专利名称：玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃熔窑领域，特别是涉及一种玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置及应用。
背景技术：
玻璃熔窑是玻璃生产的关键热工设备。随着玻璃工业的快速发展，以及耐火材料质量的 不断提高，玻璃的熔化温度也越来越高，有的已经接近160(TC，且生产规模不断扩大。玻璃 熔化是玻璃生产过程中能源消耗的重要环节。随着世界范围内的能源紧张，节能、减排已经 为各国政府所重视。目前，对玻璃生产企业如何提高能源利用率，已经成为玻璃生产的重要 发展方向。
蓄热式横火焰玻璃池窑是一种带有蓄热室的燃重油与燃天然气的玻璃熔化设备，其工作
原理是在蓄热室预热过的助燃空气从蓄热室上升，在小炉喷出口处与由喷枪喷入的燃料相 遇，然后在火焰空间内燃烧。废气从对面小炉逸出，向下进入蓄热室，通过蓄热室内的格子
砖，再经换向系统进入排气烟囱。不同熔窑每20分或25分钟使火焰换向。此时，助燃空气 通过对面已变热的格子体上升，火焰以相反方向横穿熔化池。燃料在火焰空间内完全燃烧， 其化学能通过燃烧反应转变成热能，将热量传给玻璃液、胸墙、大碹，以保证供给熔化过程 所需热量。因此，熔窑也是一个燃烧设备和传热设备。这里应当注意的是未经过预热的助燃
空气的初始温度不高， 一般为环境温度。目前，在玻璃熔窑上所采用的节能措施主要有加
强窑体保温、使烟气通过预热锅炉等等方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置，热烟气的
温度范围为450-500°C。该装置通过热烟气的回掺，使得助燃空气的初始温度明显提高，同 时在火焰空间形成一个低氧燃烧的环境，提高火焰的黑度，以增强火焰的辐射能力，从而达 到节能、减排和利于环境保护的目的。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置，其结构是包括玻璃熔窑主体，在所 述的玻璃熔窑主体中的第一支烟道和第二支烟道之间设有热烟气回掺机构，该机构由第一和 第二热烟气回掺管道组成，它们为"S"形管道，并且反向分布和互为连通，在互为连通处装 有高温引风机；每个热烟气回掺管道，其端头分别与所述两个烟道连通，其管道设有控制阀。
本发明提供的玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置，其在玻璃熔窑中进行热烟气的回掺方 法是玻璃熔窑在经过点火、烘烤、试生产，并且达到稳定的生产状态后，开启热烟气回掺 机构，此时，第一和第二热烟气回掺管道交替工作，使两个烟道中的热烟气分别进入对方的 烟道中，并且与该烟道中所进入的助燃空气混合，以提高助燃空气的黑度与初始温度。
本发明与现有技术相比，其主要优点是在保证玻璃熔窑的工况，特别是温度场的稳定
情况下，利用热烟气回掺机构，将热烟气掺入到未预热的助燃空气中，并由小炉喷入熔窑中， 与燃料混合燃烧。这样， 一是能够明显提高助燃空气的温度，使助燃空气的温度平均提高 IO(TC以上；二是能够提高火焰的黑度，使燃料在低氧的环境下燃烧，火焰的辐射能力增强， 火焰扩散均匀，覆盖面积大；三是可以提高热效率及传热系数；四是减小污染，利于环境 保护。
总之，本发明具有节能、减排和利于环境保护等突出效果，特别适用于带有蓄热室的燃 重油与燃天然气的玻璃熔窑。
图1是玻璃熔窑主体与热烟气回掺机构相连示意图。 图2是玻璃熔窑主体的立面图。
