专利名称：一种马蹄焰熔窑的制作方法
技术领域：
本实用新型属于能源高效利用技术领域，涉及高效燃烧、强化传热以及余热利用，尤其涉及一种马蹄焰熔窑。
背景技术：
水玻璃熔窑的作用是将配合料进行加热，使之熔融、反应形成一定模数的硅酸钠熔融液。蓄热式马蹄焰熔窑是生产水玻璃的一种重要窑型。助燃空气经蓄热室预热后在熔窑内与燃料接触，燃烧形成的火焰在窑炉内呈回转的马蹄形。马蹄焰熔窑一期结构紧凑、热效率高的特点成为水玻璃熔窑发展的重要方向。中国专利文献CN2477629Y公开了一种马蹄焰玻璃球窑，包括蓄热室、小炉、含熔化池的窑炉本体，喷枪、投料池、工作池及制球机组；该实用新型由于采用带内喷头的高效喷枪，并在燃气进口部增设燃气蓄热室，并将小炉加长以提高助燃风的流速、流量；熔化池的长宽比达1.5 1.9，每吨产品耗气量下降45% 50%、耗电下降40%。因而具有设计先进、熔化面积大、熔化率高，能耗和生产成本显著降低，而生产率和经济效益高并可用于传统窑炉的改造等特点。然而，由于上述技术上的改进致使其存在如下问题，一方面，采用带有内喷头的高效喷枪，产生的高温火焰对熔窑侧壁胸墙及后脸墙的冲刷，会使窑炉的寿命缩短，另外窑池内热点位置不理想，窑池内水玻璃液的对流较弱，不利于热量传递。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是:提供一种具有新型燃料喷枪的安装结构的马蹄焰熔窑，解决了高温火焰对熔窑侧壁胸墙及后脸墙的冲刷问题，同时改善了瑶池内热点的位置，提高热传递效率和熔融质量。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:—种马蹄焰熔窑，包括窑池、蓄热室以及连接管线，所述窑池上设置有进料口和出料口，所述蓄热室为两个，分别通过小炉与所述窑池相连接，两蓄热室相对于所述窑池的中线轴对称布置，所述蓄热室的烟道中设置有烟气换向阀，所述窑池墙壁上设置有燃料喷枪，所述窑池底部设置有鼓泡器。进一步的，所述窑池四面分别为前端的前脸墙、两侧的胸墙和后端的后脸墙，所述小炉与所述窑池的前脸墙相连接，所述进料口设置在胸墙上靠近前脸墙的一端，所述出料口设置在所述后脸墙上。进一步的，所述鼓泡器为单排鼓泡器或多排鼓泡器，所述鼓泡器设置在窑池底部，其与前脸墙距离为窑池总长的2/3，沿平行于所述前脸墙的方向设置，靠近所述窑池中线处的鼓泡器所采用的鼓泡气体为富氧或纯氧，靠近胸墙处的鼓泡器所采用的鼓泡气体为空
气。 进一步的，所述小炉与窑池的连接口位于窑池内的水玻璃液面上方，所述小炉以偏向窑池的中线4° 6°且向下偏向水玻璃面15° 25°的角度与所述窑池连接。进一步的，所述燃料喷枪包括设置在前脸墙上小炉与窑池连接处下方的前脸墙燃料喷枪，以及设置在窑炉两侧胸墙上的胸墙纯氧燃烧器，所述胸墙纯氧燃烧器与前脸墙的距离为窑池总长的2/3。进一步的，所述前脸墙燃料喷枪的功率大于所述胸墙纯氧燃烧器的功率。进一步的，所述前脸墙燃料喷枪的喷料口偏向窑池中线2° 6°，向上偏离水玻璃液面3° 6°，靠近窑池中线的前脸燃料墙喷枪偏向窑池中线的角度大于靠近胸墙的前脸墙燃料喷枪，所述胸墙纯氧燃烧器的喷口偏向水玻璃液面1° 5°。进一步的，所述胸墙纯氧燃烧器对称的设置在所述两侧胸墙上，单侧设置有一至两只胸墙纯氧燃烧器。进一步的，所述烟气换向阀、燃料喷枪以及鼓泡器连接空燃比控制系统。本实用新型的有益效果为:高温助燃空气与燃料入射角度相对，两者在一定程度上形成错流，空气和燃料混合效果更好。由于燃料喷射方向以一定角度偏向窑池中线，从而减少了高温火焰对窑池侧壁胸墙的冲刷和烧蚀，延长了窑池的寿命，同时使得窑池内的热点区域向窑池中线移动，使马蹄焰熔窑的加热效果更好。前脸墙燃料喷枪之间不会相互干扰，使加热效率更高。燃料喷枪能够引入冷空气作为燃料喷枪的冷却风，防止燃料喷枪被烧蚀。通过气体鼓泡来使窑池内的熔融水玻璃液形成强制环流，有利于配料的熔化与反应，提高水玻璃产品的质量。通过空气鼓泡与纯氧/富氧鼓泡相结合，在提高窑池中线附近热点温度的同时，又避免了窑池两侧胸墙的高温烧蚀。在胸墙上设置有胸墙纯氧燃烧器，提高了水玻璃液面的热点温度及熔化率。以上措施避免了火焰对后脸墙耐火砖的冲刷，提高了窑炉系统效率，并减少了污染物的排放。设置有自动化燃烧控制系统，能够准确控制空气和燃料的配比。
