[发明专利]具有改善的生产率的玻璃熔炉

说明书

本发明涉及通过控制进料区内的操作条件，以减小所述进料区内和外侧的熔炉炉冠处温度之间的差值来改善采用热化学再生的玻璃熔炉操作的效率和产量。

技术领域

本发明涉及其中封闭式熔炉在升高的温度下操作的工业过程。本发明具体地涉及用于生产玻璃的熔炉。

背景技术

玻璃通常通过在熔炉中将玻璃制造材料熔融来生产，所谓的玻璃制造材料意指原材料诸如砂、石灰石和苏打灰(称为“批料”)和再循环的玻璃片(称为“碎玻璃”)。玻璃制造材料通常在或接近熔炉的一端(“后壁”)进料以产生均匀的熔融玻璃流，其可例如通过移除溶解气体和气泡(“澄清”)被进一步加工，并且熔融玻璃离开熔炉(通常从“前壁”出来)以在熔炉的下游形成并冷却成固体产物。

熔融玻璃制造材料需要在熔炉中建立升高的温度，以熔融固体剥离制造材料并且在所述熔炉中并且在其通过所述熔炉或从所述熔炉中出来时将熔融玻璃制造材料保持在熔融状态。升高的温度通常通过在熔炉内的多个燃烧器处燃烧燃料来建立。燃料可与作为氧气源的空气一起燃烧，或在所谓的“氧-燃料”燃烧中，可与氧含量高于空气的气态氧化剂一起燃烧，如本文所述。

在玻璃熔融炉中，炉冠的温度将通常在炉冠位置处表现出峰值(“热点”)，这通常决定了熔炉生产玻璃的最大操作能力，因为最大熔炉生产率通常受最大可用炉冠耐火温度限制。据信通过熔融更多玻璃，即通过将更多批料和碎玻璃材料装入玻璃熔融炉中来增加玻璃熔融炉的输出的尝试需要增加对熔炉的燃料输入以便提供必要的附加的热量并维持熔融玻璃浴中的适当温度分布。然而，随着燃料输入增加以产生更多的玻璃，炉冠温度将增加。这不是可行的解决方案，因为当增加燃烧时，将增加炉冠热点，并且因为当炉冠热点温度已经在或接近其可被炉冠容忍的最大值时，接近热点燃烧速率不能在不具有损坏炉冠风险的情况下进一步增加。为增加生产率但不增加热点处的温度，有时使用其它方法，诸如辅助电熔(通过浸没电极电加热直接熔融玻璃)以及批料和碎玻璃预热。然而，这些方法导致高资本成本和高操作成本。

在氧-燃料燃烧炉和燃料-空气燃烧炉中，烟道端口通常定位在后壁中或接近后壁的侧壁中，即在熔炉的相对最冷的区域中。将烟道端口定位在熔炉的最冷区域中的原因是使离开熔炉的烟气的显热损失最小化。可能预计附加的空气-燃料或氧-燃料燃烧器可定位在该区域中以提供附加的热量，这是熔融进料到熔炉的附加的玻璃制造材料所需的附加的热量。然而，本发明人已经发现，当利用空气-燃料或氧-燃料燃烧增加进料区中的燃烧速率时，离开熔炉的烟气的温度急剧升高并且产生熔融玻璃的能消急剧增加。此外，可预期来自此类添加的燃烧器的热通量通过在熔炉内发生的辐射热交换而增加熔炉的其它区域中(包括炉冠“热点”处)的温度。为了将热点温度保持低于在安全限，必须降低接近热点的燃烧速率。必须通过增加进料区内的燃烧速率来弥补接近热点的热点燃烧速率的降低，这进一步增加了烟气温度。此外，通常认为正确的纵向炉冠温度分布对于生产优质玻璃和增加装填区温度，但不增加热点温度是必不可少的，迄今认为增加热点温度对玻璃质量具有不利影响。

因此，预期在接近后壁的玻璃熔融炉区域中提供燃烧器(玻璃制造材料进料到其中)不是增加熔炉的玻璃制造能力的可行性选择。

发明内容

本发明人已经发现，与预期的相反，燃烧可设置在接近熔炉后壁的区域中但不增加熔炉炉冠的热点温度，并且允许增加来自该熔炉的优质玻璃的产量。

该发现的一个方面是一种生产熔融玻璃的方法，该方法包括：

(A)将玻璃制造材料进料到玻璃熔融炉中，所述玻璃熔融炉具有后壁、前壁和彼此面对并且各自从后壁延伸到前壁的一对侧壁，以及炉冠，其中将玻璃制造材料进料到进料区中，所述进料区从后壁延伸最多至熔炉的从后壁朝向前壁的长度的30％，

其中燃烧器不定位在侧壁中，或者至少一个氧-燃料或空气-燃料燃烧器定位在每个侧壁中以通过在每个所述燃烧器处燃烧对熔炉中的玻璃制造材料提供热量，