图中l.助燃风机；2.主风管调节闸板；3.主风管；4.支风管；5.第一空气交换器； 6.第一支烟道；7.第一分支烟道；8.第一分支烟道调节闸板；9.第一蓄热室格子体；10.第 一掺混风管；ll.第一掺混风管调节闸板；12.第一掺混风管换向阀；13.第二掺混风管； 14.第二掺混风管调节闸板；15.第二掺混风管换向阀；16.高温风机；17.第二分支烟道； 18.第二分支烟道调节闸板；19.第二蓄热室格子体；20.第三掺混风管换向阀；21.第三掺混 风管；22.第四掺混风管换向阀；23.第四掺混风管；24.第二支烟道；25.第二空气交换器； 26.总烟道闸板；27.总烟道；28.烟囱；29.左边炉条碹；30.左边小炉；31.左边燃烧器；
32.火焰空间；33.火焰；34.玻璃配合料；35.右边小炉；36.右边炉条碹；37.右边燃烧器。
具体实施例方式
本发明提供了玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置，以及用该装置在玻璃熔窑中进行热烟 气的回掺方法。
一.玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置
该装置的结构如图l所示包括玻璃熔窑主体，在所述的玻璃熔窑主体中的第一支烟道
6和第二支烟道24之间设有热烟气回掺机构。热烟气回掺机构由第一和第二热烟气回掺管道 组成，它们为"S"形管道，并且反向分布和互为连通，在互为连通处装有高温风机16。每 个热烟气回掺管道，其端头分别与第一支烟道6和第二支烟道24连通，其管道设有控制阔； 控制阀为两个掺混风管换向阀和一个掺混风管调节闸板，两个掺混风管换向阀对称地分布在 所述管道的左右处，掺混风管调节闸板装在靠近该管道的右端头处。
所述热烟气回惨机构中，第一热烟气回惨管道的具体结构如图1所示自左向右依次是
第三掺混风管21、第三掺混风管换向阀20、高温风机16、第二掺混风管换向阀15、第二掺 混风管调节闸板14和第二掺混风管13。其中第三掺混风管21与第一支烟道6连通，第二 掺混风管13与第二支烟道24连通。
所述热烟气回掺机构中，第二热烟气回掺管道的具体结构如图1所示自左向右依次是 第四掺混风管23、第四掺混风管换向阔22、高温风机16、第一惨混风管换向阀12、第一掺 混风管调节闸板11和第一掺混风管10。其中第四掺混风管23与第二支烟道24连通，第
一掺混风管10与第一支烟道6连通。
上述第一和第二热烟气回掺管道的结构完全相同。
所述第一掺混风管换向阀12、第二掺混风管换向阀15、第三掺混风管换向阀20和第四 掺混风管换向阀22，均由市场购买，例如可采用电动换向阀。所述第一掺混风管调节闸板11 和第二掺混风管调节闸板14，均由市场购买，例如可采用手动闸板。
所述高温风机16是一种可输送不高于60(TC的气体介质的高温离心风机，其可以在市场 上购买，例如可采用W9-19No7.1D型高温风机。
所述玻璃熔窑主体，为现有技术，如图l所示其包括助燃风机l，主风管调节闸板2， 主风管3，与主风管3连通的具有叉形状的支风管4，总烟道27，总烟道闸板26，烟囱28， 与总烟道27连通的两个烟道和蓄热室格子体。两个烟道中，第一支烟道6通过多个第一分支 烟道7及第一分支烟道调节闸板8与第一蓄热室格子体9连通，并且通过第一空气交换器5 与支风管4连通；第二支烟道24通过多个第二分支烟道17及第二分支烟道调节闸板18与第 二蓄热室格子体19连通，并且通过第二空气交换器25与支风管4连通。第一空气交换器5 和第二空气交换器25是一对联动的设备，它们的一端与支风管4连接，而另一端分别与第一 支烟道6、第二支烟道24相连。
二.玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置在玻璃熔窑中进行热烟气的回掺方法
该回掺方法包括准备、启动和换向步骤，具体如下
