技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在玻璃熔窯中的燃燒階段以減少NO_x的形成。

背景技術(shù)：

社會(huì)和法律的關(guān)注要求減少NO_x的含量。利用氧來實(shí)現(xiàn)上述目的是一種減少所述含量的選項(xiàng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種馬蹄焰蓄熱窯，包括：外殼；燃燒室，所述燃燒室設(shè)置在所述外殼之內(nèi)；進(jìn)料端，所述進(jìn)料端與所述燃燒室相關(guān)聯(lián)；第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口位于所述外殼處并且在所述進(jìn)料端處與所述燃燒室相連通；出料端，所述出料端與所述燃燒室相關(guān)聯(lián)并且和所述進(jìn)料端隔開；第一蓄熱器，所述第一蓄熱器設(shè)置在所述進(jìn)料端處并且與所述燃燒室通過所述第一端口相關(guān)聯(lián)，所述第一蓄熱器適合于在點(diǎn)燃模式和排放模式之間循環(huán)工作，在所述點(diǎn)燃模式中，所述第一端口處的第一燃料噴入器工作，以在經(jīng)過所述第一端口進(jìn)入所述燃燒室的預(yù)熱燃燒空氣附近注入燃料，而在所述排放模式中，從所述燃燒室經(jīng)過所述第一端口排出燃燒產(chǎn)物；第一氧化燃料燃燒器組件，所述第一氧化燃料燃燒器組件設(shè)置在所述進(jìn)料端和所述出料端之間，并且適于在所述第一蓄熱器處于循環(huán)工作的同時(shí)、在富燃料模式和貧燃料模式之間進(jìn)行循環(huán)工作；第二蓄熱器，所述第二蓄熱器設(shè)置在所述進(jìn)料端處并且與所述燃燒室通過所述第二端口相關(guān)聯(lián)，所述第二蓄熱器適合于在點(diǎn)燃模式和排放模式之間循環(huán)工作，在所述點(diǎn)燃模式中，所述第二端口處的第二燃料噴 入器工作，以在經(jīng)過所述第二端口進(jìn)入所述燃燒室的預(yù)熱燃燒空氣附近注入燃料，而在所述排放模式中，從所述燃燒室里經(jīng)過所述第二端口排出燃燒產(chǎn)物；第二氧化燃料燃燒器組件，所述第二氧化燃料燃燒器組件設(shè)置在所述進(jìn)料端和所述出料端之間，并且適于在所述第二蓄熱器處于循環(huán)工作的同時(shí)、在富燃料模式和貧燃料模式之間進(jìn)行循環(huán)工作；其中，所述第一氧化燃料燃燒器組件可在所述第一蓄熱器處于所述點(diǎn)燃模式的同時(shí)、在富燃料模式下工作一定時(shí)間間隔，以在所述燃燒室內(nèi)實(shí)現(xiàn)富燃料燃燒和提供富燃料燃燒產(chǎn)物流，所述第二氧化的燃料燃燒器組件可在所述第二蓄熱器處于所述排放模式的同時(shí)、在貧燃料模式下工作一定時(shí)間間隔，以提供額外的氧氣來與所述富燃料燃燒產(chǎn)物流發(fā)生反應(yīng)并且形成來自所述燃燒室的廢氣流；在所述時(shí)間間隔之后，在另一時(shí)間段內(nèi)，所述第一氧化燃料燃燒器組件在貧燃料模式下工作并且所述第一蓄熱器在所述排放模式下工作，而所述第二氧化燃料燃燒器組件在富燃料模式下工作并且所述第二蓄熱器在所述點(diǎn)燃模式下工作，以反轉(zhuǎn)所述燃燒室之內(nèi)的所述燃燒產(chǎn)物流和所述廢氣流，從而在所述第一蓄熱器和所述第二蓄熱器之間進(jìn)行循環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種馬蹄焰蓄熱窯包括外殼；燃燒器，所述燃燒器在所述外殼之內(nèi)；第一和第二蓄熱器，所述第一和第二蓄熱器各自設(shè)置成與所述燃燒室相連通，并分別具有第一和第二燃料噴入器，且所述第一并且第二蓄熱器各自構(gòu)造和設(shè)置成在點(diǎn)燃模式和排放模式之間交替，在所述點(diǎn)燃模式中，所述第一或第二燃料噴入器工作，以在通至所述燃燒室的預(yù)熱燃燒空氣附近注入燃料，而在所述排放模式中，從所述燃燒室里除去在所述燃燒室中循環(huán)的熱燃燒產(chǎn)物；第一燃燒器組件，所述第一燃燒器組件與所述燃燒室連通，以在所述點(diǎn)燃模式和所述排放模式中的相應(yīng)一個(gè)模式中、與所述第一蓄熱器發(fā)生相互作用；以及第二燃燒器組件，所述第二燃燒器組件與所述燃燒室連通，以在所述點(diǎn)燃模式和所述排放模式中的相應(yīng)一個(gè)模式中、與所述第二蓄熱器發(fā)生相互作用，其中所述第一蓄熱器和所述第二蓄熱器在連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)、在所述點(diǎn)燃模式和所述排放模式之間交替，以使所述熱燃燒產(chǎn)物氣流和所述廢氣流交替。

