具有多個(gè)噴射器的沉浸式燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于玻璃或巖石的熔化的熔爐的沉浸式燃燒器（1），其包括-排列的多個(gè)噴射器，每個(gè)噴射器都包括呈圓柱體形狀的混合室（2），帶有噴射孔（11）、燃料給料管道（3）和助燃劑給料管道（4），它們?cè)趫A柱體的外殼處通向混合室，沿著相對(duì)于圓柱體的外殼促使燃料和助燃劑的切向流動(dòng)的方向，以及-管道系統(tǒng)（12），其允許冷卻流體在燃燒器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，以及，優(yōu)選地-實(shí)心金屬側(cè)部（5），其在噴射器排列（1）的兩側(cè)并且平行于噴射器排列且沿著噴射器排列布置，從噴射器開始向上延伸，以及-保護(hù)隔板（6），其位于實(shí)心金屬側(cè)部（5）的頂部。本發(fā)明也涉及包括此類沉浸式燃燒器的熔爐，并涉及使用此類熔爐的熔化玻璃或巖石的方法。
【專利說明】具有多個(gè)噴射器的沉浸式燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新式的燃燒器，其包括噴射器排列，用于作為沉浸式燃燒器而被使用在玻璃或巖石的熔爐中，特別是在對(duì)于允許巖石的熔化的足夠高的溫度下。

【背景技術(shù)】
[0002]巖石的熔化通常在由焦炭加熱的熔爐中在至少等于1460°C的溫度下進(jìn)行。
[0003]本發(fā)明的目的在于提出新型的燃燒器，使得允許在目前主要被用于玻璃熔化的具有沉浸式燃燒器的熔爐中在高溫(接近1500°C)下實(shí)現(xiàn)巖石的熔化。
[0004]因?yàn)閹r石的熔化需要顯著高于玻璃的熔化的溫度，所以通常對(duì)于此兩種類型的原料使用相同的設(shè)備是不可能的。
[0005]當(dāng)期望改裝常用的使用沉浸式燃燒器的熔爐用于巖石的熔化時(shí)存在的兩個(gè)主要問題是
-常規(guī)用作熔爐壁的絕熱和保護(hù)的耐火陶瓷的過度磨損，以及-使用通過沉浸式燃燒器以足夠有效的方式提供的熱能對(duì)于達(dá)到所需高溫并且沒有能量的過度浪費(fèi)的難度。
[0006]耐火陶瓷的磨損能夠借助于使用帶有裸露金屬壁的熔爐，通過冷卻液體的循環(huán)系統(tǒng)(水冷卻套，英文為water jacket)的持續(xù)冷卻而被避免。由此帶來尤其尖銳的困難在于在帶有積極冷卻的壁的熔爐中獲得1500 0C量級(jí)的相當(dāng)高的熔融材料溫度。
[0007] 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)盡管如此，由于在冷卻的裸露金屬壁與熔融材料之間的界面的水平處，形成了一層玻璃或巖石晶體，其同時(shí)起到絕熱的作用和金屬壁防氧化的保護(hù)層的作用，不是不可能同時(shí)滿足這兩個(gè)相矛盾的限制。
[0008]為了調(diào)試適合于在接近1500°C的溫度下巖石的熔化的帶沉浸式燃燒器的熔爐，由 申請(qǐng)人:進(jìn)行的研究和實(shí)驗(yàn)雖然已經(jīng)證明，不幸地是，通過常用的沉浸式燃燒器，在直接鄰近沉浸式燃燒器處保持此絕緣固體層是不可能的，并且爐底在燃燒器附近的區(qū)域在僅幾個(gè)小時(shí)或幾天后即遭受由不可接受的氧化所引起的損壞。
[0009]這些氧化引起的損壞是由于在不存在耐火陶瓷時(shí)必須使用一個(gè)或多個(gè)沉浸式燃燒器來注入足夠的能量功率，以及沉浸式燃燒器的使用固有的在臨近沉浸火焰處存在熔融材料的強(qiáng)烈的對(duì)流流動(dòng)。搖動(dòng)的并且具有大功率的沉浸火焰也會(huì)導(dǎo)致附近的凝固層的熔化以及下面的金屬爐底的氧化。