1. 准备玻璃熔窑在经过点火、烘烤、试生产，并且达到稳定的生产状态。
2. 启动在玻璃熔窑达到稳定的生产状态后开启热烟气回掺机构。此时，第一和第二热
烟气回掺管道交替工作，使两个烟道中的热烟气分别进入对方的烟道中，并且与该烟道中所 进入的助燃空气混合，以提高助燃空气的黑度与初始温度。
在第一热烟气回掺管道工作时，在高温风机16和控制阀的作用下，第二支烟道24中的 热烟气经第一热烟气回掺管道的右端头进入，再经该回掺管道的左端头流出到第一支烟道6 中，然后与进入第一烟道中的助燃空气混合；与此同时，第二热烟气回掺管道关闭，热烟气 不能通过。
在第二热烟气回掺管道工作时，在高温风机16和控制阀的作用下，第一支烟道6中的热 烟气经第二热烟气回掺管道的右端头进入，再经该回掺管道的左端头流出到第二支烟道24 中，然后与进入第二烟道中的助燃空气混合；与此同时，第一热烟气回掺管道关闭，热烟气 不能通过。
3. 换向在第一和第二热烟气回掺管道交替工作时，应根据玻璃熔窑火焰换向的特点， 与玻璃熔窑的换向控制同歩进行。
如图2所示在左边小炉30燃烧20分钟以后，要进行换向燃烧，由右边小炉35燃烧 20分钟，如此周期性操作。例如，换向燃烧后，此时第二热烟气回掺管道工作，于是第四 掺混风管23通过第一掺混风管10、第一掺混风管调节闸板11、第一掺风管混换向阀12、高 温风机16，将来自第一支烟道6的热烟气送入到第二支烟道24中去，使热烟气与第二支烟 道24中所进入的助燃空气混合，以提高助燃空气的黑度与初始温度。与此同时，第一热烟气
回掺管道不工作，即其第二掺混风管13、第三掺混风管21关闭，高温烟气不能通过。
本发明提供的玻璃熔窑中的热烟气回掺节能燃烧技术，主要包含三大部分的技术内容。 第一部分是为保证玻璃熔窑的工况，特别是温度场的稳定，利用烟气回掺系统，将热烟气掺 入到未预热的助燃空气中，使它们一同预热，并由小炉喷入熔窑中，与燃料混合燃烧，释放 出大量的热。第二部分是随着高温烟气的回掺，助燃空气的初始温度会明显提高。回掺烟气 的温度可达到450'C以上，在烟气回掺量达到助燃空气体积量的20%左右，可以使助燃空气 的温度平均可提高IOO'C以上，仅此项可节约大量能源。第三部分在热烟气回掺以后，在燃 烧空间存在一个平氧燃烧环境，火焰的辐射能力增强，火焰扩散均匀，覆盖面积大；二氧化 碳(C02)与水蒸气(H20)的含量有所增加，这就使得火焰的黑度提高，辐射能力加强。有 助于玻璃液温度的提高，以及熔化质量的改善，同时可减小污染物的排放，利于环境保护。
在以上操作过程中，助燃空气所提供的氧气量一般要大于燃料燃烧的化学需氧量。由于 单位体积中的氧气含量有所降低，就使得火焰的扩散面积更宽广，火焰的覆盖面积也更大。 此方法特别适用于带有蓄热室的燃重油与燃天然气的玻璃熔窑。此方式通过掺入高温烟气， 使得助燃空气的温度明显提高；同时火焰具有黑度高，辐射能力强、热效率高、传热系数大、 低污染、火焰扩散均匀，覆盖面积大的特点。
采用玻璃熔窑中的高温烟气回掺节能燃烧技术时，玻璃熔窑的工作原理及设备结构并不 发生大的改变，只是在原有的进气、出烟系统中有针对性的增加一套上述的热烟气回掺机构。 将经过蓄热室格子体进行热交换后，通过烟道的一部分高温烟气回掺到准备被预热的助燃空 气中，使得助燃空气在进入蓄热室格子体之前，温度就由现在的4(TC左右被提高到15CTC以 上。烟气的回掺量可以根据实际的熔窑工作状况控制在0 20%的范围内。
下面结合附图对本发明的工作过程作进一步说明。
