[go: up one dir, main page]

RU2699114C2 - Плавильный аппарат погружного горения - Google Patents

Плавильный аппарат погружного горения Download PDF

Info

Publication number
RU2699114C2
RU2699114C2 RU2017130182A RU2017130182A RU2699114C2 RU 2699114 C2 RU2699114 C2 RU 2699114C2 RU 2017130182 A RU2017130182 A RU 2017130182A RU 2017130182 A RU2017130182 A RU 2017130182A RU 2699114 C2 RU2699114 C2 RU 2699114C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
burner
nozzles
tube
burner head
head
Prior art date
Application number
RU2017130182A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017130182A3 (ru
RU2017130182A (ru
Inventor
Жерар ДЕМОТТ
Бостьян МАРОЛЬТ
Дэвид ДЮКАРМ
Original Assignee
Кнауф Инзулацьон
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кнауф Инзулацьон filed Critical Кнауф Инзулацьон
Publication of RU2017130182A publication Critical patent/RU2017130182A/ru
Publication of RU2017130182A3 publication Critical patent/RU2017130182A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2699114C2 publication Critical patent/RU2699114C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • C03B5/2356Submerged heating, e.g. by using heat pipes, hot gas or submerged combustion burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • C03B5/2353Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/004Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for submerged combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48Nozzles
    • F23D14/58Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/78Cooling burner parts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2211/00Heating processes for glass melting in glass melting furnaces
    • C03B2211/20Submerged gas heating
    • C03B2211/22Submerged gas heating by direct combustion in the melt
    • C03B2211/23Submerged gas heating by direct combustion in the melt using oxygen, i.e. pure oxygen or oxygen-enriched air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области энергетики, а также к процессам горения для плавления стекла. Горелка (1) для погружного горения содержит по меньшей мере одну трубку (5, 9) для подачи окислителя, по меньшей мере одну трубку (7) для подачи топлива, головку горелки, имеющую внешнюю оболочку (13), причем трубки (5, 7, 9) для подачи топлива и окислителя соединены встык с головкой горелки, по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере три периферийные направленные наружу форсунки (21), причем каждая из форсунок имеет выпускное отверстие (23) форсунки, причем выпускные отверстия (23) форсунок расположены по периметру внешней оболочки (13) головки горелки, причем ось (22) выпускных отверстий форсунки наклонена под углом 5-30° к горизонтали и причем форсунки (21), применяемые в головке горелки, соединены с трубкой (5, 9) для подачи окислителя и с трубкой (7) для подачи топлива. Горелка содержит круглую головку горелки. Трубки (5, 7, 9) для подачи являются концентрическими. Изобретение позволяет обеспечить стабильность пламени, снизить перемешивание в ванне расплава. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к горелке для использования в плавильных аппаратах погружного горения и к плавильным аппаратам погружного горения, в частности для плавления стекловидного или стеклуемого материала.
Стекловидные материалы обычно получают из смеси сырьевых материалов, например, силикатов, базальта, известняка, кальцинированной соды, и других дополнительных компонентов, которые вводят в плавильный аппарат и плавят до состояния вязкой жидкости при температурах порядка 1250-1500°С; расплав затем подают в процесс формовки. В зависимости от предполагаемого использования расплава, например, для изготовления плоского стекла, полого стекла, непрерывных волокон для целей армирования или волокон для изоляционных целей, надлежащая дополнительная стадия очистки расплава может требоваться выше по потоку относительно процесса формовки. Химический состав расплава и его физические свойства выбирают в зависимости от предполагаемого использования и процесса формовки.
Обычные стеклоплавильные аппараты содержат источник энергии над поверхностью стекломассы, например, от горелок, дающих пламя в пространстве между поверхностью стекломассы и сводом плавильного аппарата, при этом тепло переносится к стекломассе самим пламенем и излучением от материала свода. Исходный сырьевой материал, который следует расплавить, загружают сверху стекломассы в плавильном аппарате, и тепло передается от расплава к исходному материалу, который вводят в расплав. В некоторых стеклоплавильных аппаратах энергию подводят при помощи электроподогреваемых электродов, расположенных под поверхностью расплава; такие электроды могут обеспечивать единственный источник тепла или использоваться совместно с горелками.