本發(fā)明還涉及一種在具有在點(diǎn)燃模式和排放模式下均可工作的第一和第二蓄熱器的馬蹄焰蓄熱窯中所提供的方法，所述方法包括：提供第一燃燒器，所述第一燃燒器適合于在所述第一蓄熱器處于可工作模式的同時(shí)、在富燃料模式和貧燃料模式下工作；提供第二燃燒器，所述第二燃燒器適合于在所述第二蓄 熱器處于可工作模式的同時(shí)、在富燃料模式和貧燃料模式下工作的；使所述第一蓄熱器在所述點(diǎn)燃模式下工作，此時(shí)，所述第一蓄熱器的第一燃料噴入器工作，并且使所述第一燃燒器在所述富燃料模式下工作；使所述第二蓄熱器在所述排放模式下工作，并使所述第二燃燒器在所述貧燃料模式下工作；使所述第一蓄熱器和所述第二蓄熱器以及所述第一燃燒器和所述第二燃燒器的可工作模式交替，其中所述第一蓄熱器可在所述排放模式工作并且所述第一燃燒器可在所述貧燃料模式下工作，而所述第二蓄熱器可在所述點(diǎn)燃模式下工作，此時(shí)，所述第二蓄熱器的第二燃料噴入器工作，并且所述第二燃燒器可在所述富燃料模式下工作；以及使所述第一蓄熱器和所述第二蓄熱器以及所述第一燃燒器和所述第二燃燒器的可工作模式循環(huán)連續(xù)的時(shí)間間隔，以在所述第一蓄熱器和所述第二蓄熱器之間提供了循環(huán)流。

附圖說明

為了更全面地了解本發(fā)明的實(shí)施例，可參考在對(duì)實(shí)施例的描述中所結(jié)合的下列附圖，其中

圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖；以及

圖2是示出本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的另一示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的爐子和系統(tǒng)的實(shí)施例減少在玻璃熔爐中形成的NO_x的量，例如馬蹄焰蓄熱窯實(shí)施例。

系統(tǒng)和爐子的實(shí)施例提供部分地用氧來點(diǎn)燃窯爐和減少NO_x含量的有效裝置。

參見圖1和2，示出總地標(biāo)為附圖標(biāo)記10的本發(fā)明窯爐，該窯爐具有本發(fā)明所使用系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。窯爐10包括外墻12，該外墻12構(gòu)造和設(shè)置成提供內(nèi)部燃燒室14。