[0010]在本申請(qǐng)中提出的新式沉浸式燃燒器使得能夠顯著地限制，甚至在一定情形下消除熔爐的金屬爐底的這些氧化損壞。借助在后文更加詳細(xì)描述的多種技術(shù)手段的創(chuàng)新結(jié)合， 申請(qǐng)人:因此成功地分開以及穩(wěn)定此類燃燒器的沉浸火焰，并且在此沉浸火焰緊挨的附近保持由熔融的玻璃或巖石的局部凝固而形成的保護(hù)層，所有這些都通過同時(shí)注入足夠總量的能量以及最優(yōu)化在燃燒器的火焰與熔融材料之間的熱傳遞。
[0011]具有排成兩行的多個(gè)噴射器的沉浸式燃燒器在專利GB I 157010中已經(jīng)是已知的。其涉及空氣/氣體燃燒器，其聲明能夠達(dá)到1500°C的溫度。但是此燃燒器未提出混合室以及氣體燃料與助燃劑(空氣)在注入到熔化材料中之前被充分混合，這在助燃劑的氧含量高時(shí)具有非常大的風(fēng)險(xiǎn)。
[0012]此外，從能量效率的角度來講，沉浸式燃燒器的使用對(duì)于空氣/氣體混合物的燃燒是不令人滿意的。實(shí)際上，在1500°C下熔融玻璃浴中空氣/氣體火焰的能量傳遞效率僅接近27%，但是對(duì)于O2/氣體火焰其約等于75%。
[0013]但是更好的能量效率的此優(yōu)勢(shì)伴隨著爐壁以及燃燒器自身的氧化問題的增加，這些問題當(dāng)助燃劑的氧含量大以及火焰溫度高時(shí)變得更嚴(yán)重。然而，甲烷/O2火焰具有接近3000K的溫度，顯著高于甲烷/空氣火焰僅接近2200K的溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的基本主要思想因此是將通過與空氣相比顯著富含氧的助燃劑起作用的沉浸式燃燒器的非常熱的火焰分開，以及盡可能有效地冷卻直接臨近這些多個(gè)小火焰的底部的燃燒器區(qū)域。
[0015]因此本發(fā)明的燃燒器包括多個(gè)單獨(dú)的噴射器，其每個(gè)單獨(dú)通過至少一個(gè)燃料給料管道和至少一個(gè)助燃劑給料管道而被供給，在被噴射之前，通過這兩種氣體流的切向流動(dòng)，燃料和助燃劑在混合室中被混合，并且在混合室的出口之后立即被燃燒。重要的是理解混合室的增多化和小型化由于簡(jiǎn)單和靈活的幾何形狀而使得允許使用利用氣體/氧氣混合物的沉浸式燃燒器而沒有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，并且具有大的能量效率，同時(shí)限制由直接臨近火焰處的金屬表面的氧化所引起的損壞。
[0016]因此本發(fā)明的主題在于旨在用于玻璃或巖石的熔化的熔爐中的沉浸式燃燒器，其包括
-排列的多個(gè)噴射器，每個(gè)噴射器都包括圓柱體形狀的混合室，其帶有噴射孔、燃料給料管道和助燃劑給料管道，它們?cè)趫A柱體外殼處通向混合室，沿著促使燃料和助燃劑相對(duì)于圓柱體外殼的切向流動(dòng)的方向，以及
-管道系統(tǒng)，其允許冷卻流體在燃燒器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)主題在于包括作為沉浸式燃燒器的至少一個(gè)此類燃燒器的熔爐，以及使用此類熔爐的可玻璃化材料的熔化方法。
[0018]如在概述中所解釋的，大量噴射器的排列，其中每一個(gè)噴射器都是具有特定幾何形狀的混合室，是本發(fā)明的核心。
[0019]借助下面的詳細(xì)解釋，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定每個(gè)燃燒器合適數(shù)量的噴射器。對(duì)于每個(gè)燃燒器包括在20和100之間，優(yōu)選地在30和80之間的噴射器數(shù)量的這些燃燒器， 申請(qǐng)人:已經(jīng)獲得良好結(jié)果。
[0020]雖然原則上可設(shè)想噴射器被排列成幾個(gè)互相平行的行，出于明顯的簡(jiǎn)化燃燒器幾何形狀的考慮，優(yōu)選燃燒器只包括單一排列的噴射器。換言之，優(yōu)選所有噴射器均排列在單一的直線上。
[0021]每個(gè)噴射器的圓柱體的混合室通過其有利地為圓形形狀的噴射孔通向燃燒器的表面。噴射器排列的所有噴射孔優(yōu)選地具有大致相同的直徑，該直徑優(yōu)選地包括在2和20mm之間，特別地在5和1mm之間。
