用于浸没燃烧式熔化的燃烧器的制造方法

文档序号:9692446阅读:483来源:国知局
用于浸没燃烧式熔化的燃烧器的制造方法
【专利说明】
[0001 ]本申请要求2013年2月28日提交的美国申请第61/770593号的优先权权益,其内容 全文以参见的方式纳入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及浸没燃烧式熔化。更具体地,本发明涉及用于浸没燃烧式熔化的燃烧 器,且更具体地涉及在燃烧室内部将氧化剂与燃料气体混合的用于浸没燃烧式熔化的燃烧 器。
[0003] 背景
[0004] 在常规的玻璃熔化器中,燃烧器位于熔化器中的玻璃材料表面上方(例如玻璃配 合料和后面熔化的玻璃材料,或者统称"玻璃熔融物")并朝向玻璃熔融物的顶表面向下引 导。在努力提高玻璃熔化器的热效率中,燃烧器也位于熔化物的表面下方并在玻璃熔融物 中进行燃烧,这被称为浸没燃烧式熔化器("SCM")。在SCM中,燃烧器的火焰和产物(主要是 碳氧化物和水)行进穿过并直接接触玻璃带,由此将热量直接传递至玻璃带,带来比常规玻 璃熔化器更有效的至玻璃熔融物的热传递。因此,比常规玻璃熔化器更多的来自燃烧的能 量被传递到SCM中的玻璃熔融物。行进经过SCM中玻璃熔融物的燃烧火焰和产物也搅拌和混 合该玻璃熔融物,从而能够使玻璃熔融物有效混合而不使用机械混合器,在传统的玻璃熔 化器中,通常需要这种机械混合器。常规玻璃熔化器中,玻璃熔融物不显著由存在的燃烧器 和玻璃材料的表面上方的火焰搅拌而没有机械混合器的帮助。然而,常规玻璃熔化器中,机 械混合器的使用是有问题的。由于玻璃熔融物的高温和腐蚀特性,玻璃熔化器中的机械混 合器倾向于是昂贵且具有短的有用寿命。随着玻璃熔化器中的机械混合器退化,来自混合 器的材料污染玻璃熔融物。SCM可以比常规的玻璃熔化器在更小的容积和更短的时间内使 得玻璃熔融物熔化和同质化。相比于常规的玻璃熔化器,SCM改进的热传递和更小的尺寸可 以降低能量消耗和资金成本。
[0005] 图1示出现有的SCM燃烧器10。该示出的SCM燃烧器10包括两个同心管,中心管12和 外管14。中心管12将燃料气体G递送至喷嘴18。在管12与外管14之间的环形空间16将氧气0 递送至燃烧器,用于离开喷嘴的燃料气体G的燃烧。外管14形成冷却套13的一部分,其围绕 内管12和外管14。喷嘴18具有中心气体出口 22和多个外气体出口 24(例如,六个孔),多个外 气体出口 24布置在围绕中心气体出口 22的环中。通向外气体出口 24的通道以范围在25°至 65°的气体离开角度A从中心管12的纵向中心轴线向外倾斜。氧气离开燃烧器穿过环形氧气 出口 26,其形成在外管14与中心管12之间。沿气体出口角度离开气体出口 24的燃料气体被 朝向离开氧气出口 26的氧气引导并与之混合,从而气体燃烧产生火焰(图未示),其向上垂 直烧入并穿过玻璃熔融物(图未示)。图1的现有燃烧器10通常在如下情况下运行,即喷嘴18 的顶部和中心管12与外管的顶部齐平或者在外管14的顶部(以及燃烧器的顶端28)下方凹 陷约lV 2英寸,从而气体可以在到达燃烧器的顶端28之前与氧气混合。冷却流体F循环经过 冷却套13,以冷却燃烧器。
[0006] 在图1所示的这种SCM中从燃烧器10垂直行进穿过玻璃熔融物的火焰倾向于夹带 大量的玻璃恪融物并将玻璃恪融物喷射到恪化器的侧面(图未不)。一些被夹带的玻璃恪融 物甚至可能喷洒入熔化器的空气排放系统。该夹带的玻璃熔融物硬化熔化器的上壁和排放 系统(包括观察端口、传感器位置、排放管道等)并使其成本提高。该夹带的熔融玻璃材料还 可收集在污染减排系统(布袋收尘室,过滤器等)的过滤系统内和上,由此使过滤器积垢。燃 烧产物可以大"打嗝"打破穿过玻璃熔融物的表面,其将一些玻璃熔融物向上甩,这可导致 未熔化和/或不足够混合的熔融玻璃材料朝向熔化器的玻璃出口(称为抽头)的急张(图未 示)。偶尔,这些未熔化或不足够混合的玻璃熔融物中的一些可以离开该抽头而具有所需的 完全熔化和混合的玻璃熔融物,这是非常不可取的。在图1所示的典型SCM燃烧器中燃烧产 物的高速度也可导致该熔融物中大量气泡的形成。对于很多应用,需要在"澄清"阶段移除 这些气泡。在澄清期间,玻璃熔融物必须在足够高的温度下保持以使得气泡在玻璃熔融物 中升起而从其移除,产生巨大能量需求。当在一些玻璃组合物下运行时,这种SCM燃烧器也 可产生非常大声的破空声。噪声水平可达到约9-dB或lOOdB,对操作者的听力产生很大威 胁,除非两个耳朵都塞住且戴耳罩。

