述的方法，其中所述第 二氧化劑混合物是在化渣燃燒器的氣體排放物和熔料/原 料空間之間弓丨入的。 11、如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括： 將炫渣弓丨入該熔融爐内。 12如申凊專利範圍第1項所述的方法，其中該溶融 爐是具有熔融區和精製區的玻璃熔爐，所述方法進一步包 括： : '、弓丨入到溶融區内而不把溶潘引入到精製區内。 13、如申請專利範圍第1項所述的方法，進/步包括： 將化渣添加劑引入到化渣室内。 14如申请專利範圍第13項所述的方法，其中所述化 ；查添加劑包括辟^姑链 件坡場、玻璃製造原料和來自其他工序的灰 中的至少一種。 氧化劑混 ,印寻刊範圍第1項所述的方法， 私化σ物包含來自制爐的煙道氣體見第 合物具有10體積%至2。體積%的氧濃度' 16如中請專利範圍第i項所述的方法，其中該第 26 200902915 燃料包含至少一部分化渣燃燒器的氣體排放物。 17、如申請專利範圍第1項所述的方法，其中引入當 量比爲1.4至3的第二燃料和第二氧化劑混合物。 27