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。图1为本实用新型所述的马蹄焰熔窑俯向示意图。图2为本实用新型所述的马蹄焰熔窑侧向示意图。图中:1、窑池；2、第一蓄热室；3、第二蓄热室；4、小炉；5、进料口 ；6、出料口 ；7、烟气换向阀；8、前脸墙；9、后脸墙；10、胸墙；11、前脸墙燃料喷枪；12、胸墙纯氧燃烧器；13、鼓泡器；14、水玻璃液面；15、总烟道；16、总助燃风道。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。如图1、2所示，于本实施例中，本实用新型所述的一种马蹄焰熔窑，包括窑池1、蓄热室以及连接管线，所述窑池I成矩形结构，四面分别为前端的前脸墙8、两侧的胸墙10和后端的后脸墙9，所述前脸墙8的垂直平分线称为所述窑池I的中线，所述前脸墙8上通过小炉4连接有蓄热室，所述蓄热室用于烟气余热回收，所述小炉4作为将高温烟气导入窑池I的通道，所述蓄热室为两个分别为第一蓄热室2和第二蓄热室3，第一蓄热室2、第二蓄热室3相对于所述中线轴对称设置，所述第一蓄热室2、第二蓄热室3的烟道中均设置有烟气换向阀7，烟气换向阀7用于改变来自总助燃风道16的助燃风和来自窑池I中烟气的流向，实现窑池I和蓄热器中气流的换向。所述胸墙10上靠近前脸墙8的一端设置有进料口 5，所述后脸墙9上设置有出料口 6 ;所述小炉4与窑池I的连接口位于窑池I内的水玻璃液面上方，所述小炉4以偏向窑池I的中线5°且向下偏向水玻璃液面14的角度为20°与所述窑池I连接。在所述小炉4与窑池I的连接口下方设置有前脸墙燃料喷枪11，所述前脸墙燃料喷枪11为四个，每个小炉4与窑池I的连接口下方的同一水平面上设置有两个所述前脸墙燃料喷枪11，四个所述前脸墙燃料喷枪11的喷料口均向上偏离水玻璃液面14的角度为5°，靠近窑池I中线的前脸墙燃料喷枪11的喷料口偏向窑池中线6°，靠近胸墙10的前脸墙燃料喷枪11的喷料口偏向窑池中线3°。所述两侧的胸墙10上各设置有一只胸墙纯氧燃烧器12，所述胸墙纯氧燃烧器12采用浓度大于80%的纯氧助燃。所述胸墙纯氧燃烧器12与前脸墙8的距离为窑池I总长的2/3，所述胸墙纯氧燃烧器12的喷口偏向水玻璃液面14的角度为5°，所述前脸墙燃料喷枪11的功率大于胸墙纯氧燃烧器12的功率。所述窑池I底部两只胸墙纯氧燃烧器12的连线附近交错布置两排鼓泡器13，鼓泡器13之间的距离以各个鼓泡器13之间互不干扰为准，两侧的鼓泡器13距离窑池I的胸墙10的距离在500mm以上；所述鼓泡器13采用的鼓泡气体有两种，在靠近胸墙10处的鼓泡器13采用的鼓泡气体为空气，在靠近窑池I中线处的鼓泡器13采用的鼓泡气体为纯氧，所述烟气换向阀7、燃料喷枪、胸墙纯氧燃烧器12以及鼓泡器13连接空燃比控制系统。工作时空气经鼓风机进入总助燃风道16，经烟气换向阀7进入第一蓄热室2预热，预热后的空气经小炉4以一定角度进入窑池I ;燃料由燃料喷枪以一定角度喷入窑池1，与助燃空气相遇燃烧；然料与空气的量保持在预定的空燃比；水玻璃原料从进料口 5连续加入到窑池I中，经受热熔化、反应、澄清后形成的熔融态水玻璃由出料口 6流出；燃料燃烧形成的火焰和高温烟气在 窑池I内回转流动呈马蹄形加热反应物料，而后经另一侧小炉4进入第二蓄热室3，在第二蓄热室3内，烟气继续放出热量给蓄热体，从而使热量得到回收，降温后的烟气从第二蓄热室3排除经烟气换向阀7排入总烟道15 ;靠近窑炉I中间的约一半数量的鼓泡器13采用压缩纯氧鼓泡，以减少由于鼓泡带入的氮气量，鼓泡的纯氧在水玻璃液面14具有补氧助燃作用，提高热点温度，靠近胸墙10的约一半数量的鼓泡器13采用压缩空气鼓泡，避免胸墙10受到高温烧蚀；鼓泡方式可采用连续鼓泡，也可采用脉冲鼓泡，单个鼓泡器的鼓泡气量为5 20Nm3/h ;在窑池I两侧胸墙10离前脸墙8约2/3位置设置有胸墙纯氧燃烧器12，提高了窑池I内水玻璃液面14的热点温度及熔化率，监测第二蓄热室3排烟出口的温度，当排烟温度上升到规定温度后，烟气换向阀7换向，空气通过第二蓄热室3预热后进入窑池，第一蓄热室2对应的燃料喷枪停止喷燃料，第二蓄热室3对应的燃料喷枪开始喷射燃料，然后监测第一蓄热室2排烟出口的温度，当温度逐渐上升到设定温度后，烟气换向阀7再次换向，在换向过程中，同侧的小炉4出口下方喷枪与胸墙10位置的胸墙纯氧燃烧器12的切换过程应保持一致，完成一个蓄热式燃烧循环。