【发明内容】

[0007] 本发明的一个方面在进入玻璃熔融物之前在燃烧器中预混合燃料和氧化剂。
[0008] 根据本发明的另一方面,描述了一种用于SCM的燃烧器,该燃烧器可包括:中空管, 该中空管具有顶端和底端;第一气体供应管线,所述第一气体供应管线与所述管的内部连 通,以将第一气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端;第二气体供应管线,所述第二气 体供应管线与所述管的内部连通,以将第二气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端; 以及在所述管中的混合器,所述混合器在所述第一气体和所述第二气体行进穿过所述管时 将所述第一气体和所述第二气体混合,从而混合后的气体被发射出所述管的顶端。
[0009] 静态混合器包括多个叶片,所述多个叶片混合第一气体和第二气体。所述多个叶 片每个可靠近螺旋的一部分且所述多个叶片可在右旋扭转与左旋扭转之间交替。相邻叶片 的前缘和尾缘可基本彼此垂直地布置。
[0010] 本发明的替代方面中,所述混合器可以是静态混合器,所述静态混合器导致所述 混合后的气体在离开所述管时成漩涡。
[0011] 根据本发明的一方面,可以在管的顶端上设置喷嘴。多个气体出口可以穿过喷嘴 进入与管的内部连通,从而混合后的气体穿过多个气体出口且多股混合气体射流从该喷嘴 发射出。根据本发明的一方面,所述多个气体出口可以以相对于所述管的纵向轴线成25°至 65°的角度向外倾斜。多个气体出口也可布置在围绕管的纵轴的圆中。各气体出口也可沿切 向于该圆的方向垂直地倾斜。如上所述的静态混合器可以位于管中,以将混合后的气体递 送至喷嘴。
[0012] 根据本发明的替代方面,所述多个气体出口可以布置在围绕所述管的纵轴的圆中 并且可以每个形成为圆锥形或圆柱形螺旋的一段。各气体出口也可以相对于所述管的纵向 轴线成25°至65°的角度向外倾斜。如上所述的静态混合器可以位于管中并将混合后的气体 递送至喷嘴。
[0013] 根据本发明的另一方面,描述了一种SCM设备,该SCM设备可包括:恪化室,所述熔 化室用于容纳熔融池且具有形成在所述熔化室的壁内的注孔;以及燃烧器,所述燃烧器定 位在所述注孔中以将火焰注入所述熔化室。该燃烧器可包括:中空管,该中空管具有顶端和 底端;第一气体供应管线,所述第一气体供应管线与所述管的内部连通,以将第一气体递送 穿过所述管并离开所述管的顶端;第二气体供应管线,所述第二气体供应管线与所述管连 通,以将第二气体流递送穿过所述管并离开所述管的顶端;以及在所述管中的混合器,所述 混合器在所述第一气体和所述第二气体行进穿过所述管时将所述第一气体和所述第二气 体混合,从而混合后的气体被发射出所述管的顶端。该混合器可以是静态混合器,所述静态 混合器导致所述混合后的气体在离开所述管时成漩涡。该混合器可以是静态混合器,该静 态混合器包括多个叶片,所述多个叶片混
当前第1页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1