Стеклоплавильные аппараты, используемые для изготовления изоляции из каменной ваты, обычно представляли собой вагранки.
При плавлении с погружным горением сырьевые материалы обычно плавятся путем подачи топлива и кислородсодержащего газа через массу расплавленного материала, вызывая смешивание и горение указанного топлива и кислорода в указанной массе, расплавляя дополнительный сырьевой материал при помощи тепла, получаемого горением горючей смеси. Альтернативно, топливный газ и воздух и/или кислород сжигают снаружи указанной массы и продувают горячие дымовые газы через стекломассу.
Обычные горелки, используемые для погружного горения, обычно дают пламя, которое может становиться нестабильным, в частности при предельных условиях перемешивания в стекломассе. Обычные горелки или сжигают топливный газ и окислитель в камере сгорания и выпускают дымовые газы в стекломассу, или выпускают топливный газ и окислитель через концентрические трубки в стекломассу для их сжигания.
Обычные горелки для плавления с погружным горением стеклуемого материала обычно содержат горелки в виде концентрических труб, также называемые горелки типа «труба в трубе». Внутренняя труба обычно выполнена для продувания топливного газа, а наружная труба выполнена для продувания окислителя.
Известные горелки для погружного горения создают сильное перемешивание и повышенные скорости материала в ванне расплава плавильного аппарата погружного горения.
Настоящее изобретение направлено на предоставление улучшенной горелки для погружного горения, способной давать пламена горелок, которые имеют улучшенную стабильность пламени, и/или сниженное перемешивание в ванне расплава. Настоящее изобретение также направлено на предоставление улучшенного плавильного аппарата погружного горения, который имеет сниженное перемешивание ванны расплава. Горелка для погружного горения настоящего изобретения содержит по меньшей мере одну трубку для подачи окислителя, по меньшей мере одну трубку для подачи топлива, головку горелки, имеющую внешнюю оболочку, причем трубки для подачи топлива и окислителя соединены встык с головкой горелки, по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере три, периферийные направленные наружу форсунки, причем каждая из форсунок имеет выпускное отверстие форсунки, причем выпускные отверстия форсунок расположены по периметру внешней оболочки головки горелки, причем ось выпускных отверстий форсунки наклонена под углом 5-30° к горизонтали, и причем форсунки, используемые на практике в головке горелки, соединены с трубкой для подачи окислителя и с трубкой для подачи топлива.
Плавильный аппарат погружного горения настоящего изобретения содержит по меньшей мере одну горелку для погружного горения согласно настоящему изобретению. Предпочтительно по меньшей мере две или более предпочтительно по меньшей мере три таких погружных горелки предусмотрены в плавильном аппарате, предпочтительно на днище плавильного аппарата погружного горения.
Плавление можно проводить при помощи способа и/или плавильного аппарата, раскрытых в любом из документов WO 2015/014917, WO 2015/014918, WO 2015/014919, WO 2015/014920 или WO 2015/014921, каждый из которых при этом включен в настоящую завку в виде ссылки.
Обнаружили, что конструкция горелки настоящего изобретения обеспечивает сниженную скорость газа, с которой дымовые газы выходят из головки горелки, с сопутствующим снижением скоростей материала в ванне расплава и, таким образом, сниженным перемешиванием в ванне расплава. Кроме того, расположение форсунок горелки сбоку, на внешней оболочке головки горелки, снижает риск закупоривания горелки отверждающимся или отвердевшим расплавом в необычных, или экстремальных, или переходных ситуациях.