進(jìn)料機(jī)16，18連接于窯爐10以與燃燒室14連通，以將玻璃形成原料或其它批料(未展示)饋送至窯爐10、尤其是燃燒室14。

窯爐10的下游端包括通常稱作爐喉的卸料口11或窯爐端部，在此取出熔融玻璃。設(shè)置一對(duì)燃燒器20，22，用以在窯爐10的下游端工作。燃燒器20可 以是使用油或氣體燃料的氧化燃料燃燒器。燃燒器20可作為富燃料燃燒器工作，即作為使用過量燃料的燃燒器工作；或作為氧化燃燒器，即作為使用過量氧(O₂)的燃燒器工作。燃燒器22也設(shè)置在窯爐10的下游端，例如如圖所示設(shè)置在爐墻12的相對(duì)側(cè)，使得燃燒器22的釋放物與燃燒器20對(duì)準(zhǔn)。燃燒器22也可使用油或氣體燃料工作，并且也可以是以富燃料或貧燃料/氧化模式工作(如上文對(duì)燃燒器20的限定)。兩種燃燒器20、22都被構(gòu)造和設(shè)置成循環(huán)工作。即，燃燒器20、22可交替地作為富燃料燃燒器或氧化燃燒器工作。

在窯爐10的相對(duì)于卸料口11的端部處，設(shè)置有一對(duì)總地標(biāo)為24，26的蓄熱器。每一個(gè)蓄熱器24，26均與相對(duì)應(yīng)端口連接，每個(gè)端口均與燃燒室14連通。即，蓄熱器24連接于端口24A。蓄熱器26連接于端口26A。蓄熱器24，26在端口24A，26A處具有燃料噴入器(未展示)，這些燃料噴入器按熔化應(yīng)用要求而噴入油或氣體燃料。在端口24A，26A處的箭頭表明相對(duì)于它們相關(guān)聯(lián)的蓄熱器和端口的流動(dòng)，以及窯爐10的工作過程。

在工作時(shí)(即不包括每個(gè)蓄熱器24，26從排放模式轉(zhuǎn)變到點(diǎn)燃所需的短程時(shí)間，反之亦然)，蓄熱器24，26之一是處在點(diǎn)燃模式(在點(diǎn)燃端口)，而蓄熱器24，26的另一是處在排放模式(在排放端口)。每一個(gè)端口24A，26A均裝備有燃料噴入器(未展示)，這些燃料噴入器僅在端口中的相應(yīng)端口之一處在點(diǎn)燃模式時(shí)工作。當(dāng)處于點(diǎn)燃模式時(shí)，燃燒空氣流過蓄熱器并被預(yù)熱，以便獲得實(shí)現(xiàn)窯爐10有效工作的高燃燒溫度。預(yù)熱的空氣流過點(diǎn)燃端口并進(jìn)入燃燒室14，在此，該預(yù)熱空氣與來自點(diǎn)燃端口燃料噴入器的燃料發(fā)生反應(yīng)，形成火焰?；鹧鎸?duì)窯爐結(jié)構(gòu)和待熔融的玻璃(未展示)進(jìn)行加熱。熱窯爐廢氣通過排放端口進(jìn)入第二蓄熱器，并通過廢氣的流通加熱第二蓄熱器。在10-30分鐘之后(更典型地是15-25分鐘)，通過端口的氣流反向，以便燃燒空氣此時(shí)流過預(yù)熱蓄熱器(即先前排放的那個(gè)蓄熱器)和熱爐窯廢氣通過熱耗盡的蓄熱器(即先前燃燒的那個(gè)蓄熱器)流出，以回收能量損失。

更詳細(xì)地，如圖1所示，在工作過程中，從進(jìn)料機(jī)16，18如箭頭17所示向窯爐10的燃燒室14饋送玻璃形成原料，蓄熱器24在端口24A處的燃燒器產(chǎn)生火焰進(jìn)入燃燒室14以熔化進(jìn)料。當(dāng)在端口24A處的燃燒器啟動(dòng)時(shí)，在點(diǎn)燃端口24A處于工作的時(shí)間階段，燃燒器20在富燃料模式下工作。對(duì)于蓄熱器24，通常示出燃燒軌跡25或原始火焰。與此同時(shí)，燃燒器22在貧燃料或氧化模式 下工作，以便盡可能完全地燃燒剩余的任何燃料，而該剩余燃料源自富燃料燃燒器20和端口24A處燃燒器的任何不完全燃燒。此后，通過蓄熱器26的端口26A除去燃燒產(chǎn)物流27。

