专利名称：用于制做工业玻璃制品的方法和用于实现此方法的燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体燃料，特别是天然气的燃烧器。
在大多数工业炉中，例如制做玻璃制品的炉中，通过辐射向炉内装填料传送热量起主要的作用。然而，这种辐射的热传送，一方面依赖燃烧产物的发射能力(emissive power)，另一方面依赖产物的空间分布。
在制做玻璃制品工业中，已经看到在炉内制做某些玻璃制品，例如液晶显示(LCDs)用的工业玻璃制品，约1mm厚，这种技术对加热炉子的火焰要求有相当特殊的性能。
在这些性能中，一方面，最好有这样的火焰，优选方案是实际上不包括还原性产物例如烟灰颗粒，另一方面，火焰的发射范围(emissionrange)在约2μm和约5μm之间的波长频带内，也就是说火焰是蓝色的。
蓝色火焰满足这两个条件。它们不产生烟灰。一方面，大部分这样的发射是从水蒸汽中发射，其有利的发射范围是在2.2μm和2.8μm之间和，另一方面是从二氧化碳中发射，其发射范围是在2.8μm和3μm之间以及在4μm和5μm之间。
最后，来自火焰的热传送与其冲力(momentum)有关。因此，火焰的冲力越高，从此火焰热量传送在纵向下游位移的越远。
对于制做前述的工业玻璃制品，火焰需要有限定的(或低的)冲力，即是说火焰不是硬的，最好是软的，以便不使面向燃烧器的炉的耐火壁过热。
法国专利FR-A-1,441,671以申请人公司名字公开了一种使用羟类气体，特别是天然气的可变火焰燃烧器。这种已知的燃烧器有一组同轴排列的管以便它们各有形成一个中心导管、一个中间环形导管和一个周边环形导管。中心导管和周边导管用氧化剂供给，中间环形导管供给燃料，或者相反。
即使可以调节此燃烧器的火焰以便得到蓝色火焰，也只能得到有高冲力的火焰，即硬火焰。
本发明的目的是改进前述类型的燃烧器，以便可以产生具有低冲力的“蓝”火焰。
因此，本发明涉及使用气体燃烧，特别是天然气的燃烧器，此燃烧器有三个同轴导管，用于将气体供入燃烧区，即一个中心导管供给氧化剂，一个中间环形导管供给燃料，和一个周边环形导管供给氧化剂，总的氧化剂流动速率Q0总由下式确定Q0总＝(R0+ΔR)Qc式中Qc代表燃烧器的额定的燃料消耗量，R0是燃料和氧化剂之间的化学计量的比率，R是化学计量过剩量，其特点在于，为了得到具有低冲力的蓝色火焰三个导管的尺寸满足下列方程式(i) 25(R0Qc)1/2≤D1≤62(R0Qc)1/2，(ii) 113(Qc)1/2≤(D32-D22)1/2≤291(Qc)1/2，(iii) 211(Q0总)1/2≤(D52-D42)1/2≤479(Q0总)1/2，(iv)1≤D2-D1D1≤20]]>(v)1≤D5-D4D1≤5]]>在此公式中D1是中心导管的直径，D2是中间环形导管的内直径，D3是中间环形导管的外直径，D4是周边环形导管的内直径，D5是周边环形导管的外直径，和由于中心导管内有向外张开的壁端与燃烧器的轴线形成一个20°和45°之间，优选是40°的角。
本发明3包括下述特点中的一个或多个特点—中间环形导管有一个在燃烧器的轴线方向上倾斜的内壁端并与轴线形成一个在5°和30°之间，优选是25°的角，—周边环形导管有一个在燃烧器的轴线方向上倾斜的内壁端并与轴线形成一个在5°和30°之间，优选是25°的角，—中心导管的出口端相对于周边环形导管的出口端以0和1.5D1之间最好等于D1的距离h缩回设置。
本发明也涉及制做工业玻璃制品的方法，例如液晶显示屏的玻璃制品，在此制品中玻璃熔池用至少一种火焰加热，其特点在于至少一种火焰是不硬的蓝色火焰，即是说有基本位于2μm和5μm之间的发射光谱，并实际小不包括还原性产物和尤其是烟灰。
本发明的其他特点和优点将由下面的叙述显现，以非限定的实例方式参照附图给出此叙述，其中
图1是按照本发明的燃烧器的局部断面图，和图2是图1中燃烧器的II部分的详细断面图。
图1描绘一个按照本发明的燃烧器1。此燃烧器1包括用于将气体供入燃烧区9的三个导管3，5和7。这三个导管3，5和7围绕燃烧器1的轴线X-X同轴排列。
导管3以其气体入口端11连到用于控制氧化剂，例如氧气的流速的组件13上中间环形导管5包括一个连到用于控制燃料，例如天然气流速的组件17的入口端15。
周边环形导管7有一个氧化剂入口19。此导管7由用于控制氧化剂例如氧气流速的组件21供料，如在图1中可见，燃烧器1被引入一个耐火砖25的通道23中，此通道23在制做玻璃制品工业中被称作放出孔。耐火砖25中的通道23通入一个向外张开的通道27中，此通道朝燃烧区9的方向打开。
如在图1和2可见，一方面靠近耐火砖内形成的通道23，另一方面靠近两上管，一个中心管29和一个中间管31形成燃烧器的出口端，两个管由耐热钢制成以便经受燃烧过程产生的热。
如在图2中指明的，中心导管3有直径D1。中间环形导管5有内径D2和外径D3。周边环形导管7有内径D4和外径D5。
在未被惰性气体稀释时，在燃料和氧化剂很快混合和尽可能均匀的情况下只产生无烟火焰。