Горелки предпочтительно содержат круглую головку горелки. Согласно предпочтительному варианту осуществления трубки для подачи являются концентрическими. Согласно одному варианту осуществления горелка содержит две концентрические трубки для подачи. Согласно другому варианту осуществления предусмотрены три концентрические трубки для подачи. В предпочтительной конструкции такой горелки внутренняя трубка для подачи представляет собой трубку для подачи окислителя, средняя трубка для подачи представляет собой трубку для подачи топлива, а внешняя трубка представляет собой трубку для подачи окислителя. Горелка и/или плавильный аппарат могут быть приспособлены и/или сконфигурированы для обжига и/или плавления сырьевых материалов. Это может быть «стеклоплавильный аппарат», другими словами плавильный аппарат, приспособленный и сконфигурированный для плавления стеклоподобных материалов, включая материалы, выбранные из стекла, стекловидных материалов, камня и горной породы. Стеклоплавильный аппарат можно использовать для изготовления плоского стекла, полого стекла, стекловолокна, непрерывных волокон для целей армирования, минеральных волокон для изоляционных целей, минеральной ваты, каменной ваты или стекловаты. Плавильный аппарат можно использовать для превращения сырьевых материалов для получения фритты, цементного клинкера, а именно глиноземного цементного клинкера, или абразивов, а именно абразивов, полученных плавлением. Плавильный аппарат можно использовать для превращения сырьевых материалов, в частности стеклованием, например: стеклование медицинских отходов; стеклование золы, в частности из мусоросжигательных установок; стеклование порошков, например, пыли от чугунного литья или других цехов литья металла; стеклование гальванического шлама, шлама дубилен или отходов горнодобывающей промышленности; уничтожение отходов, в частности стеклованием, например, загрязненной почвы, почвы, загрязненной тяжелыми металлами или смолой, глиняных фильтров, шлама, активированного угля, радиоактивных отходов, шламов, содержащих свинец или цинк, огнеупоров, в частности огнеупоров, содержащих хром. Особенно в случае стеклоплавильного аппарата сырьевые материалы могут включать: силикаты, базальт, известняк, кальцинированную соду, цеолитный катализатор, отработанный катализатор, отработанную футеровку емкостей, огнеупорные материалы, алюминиевый шлак, шлаки от плавления алюминия, отходы средств пожаротушения на основе песка, шлак, гальванический шлак, клинкер, производственные отходы, золу и их комбинации.
Расплав в плавильном аппарате при работе может достигать температуры, в именно температуры, при которой его удаляют из плавильного аппарата, которая составляет по меньшей мере 1100°С, по меньшей мере 1200°С или по меньшей мере 1250°С и которая может быть не выше 1650°С, не выше 1600°С, не выше 1500°С или не выше 1450°С. Топливный газ может содержать природный газ; он может содержать пропан и/или бутан.
Горелка может также содержать соединение с источником инертного газа, в частности источником азота. Если горение прерывают, может быть желательно продувать через блок горелки азот под высоким давлением, а не окислитель и/или топливный газ, для предотвращения поступления материала, например, расплава, в частности жидкого стекла, в горелку и затвердевания в ней.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления часть, по меньшей мере, длины горелки может быть охвачена охлаждающей рубашкой, закрытой с обоих концов и содержащей впускное отверстие, соединенное с источником охлаждающей жидкости, предпочтительно водой, и выпускное отверстие, соединенное с контуром охлаждающей жидкости. Эта конструкция облегчает охлаждение горелки при использовании. Согласно предпочтительному варианту осуществления охлаждающая рубашка проходит над частью длины трубок для подачи до головки горелки, причем охлаждающая рубашка имеет первую соединительную трубку, головка горелки содержит крышку горелки, определяющую пространство головки горелки между крышкой горелки и головкой горелки, причем головка горелки также содержит сквозные отверстия, соединяющие рубашку с пространством головки горелки, и трубку для подачи охлаждающей жидкости, проходящую по существу концентрически во внутренней трубке для подачи газа и соединяющую пространство головки горелки со второй соединительной трубкой. Эта конструкция обеспечивает охлаждение головки горелки путем пропускания охлаждающей жидкости над головкой горелки и аксиально через нее.
Предпочтительно головка горелки содержит по меньшей мере два, предпочтительно по меньшей мере три отверстия форсунки, проходящих по существу радиально через головку горелки, начиная от выпускного отверстия форсунки; каждое отверстие форсунки соединено питающими отверстиями с соответствующими трубками для подачи, проходящими до головки горелки и соединенными встык с ней.
