[发明专利]在熔炉中燃烧燃料的方法及生产熔融玻璃的方法

说明书

在分级燃烧中，其中燃料被进料到熔炉中，并且少于完全燃烧燃料所需的全部气态氧化剂的气态氧化剂被进料至燃料并燃烧，这产生了未燃烧的燃料，并且燃烧燃料所需的气态氧化剂的剩余部分通过第二端口被进料到熔炉中，燃料在第二端口被进料并燃烧，以加热第二端口并减缓在第二端口处形成沉积物的趋势。

相关申请

本申请要求于2017年10月13日提交的美国临时申请序列号 62/571,934的权益，该临时申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及工业熔炉中的燃烧，诸如玻璃熔炉、水泥窑、焚烧炉等。还涉及分级燃烧以减少氮氧化物的形成。

背景技术

分级燃烧用于熔炉，例如氧燃料玻璃熔炉，以减少氮氧化物的产生和排放。在分级燃烧中，燃料和气态氧化剂以亚化学计量比进料到燃烧区并燃烧。以亚化学计量是指与燃料一起进料的气态氧化剂的量不足以完全燃烧进料的燃料。靠近高温火焰的较低氧和氮浓度减少了形成的氮氧化物的量。完成燃料燃烧所需的氧化剂(在此称为“分级氧气”)量的余量被进料到燃烧单元内的不同位置。然而，现已发现，当进行分级氧-燃料燃烧时，用于进料分级氧的端口开口非常容易结垢和劣化，从而快速堵塞该端口开口。

本发明解决了分级燃烧的这些弊端。

发明内容

本发明的一个方面是一种在熔炉中燃烧燃料的方法，包括：

(A)将第一燃料流进料到所述熔炉中，将第一气态氧化剂流进料到所述熔炉中，其提供的氧气量少于完全燃烧进料到所述第一燃料流中的所述燃料所需的氧气量，并且在所述熔炉中使所述第一燃料流中的所述燃料与所述第一气态氧化剂流中的所述氧气燃烧，以产生燃烧产物和未完全燃烧燃料的混合物；

(B)将第二燃料流进料到凹入所述熔炉的壁中并朝向所述熔炉内部开口的端口的内部空间中，并将第二气态氧化剂流进料到所述端口的所述内部空间中，其量相对于进料到所述第二燃料流中的所述燃料提供化学计量过量的氧气，以及在底部位于所述端口内的火焰中燃烧进料到所述端口的所述内部空间的所述燃料和气态氧，以将所述端口加热到至少1500华氏度，并产生第二混合物，所述第二混合物包含所述燃烧的产物和来自所述第二氧化剂流的未反应的氧气，所述第二混合物处于至少1500华氏度的温度并填充所述第二端口；并且

(C)将所述第二混合物通入所述熔炉中，并在所述熔炉中使未完全燃烧的燃料与所述未反应的氧气燃烧。

本发明的优选实施方案是一种生产熔融玻璃的方法，包括：

将包含选自钠和钾的氧化物、氢氧化物、硅酸盐和硫酸盐及其混合物的材料的玻璃制造成分进料到玻璃熔炉中，并在所述熔炉中通过燃烧的热量熔化所述玻璃制造成分，所述燃烧通过以下步骤产生：

(A)将第一燃料流进料到所述熔炉中，将第一气态氧化剂流进料到所述熔炉中，其提供的氧气量少于完全燃烧进料到所述第一燃料流中的所述燃料所需的氧气量，并且在所述熔炉中使所述第一燃料流中的所述燃料与所述第一气态氧化剂流中的所述氧气燃烧，以产生燃烧产物和未完全燃烧燃料的混合物；

(B)将第二燃料流进料到凹入所述熔炉的壁中并朝向所述熔炉内部开口的端口的内部空间中，并将第二气态氧化剂流进料到所述端口的所述内部空间中，其量相对于进料到所述第二燃料流中的所述燃料提供化学计量过量的氧气，以及在底部位于所述端口内的火焰中燃烧进料到所述端口的所述内部空间的所述燃料和气态氧，以将所述端口加热到至少1500华氏度，并产生第二混合物，所述第二混合物包含所述燃烧的产物和来自所述第二氧化剂流的未反应的氧气，所述第二混合物处于至少1500华氏度的温度并填充所述第二端口；并且

(C)将所述第二混合物通入所述熔炉中，并在所述熔炉中使未完全燃烧的燃料与所述未反应的氧气燃烧。

附图说明

图1是可以实施本发明的熔炉的一部分的剖视图。