专利名称：稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于玻璃熔制领域，具体而言，本实用新型涉及用于稀相气力输送固
体燃料进入玻璃窑炉以熔制玻璃的装置。
背景技术：
早在上世纪七十年代，人们就已经开始寻求以气体裹带(气力输送)煤粉等固体燃料输送进入玻璃窑炉等工业窑炉，进行玻璃熔制，用以代替成本更高的重油等液体燃料和天然气等气体燃料(参见美国授权专利US3969068和Miller,K. A等的论文pulverizedcoal-airburners for glass tanks. Glass Industry, 1975， 56 (3) :12-14， 25)。当时，所米
用的煤粉和空气的比例(固气比(即，固体燃料的重量气体的重量(kg/kg)))基本是要使煤粉能被相应的空气完全燃烧掉，即固气比范围为煤(碳)和空气(氧)反应的化学计量
比中煤过量10%至空气过量50% (换算得的固气比(kg/kg)约等于i : 8 i : 13)，其
采用的设备相当简单而且在实际使用中容易不可靠。中国授权专利02807101. 8也公开了将高热值、低灰份、低灰熔点、低硫、低钒的固体燃料(主要是石油焦)"以致密空气"气力输送入玻璃窑内燃烧熔制玻璃，其中粉状燃料以相对于化学计量空气过量大约16%空气的
燃料空气比输送的(换算得的固气比(kg/kg)约等于i : io)，也是以非常稀的固气比进行
输送的，即使说明了"以致密空气"气力输送，但是其设备过于复杂而造价高。
为此，随着浓相(gp，固气比(kg/kg)大于30 : i)气力输送在高炉等工业窑炉
上广泛应用的成功，中国授权专利200610069781. 5将高炉上已经广泛成功应用的浓相气力输送设备转用到玻璃窑炉上，其中采用了常规用于浓相气力输送的流化器和补气调节器等部件(参见附图1)来实现，流化气风从流化器罐体下部进入，将固体燃料托起进入排料导管，在补气调节器中在固体燃料气流周围通有补气风，进一步托住固体燃料，从而以大于
30 : i的固气比进行输送。这样采用流化器和补气调节器结构的装置进行浓相输送，其输送的固气比高于30 : 1、输送速度低，因而输送能耗低，可以使用浓相输送的管线，对工业
窑炉风口的理论燃烧温度的影响较前述稀相气力输送的要小。然而，这种流化器和补气调
节器结构比较复杂，本身造价高；浓相气力输送的输送速度过低，容易阻塞输送管线，不适
于长距离输送，和/或需要在输送管线中加装吹扫装置，用以吹掉输送中沉积在管线中的
固体物；而且，更重要的是，本发明人通过长期实验以及交流发现，对于玻璃窑炉自身特点而言，其结构、体积上不同于高炉等冶金、电厂使用的工业窑炉，浓相气力输送的固体燃料由于固气比高，不但在玻璃窑炉中不容易燃烧充分，燃料颗粒会对熔制的玻璃品质产生极大的不利影响，而且对玻璃窑炉池壁和烟道(烟囱)的侵入太厉害，甚至会烧毁烟囱，因此无法投入实际的生产中去。 为此，本发明人经过长期艰苦研究，令人惊讶地发现，通过本实用新型的装置采用较高的优化的固气比进行稀相气力输送，不但不会使输送进入玻璃窑炉的固体燃料对熔制的玻璃品质产生不利影响，也不会对玻璃窑炉池壁和烟道(烟闺)产生过大侵入，从而能够用于实际玻璃熔制；而且，本实用新型的装置适于长距离输送，输送能耗相对于现有稀相气力输送入玻璃窑炉的技术有着显著的降低；而且实际使用中的输送磨损并不厉害，输送管线基本上可以采用浓相气力输送的管线，只需要在管线转角处使用稀相气力输送的管线加固即可，成本并未显著提升；实际使用中对玻璃窑炉风口的燃烧温度的影响也不比浓相气力输送的要显著提高；更令人意外的是，在当前工业窑炉普遍进行浓相气力输送改造的大趋势下，本发明人反其道而行，输送设备中无需结构复杂而成本高的流化器和补气调节器等浓相气力输送部件，代之以使用结构简单、价格便宜、易于维护、寿命长的喷射混合器，进行稀相气力输送(可以说是做到了物尽其用)，而且无需像浓相气力输送设备那样频繁地吹扫输送管线，降低了使用中的能耗；另外，本实用新型的稀相输送设备中采用了氮气罐，因而其安全性符合国家标准，可以投入产业化应用(中国授权专利200610069781. 5中的设备全程使用压縮空气贮罐，不符合安全技术标准，直到现在都无法具备在行业内使用的实用性；美国授权专利US3969068和中国授权专利02807101. 8中以如此低的煤和空气的比例进行输送，更不安全)。总之，本发明人优化出的稀相气力输送装置，相对于本质不同的现有浓相气力输送装置，适于实际熔制玻璃，适于远距离输送，设备综合造价低，综合能耗并不显著提高；相对于现有稀相气力输送装置，大大降低了能耗，而且采用的设备结构简单而造价低，易于维护，取得了相当完美的浓相和稀相气力输送之间的平衡以及更出众的综合效果。