[0022]分隔兩個(gè)噴射孔的距離有利地與這些孔的直徑相同或接近，距離/直徑的比值優(yōu)選在0.7和5之間，特別地在0.9和3之間，以及更優(yōu)選地還在I和2之間。
[0023]形成每個(gè)混合室的圓柱體的高度優(yōu)選在12和30mm之間，特別地在14和25mm之間，以及理想地在15和23mm之間。此圓柱體的高度對(duì)于火焰的量和熱傳遞的效率是重要的參數(shù)。實(shí)際上，其決定氣體混合物在噴射器中的停留時(shí)間。當(dāng)此停留時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，氣體混合物在混合室內(nèi)過度燃燒，這表現(xiàn)為混合室的熱退化。相反地，過小的高度(停留時(shí)間太短)使得氣體混合物未能充分地燃燒，并且因此也不能供給足夠的熱量來在噴射器出口處保持穩(wěn)定火焰。因此存在火焰的分離和燃燒反應(yīng)不完全的風(fēng)險(xiǎn)。
[0024] 申請(qǐng)人:觀察到例如直徑為5mm的混合室對(duì)于15mm的高度同時(shí)產(chǎn)生很好地附著的火焰和有效的熱傳遞。
[0025]燃料和助燃劑給料管道的幾何形狀也非常重要。在混合室內(nèi)氣體的流動(dòng)應(yīng)該是有規(guī)律的，并且允許氣體有效的混合。因此，燃料和助燃劑給料管道有利地在鄰近圓柱體的外殼的底部處通向圓柱體的外殼中，優(yōu)選在外殼的下四分之一中并且在完全相反的點(diǎn)處。
[0026]燃料和碳?xì)淙剂辖o料管道在其所輸送的氣體流的流動(dòng)方向上有利地變窄。換言之，優(yōu)選給料管道的截面在其通向混合室內(nèi)的點(diǎn)處是最小的。
[0027]氣體(燃料/助燃劑)在混合室內(nèi)的噴射方向也非常重要。 申請(qǐng)人:實(shí)際上已經(jīng)驗(yàn)證了必須避免沿著徑向方向的噴射，其會(huì)引起混合室內(nèi)強(qiáng)烈的渦流以及火焰的不穩(wěn)定性。這是碳?xì)淙剂虾椭紕┑膰娚浔仨氀刂邢蚍较蜻M(jìn)行的原因，氣體混合物的切向流動(dòng)產(chǎn)生規(guī)律的渦旋。
[0028]為了確保渦旋流動(dòng)的規(guī)律性，重要的是兩種待混合的氣體的噴射速度要大致相同。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地根據(jù)期望燃料的化學(xué)計(jì)量比以及燃料和助燃劑的化學(xué)組成來計(jì)算每種氣體流量的合適比值。對(duì)于此兩種氣體的大致相等的噴射速度，兩種給料管道的橫截面-在其通向混合室內(nèi)的地點(diǎn)處-的比值應(yīng)該反映出氣體流量的比值。作為示例，當(dāng)助燃劑的體積流量是燃料的體積流量的兩倍時(shí)，則助燃劑給料管道的橫截面應(yīng)該是燃料給料管道的橫截面的兩倍。
[0029]作為示例，對(duì)于CH4/02混合物(燃燒化學(xué)劑量比1:2)，O2的給料管道的直徑與CH4的給料管道的直徑的比值為21氣
[0030]本發(fā)明的燃燒器因此具有與燃料給料管道和助燃劑給料管道相同數(shù)量的混合室。所有燃料給料管道優(yōu)選地由本發(fā)明中稱作“燃料進(jìn)口”的公共管道衍生。類似地，所有助燃劑給料管道由稱作“助燃劑進(jìn)口”的公共管道衍生。這兩種進(jìn)口管道的每一個(gè)均優(yōu)選地包括氣體流量的調(diào)節(jié)裝置。
[0031]此外，兩個(gè)公共進(jìn)口管道中每一個(gè)的尺寸均被調(diào)整以便于在單獨(dú)的給料管道的系列中以恒壓分配燃料和助燃劑。為此，公共的進(jìn)口管道被構(gòu)造為從氣體流量的調(diào)節(jié)裝置起，其橫截面隨著與噴射器的距離增大而同等地減小。燃料和助燃劑的進(jìn)口管道的縮小能夠借助于管道下面的隔板的傾斜而獲得，例如通過在GB I 157010中所述的方式。此外，公共進(jìn)口管道可包括將其劃分成互相連通的幾個(gè)子隔間或分區(qū)的部分隔板或者半隔板。
