CN205528376U - 鼓泡浸没燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种鼓泡浸没燃烧器，其特征是：这种鼓泡浸没燃烧器由多个传统单喷口的鼓泡器组合构成，或是将多个气体喷口设置在同一个鼓泡浸没燃烧器上构成，其中一部分气体喷口鼓出燃气，另一部分气体喷口鼓出助燃气，燃气喷口和助燃气喷口各自通过内部气路相连，并连通各自的供气管路。

Description

鼓泡浸没燃烧器

技术领域

一种燃烧器，特别是浸没燃烧器。

背景技术

按其工作原理，可以将燃烧器（包括浸没燃烧器）定义为是一种将物质通过燃烧这一化学反应方式转化热能的一种设备，即将空气与燃料通过预混装置按适当比例混兑喷出，以使其充分燃烧。

目前，用燃料连续熔制玻璃液均采用表面加热的方法。它有着几个难以克服的缺点：一是热效率较低，热损耗严重；二是熔化率较低；三是熔化池燃烧空间的燃气温度高、流速大，对窑炉耐火材料侵蚀较快，降低了窑炉使用寿命。为了节省能源、减少排放和降低成本并提高窑炉使用寿命，国内外都在探索更有效的加热方法代替表面加热，例如浸没燃烧和电极加热。

但是，迄今为止，所谓浸没燃烧是将气态燃料燃烧器从窑底***窑内，使燃烧的废气以高温高速直接喷入熔池玻璃液中，搅动着玻璃液，并将大部分热量传给玻璃液和配合料，使玻璃料迅速熔化。

这种方法不仅可使燃烧气体的热量被玻璃液充分吸收，热损失小，熔化率高，节能效果十分显著（国外介绍浸没燃烧方法的熔化率可达9~10吨/平方米·日，每公斤玻璃液热耗在1000千卡以下）。而且由于高温气体翻腾，对玻璃液起搅拌作用，使池内的玻璃液更均匀。又由于离开玻璃液的废气温度基本和熔池中表面玻璃液的温度相同，因而降低了熔窑空间的温度，延长了窑炉的使用寿命。

浸没燃烧方法有许多优点，因此包括中国在内的美、日、法、俄等国都先后进行了深入的研究和试验，但到目前为止均未在大规模工业应用上获得成功。

其原因在于，这种传统浸没燃烧的方法有着难以解决的问题： 1、澄清问题：在向玻璃液中喷入燃气和空气混合物时(燃烧产物)，喷嘴的作业条件比较困难，只有混合气体耗量大大超过用空气或蒸汽鼓抱时，熔制才会正常进行。由于玻璃液的激烈鼓泡翻腾，使玻璃液呈泡沫状，自身的微小气体夹杂物显著增多，因此，使玻璃液澄清很困难。 2、燃料问题：在熔体中吸留或夹杂的灰泡成分主要是未参加反应的不活泼气体，也就是燃料燃烧过程中释放出的氮，如：用天然气一空气混合气体的浸没燃烧喷嘴所产生的燃烧产物中，含氮量超过70%，而一般的燃烧方法则允许在燃烧产物中的含氮量不超过30%，对于平板玻璃，则最好不超过10%(重量)。因此，这也是气体夹杂物多的主要原因。用纯氧燃烧工艺可有效解决上述两个问题，但带来的问题是，火焰温度过高，喷嘴蚀损过快，又无法补偿或更换。 3、燃烧器问题：由于燃烧器是浸没在熔体中的，其质量、安放位置以及操作控制都比以往要求严格，否则，一旦燃烧发生故障，使玻璃液进人其内固化，则不能继续使用。另外，当玻璃液达到一定深度时，喷嘴的冲力不够，火焰则不进玻璃液，而从旁边耐火材料喷出。秦皇岛玻璃研究院在试验中就遇到过这种情况。缩小喷嘴直径可解决上述问题，但又会造成燃烧热量不足的问题。 4、耐火材料问题：由于玻璃液在窑内剧烈翻腾，上部结构空间会被飞溅出来的玻璃液所冲刷，一般的硅砖和铬砖适应不了这种熔窑的需要。当在池底设置多个燃烧喷嘴时，也会削弱耐火材料的强度。另外，如在熔液中燃烧天然气(为供入窑内总量的7-10%),会使热交换大大加强。过多地提高直接在熔窑中燃烧的天然气量，耐火材料受蚀严重。 5、玻璃液粘度、气源压力和流量的波动，对混合气体压力和喷速的影响很大，使其难以长期恒定地保持在玻璃液中燃烧，极易造成脱火或回火现象。 6、最为关键的问题是：由于受材料限制，燃烧器(尤其是喷火嘴)极易损耗、寿命较短，而且既无法补偿也难以更换。所以尽管经过长期的研究和试验，却难以投入实际应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种鼓泡浸没燃烧器，其特征是：这种鼓泡浸没燃烧器工作原理是：通过至少一个燃气气体喷口和一个助燃气气体喷口，向熔体中各自、同时或先后鼓出燃气和助燃气两种气泡；由于鼓泡器各气体喷口之间相隔一定距离，使得燃气泡和助燃气泡各自鼓出时均为独立气泡，它们被熔体隔开，不会发生燃烧反应；当燃气和助燃气两种气泡在熔液内部上升过程中，会随着外界压力的逐渐下降而不断膨胀变大并相接触；其接触部分的两种气体会燃烧并快速上升，其底部会形成负压，并将其两侧的两种气泡向一起拉，形成半混半燃的过度气泡；然后继续上升，并达到完全混合燃烧，形成高温烟气泡；从而将热量传给周围的熔液，达到熔化和均化物料的目的；在熔融液体上表面，始终覆盖有一层待熔的原料配合料层，熔液内的燃烧烟气经此料层逸出，并通过与料层换热降温后排掉；燃烧烟气中未完全燃烧的燃气，在熔液表面以及原料配合料层中遇氧气燃烧，并给原料配合料加热；随着原料配合料层底层不断熔化，顶层不断铺上新料层，熔窑便能够连续生产出所需要的熔液。