Таким образом, также предоставлен способ подачи пламени и/или продуктов сгорания из горелки для погружного горения в расплав через множество форсунок, по существу радиально расположенных в головке горелки, причем выпускные отверстия указанных форсунок находятся под углом 5-30° к горизонтали. Такие горелки являются особенно подходящими для использования в плавильных аппаратах погружного горения, например, для производства стекловолокон, минеральной стекловаты, штапельного стекловолокна и волокон из каменной ваты. Особенно в таких случаях указанные горелки обычно расположены в днище плавильных аппаратов погружного горения и могут несколько выступать в ванну жидкого стекла. Подходящее охлаждение конца, выступающего из днища печи, таким образом защищает горелку от чрезмерного износа. Рабочее давление такой горелки для погружного горения, которое является давлением газов, получаемых внутри горелки, должно быть достаточным для преодоления газами давления жидкости в расплаве и, таким образом, барботирования через расплав и создания перемешанного расплава. Предпочтительно давления регулируют таким образом, что частицы расплава достигают скорости до 2 м/с. Расплав и/или сырьевые материалы в плавильном аппарате могут достигать скорости, которая составляет ≥0,1 м/с, ≥0,2 м/с, ≥0,3 м/с или ≥0,5 м/с и/или которая составляет ≤2 м/с, ≤1,8 м/с или ≤1,5 м/с. Скорость дымовых и/или горючих газов, а именно на выходе из форсунки(ок) горелки, может составлять ≥60 м/с или ≥100 м/с и/или ≤300 или ≤200 м/с. Предпочтительно скорость дымовых газов находится в диапазоне от приблизительно 60 до 200 м/с, предпочтительно 110-150 м/с.
Кислородсодержащий газ может представлять собой воздух, но предпочтительно является кислородом, техническим кислородом, например, газом с содержанием кислорода по меньшей мере 95 масс. %, или обогащенным кислородом воздухом. Согласно предпочтительному варианту осуществления кислородсодержащий газ, подаваемый во внутреннюю трубку, представляет собой или воздух, или обогащенный кислородом воздух, или кислород, тогда как кислородсодержащий газ, подаваемый во внешнюю трубку, предпочтительно представляет собой кислород.
Предпочтительно подаваемый газ поддерживает расплавленную массу в состоянии перемешивания, что представляет собой пузырящуюся массу. Перенос тепла таким образом является значительным, и перемешивание ванны желательно для однородности готового продукта. Дымовые газы, выходящие из ванны, можно поддерживать под высоким давлением, и они могут проходить через свежий сырьевой материал для ускорения теплообмена и подогрева указанного сырьевого материала.
Высота ванны расплава в плавильном аппарате, в частности когда плавильная камера по существу цилиндрическая, предпочтительно с внутренним диаметром плавильной камеры 1,5-3 м, более предпочтительно 1,75-2,5 м, может составлять:
≥ приблизительно 0,75 м, ≥ приблизительно 0,8 м, ≥ приблизительно 0,85 м или ≥ приблизительно 0,9 м; и/или
≤ приблизительно 2,2 м, ≤ приблизительно 2 м, ≤ приблизительно 1,8 м или ≤ приблизительно 1,6 м.
Плавильный аппарат погружного горения может иметь несколько таких горелок для погружного горения, число которых составляет ≥2, ≥3, ≥4 или ≥5 и/или ≤30, ≤25, ≤20, ≤18, ≤15, ≤12 или ≤10.
Состав расплава, получаемого погружным горением в случае стеклоплавильного аппарата, может содержать одно или более из:
Figure 00000001
Настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на приложенные фигуры, на которых:
- фиг. 1: представляет собой вид в перспективе предпочтительного варианта осуществления горелки настоящего изобретения;
- фиг. 2: представляет собой продольное сечение горелки для погружного горения настоящего изобретения;
- фиг. 3: представляет собой частичное продольное сечение в соответствии с другой плоскостью относительно использованной на фиг. 2;
- фиг. 4: представляет собой увеличенное поперечное сечение головки горелки; и
- фиг. 5 представляет собой схематическое изображение плавильного аппарата погружного горения.