[0032]形成本發(fā)明的燃燒器的材料優(yōu)選為耐火不銹鋼，特別是耐火不銹鋼310。
[0033]如在概述中所解釋的，在本發(fā)明的熔化熔爐中，耐火的絕熱材料有利地被在裸露金屬壁的表面上形成的凝固的玻璃的絕熱層所替代。很容易理解在燃燒器的表面上也促進(jìn)此類絕熱和保護(hù)層的形成是非常有好處的。因此，本發(fā)明的燃燒器有利地包括用于使此晶體層穩(wěn)定的多種技術(shù)裝置。
[0034]這些裝置中的第一個(gè)是允許優(yōu)選為水的冷卻流體在燃燒器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的管道系統(tǒng)。這些管道優(yōu)選地只在燃燒器的頂部表面的下方在噴射器排列的兩側(cè)延伸。此外，其應(yīng)該允許冷卻混合室和給料管道，以及燃料和助燃劑的進(jìn)口管道。
[0035]此外，固體層的形成也通過在噴射器排列的兩側(cè)平行于噴射器排列且沿著噴射器排列被布置的實(shí)心金屬側(cè)部(flanc)而被促進(jìn)。這些金屬側(cè)部從噴射器起是上升的，即其厚度隨著相對(duì)于噴射器的距離而增加。
[0036]對(duì)于直線斜率，相對(duì)于水平線的角度優(yōu)選在20和50°之間，特別地在25和45°之間。
[0037]這些上升的金屬側(cè)部?jī)?yōu)選地在其表面包括多個(gè)突出的元件，用于促進(jìn)凝固的玻璃元件的掛料(accrochage),并且防止其在噴射器排列的方向上向下滑動(dòng)。這些突出的元件優(yōu)選相當(dāng)規(guī)律地分布在側(cè)部的整個(gè)表面上。其例如可以是頂峰或隔板，后者優(yōu)選地大致垂直于金屬側(cè)部的斜面。
[0038]在本發(fā)明的燃燒器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，金屬側(cè)部具有帶有多個(gè)梯級(jí)的階梯或臺(tái)階的形狀。實(shí)際上，由這些梯級(jí)限定的水平表面顯著減小了凝固的玻璃層的滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。如燃燒器主體一樣，金屬側(cè)部可包括允許冷卻液體進(jìn)行循環(huán)的內(nèi)部管道系統(tǒng)，或者冷卻的管道系統(tǒng)可延伸直至實(shí)心金屬側(cè)部中。然而，其不是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0039]位于噴射器排列的兩側(cè)的金屬側(cè)部具有雙重作用:一方面，其構(gòu)成在燃燒器主體被腐蝕而損壞之前將會(huì)氧化的保護(hù)材料。此外，金屬側(cè)部在噴射器排列的周圍產(chǎn)生保護(hù)區(qū)域，在此處熔融物質(zhì)的唯一的流動(dòng)是由多個(gè)火焰產(chǎn)生的對(duì)流流動(dòng)。免受流動(dòng)的流侵襲的火焰因此是穩(wěn)定的，并且較少對(duì)于燃燒器的金屬表面和鄰近的側(cè)部的損壞。
[0040]在噴射器排列與實(shí)心金屬側(cè)部之間存在最優(yōu)的距離。在噴射器與實(shí)心金屬側(cè)部之間的此距離優(yōu)選在20和60mm之間,特別地在25和40mm之間，以及理想地接近30mm。當(dāng)此距離太小時(shí)，即小于20mm，由于非常熱的火焰促進(jìn)了側(cè)部的腐蝕。反之，顯著超過60mm的太大的距離將不能夠使得火焰免受熔融物質(zhì)流動(dòng)的流的侵襲，并且不能夠產(chǎn)生使火焰穩(wěn)定的條件。
[0041 ] 在將噴射器排列與金屬側(cè)部分開的區(qū)域中有利地存在突出的元件，例如齒狀物，如在金屬側(cè)部上突出的元件一樣，其用來促進(jìn)與燃燒器的金屬表面接觸的凝固的玻璃層的固定。