发明内容本实用新型的目的在于提供用于稀相气力输送固体燃料进入玻璃窑炉以熔制玻璃的装置。该装置相对于本质完全不同的现有浓相气力输送装置，完全能够应用于实际熔制玻璃，适于远距离输送，设备综合造价低，而且综合能耗并不显著提高；相对于现有稀相气力输送装置，大大降低了能耗，而且采用的设备结构简单而造价低，易于维护。因此，该方法取得了非常完美的浓相和稀相气力输送之间的平衡以及更出众的综合效果。[0006] 具体而言，本实用新型的目的在于提供一种用于将粉状固体燃料以稀相气力输送进入玻璃窑炉内燃烧以熔制玻璃的装置，其特征在于，其包括粉料仓(3)、喷吹罐(4)、输送罐(5)、喷射混合器(8)、压縮空气罐或氮气罐(6)、分配器(9)、粉料喷枪(2)、压縮空气罐或氧气罐(7)、和玻璃窑炉(l)，其中，粉料仓(3)下部出料口通过导料管线与喷吹罐(4)上部进料口相连接；喷吹罐(4)底部出口直接与输送罐(5)上部进口相连接；输送罐(5)底部出口直接与喷射混合器(8)上部进口 (83)连接；喷射混合器(8)的喷射口 (84)通过稀相气力输送管线与分配器(9)进口相连接；分配器(9)设有多个出口，所述分配器(9)出口分别通过稀相气力输送管线与粉料喷枪(2)进料口相连接，所述粉料喷枪(2)的喷射口位于玻璃窑炉(1)内；粉料喷枪(2)进气口通过导气管线与压縮空气罐或氧气罐(7)相连接；喷吹罐(4)上部进气口通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐(6)相连接，用以在喷吹罐(4)中将粉状固体燃料与空气或氮气混合；喷射混合器(8)中的混合器喷枪(82)的进气口通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐(6)相连接，用以将从喷射混合器(8)上部进口 (83)处落下的粉状固体燃料吸入所述混合器喷枪(82)喷出的气流中并从喷射口 (84)输送出；而且，其中与喷吹罐(4)和喷射混合器(8)相连接的压縮空气罐或氮气罐(6)中至少有一个是氮气罐。本发明人经长期研究发现，该装置能稀相气力输送的固气比达到l : l至8 : l，综合了设备造价、可靠性、易维护性和安全性等诸多方面，其比中国授权专利02807101. 8所公开的设备输送的固气比增加一个数量级以上，比中国授权专利200610069781. 5所公开的设备输送的浓相的低限固气比降低一个数量级，其在设备造价、使用中的综合能耗、熔制玻璃的效果等诸多方面取得令人意想不到的效果。 在本实用新型的装置中，所述固体燃料是本领域技术人员所熟知的能被粉碎成粉状的固体燃料，如可以选自煤和石油焦，更优选是煤。出于对熔制的玻璃品质以及能耗、环保方面的考量，所述固体燃料尤其优选选自高热值、低灰份、低灰熔点、低硫和低钒的煤和石油焦。 在本实用新型的装置中，"稀相"具有所属领域技术人员所能理解的含义，表示固
气比小于30 : i。在本实用新型的装置中，优选稀相气力输送的固气比为i : l至8 : i，优选如3.5 : l至7.5 : 1、4 : l至6 : i等。更优选所述装置能且仅能以i : l至8 : i
的固气比进行气力输送。例如，在进入混合器喷枪(82)的气压确定并且从进口 (83)处落下的粉状固体燃料重量确定的情况下，混合器喷枪(82)的喷射口口径适中，所属邻居技术人员能够根据固气比目标设计或试验出这样的口径，这样的口径既不过大以喷入过多气体从而使固气比低于本实用新型优化的固气比，也不过小以喷入过少气体从而使固气比高于本实用新型优化的固气比。 上述装置中，所用的术语具备所属领域技术人员有能力清楚理解的含义。例如，"口"表示容器壁上的开口，用于使物体进出所述容器，其中"进""口"或"出""口"指的是所述物体进或出所述容器的开口 ，"料"指进出所述容器的物体是粉状固体燃料或是粉状固体燃料与气体的混合物，"气"指进出所述容器的物体是空气、氮气或氧气等气体。