Показанная горелка 1 для погружного горения содержит внутреннюю трубку 5 для подачи окислителя, среднюю концентрическую трубку 7 для подачи топлива, внешнюю концентрическую трубку 9 для подачи окислителя и головку 11 горелки, имеющую внешнюю оболочку 13. Трубки 5, 7, 9 для подачи топлива и окислителя соединены встык с головкой 11 горелки. Головка 11 горелки предпочтительно круглая и оснащена множеством периферийных направленных наружу форсунок 21, причем каждая из форсунок 21 имеет выпускное отверстие 23 форсунки, расположенное по периметру 25 внешней оболочки 13 головки 11 горелки. Ось 22 выпускного отверстия форсунки наклонена под углом 5-30° к горизонтали. Каждая форсунка 21, применяемая в головке 11 горелки, соединена с трубками 5 и 9 для подачи окислителя и с трубкой 7 для подачи топлива соответствующими питающими отверстиями 27, 28 и 29. Трубка 5 для подачи окислителя имеет соединительную трубку 6 для соединения с источником окислительного газа, таким как источник технического кислорода, или обогащенного кислородом воздуха, или воздуха. Трубка 7 для подачи топлива имеет соединительную трубку 8 для соединения с источником топлива, таким как источник природного газа, газообразного пропана или бутана. Аналогично, трубка 9 для подачи окислителя содержит соединительную трубку 10 для соединения с источником газообразного окислителя, который может быть одинаковым или отличным от источника газообразного окислителя, соединенного с трубкой 5 для подачи. Часть или все трубки для подачи могут периодически соединяться с источником инертного газа, а именно источником азота, чтобы обеспечивать продувку азота высокого давления через горелку и, в частности, через форсунки для предотвращения вхождения жидкого стеклуемого материала в форсунки, отверждения его в них и, таким образом, закупоривания горелки. Согласно типичному варианту осуществления часть длины горелки охвачена охлаждающей рубашкой 31, закрытой с обоих концов и содержащей впускное отверстие 32, соединенное с источником охлаждающей жидкости, предпочтительно водой. Охлаждающая рубашка 31 проходит над частью длины трубок подачи до головки 11 горелки. Головка 11 горелки содержит крышку 33 горелки, определяющую пространство 35 головки горелки между крышкой 33 горелки и головкой 11 горелки. Головка 11 горелки также содержит сквозные отверстия 37, соединяющие рубашку 31 с пространством 35 головки горелки. Трубка 39 для подачи охлаждающей жидкости, проходящая по существу концентрически во внутренней трубке 5 для подачи газа через головку 11 горелки, соединяет пространство 35 головки горелки с выпускным патрубком 41 для охлаждающей жидкости. Эта конструкция обеспечивает охлаждение трубок для подачи газа, а также головки горелки путем пропускания охлаждающей жидкости вокруг трубок для подачи и через них и над головкой горелки и аксиальнно через нее.
Горелка для погружного горения, как описано выше в настоящем документе, является особенно подходящей для плавильного аппарата погружного горения. Плавильный аппарат погружного горения может содержать по меньшей мере одну горелку для погружного горения, как описано. Предпочтительно по меньшей мере две или более, предпочтительно по меньшей мере три, по меньшей мере четыре или по меньшей мере пять и/или менее 30, менее 25, менее 20, менее 18, менее 16, менее 14, менее 12 или менее 10 таких погружных горелок предусмотрены в плавильном аппарате погружного горения в зависимости от его размеров, предпочтительно на дне плавильного аппарата погружного горения. Обнаружили, что горелки обеспечивают сниженную скорость газа, с которой дымовые газы выходят из головки горелки, с сопутствующим снижением скоростей материала в ванне расплава и, таким образом, сниженным перемешиванием в ванне расплава. Кроме того, расположение форсунок горелки сбоку, на внешней оболочке головки горелки, снижает риск закупоривания горелки отверждающимся или отвердевшим расплавом в необычных, или экстремальных, или переходных ситуациях.