[0042]實(shí)心金屬側(cè)部也可以呈現(xiàn)在噴射器排列的端部處，由此封閉由沿著噴射器排列伸展的金屬側(cè)部所形成的“凹部”。本發(fā)明的燃燒器因此有利地在噴射器排列的每個(gè)端部處包括上升的實(shí)心金屬側(cè)部，其與平行于噴射器排列布置的實(shí)心金屬側(cè)部形成直角。此有利的實(shí)施例在圖2中示出。
[0043] 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)實(shí)心金屬側(cè)部的效率能夠通過與實(shí)心金屬側(cè)壁接觸并且在后者的頂峰之外延伸的豎直的保護(hù)隔板的存在而被更加增強(qiáng)，其優(yōu)選地在實(shí)心金屬側(cè)部的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。相對(duì)于金屬側(cè)部的頂峰描述的這些保護(hù)隔板的高度優(yōu)選在5和1cm之間，且厚度在0.5和2.5cm之間，優(yōu)選在I和1.5cm之間。這些隔板不僅有利地存在于平行于噴射器排列的金屬側(cè)部上，也存在于位于噴射器排列的端部的金屬側(cè)部上。
[0044]本發(fā)明的主題不僅僅在于如上所述的具有多個(gè)火焰的燃燒器，也在于玻璃或巖石的熔爐，其具有
-可玻璃化物質(zhì)的輸入?yún)^(qū)域，
-熔化物質(zhì)的出口區(qū)域以及，在這些區(qū)域之間，
-熔化物質(zhì)的流動(dòng)區(qū)域，
在熔化物質(zhì)的流動(dòng)區(qū)域中，所述熔爐包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)沉浸式燃燒器，所述燃燒器被放置使得噴射器排列的方向大致與熔化物質(zhì)的流動(dòng)方向相垂直。
[0045]此燃燒器當(dāng)然被用作沉浸式燃燒器，即其被安裝在熔爐的爐底處，優(yōu)選地使得噴射孔大致與熔爐的爐底的表面在相同的水平高度處，金屬側(cè)部和隔板相對(duì)于爐底的表面是凸出的。
[0046]燃燒器可具有略小于但是接近熔爐的寬度的總長(zhǎng)度。該熔爐因此可包括覆蓋熔爐的幾乎整個(gè)寬度的根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)沉浸式燃燒器，或者包括在熔融物質(zhì)的流動(dòng)方向上相繼放置的平行的多個(gè)沉浸式燃燒器。
[0047]也能夠設(shè)想沉浸式燃燒器可以是足夠短的以便于在熔爐的寬度方向上排列，所有燃燒器大致覆蓋熔爐的整個(gè)寬度。
[0048]可以預(yù)想其它的構(gòu)型，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠從中選擇以便于獲得可玻璃化物質(zhì)的均勻熔化。
[0049]如在概述中所解釋的，本發(fā)明的熔爐優(yōu)選地用于在1400°C到1600°C量級(jí)的高溫下巖石的熔化，高于對(duì)于玻璃的熔化所需的溫度。在這樣的溫度下，在玻璃熔爐中常用作絕熱材料的耐火陶瓷遭受過度磨損。
[0050]雖然在原理上沒有什么反對(duì)本發(fā)明的燃燒器在包括耐火(r6fracteur)絕熱材料的常規(guī)熔爐中的使用，但是這些燃燒器在高溫下運(yùn)行的熔爐中使用是尤其有利的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的熔爐因此包括例如由鍋爐鋼A42CP制成的直接與熔融物質(zhì)接觸的裸露金屬壁，并且基本上沒有耐火陶瓷的絕熱材料，至少在與玻璃的或巖石的浴接觸的熔爐的沉浸區(qū)域中。雖然不涉及優(yōu)選的實(shí)施例，如有必要本發(fā)明的熔爐的爐頂能夠通過耐火材料的裝置被隔離開。
[0051]如燃燒器一樣，該熔爐優(yōu)選地包括允許冷卻流體在爐壁內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的至少一個(gè)內(nèi)部管道系統(tǒng)。這些管道有利地冷卻與熔融物質(zhì)的浴接觸的沒有耐火絕熱材料的所有區(qū)域。