上述鼓泡浸没燃烧器可由多个传统单喷口的鼓泡器组合构成；也可将多个气体喷口设置在同一个鼓泡浸没燃烧器上，其中一部分气体喷口鼓出燃气，另一部分气体喷口鼓出助燃气。燃气喷口和助燃气喷口各自通过内部气路相连，并连通各自的供气管路。

为防止鼓泡浸没燃烧器被侵蚀，可采取气冷或水冷保护措施，以提高其使用寿命。

这种鼓泡浸没燃烧器可用耐热钢制造，为防止鼓泡浸没燃烧器被侵蚀，可将其与鼓泡砖组合使用。

这种鼓泡浸没燃烧器，与靠压力和速度使燃气和助燃气强制混合的燃烧器截然不同。它使燃气和助燃气在脱离燃烧器后自然混合，达到完全燃烧的目的。

与传统燃烧器相比，鼓泡浸没燃烧器流速慢，在单位时间内输出的热能较小。因此在每个鼓泡浸没燃烧器上需要布置较大数量的喷口，以提供物料熔化所需的热能。这样做的好处是，可使物料十分均匀地熔化和均化；使烟气大面积、均匀、低速、低温排出熔窑，从而提高热效率并及大地简化窑炉结构。

上述鼓泡浸没燃烧器设置在熔池底部。根据熔化面积大小和每个鼓泡浸没燃烧器产生的热强度，以及熔化工艺的需要，来决定所需鼓泡浸没燃烧器的个数和安装位置。要根据燃烧效果决定每个鼓泡浸没燃烧器中燃气气体喷口与助燃气气体喷口的数量和数量比，以及排列方式、相对位置与距离。

上述鼓泡浸没燃烧器中燃气气体喷口与助燃气气体喷口的出口直径，根据其在熔池底部所处位置、熔液深度、气压以及所需气泡大小的不同而异，可从几毫米至几十毫米不等；其鼓泡频率可调。

为了燃气能够完全燃烧，鼓泡浸没燃烧器中燃气气体喷口与助燃气气体喷口的匹配直径和压力可以不同。

上述助燃气可以是压缩空气、富氧或纯氧气体；燃气可以是天然气、煤气、液化石油气等。

其它浸没燃烧器相比，这种鼓泡浸没燃烧器的有益之处在于：1、结构简单，制造容易；2、使用寿命长，制造成本低；3、安全可靠，燃烧完全；4、熔化效率高，熔液均化效果好；5、对耐火材料的侵蚀小；6、高温烟气在熔液和原料配合料层中的换热时间长，热利用率高；7、适合于纯氧高温燃烧，不仅可以熔化高熔点物料，而且烟气量大为减少；8、有利于熔液的澄清和均化；9、对于节能减排具有十分重大的经济和社会效益。

附图说明

图1是这种鼓泡浸没燃烧器之一的外形构造图。

图2是鼓泡浸没燃烧器工作原理图。

图中1.窑底耐火材料，2. 鼓泡浸没燃烧器，3. 燃气气体喷口，3a. 助燃气气体喷口，4. 助燃气泡，5.燃气泡，6.过渡气泡，7. 高温烟气泡，8. 熔液，9.原料配合料层。