Горелки могут проходить через стенку или предпочтительно днище плавильного аппарата погружного горения и прикрепляться к ним при помощи установочного фланца 45, приспособленного для закрепления его на днище печи, например, посредством винтов или других крепежных элементов, проходящих через соответствующее число крепежных отверстий 47 фланца для плотного прикрепления горелки 1 на днище печи. Расстояние между установочным фланцем 45 и верхней частью крышки горелки достаточно для нахождения горелки поперек стенки или днища плавильного аппарата и для выступания в плавильный аппарат. Это расположение обеспечивает поддержание пламени горелки на желаемом расстоянии от соответствующей стенки или днища. Подходящее охлаждение горелки, как описано выше, таким образом защищает горелку от чрезмерного износа. Плавильный аппарат погружного горения настоящего изобретения содержит печь 100, содержащую плавильную камеру 103, оборудованную по меньшей мере одной горелкой, как описано, которая содержит расплав и находится в связи с верхней камерой 105 и трубой для отвода дымовых газов. Верхняя камера 105 снабжена перегородками 107, которые блокируют выброс вверх любого расплава, отбрасываемого с поверхности расплава путем перемешивания, вызванного пламенами и/или газами горелки. Эти горячие газы можно использовать для подогрева сырьевого материала, и/или топливного газа, и/или окислителя, используемого в горелках. Дымовые газы, выходящие из ванны, можно поддерживать под высоким давлением, и они могут проходить через свежий сырьевой материал для ускорения теплообмена и подогрева указанного сырьевого материала. Дымовые газы обычно отфильтровывают перед высвобождением в окружающую среду, необязательно после разбавления свежим воздухом для снижения их температуры. Подаваемый газ поддерживает расплавленную массу в состоянии перемешивания, что представляет собой пузырящуюся массу. Перенос тепла таким образом является значительным, и перемешивание ванны желательно для однородности готового продукта.
Расплав можно отводить из топочной камеры через регулируемое выпускное отверстие (не показано), расположенное на боковой стенке топочной камеры, вблизи от днища печи по существу напротив устройства 110 подачи сырьевого материала.
Стенка печи предпочтительно содержит двойную стальную стенку, охлаждаемую охлаждающей жидкостью, предпочтительно водой. Соединения для охлаждающей воды расположены на внешней стенке печи. Поток охлаждающей жидкости предпочтительно достаточен для отвода энергии от внутренней стенки так, что расплав может отверждаться на внутренней стенке, и охлаждающая жидкость, здесь - вода, не закипает.
Если это желательно, печь может быть установлена на демпферах, которые выполнены для поглощения вибрационного движения.
Плавильный аппарат особенно предпочтителен для изготовления стекловолокон, минеральной ваты, стекловаты или каменной ваты. Его энергоэффективность снижает потребление энергии, а его универсальность обеспечивает простое изменение состава сырьевого материала. Эта простота эксплуатации и низкие капитальные затраты также являются преимуществом.

Claims (15)

1. Горелка (1) для погружного горения, содержащая по меньшей мере одну трубку (5, 9) для подачи окислителя, по меньшей мере одну трубку (7) для подачи топлива, головку (11) горелки, имеющую внешнюю оболочку (13), причем трубки (5, 7, 9) для подачи топлива и окислителя соединены встык с головкой (11) горелки, по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере три периферийные направленные наружу форсунки (21), причем каждая из форсунок имеет выпускное отверстие (23) форсунки, причем выпускные отверстия (23) форсунок расположены по периметру (25) внешней оболочки (13) головки (11) горелки, причем ось (22) выпускных отверстий форсунки наклонена под углом 5-30° к горизонтали и причем форсунки (21), применяемые в головке (11) горелки, соединены с трубкой (5,9) для подачи окислителя и с трубкой (7) для подачи топлива.
2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит круглую головку (11) горелки.
3. Горелка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что трубки (5, 7, 9) для подачи являются концентрическими.
4. Горелка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она содержит две трубки для подачи.