[0052]最后，本發(fā)明的主題在于使用根據(jù)本發(fā)明的熔爐將可玻璃化材料熔化的方法，所述方法包括，
-將可玻璃化物質(zhì)輸入到熔爐的可玻璃化物質(zhì)的輸入?yún)^(qū)域中，
-給一個(gè)或多個(gè)沉浸式燃燒器供給可燃?xì)怏w，優(yōu)選天然氣，以及供給氣體助燃劑，優(yōu)選氧氣，
-在熔融物質(zhì)的出口區(qū)域中提取熔融物質(zhì)，以及
-使得優(yōu)選為水的冷卻液體在熔爐的壁中和/或在燃燒器中在用于此目的的管道系統(tǒng)中循環(huán)。
[0053]可玻璃化物質(zhì)有利地包括一定比例的巖石，優(yōu)選玄武巖。此比例有利地至少等于40%。
[0054]巖石特別是玄武巖的存在，通常表現(xiàn)為熔融物質(zhì)的粘性的顯著減小。純玄武巖在液相線溫度時(shí)通常具有小于100泊的粘性，但是基于硅石的熔化玻璃的粘性通常在100和1000泊之間。使用如上所述的具有多個(gè)小型化的噴射器的燃燒器的本發(fā)明的方法對(duì)于具有低粘性的熔融物質(zhì)是尤其有利的。實(shí)際上，當(dāng)常規(guī)的沉浸式燃燒器被使用在此類低粘性的熔化物質(zhì)中時(shí)，所形成的大尺寸的煙氣泡上升過快至玻璃浴的表面，并且在熔爐的爐頂上引起不期望的噴發(fā)。此外，當(dāng)穿過熔融物質(zhì)的此通過太快時(shí)，在熱煙氣泡與玻璃之間的熱傳遞只部分進(jìn)行，并且煙氣在達(dá)到熔融玻璃的溫度之前逃逸至熔煉室中。本燃燒器的使用釋放出更小尺寸的煙氣泡，減慢了煙氣泡的上升，增加了氣泡與玻璃之間的接觸表面，并且由此提高了熱傳遞的效率。因此在本發(fā)明的熔化方法中，熔化物質(zhì)優(yōu)選在液相線溫度下具有的粘性小于200泊，優(yōu)選地小于100泊。
[0055]因?yàn)樾鋷r需要的熔化溫度高于基于硅石的玻璃的熔化溫度，緊接在熔化的玻璃的出口區(qū)域的上游的熔融的巖石的溫度優(yōu)選在1400°C和1600°C之間，特別地在1450°C和1500°C之間。
[0056]由于大量的小尺寸的燃燒器，每個(gè)燃燒器的單獨(dú)的功率可以是有限的。借助每個(gè)提供12kW的多個(gè)噴射器(50個(gè)噴射器)， 申請(qǐng)人:已經(jīng)獲得玄武巖(巖石TA9)在1500°C的溫度下良好的熔化結(jié)果。單個(gè)提供24kW功率的噴射器也已經(jīng)被測(cè)試。因此根據(jù)本發(fā)明的方法借助每個(gè)提供的功率包括在10和80kW之間的噴射器有利地運(yùn)行，優(yōu)選在12和50kW之間，以及特別地在12和30kW之間。
[0057]每個(gè)噴射器的功率越小，對(duì)于總的熱傳遞(從玻璃浴浮出的煙的溫度=玻璃浴的溫度)需要的浴的高度越小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]本發(fā)明現(xiàn)在借助于附圖進(jìn)行說明，其中，
圖1顯示本發(fā)明的燃燒器的橫向剖面圖；
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的燃燒器的透視圖；
以及圖3顯示兩個(gè)噴射器的頂視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0059]更確切地，圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的燃燒器I的橫向剖面圖，切割平面經(jīng)過噴射器，其包括圓柱體的混合室2，混合室2通過噴射孔11通向燃燒器的表面。在混合室2中通出助燃劑給料管道4，其位于橫向的平面中，以及燃料給料管道3，其位于橫向的平面之外。燃料給料管道3和助燃劑給料管道4分別將混合室連接至位于燃燒器I下部中的燃料進(jìn)口管道7和助燃劑進(jìn)口管道8。