具体实施方式

图1中，鼓泡浸没燃烧器2是将两种、多个气体喷口设置在同一个鼓泡器上构成，其中一部分为燃气气体喷口3，另一部分为助燃气气体喷口3a。燃气气体喷口3和助燃气气体喷口3a，各自通过内部气路相连，并连通各自的供气管路（图中未画）。

为防止鼓泡浸没燃烧器被侵蚀，可采取气冷或水冷保护措施（图中未画），以提高其使用寿命。

鼓泡浸没燃烧器2可用耐热钢制造，为防止鼓泡浸没燃烧器2被侵蚀，可将其与鼓泡砖组合使用（图中未画）。

鼓泡浸没燃烧器2，与靠压力和速度使燃气和助燃气强制混合的燃烧器截然不同。它使燃气和助燃气在脱离燃烧器后自然混合，以达到完全燃烧的目的。

与传统燃烧器相比，这种鼓泡浸没燃烧器2流速慢，在单位时间内输出的热能较小。因此在每个鼓泡浸没燃烧器2上需要布置较大数量的喷口，以提供物料熔化所需的热能。这样做的好处是，可使物料十分均匀地熔化和均化；使烟气大面积、均匀、低速、低温排出熔窑，从而提高热效率并及大地简化窑炉结构。

鼓泡浸没燃烧器2设置在熔池底部。根据熔化面积大小和每个鼓泡浸没燃烧器2产生的热强度，以及熔化工艺的需要，来决定所需鼓泡浸没燃烧器2的个数和安装位置。要根据燃烧效果决定每个鼓泡浸没燃烧器2中燃气气体喷口3与助燃气气体喷口3a的数量和数量比，以及相对位置与距离。

鼓泡浸没燃烧器2中燃气气体喷口3与助燃气气体喷口3a的出口直径，根据其在熔池底部所处位置、熔液深度、气压以及所需气泡大小的不同而异，可从几毫米至几十毫米不等；其鼓泡频率可调。

为了燃气能够完全燃烧，鼓泡浸没燃烧器2中燃气气体喷口3与助燃气气体喷口3a的匹配直径和压力可以不同。

图2中，描述了这种鼓泡浸没燃烧器工作原理：通过至少一个燃气气体喷口3和一个助燃气气体喷口3a，向熔体8中各自、同时或先后鼓出燃气泡5和助燃气泡4；由于鼓泡浸没燃烧器2的各气体喷口之间相隔一定距离，使得燃气泡5和助燃气泡4各自鼓出时均为独立气泡，它们被熔体隔开，不会发生燃烧反应；当燃气泡5和助燃气泡4两种气泡在熔液8内部上升过程中，会随着外界压力的逐渐下降而不断膨胀变大并相接触；接触部分的两种气体会燃烧并快速上升，其底部会形成负压，并将其两侧的两种气泡向一起拉，形成半混半燃的过度气泡6；然后继续上升，并达到完全混合燃烧，形成高温烟气泡7；从而将热量传给周围的熔液，达到熔化和均化物料的目的；在熔融液体上表面，始终覆盖有一层待熔的原料配合料层9，熔液8内的燃烧烟气经此料层逸出，并通过与料层换热降温后排掉；燃烧烟气中未完全燃烧的燃气，在熔液表面以及原料配合料层9中遇氧气燃烧，并给原料配合料加热；随着原料配合料层9底层不断熔化，顶层不断铺上新料层，熔窑便能够连续生产出所需要的熔液。

Claims (4)

1.一种鼓泡浸没燃烧器，其特征是：这种鼓泡浸没燃烧器由多个单喷口鼓泡器组合构成，或是将多个气体喷口设置在同一个鼓泡浸没燃烧器上构成，其中一部分气体喷口鼓出燃气，另一部分气体喷口鼓出助燃气，燃气喷口和助燃气喷口各自通过内部气路相连，并连通各自的供气管路。

2.根据权利要求1所述的一种鼓泡浸没燃烧器，其特征是：上述鼓泡浸没燃烧器中燃气气体喷口与助燃气气体喷口的出口直径，从几毫米至几十毫米不等；其鼓泡频率可调。

3.根据权利要求1所述的一种鼓泡浸没燃烧器，其特征是：为了燃气能够完全燃烧，鼓泡浸没燃烧器中燃气气体喷口与助燃气气体喷口的直径和压力不同。

4.根据权利要求1所述的一种鼓泡浸没燃烧器，其特征是：这种鼓泡浸没燃烧器用耐热钢制造，并与鼓泡砖组合使用。