根据窑池I内测温点的温度，来调节燃料量，通过空燃比控制系统进一步调节助燃空气的量，从而使窑池I内测温点符合工艺要求。
权利要求1.一种马蹄焰熔窑，其特征在于，包括窑池、蓄热室以及连接管线，所述窑池上设置有进料口和出料口，所述蓄热室为两个，分别通过小炉与所述窑池相连接，两蓄热室相对于所述窑池的中线轴对称布置，所述蓄热室的烟道中设置有烟气换向阀，所述窑池墙壁上设置有燃料喷枪，所述窑池底部设置有鼓泡器。
2.根据权利要求1所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述窑池四面分别为前端的前脸墙、两侧的胸墙和后端的后脸墙，所述小炉与所述窑池的前脸墙相连接，所述进料口设置在胸墙上靠近前脸墙的一端，所述出料口设置在所述后脸墙上。
3.根据权利要求2所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述鼓泡器为单排鼓泡器或多排鼓泡器，所述鼓泡器设置在窑池底部，其与前脸墙距离为窑池总长的2/3，沿平行于所述前脸墙的方向设置，靠近所述窑池中线处的鼓泡器所采用的鼓泡气体为富氧或纯氧，靠近胸墙处的鼓泡器所采用的鼓泡气体为空气。
4.根据权利要求1所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述小炉与窑池的连接口位于窑池内的水玻璃液面上方，所述小炉以偏向窑池的中线4° 6°且向下偏向水玻璃面15° 25°的角度与所述窑池连接。
5.根据权利要求2所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述燃料喷枪包括设置在前脸墙上小炉与窑池连接处下方的前脸墙燃料喷枪，以及设置在窑炉两侧胸墙上的胸墙纯氧燃烧器，所述胸墙纯氧燃烧器与前脸墙的距离为窑池总长的2/3。
6.根据权利要求5所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述前脸墙燃料喷枪的功率大于所述胸墙纯氧燃烧器的功率。
7.根据权利要求5所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述前脸墙燃料喷枪的喷料口偏向窑池中线2° 6°，向上偏离水玻璃液面3° 6°，靠近窑池中线的前脸燃料墙喷枪偏向窑池中线的角度大于靠近胸墙的前脸墙燃料喷枪，所述胸墙纯氧燃烧器的喷口偏向水玻璃液面1° 5°。
8.根据权利要求5所述的马`蹄焰熔窑，其特征在于，所述胸墙纯氧燃烧器对称的设置在所述两侧胸墙上，单侧设置有一至两只胸墙纯氧燃烧器。
9.根据权利要求1所述的马蹄焰熔窑，其特征在于，所述烟气换向阀、燃料喷枪以及鼓泡器连接空燃比控制系统。
专利摘要本实用新型公开一种马蹄焰熔窑，包括窑池、蓄热室以及连接管线，所述窑池上设置有进料口和出料口，所述蓄热室为两个，分别通过小炉与所述窑池相连接，两蓄热室相对于所述窑池的中线轴对称布置，所述蓄热室烟道设置有烟气换向阀，所述窑池墙壁上设置有燃料喷枪，所述窑池底部设置有鼓泡器；本实用新型提供一种具有新型燃料喷枪的安装结构的马蹄焰熔窑，解决了高温火焰对熔窑侧壁胸墙及后脸墙的冲刷问题，同时改善了窑池内热点的位置，提高热传递效率。
文档编号C03B5/00GK203095831SQ20132003591
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者吴竺, 王建召, 陈祎, 章爱娟 申请人:上海新奥能源科技有限公司