管道12幾乎穿過燃燒器的整個(gè)長(zhǎng)度而允許冷卻液體在燃燒器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。在噴射器的兩側(cè)存在臺(tái)階或階梯形狀的實(shí)心金屬側(cè)部5。豎直的保護(hù)隔板6與實(shí)心金屬側(cè)部5接觸，并且在金屬側(cè)部的最高點(diǎn)的上方適當(dāng)?shù)匮由?。在金屬?cè)部5與噴射器之間，齒狀物13從燃燒器的主體突出。這些齒狀物主要用來穩(wěn)定在燃燒器的表面直接鄰近噴射器處形成的凝固的玻璃層，并且因此穩(wěn)定火焰。
[0060]在圖2上發(fā)現(xiàn)一定量的這些元件，即保護(hù)隔板6、實(shí)心金屬側(cè)部5、齒狀物13，以及在此結(jié)構(gòu)的凹部處的幾十個(gè)噴射器的排列，其中只有噴射孔11是可見的。此圖還顯示出，在燃燒器I的每個(gè)端部的實(shí)心金屬側(cè)部9以及保護(hù)隔板10，其分別延續(xù)金屬側(cè)部5和隔板6，并且與后者形成直角。
[0061]最后，圖3更清楚地顯示噴射器的混合室2的幾何形狀。燃料和助燃劑的給料管道3、4通向混合室中完全相反的點(diǎn)。它們不是沿著徑向方向而是沿著切向方向噴射其運(yùn)送的氣體，使得產(chǎn)生氣體的切向流動(dòng)，并且使得形成通過噴射孔11離開該室的氣體混合物的渦旋。冷卻管道12通過混合室2下方的透明被示出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于玻璃熔化的熔爐的沉浸式燃燒器(1)，包括 -排列的多個(gè)噴射器，每個(gè)噴射器都包括呈圓柱體形狀的混合室(2)，帶有噴射孔(11)、燃料給料管道(3)和助燃劑給料管道(4)，它們?cè)趫A柱體的外殼處通向混合室內(nèi)，沿著相對(duì)于圓柱體的外殼促使燃料和助燃劑的切向流動(dòng)的方向，以及 -管道系統(tǒng)(12)，其允許冷卻流體在燃燒器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉浸式燃燒器，其特征在于，其在噴射器排列的兩側(cè)還包括自噴射器起上升的實(shí)心金屬側(cè)部(5)，該實(shí)心金屬側(cè)部平行于噴射器排列且沿著噴射器排列的整個(gè)長(zhǎng)度布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沉浸式燃燒器，其特征在于，其還包括與實(shí)心金屬側(cè)部(5)接觸并且在實(shí)心金屬側(cè)部的頂峰之外延伸的豎直的保護(hù)隔板(6)。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒器，其特征在于，燃料給料管道(3)和助燃劑給料管道(4)通向圓柱體的外殼中完全相反的點(diǎn)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒器，其特征在于，燃料給料管道和助燃劑給料管道通向圓柱體的外殼中鄰近圓柱體的外殼的底部處，優(yōu)選地在圓柱體的外殼的下四分之一中。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒器，其特征在于，燃料給料管道(3)由公共的燃料進(jìn)口管道(7)衍生，且助燃劑的給料管道(4)由公共的助燃劑進(jìn)口管道(8)衍生，每個(gè)進(jìn)口管道(7、8 )均包括流量的調(diào)節(jié)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一所述的燃燒器，其特征在于，金屬側(cè)部(5)在其表面上包括多個(gè)突出的元件，優(yōu)選有規(guī)律地分布在側(cè)部的整個(gè)表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一所述的燃燒器，其特征在于，金屬側(cè)部(5)具有帶有多個(gè)梯級(jí)的臺(tái)階的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一所述的燃燒器，其特征在于，其在噴射器排列的每個(gè)端部處還包括上升的實(shí)心金屬側(cè)部(9)，實(shí)心金屬側(cè)部(9)與平行于噴射器排列布置的實(shí)心金屬側(cè)部(5)形成直角，以及可選地包括與此實(shí)心金屬側(cè)部(9)接觸并且在其頂峰之外延伸的豎直的保護(hù)隔板(10)。