在工藝過程如下文參見圖2描述而反轉(zhuǎn)前，此工藝過程將持續(xù)約15-25分鐘。

參見圖2，此時(shí)如圖1所述的工作過程已歷經(jīng)了選定的時(shí)間段、例如20分鐘，蓄熱器26現(xiàn)在設(shè)定成工作在點(diǎn)燃模式，而蓄熱器24現(xiàn)在設(shè)定成工作在排放模式。燃燒器26A開始點(diǎn)燃，以在燃燒室14形成火焰，并且端口24A處的燃燒器會(huì)關(guān)閉。與此同時(shí)，燃燒器22工作在富燃料模式(非氧化的)，而燃燒器20會(huì)轉(zhuǎn)入氧化(貧燃料)模式，以便有足夠的氧使得燃燒室14中任何剩余的燃燒產(chǎn)物燃燒。對(duì)于蓄熱器26，通常示出燃燒軌跡29或原始火焰。在蓄熱器24處于排放模式下，產(chǎn)生來自燃燒室14的由箭頭31示出的燃燒產(chǎn)物流。通過蓄熱器的端口24A除去產(chǎn)物流31。在選定的時(shí)間段后，該工藝反轉(zhuǎn)至參見圖1所述的工藝。

燃燒器20，22可裝在胸墻上，即沿著窯爐10的與來自蓄熱器24，26的起始火焰方向平行的側(cè)部設(shè)置，和/或在窯爐頂上。可選地，燃燒器20，22能設(shè)置在示作20A，22A的端墻15中，即相對(duì)于端口24A，26A并且接近卸料口11。

燃燒器28，30展示了燃燒器在窯爐10頂上的大概位置?？梢圆捎醚刂鵂t頂成對(duì)布置的一個(gè)或多個(gè)的燃燒器28，30。燃燒器28，30將大致垂直于來自蓄熱器24，26的起始火焰方向點(diǎn)燃，以便燃燒器28，30的氧化燃料火焰接近或成為相對(duì)應(yīng)的燃燒軌跡25，29點(diǎn)燃，即燃燒器28燃燒成軌跡25，而燃燒器30燃燒成軌跡29。

在給定的窯爐中可具有胸墻20，22和爐頂安裝燃燒器28，30的組合。這具有如下優(yōu)點(diǎn)：在富燃料燃料和氧化流之間提供更佳的混合并且相應(yīng)地有效發(fā)生反應(yīng)。例如，在圖2中，當(dāng)端口26處在點(diǎn)燃模式時(shí)，來自燃燒器20和燃燒器28的富氧焰以及來自燃燒器22和燃燒器30的富燃料焰會(huì)與窯爐14內(nèi)的燃燒產(chǎn)物流31更有效反應(yīng)。這是由于氧化燃燒器20，28和富燃料燃燒器22，30基本上彼此垂直、并且還垂直于端口26A的燃燒器以及在窯爐14中的主要燃燒產(chǎn)物流31而引入。

在本發(fā)明中，在熔爐的點(diǎn)燃側(cè)的任何氧化燃料燃燒器都在富燃料下工作，而在排放側(cè)的任何氧化燃料燃燒器都在貧燃料下工作。

總之，窯爐10的點(diǎn)燃側(cè)會(huì)具有以富燃料方式點(diǎn)燃的氧化燃料燃燒器，即利用不足以完全燃燒的氧。在窯爐10的用于排放燃燒產(chǎn)物的相對(duì)側(cè)、即在窯爐的排放側(cè)，相對(duì)側(cè)處的燃燒器利用過量的氧點(diǎn)燃，以使來自窯爐點(diǎn)燃側(cè)的不完全燃燒的任何剩余燃料盡可能完全燃燒。蓄熱器24，26和燃燒器20，22之間的循環(huán)能在例如15-25分鐘的間隔內(nèi)進(jìn)行。

氧化燃料燃燒器20，22中的至少一個(gè)會(huì)在窯爐10的點(diǎn)燃側(cè)和排放側(cè)中的各一側(cè)上工作。這些燃燒器20，22應(yīng)與排放端口24A，26A充分地隔開，以便存在足夠的時(shí)間與空間，用以使來自窯爐10點(diǎn)燃側(cè)的過量燃料和來自窯爐10排放側(cè)的氧化燃料燃燒器的過剩氧之間發(fā)生反應(yīng)。此外，富燃料氧化燃料燃燒器可設(shè)置在窯爐10的點(diǎn)燃側(cè)，以根據(jù)合適的燃燒軌跡25，29之一在窯爐10的溫度范圍峰值處形成富燃料混合物，即在窯爐的熱點(diǎn)。因此，這些燃燒器20，22的合適位置大約是在從端口24A，26A開始玻璃熔窯長(zhǎng)度的20％-80％之間。