又如，"上"、"下"等指示部位的词也可以被所属领域技术人员所理解，为了清楚起见，本文中的"上"指所述部件中线以上的部位或其部分，本文中的"下"指所述部件中线以下的部位或其部分，"顶"指所述部件中线以上而且包括了最高点的部位或其部分，"底"指所述部件中线以下而且包括了最低点的部位或其部分。 上述装置中，所用的各部件具备所属领域技术人员有能力清楚理解的含义，可以根据其作用自行加工得到，优选所用的各部件可以通过商业渠道购买或委托加工。例如，所属领域技术人员能够理解所述压縮空气罐、氮气罐和氧气罐都是加压的，从而能使罐中的相应气体定向流动，如附图2、3箭头所指示的方向流动。又如，"喷射混合器"包括喷射混合器壁(81)、位于上部用于进料的进口 (83)、通入喷射混合器内部的混合器喷枪(82)和喷射口 (84)，如附图3所示的常规的喷射混合器，其进口 (83)位于喷射混合器的顶部，喷射混合器内部向喷射口 (84)方向逐渐縮小。混合器喷枪(82)中需要喷出高速气流，由于高速气流内部气压较小，因此会将从进口 (83)落下的粉状固体燃料吸入气流中，从而形成气力输送。由于混合器喷枪(82)中需要喷出高速气流，气体量大，难以形成高的固气比，因此在当前工业窑炉的浓相气力输送改造中逐步被淘汰，但是经本发明人长期研究得到的本实用新型玻璃窑炉的应用的固气比恰好比浓相的固气比低限还要低一个数量级，喷射混合器完全可以胜任，而且还取得了造价低、寿命长、易维护的优势。因此，优选在上述装置中，所述装置没有补气调节器。还有，术语"管线"指的是管道，而且所述管道上可任选带有阀门。其中，稀相气力输送管线可以采用能够耐稀相气力输送磨损的材料制造，从而防止稀相气力输送中的磨损来损坏管线。但是，经本发明人长期研究，采用本实用新型的固气比在实际气力输送中的磨损并不大，在绝大多数情况下都可以采用浓相气力输送管线，因此，优选所述稀相气力输送管线除了在有转角的部分使用耐稀相气力输送磨损材料之外，其他部分使用浓相气力输送管线材料，这样可以大大节省造价。综合管线和喷射混合器的成本，仍旧比中国授权专利200610069781. 5中的设备低。 上述装置中，优选所述喷吹罐(4)下部还设有进气口，所述进气口通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐(6)相连接。该进气口从喷吹罐(4)下部导入气体，在一定程度上可以起到流化的作用，用以在喷吹罐(4)中将粉状固体燃料与空气或氮气混合得更均匀。另外，也优选所述喷吹罐(4)底部还设有下料伐(41)，用以控制粉状固体燃料与空气或氮气的混合物经输送罐(5)进入喷射混合器(8)中；当然，也优选所述喷吹罐(4)底部不设有下料伐(41)，而在输送罐(5)中设有下料伐(41)，用以控制粉状固体燃料与空气或氮气的混合物进入喷射混合器(8)中。 上述装置中，优选所述喷吹罐(4)还设有放散口，所述放散口通过放散管线与粉料仓(3)进口相连接。放散口用于将喷吹罐(4)内的气压降低，防止喷吹罐(4)内气压过高而造成险情，因此优选放散口设置在喷吹罐(4)上部。由于喷吹罐(4)内放散出去的气体中还包括有粉状固体燃料，直接排入大气既污染环境又浪费固体燃料，因此优选放散管线上还设置有过滤器，将过滤下的固体燃料排入粉料仓(3)进口，将滤出的气体排入大气；另外，也优选放散管线上还设置有布袋收集器，将收集的固体燃料排入粉料仓(3)进口，将其余气体排入大气。 上述装置中，喷吹罐(4)、喷射混合器(8)和粉料喷枪(2)中的任意两个或三个通过相应管线可以连接相同的或不同的压縮空气罐或氮气罐，但是与喷吹罐(4)和喷射混合器(8)相连接的压縮空气罐或氮气罐中至少有一个是氮气罐，例如，喷吹罐(4)的至少一个进气口通过导气管线与氮气罐相连接，而同时喷射混合器(8)中的混合器喷枪(82)的进气口通过导气管线与压縮空气罐相连接；或者，喷吹罐(4)的进气口通过导气管线与压縮空气罐相连接，而同时喷射混合器(8)中的混合器喷枪(82)的进气口通过导气管线与氮气罐相连接；还可以是，喷吹罐(4)与喷射混合器(8)都与氮气罐相连接，等等。由此，可以向上述装置中通入氮气，从而降低粉状固体燃料与气体的混合物中氧气的比例，从而防止在稀相气力输送过程中由于混入过多氧气而造成的不安全性或潜在的不安全性。