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒器，其特征在于，噴射孔(11)具有在2和20_之間，優(yōu)選在5和1mm之間的直徑。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒器，其特征在于，形狀為圓柱體的混合室(2)具有在12和30mm之間，優(yōu)選在14和25mm之間，以及特別地在15和23mm之間的高度。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒器,其特征在于，在噴射器排列與實(shí)心金屬側(cè)部之間的距離在20和60mm之間，優(yōu)選在25和40mm之間，以及理想地接近30mm。
13.—種玻璃的熔爐，其具有可玻璃化物質(zhì)的輸入?yún)^(qū)域、熔融物質(zhì)的出口區(qū)域以及在這些區(qū)域之間的熔融物質(zhì)的流動(dòng)區(qū)域，所述熔爐在熔融物質(zhì)的流動(dòng)區(qū)域中包括根據(jù)任一前述權(quán)利要求的至少一個(gè)沉浸式燃燒器，所述燃燒器被放置成使得噴射器排列的方向大致垂直于熔融物質(zhì)流動(dòng)的方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的玻璃的熔爐，其特征在于，其具有金屬壁并且至少在沉浸區(qū)域處基本沒有耐火陶瓷構(gòu)成的絕熱材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一所述的玻璃的熔爐，其特征在于，其包括允許冷卻流體在熔爐的壁內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的至少一個(gè)管道系統(tǒng)。
16.一種使用根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一所述的熔爐的可玻璃化物質(zhì)的熔化方法，所述方法包括， -將可玻璃化物質(zhì)輸入至熔爐的可玻璃化物質(zhì)的輸入?yún)^(qū)域， -給一個(gè)或多個(gè)沉浸式燃燒器供給可燃?xì)怏w，優(yōu)選天然氣，以及供給氣體助燃劑，優(yōu)選氧氣， -在熔融物質(zhì)的出口區(qū)域中提取熔融物質(zhì)，以及 -使優(yōu)選為水的冷卻液體在熔爐的壁中和/或在燃燒器中在用于此目的的管道系統(tǒng)中循環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的可玻璃化物質(zhì)的熔化方法，其特征在于，可玻璃化物質(zhì)包括巖石，優(yōu)選為玄武巖。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的可玻璃化物質(zhì)的熔化方法，其特征在于，緊挨熔化玻璃的出口區(qū)域的上游的熔化巖石的溫度在1400°C和1600°C之間，優(yōu)選在1450°C和1500°C之間。
【文檔編號(hào)】F23D14/64GK104204669SQ201380018846
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月8日
【發(fā)明者】Y.勒弗雷爾, J.馬里, D.加利, S.謝內(nèi)爾, F.洛佩佩, O.布拉諾夫 申請(qǐng)人:圣戈班伊索福公司