氧化燃料燃燒器20，22可在馬蹄焰窯中設(shè)置在從端口24A，26A開始窯爐長(zhǎng)度的70-80％的位置。在此位置，爐頂溫度處于或接近其在窯爐10中的最大值，這通常被認(rèn)為是窯爐的熱點(diǎn)。在熱點(diǎn)處，低密度熱玻璃通常從窯爐10的底部(未展示)涌出。在熱點(diǎn)處的玻璃池的表面(未展示)上，玻璃進(jìn)一步加熱并且涌出的玻璃受迫部分地朝向點(diǎn)燃端口24A和排放端口26A流動(dòng)，部分地朝向玻璃卸料口11或爐喉流動(dòng)。熔融玻璃向著點(diǎn)燃端口24A和排放端口26A的表面移動(dòng)有助于限制任何批料在所述批料已經(jīng)充分地熔化之前、向著玻璃卸料口11移動(dòng)。通過保持熱點(diǎn)來促進(jìn)使得窯爐高效工作所需的玻璃池中玻璃涌出和所產(chǎn)生的對(duì)流。通過在熱點(diǎn)處或附近使用氧化燃料燃燒器20，22，額外能量直接地施加至期望的熱點(diǎn)，從而通過窯爐操作改變的點(diǎn)燃循環(huán)來保持熱點(diǎn)的位置。通過保持和控制熱點(diǎn)改善窯爐的穩(wěn)定性。對(duì)于加入氧化燃料的能量來說，熱點(diǎn)是有效的位置，這是由于該熱點(diǎn)額外地改善或增強(qiáng)窯爐的燃燒室14中的自然熔化過程。

然而在頂部上層結(jié)構(gòu)的溫度上升過高之前，會(huì)有最大量的氧化燃料能量被引入熱點(diǎn)。另外，燃燒產(chǎn)物的流徑27，31表明：若在接近熱點(diǎn)的點(diǎn)燃側(cè)上、即從圖1的燃燒器20引入富燃料區(qū)域的話，富燃料區(qū)域會(huì)限定在相對(duì)較短的區(qū)域中，伴隨著富燃料燃燒產(chǎn)物在流徑27，31中掃過燃燒室14。

至于系統(tǒng)中的NO_x，部分地由于缺氧而抑制NO_x在富燃料區(qū)域中形成，這 樣如果富燃料區(qū)域的尺寸增加，則所產(chǎn)生的NO_x最終量會(huì)減少。因此，為了減少NO_x的形成，則增大富燃料區(qū)域的尺寸，這更接近點(diǎn)燃和排放端口24A，26A來使用氧化燃料燃燒器20，22而實(shí)現(xiàn)。

作為燃料有效工作所需的結(jié)果，燃燒反應(yīng)在燃燒產(chǎn)物出口27，31離開并進(jìn)入相應(yīng)的排放端口24A，26A之前基本上全部完成。因此，在排放端口附近不會(huì)引入額外的氧化燃料能量，這是因?yàn)槿紵枰臻g和時(shí)間以發(fā)生和完成。此外，遵循路徑27，31的富燃料燃燒產(chǎn)物需要與在窯爐的相對(duì)應(yīng)排放側(cè)的富氧焰盡可能完全地混合、相互作用和反應(yīng)，以便富燃料燃燒產(chǎn)物中過量的燃料在窯爐中盡可能地被消耗。對(duì)于這些混合等，在與端口24A，26A相距熔爐長(zhǎng)度30-40％的位置是優(yōu)良位置，這是因?yàn)閷?duì)于防止未反應(yīng)的氧化氣體或富燃料燃燒產(chǎn)物離開窯爐10和在窯爐內(nèi)放熱而言，離端口24A、26A的距離是足夠的。

