[发明专利]用于预加热玻璃制造材料的方法及装置

说明书

本申请是2008年12月1日提交的、名称为“用于预加热玻璃制造材料的方法及装置”、申请号为200780020197.3的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及玻璃生产，更具体地，涉及通过与燃烧产物（烟气）的热交换对玻璃制造材料的加热，所述燃烧产物在燃烧中形成，所述燃烧被实施以产生用于使玻璃制造材料熔化的热。

背景技术

常规玻璃制造方法需要建立于玻璃熔炉温度，所述玻璃熔炉温度足够高以熔化玻璃制造材料（所述玻璃制造材料表示一种或多种材料例如砂、纯碱、石灰石、白云石、长石、红铁粉（它们被统称为“批料”）和/或破碎的、边角料的和回收的玻璃（称为“碎玻璃”））。所需的高温一般通过烃类燃料（例如天然气）的燃烧获得。所述燃烧产生气态燃烧产物（也称作烟气）。即使在实现了从燃烧到待熔化玻璃制造材料的较高传热效率的玻璃制造设备中，离开熔融槽的燃烧产物通常也具有远超过2000°F的温度，从而造成在玻璃制造操作中所产生能量的相当大的浪费，除非可以从所述燃烧产物至少部分地回收热能。现有技术已经通过使用称作再生器的烟气-空气换热器来解决该问题。在常规的空气焙烧再生炉中，通过预加热输入的燃烧空气以在再生器中部分地回收烟气中的废热，烟气在通过再生器后的出口温度被降低至大约800-1000°F。

相比于燃料与空气的燃烧，烃类燃料与平均氧体积百分比至少为35的气态氧化剂的燃烧（称作“全氧燃烧”）为玻璃制造操作提供了许多优点。在这些优点中包括：提供了较高传热和较短熔化时间的较高火焰温度；以及减小了离开玻璃熔炉的气态燃烧产物的总体积，这使得所需的气体处理设备的尺寸减小。在具有这种较高氧含量的氧化剂的燃烧中形成的气态燃烧产物可具有1800°F或更高的温度，甚至2000°F或更高的温度。因此，全氧燃烧的气态燃烧产物比常规空气焙烧燃烧的燃烧产物含有更多的热能，所述热能应当有利地用于改善玻璃制造操作的总能量效率。

虽然在玻璃制造领域已注意到使用来自玻璃熔炉的热气态燃烧产物中的热来预加热在玻璃制造中送入的待熔化玻璃制造材料，但迄今所知的技术认为热燃烧产物的温度在被供应以开始与玻璃制造材料换热时应当不超过大约1000-1300°F。考虑到构成换热器的材料承受较高温度的能力，以及考虑到玻璃制造材料在换热步骤中如果变得过热则会开始软化并且变粘着（或“胶粘”），导致生产量降低乃至换热器通道堵塞的趋势，因而确定了上述最高温度。玻璃制造材料变粘着或胶粘的温度取决于批料成分以及与玻璃制造材料接触的材料，并且认为对于用普通批料制造用于瓶罐和窗玻璃的纳钙玻璃，该温度应在1000-1300°F之间。在常规空气焙烧再生炉中，在再生器之后的烟气出口温度大约为800-1000°F，并且不需要在批料/碎玻璃预热器之前使烟气冷却。

当气态燃烧产物是通过全氧燃烧获得的燃烧产物时，传统观念认为所述燃烧产物需要在可以与引入的玻璃制造材料开始换热之前被冷却到1000-1300°F的范围。有很多实例表明了现有技术认为必须在烟气被用于加热引入的玻璃制造材料之前使烟气的温度降低。这样的实例包括：C. P. Ross等人，“Glass Melting Technology: A Technical and Economic Assessment”, Glass Manufacturing Industry Council, August 2004, pp. 73-80；G. Lubitz等人，“Oxy-fuel Fired Furnace in Combination with Batch and Cullet Preheating”, 发表于NOVEM Energy Efficiency in Glass Industry Workshop (2000), pp. 69-84；美国专利No.5,412,882；美国专利No.5,526,580；以及美国专利No.5,807,418。

然而，通过向燃烧产物流添加气态稀释剂（例如空气）和/或将冷却液喷到该燃烧产物流中以降低该燃烧产物流的温度是不利的，因为这种方法减少了留在气态燃烧产物中可回收的热量，增加了气体处理设备的尺寸，并且添加了附加设备和工艺费用。

因此，在本领域中需要允许从全氧燃烧的气态燃烧产物到玻璃制造材料的实用且有效地换热的方法和装置，其即使在玻璃制造操作中使用全氧燃烧时遇到相对较高温度的情形下也能被实施。

发明内容

本发明的一种方案是玻璃熔化方法，包括

(A)    将加热的玻璃制造材料送入玻璃熔炉中；