例如，当氧气比例接近或超过安全值时，尤其是在意外发生时(如管道破损等)，可以大量通入氮气，并优选可以降低或关闭空气的通入，从而迅速降低氧气比例，防止险情的发生。为了更安全起见，也为了更可靠地控制固气比，上述装置中，优选所述装置的喷吹罐(4)、输送罐(5)和/或喷射混合器(8)内还设有浓度传感器，和/或喷吹罐(4)还设有重量传感器(42)，用以将浓度和/或重量信息传输给所述装置的中央控制器从而调节喷吹罐(4)、输送罐(5)和/或喷射混合器(8)的进料量和进气量，从而控制以本实用新型的优化的固气比进行输送，和/或将氧气比例控制在安全范围内。其中，中央控制器可以是计算机，其根据传感器传递来的各种气体、固体成分的浓度和/或重量信息来换算出固气比和/或氧气比例，通过控制诸如管线上阀门和/或下料阀的开闭来调节进料量和进气量。 本实用新型的有益效果在于取得了相当完美的浓相和稀相气力输送之间的平衡以及更出众的综合效果，具体如本实用新型背景技术部分中与现有技术具体比对的。[0015] 为了便于理解，以下将通过具体的附图和实施例对本实用新型进行详细地描述。需要特别指出的是，具体实例和附图仅是为了说明，尤其是权利要求书和说明书中位于括
6号内的附图标记仅仅是为了方便阅读时的理解，并不构成对本实用新型范围的限制。显然本领域的普通技术人员可以根据本文说明，在本实用新型的范围内对本实用新型做出各种各样的修正和改变，这些修正和改变也纳入本实用新型的范围内。另外，本实用新型引用了公开文献(如特定的专利等)，这些文献也是为了更清楚地描述本实用新型，它们的全文内容均纳入本实用新型进行参考，就好像它们的全文已经在本实用新型说明书中重复叙述过一样。
图1显示了采用了流化器和补气调节器结构的浓相气力输送装置的部分结构，该
装置包括喷吹罐4、流化器罐5'和补气调节器8'，并可任选带有下料伐41，其中流化气体通
过流化器罐5'下部的流化风导气管51'导入，将粉状固体燃料托入排料导管52'中并送入
补气调节器8'中，在补气调节器8'中在粉状固体燃料周围进一步导入的补气风，从而进一
步托住粉状固体燃料，从而排出固气比高、速度慢的浓相气力输送的固体燃料及气体。 图2是本实用新型具体实施方式
中的示例性装置的结构示意图。 图3是本实用新型的具体实施方式
中的示例性装置中喷射混合器的结构示意图。
具体实施方式本实用新型的示例性装置及其关键部件的结构如附图2-3所示，其与采用了流化器和补气调节器结构的浓相气力输送装置在关键部件上有着本质的不同，其设置有粉料仓3、喷吹罐4、输送罐5、喷射混合器8、压縮空气罐或氮气罐6、分配器9、粉料喷枪2、压縮空气罐或氧气罐7、和玻璃窑炉1，所述装置没有补气调节器，其中，粉料仓3下部出料口通过导料管线与喷吹罐4上部进料口相连接；喷吹罐4底部出口直接与输送罐5上部进口相连接；输送罐5底部出口直接与喷射混合器8上部进口 83连接；喷射混合器8的喷射口 84通过稀相气力输送管线与分配器9进口相连接；分配器9设有多个出口 ，所述分配器9出口分别通过稀相气力输送管线与粉料喷枪2进料口相连接，所述粉料喷枪2的喷射口位于玻璃窑炉1内；粉料喷枪2进气口通过导气管线与压縮空气罐或氧气罐7相连接；喷吹罐4上部进气口通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐6相连接，用以在喷吹罐4中将煤粉与空气或氮气混合；喷射混合器8中的混合器喷枪82通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐6相连接，用以将从喷射混合器8上部进口 83处落下的煤粉吸入所述混合器喷枪82喷出的气流中并从喷射口 84输送出；而且，其中与喷吹罐4和喷射混合器8相连接的压縮空气罐或氮气罐6中至少有一个是氮气罐。而且在该装置中，所述稀相气力输送管线除了在有转角的部分使用耐稀相气力输送磨损材料之外，其他部分使用浓相气力输送管线材料；所述喷吹罐4下部还设有进气口 ，所述通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐6相连接；所述喷吹罐4还设有放散口，所述放散口通过放散管线与粉料仓3进口相连接；而且所述装置的喷射混合器8内设有浓度传感器，而且喷吹罐4还设有重量传感器42，用以将浓度和/或重量信息传输给所述装置的中央控制器从而调节喷吹罐4、输送罐5和喷射混合器8的进料量和进气量，从而使该装置能用于将煤粉以固气比为1:l至8:l范围内的稀相气力输送进入玻璃窑炉内燃烧以熔制玻璃。 该装置在我国江苏、江西、湖北等省的多家企业已经投入实际的玻璃生产中了，其
