[发明专利]用于燃烧固体燃料的方法和燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃熔炉中的固体燃料的燃烧，更特别地讲，涉及一种用于燃烧固体燃料的燃烧器和方法，用于熔化玻璃、金属或非金属材料，用于产生蒸汽和/或其他应用。

背景技术

在不同类型的炉和不同类型的燃料中融化玻璃，这取决于制品的最终特性，以及还涉及熔融和精炼过程的热效率。单元熔炉用于熔化玻璃(借助于气体燃料)，这些炉沿着炉的侧面具有多个燃烧器，整个单元看似封闭箱，其中具有烟囱，所述烟囱可放置在给料器的开始处或炉的最末端即向着下游。然而，在离开高温操作炉的玻璃中具有巨大的热损失。在2500℉，例如，废气中的热量占天然气燃烧炉的热输入的62％。

为了利用废气的剩余热量，有人提出了更复杂和昂贵的设计，称作蓄热炉。众所周知，为了操作蓄热玻璃熔炉，多个气体燃烧器与并排设置的一对密封蓄热器关联。每个蓄热器具有下腔室、位于下腔室上方的耐火结构、和位于该结构上方的上腔室。每个蓄热器具有将相应的上腔室与炉的熔融和精炼腔室连接起来的相应的口。燃烧器设置成用于燃烧适用于玻璃熔炉中的燃料，例如天然气、液体石油、燃料油或其他气态或液体燃料，因此供给热量来熔化和精炼腔室中的玻璃制备材料。熔化和精炼腔室在其一端被供给玻璃制备材料，投料口位于该端处，在其另一端处设有熔融分配器，所述分配器包括一系列口，熔融玻璃可通过所述口从熔化和精炼腔室移除。

燃烧器可以以多种可能结构安装，例如贯通口结构、侧口结构或下口结构。在点火周期中，燃料例如天然气从燃烧器供给到预热空气的来流中，所述预热空气来自每个蓄热器，且最终火焰和在所述火焰中产生的燃烧产物行进经过熔融玻璃的表面，且向熔化和精炼腔室中的那个玻璃传递热量。

操作时，蓄热器在燃烧空气和废热周期之间交替地循环。根据特殊的炉，每20分钟或30分钟颠倒火焰的路径。每个蓄热器的目的是用于存储废热，这使得可具有较高的效率和较高的火焰温度，否则就是冷空气的情况。

为了操作玻璃熔炉，供给到燃烧器的燃料和供给的燃烧空气通过在炉口和结构的顶部处测量存在的氧气和可燃材料的量进行控制，以确保在熔化腔室内或在沿着熔化腔室的多个点处，燃烧空气供给少于正在供给的燃料的安全燃烧所需的燃烧空气供给。

然而，能量成本(主要是天然气)的连续螺旋式上涨已使主要的浮法玻璃制造商增加“额外成本”。

在市场的经济和金融暂付之前，天然气的价格具有高的变动的观测期。对于许多公司，天然气已变为策略性因素，所述策略性因素的影响已影响到操作成本，因此会影响财务状况。为此，各个公司已优选寻找代用燃料，且这些燃料中的许多燃料是固体的。

许多类型的煤、石油焦炭和另一类型的固体材料可以以粉碎的形式燃烧，且当在炉中燃烧时，以便为多种工业应用产生热量。

使用固体燃料作为能量的主要问题之一涉及燃烧器的设计，以便使它们可具有高的燃烧效率、适于操作的火焰、高的能量效率，且不存在由于固体燃料的坏的燃烧而产生材料的积聚。

而且，这些问题可引起高的CO和/或颗粒的排放(基本地，在焦炭的操作中由于燃料实现的较小的火焰温度而降低NOx的产生)，且必须增加这种类型的燃烧器的操作成本和设计制造成本，从而使其非常高。

目前，已经存在一些燃烧系统，所述系统已被开发用于作为煤或石油焦炭的固体燃料的燃烧，例如，公开于1983年9月1日的Uwe Wiedmann等人的PCT公开PCT/EP83/00036描述了一种用于粉状、气体和/液体燃料的燃烧器。该燃烧器具有带有壁的点火腔室，所述点火腔室敞开且具有回转对称性，而且具有连接到其上的排气管。

在腔室壁的中心，设有用于允许输入燃料喷射物的管的入口、和环绕着所述入口的用于允许输入燃烧空气涡流的空气供给部件，所述燃烧空气在点火腔室内产生热的循环流，从而混合燃料喷射物并以高的点火温度加热燃料喷射物。供给到点火腔室的涡流的空气量仅是所需的总燃烧空气的一部分。在腔室壁与排气管之间的区域设有第二空气进入管，另一部分燃烧空气可通过第二空气进入管导入点火腔室中，所述部分完全或部分与燃料喷射物混合。进入点火腔室内以与燃料喷射物混合的燃料空气部分的总和(因此，用于燃烧的点火和启动)被调节成不超过所需的总燃烧空气的50％。通过组合使用所有这些措施，提供了特别适合于产生工业处理用热量的燃烧器，所述燃烧器还在中间和可变的功率比的情况下具有稳定的点火，在燃烧腔室中产生具有细长和薄的形式的火焰，从而具有低的颗粒径向偏转。