助燃空气通过助燃风机1送入主风管3，其风量可以由主风管调节闸板2的开度来控制。 助燃空气经过支风管4到达第一空气交换器5。当第一空气交换器5开启，并让空气通过时， 其中的闸板放下使第一支烟道6封闭，使得这一侧只能有空气通过。空气进入第一支烟道6， 到达第--分支烟道7，熔窑规模大小不同，分支烟道的数量也会有所不同；通过各分支烟道 的助燃空气量可以由第一分支烟道闸板S的开度来控制。空气经过左边炉条碹29进入第一蓄 热室格子体9进行预热，并从左边小炉30喷入到玻璃熔窑的火焰空间32中，并与由左边燃 烧器31喷入的燃料混合燃烧。燃料燃烧所产生的火焰33，通过辐射、对流、传导的方式， 对玻璃配合料34进行加热。燃烧产物(烟气)通过另一侧的右边小炉35进入第二蓄热室格 子体19，并将高温烟气的热量传递给格子体。然后，烟气通过第二分支烟道17、第二分支烟 道调节闸板18进入第二支烟道24。此时，第二空气交换器25中的闸板处于升起状态，并将 空气入口封闭，而第二支烟道24与总烟道27连通，在烟囱28抽力的作用下，将烟气排出。 烟气的流量可由总烟道闸板26的开度控制。
当热烟气回掺机构开启后，经过第二蓄热室格子体19和右边炉条碹36后的烟气(约 450°C)，在高温风机16的作用下，经过第二掺混风管13，通过第二掺混风管调节闸板14、 第二掺混风管换向阀15进入高温风机16，此时第一掺混风管10上的第一掺混换向阀12关
闭。烟气只能由第二掺混风管13进入高温风机16。经过高温风机16的热烟气，再通过第三 掺混风管换向闸板20与第三掺混风管21进入第一支烟道6，并与此时通过第一支烟道6的 助燃空气混合， 一同进入第一分支烟道7，然后经过左边炉条碹29进入第一蓄热室格子体9 进行预热。并从左边小炉30喷入到玻璃熔窑的火焰空间32中，并与由左边燃烧器31喷入的 燃料混合燃烧。
经过20分钟的燃烧后，燃烧于排烟系统要进行换向，以上过程反向进行。具体过程是
助燃空气通过助燃风机1送入主风管3，其风量可以由主风管调节闸板2的开度来控制。 助燃空气经过支风管4到达第二空气交换器25。当第二空气交换器25开启，并让空气通过 时，其中的闸板放下使第二支烟道24封闭，使得这一侧只能有空气通过。空气进入第二支烟 道24，到达第二分支烟道18，第二分支烟道18也有多个，通过各分支烟道的助燃空气量可 以由第二分支烟道调节闸板17的开度来控制。空气经过右边炉条碹36进入第二蓄热室格子 体19进行预热，并从右边小炉35喷入到玻璃熔窑的火焰空间32中，并与由右边燃烧器37 喷入的燃料混合燃烧。燃料燃烧所产生的火焰33，通过辐射、对流、传导的方式，对玻璃配 合料34进行加热。燃烧产物(烟气)通过另一侧的左边小炉30进入第二蓄热室格子体9， 并将热烟气的热量传递给格子体。然后，烟气通过左边炉条碹29、第一分支烟道调节闸板8、 第一分支烟道7进入同侧的第一支烟道6。此时，同一侧的第一空气交换器5中的闸板处于 升起状态，并将空气入口封闭，而第一支烟道6与总烟道27连通，在烟囱28抽力的作用下， 将烟气排出。烟气的流量可由总烟道闸板26的开度控制。
与此相对应，热烟气回掺机构同时采取换向操作，经过第一蓄热室格子体9、左边炉条 碹29后的热烟气(约450 °C)，在高温风机16的作用下，经过第一掺混风管IO，通过第一掺 混风管调节闸板11、第一掺混风管换向阀12进入高温风机16，此时第二掺混风管13上的第 二惨混风管换向阀15关闭。烟气只能由第一掺混风管IO进入高温风机16。经过高温风机16 的烟气，再通过换向第四掺混风管换向阀22与第四掺混风管23进入第二支烟道24，并与此 时通过第二支烟道24的助燃空气混合， 一同进入第二分支烟道18经过右边炉条碹36进入第 二蓄热室格子体19进行预热。由此往复循环。应当注意的是熔窑的换向系统必须与高温烟气 回掾系统中的换向系统联动，确保系统正常运行。