为达到此目的，和为减小产生“蓝色”火焰所需要的冲力，导管29和31的端部被机械加工。于是中心导管3有扩口壁端41，它与燃烧器的轴线X-X做成20°和45°之间，优选地是40°的角度α1。导管5的内壁的端部42在燃烧器的轴线X-X的方向上是倾斜的。此端部42与燃烧器的轴线X-X做成5°和30°间，优选是25°的角度α2。周边环形导管7的内壁的端部43在燃烧器的轴线X-X方向上也是倾斜的。此端部43与燃烧器的轴线X-X做成5°和30°间，优选是25°的角度α3。
此外，周边环形导管7的出口端安排在平面P内。此平面由在放出口23的壁和耐火砖25内的扩口通道27的壁之间的连接处确定的。确定中心导管3的出口端的内管29的端面45相对于此平面P以距离h缩回设置。
为一定额定功率设计燃烧器1，此燃烧器的额定燃料消耗量Qc与此功率是相关的。相对于此额定的流动速率Q0燃烧器D1至D5的各个尺寸是固定的。
为了产生“蓝色”火焰，对氧化剂供给需要大于或等于燃烧供给燃烧区全部燃料所需的化学计量值。总的氧化剂流动速率Q0总由下式确定Q0总＝(R0+ΔR)Qc式中R0是在燃料和氧化剂之间的化学计量比值而R是化学计量的过剩值，此值是预先由使用此燃烧器的玻璃制品制做应用中确定的。
为了产生有低冲力的“蓝色”火焰，申请人公司通过计算确定了以下在D1至D5各个尺寸间的关系(i)25(R0Qc)1/2≤D1≤62(R0Qc)1/2，(ii) 113(Qc)1/2≤(D32-D22)1/2≤291(Qc)1/2，(iii) 211(Q0总)1/2≤(D52-D42)1/2≤479(Q0总)1/2，(iv)1≤D2-D1D1≤20]]>(v)1≤D5-D4D1≤5]]>这种燃烧器在很高温度的环境中工作(约1600℃)除了由于燃料和氧化剂流体外没有使用其他冷却办法。使用这种燃烧器可得到有低冲力的“蓝色”火焰，因此火焰很少可能使面向燃烧器的耐火壁过热。
权利要求
1.用于制做工业玻璃制品，特别是用于制做液晶显示屏的玻璃制品的方法，其中玻璃熔池用至少一种火焰加热，其特征在于至少其中一种火焰是蓝色的非硬火焰并且实际上不包括还原性产物。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于蓝色火焰的发射光谱基本在2μm和5μm之间。
3.按照权利要求1和2中的一个的方法用于气体燃料，将是天然气的燃烧器(1)。此燃烧器有三个用于向燃烧区(9)供入气体的同轴导管(3，5，7)，即一个供给氧化剂的中心导管(3)、一个供给燃料的中间环形导管(5)和一个供给氧化剂的周边环形导管(7)，总的氧化剂流动速率Q0总由下式确定Q0总＝(R0+ΔR)Qc式中Qc表示燃烧器的额定的燃料消耗量，R0是燃料和氧化剂之间化学计量比率，R是化学计量的过剩值，其特征在于，为了得到有低冲力的蓝色火焰，三个导管(3，5，7)的尺寸满足下列方程式(i) 25(R0Qc)1/2≤D1≤62(R0Qc)1/2，(ii) 113(Qc)1/2≤(D32-D22)1/2≤291(Qc)1/2，(iii)211(Q0总)1/2≤(D52-D42)1/2≤479(Q0总)1/2，(iv)1≤D2-D1D1≤20]]>(v)1≤D5-D4D1≤5]]>式中，D1是中心导管的直径，D2是中间环形导管的内部直径，D3是中间环形导管的外部直径，D4是周边环形导管的内部直径，D5是周边环形导管的外部直径，和在中心导管(3)内有一个扩口的壁端(41)，与燃烧器的轴线(X-X)做成在20°和45°之间，优选地是40°的角度(α1)。
4.按照权利要求3的燃烧器，其特征在于中间环形导管(5)有一个在燃烧器的轴线(X-X)的方向上倾斜的内壁端部(42)并与此轴线做成在5°和30°之间，优选地是25°的角度(α2)。
5.按照权利要求3和4中之一的燃烧器其特征在于，周边环形导管(7)有一个在燃烧器(1)的轴线(X-X)的方向上倾斜的内壁端部(43)并与此轴线做成在5°和30°之间，优选地是25°的角度(α3)。
6.按照权利要求3至5中之一的燃烧器其特征在于，中心导管在出口端(45)相对于周边环形导管(7)的出口端以在0和1.5×D1之间的，优选地是等于D1的距离h缩回设置。
全文摘要
本发明涉及一种使用蓝色的并实际上不包括还原性产物的非硬火焰制做工业玻璃的方法,还涉及用于实施这种方法的燃烧器(1)此燃烧器有三个用于向燃烧区(9)供入气体的同轴导管(3,5,7),即一个供给氧化剂的中心导管(3)、一个供给燃料的中间环形导管(5)和一个供给氧化剂的周边环形导管(7),总的氧化剂流动速率Q
文档编号F23D14/22GK1194247SQ9712346
公开日1998年9月30日 申请日期1997年12月26日 优先权日1996年12月26日
发明者皮埃尔·博代兰, 小黑孝, 中野一义, 帕特里克·勒库拉, 高羽年, 田中博之 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司, 缔酸株式会社