本發(fā)明的窯爐和系統(tǒng)通過分段的方式利用氧化燃料燃燒器20，22、來減少例如馬蹄焰窯的NO_x排放量。系統(tǒng)不需要將昂貴的輔助NO_x減少設(shè)備安裝在窯爐10上。

在窯爐中使用氧會(huì)進(jìn)一步增加窯爐10的生產(chǎn)率，并且允許窯爐在主要空氣燃料燃燒惡化時(shí)繼續(xù)工作。使用本實(shí)施例的系統(tǒng)會(huì)減少NO_x排放量的影響、允許更大程度地利用窯爐設(shè)備和使顧客受益，同時(shí)避免與窯爐改進(jìn)或修理有關(guān)的資本支出。

將燃燒器20，22從富燃料模式轉(zhuǎn)換至氧化模式(貧燃料)避免開啟或關(guān)閉燃燒器20，22的需要，并且由此減少會(huì)導(dǎo)致故障的部件熱循環(huán)，并且避免了燃燒器20，22對(duì)輔助冷卻介質(zhì)的需要。

因此提供馬蹄焰蓄熱窯的實(shí)施例，包括外殼；燃燒器，燃燒器在外殼之內(nèi)；第一和第二蓄熱器，第一和第二蓄熱器各自設(shè)置成與燃燒室相連通，且第一并且第二蓄熱器各自構(gòu)造和設(shè)置成在點(diǎn)燃模式和排放模式之間交替，在點(diǎn)燃模式中，在通至燃燒室的預(yù)熱燃燒空氣附近注入燃料，而在排放模式中，從燃燒室里除去在燃燒室中循環(huán)的熱燃燒產(chǎn)物；第一燃燒器組件，第一燃燒器組件與燃燒室連通，以在點(diǎn)燃模式和排放模式中的相應(yīng)一個(gè)模式中、與第一蓄熱器發(fā)生相互作用；以及第二燃燒器組件，第二燃燒器組件與燃燒室連通，以在點(diǎn)燃模式和排放模式中的相應(yīng)一個(gè)模式中、與第二蓄熱器發(fā)生相互作用，其中第一蓄熱器和第二蓄熱器在連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)、在點(diǎn)燃模式和排放模式之間交替，以 使熱燃燒產(chǎn)物氣流和廢氣流交替。

還提供了一種方法的實(shí)施例，即在具有于點(diǎn)燃模式和排放模式下均可工作的第一和第二蓄熱器的馬蹄焰蓄熱窯中，該方法包括：提供第一燃燒器，該第一燃燒器適合于在第一蓄熱器處于可工作模式的同時(shí)、在富燃料模式和貧燃料模式下工作；提供第二燃燒器，該第二燃燒器適合于在第二蓄熱器處于可工作模式的同時(shí)、在富燃料模式和貧燃料模式下工作的；使第一蓄熱器在點(diǎn)燃模式下工作，并且使第一燃燒器在富燃料模式下工作；使第二蓄熱器在排放模式下工作，并使第二燃燒器在貧燃料模式下工作；使第一蓄熱器和第二蓄熱器以及第一燃燒器和第二燃燒器的可工作模式交替，其中第一蓄熱器可在排放模式工作并且第一燃燒器可在貧燃料模式下工作，而第二蓄熱器可在點(diǎn)燃模式下工作并且第二燃燒器可在富燃料模式下工作；以及使第一蓄熱器和第二蓄熱器以及第一燃燒器和第二燃燒器的可工作模式循環(huán)連續(xù)的時(shí)間間隔，以在第一蓄熱器和第二蓄熱器之間提供了循環(huán)流。

又一實(shí)施例包括使第一蓄熱器和第二蓄熱器同時(shí)工作。

可以理解的是上述的實(shí)施例僅僅示例性的，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可進(jìn)行許多變化和改進(jìn)，而不偏離發(fā)明的精神和范圍?？梢源_定所有這些變化和改進(jìn)包括在本文所說明和要求的實(shí)施例中?？梢岳斫馊缟纤龅膶?shí)施例不僅可選擇其一，也可相互結(jié)合。