由于掺入了较高温度的烟气，此时助燃混合气体的温度被提高到150 °C 以上。由于初始 温度的提高，就是的助燃空气的温度被明显提高，从而达到节能降耗的目的。另外，由于在 助燃空气中惨入了部分高温烟气，使得燃烧产物中的二氧化碳(C02)与水蒸气(H20)的含 量有所增加，火焰的黑度提高、辐射能力加强。在低氧条件下燃料燃烧火焰扩散均匀，覆盖 面积大，有助于玻璃液温度的提高，以及熔化质量的改善。
权利要求
1.玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置，包括玻璃熔窑主体，其特征是在所述的玻璃熔窑主体中的第一支烟道(6)和第二支烟道(24)之间，设有热烟气回掺机构，该机构由第一和第二热烟气回掺管道组成，它们为“S”形管道，并且反向分布和互为连通，在互为连通处装有高温风机(16)；每个热烟气回掺管道，其端头分别与所述两个支烟道连通，其管道设有控制阀。
2. 根据权利要求1所述的热烟气回掺节能装置，其特征是在每个热烟气回掺管道中所 设的控制阀为两个掺混风管换向阀和一个掺混风管调节闸板，两个惨混风管换向阀对称地分 布在所述管道的左右处，惨混风管调节闸板装在靠近该管道的右端头处。
3. 根据权利要求1所述的热烟气回掺节能装置，其特征是掺混风管换向阀采用电动换 向阀。
4. 根据权利要求1所述的热烟气回掺节能装置，其特征是掺混风管调节闸板采用手动 闸板。
5. —种基于权利要求1至4中任一权利要求所述的热烟气回掺节能装置，其在玻璃熔窑中进行热烟气的回掺方法是玻璃熔窑在经过点火、烘烤、试生产，并且达到稳定的生产 状态后，开启热烟气回掺机构，此时，第一和第二热烟气回掺管道按玻璃熔窑换向要求与时间交替工作，使第一支烟道(6)和第二支烟道(24)中的热烟气分别进入对方的烟道中， 并且与该烟道中所进入的助燃空气混合，以提高助燃空气的黑度与初始温度。
6. 根据权利要求5所述的热烟气的回惨方法，其特征是在第一热烟气回掺管道工作 时，在高温风机(16)和控制阀的作用下，第二支烟道(24)中的热烟气经第一热烟气回掺 管道的右端头进入，再经该回掺管道的左端头流出到第一支烟道(6)中，然后与进入第一烟 道中的助燃空气混合；与此同时，第二热烟气回掺管道关闭，热烟气不能通过。
7. 根据权利要求5所述的热烟气的回掺方法，其特征是在第二热烟气回掺管道工作 时，在高温风机(16)和控制阀的作用下，第一支烟道(6)中的热烟气经第二热烟气回掺管 道的右端头进入，再经该回掺管道的左端头流出到第二支烟道(24)中，然后与进入第二烟 道中的助燃空气混合；与此同时，第一热烟气回掺管道关闭，热烟气不能通过。
8. 根据权利要求5所述的热烟气的回掺方法，其特征是在第一和第二热烟气回掺管 道交替工作时，根据玻璃熔窑火焰换向的特点，与玻璃熔窑的换向控制同步进行。
全文摘要
本发明提供的玻璃熔窑中的热烟气回掺节能装置，其结构是在玻璃熔窑主体中的第一支烟道(6)和第二支烟道(24)之间增设与之连通的热烟气回掺机构，该机构由两个“S”形热烟气回掺管道组成，它们反向分布和互为连通，连通处装有高温风机(16)；每个热烟气回掺管道设有控制阀。本发明还提供了在玻璃熔窑中回掺热烟气的方法，即玻璃熔窑达到稳定的生产状态后，开启热烟气回掺机构，此时，两个热烟气回掺管道交替工作，使两个烟道中的热烟气分别进入对方的支烟道中，并且与该支烟道中所进入的助燃空气混合，以提高助燃空气的黑度与初始温度。本发明具有节能、减排和利于环境保护等优点，适用于带有蓄热室的燃重油与燃天然气的玻璃熔窑。
文档编号C03B5/00GK101337762SQ20081004878
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者峰 何, 梅书霞, 谢峻林, 金明芳 申请人:武汉理工大学