7效果完全能够胜任实际的玻璃熔制，而且适于远距离输送，设备结构简单从而综合造价低，易于维护，综合能耗并不比现有浓相气力输送装置显著提高，相对于现有稀相气力输送装置更是大大降低了能耗，取得了相当完美的浓相和稀相气力输送之间的平衡以及相对更出众的综合效果。
权利要求一种稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于其包括粉料仓(3)、喷吹罐(4)、输送罐(5)、喷射混合器(8)、压缩空气罐或氮气罐(6)、分配器(9)、粉料喷枪(2)、压缩空气罐或氧气罐(7)、和玻璃窑炉(1)，其中，粉料仓(3)下部出料口通过导料管线与喷吹罐(4)上部进料口相连接；喷吹罐(4)底部出口直接与输送罐(5)上部进口相连接；输送罐(5)底部出口直接与喷射混合器(8)上部进口(83)连接；喷射混合器(8)的喷射口(84)通过稀相气力输送管线与分配器(9)进口相连接；分配器(9)设有多个出口，所述分配器(9)出口分别通过稀相气力输送管线与粉料喷枪(2)进料口相连接，所述粉料喷枪(2)的喷射口位于玻璃窑炉(1)内；粉料喷枪(2)进气口通过导气管线与压缩空气罐或氧气罐(7)相连接；喷吹罐(4)上部进气口通过导气管线与压缩空气罐或氮气罐(6)相连接，用以在喷吹罐(4)中将粉状固体燃料与空气或氮气混合；喷射混合器(8)中的混合器喷枪(82)的进气口通过导气管线与压缩空气罐或氮气罐(6)相连接，用以将从喷射混合器(8)上部进口(83)处落下的粉状固体燃料吸入所述混合器喷枪(82)喷出的气流中并从喷射口(84)输送出；而且，其中与喷吹罐(4)和喷射混合器(8)相连接的压缩空气罐或氮气罐(6)中至少有一个是氮气罐。
2. 如权利要求1所述的稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于所述固体燃料选自煤和石油焦。
3. 如权利要求l-2之任一所述的稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于所述装置没有补气调节器。
4. 如权利要求l-2之任一所述的稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于所述喷吹罐(4)下部还设有进气口，所述进气口通过导气管线与压縮空气罐或氮气罐(6)相连接。
5. 如权利要求l-2之任一所述的稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于所述喷吹罐(4)还设有放散口，所述放散口通过放散管线与粉料仓(3)进口相连接。
6. 如权利要求l-2之任一所述的稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于所述喷吹罐(4)还设有重量传感器(42)。
7. 如权利要求l-2之任一所述的稀相气力输送固体燃料熔制玻璃的装置，其特征在于所述装置的喷吹罐(4)、输送罐(5)和/或喷射混合器(8)内设有浓度传感器，用以将浓度信息传输给所述装置的中央控制器从而调节喷吹罐(4)、输送罐(5)和/或喷射混合器(8) 的进料量和进气量。
专利摘要本实用新型涉及一种用于将粉状固体燃料以稀相气力输送进入玻璃窑炉内燃烧以熔制玻璃的装置，其包括粉料仓、喷吹罐、输送罐、喷射混合器、压缩空气罐或氮气罐、分配器、粉料喷枪、压缩空气罐或氧气罐、和玻璃窑炉，该装置相对于本质完全不同的现有浓相气力输送装置，完全能够应用于实际熔制玻璃，适于远距离输送，设备综合造价低，而且综合能耗并不显著提高；相对于现有稀相气力输送装置，大大降低了能耗，而且采用的设备结构简单而造价低，易于维护。
文档编号C03B5/235GK201520714SQ20092017040
公开日2010年7月7日 申请日期2009年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者陆平 申请人:陆平