5. Горелка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она содержит три концентрические трубки (5, 7, 9) для подачи, причем внутренняя трубка (5) для подачи представляет собой трубку для подачи окислителя, средняя трубка (7) для подачи представляет собой трубку для подачи топлива, а внешняя трубка (9) для подачи представляет собой трубку для подачи окислителя.
6. Горелка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что часть, по меньшей мере, длины горелки охвачена охлаждающей рубашкой (31).
7. Горелка по п. 6, отличающаяся тем, что охлаждающая рубашка (31) проходит над частью длины трубок (5, 7, 9) для подачи до головки (11) горелки, причем охлаждающая рубашка (31) имеет первую соединительную трубку (32), головка (11) горелки содержит крышку (33) горелки, определяющую пространство (35) головки горелки между крышкой (33) горелки и головкой (11) горелки, причем головка (11) горелки также содержит сквозные отверстия (27, 28, 29), соединяющие рубашку (31) с пространством (35) головки горелки, и трубка (39) для подачи охлаждающей жидкости проходит по существу концентрически во внутренней трубке (5) для подачи газа и соединяет пространство (35) головки горелки со второй соединительной трубкой (41).
8. Горелка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что головка горелки содержит по меньшей мере два, предпочтительно по меньшей мере три отверстия (22) форсунки, проходящих по существу радиально через головку (11) горелки, начиная от выпускного отверстия (23) форсунки; каждое отверстие (22) форсунки соединено питающими отверстиями (27, 28, 29) с соответствующими трубками (5, 7, 9) для подачи, проходящими до головки горелки (11) и соединенными встык с ней.
9. Плавильный аппарат погружного горения, содержащий плавильную камеру (103), снабженную по меньшей мере одной горелкой для погружного горения по любому из пп. 1-8, которая выполнена с целью вмещения расплава.
10. Плавильный аппарат погружного горения по п. 9, содержащий по меньшей мере две, более предпочтительно по меньшей мере три, по меньшей мере четыре или по меньшей мере пять и/или менее 30, менее 25, менее 20, менее 18, менее 16, менее 14, менее 12 или менее 10 таких погружных горелок (1).
11. Плавильный аппарат погружного горения по п. 9 или 10, отличающийся тем, что это стеклоплавильный аппарат, в котором горелка(и) (1) расположена(ы) на днище плавильного аппарата.
12. Плавильный аппарат погружного горения по п. 9 или 10, причем плавильный аппарат представляет собой стеклоплавильный аппарат для изготовления стекловолокон, волокон минеральной ваты, стекловаты или волокон каменной ваты.
13. Плавильный аппарат погружного горения по любому из пп. 9-12, отличающийся тем, что плавильная камера по существу цилиндрическая, предпочтительно с внутренним диаметром плавильной камеры 1,5-3 м, более предпочтительно 1,75-2,5 м,и высота расплава составляет ≥ приблизительно 0,75 м, ≥ приблизительно 0,8 м, ≥ приблизительно 0,85 м или ≥ приблизительно 0,9 м и/или ≤ приблизительно 2,2 м, ≤ приблизительно 2 м, ≤ приблизительно 1,8 м или ≤ приблизительно 1,6 м.
14. Способ подачи пламени и/или продуктов сгорания из горелки для погружного горения в расплав через множество форсунок, по существу радиально расположенных в головке горелки, причем выпускные отверстия указанных форсунок находятся под углом 5-30° к горизонтали.
15. Способ по п. 14, в котором расплав представляет собой стекломассу, которую формуют в минеральные волокна, выбранные из стекловолокон, непрерывных стекловолокон, штапельного стекловолокна и волокон каменной ваты.
RU2017130182A 2015-01-27 2016-01-27 Плавильный аппарат погружного горения RU2699114C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1501305.5 2015-01-27
GBGB1501305.5A GB201501305D0 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Submerged combustion melter
PCT/EP2016/051730 WO2016120346A1 (en) 2015-01-27 2016-01-27 Submerged combustion melter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017130182A RU2017130182A (ru) 2019-02-28
RU2017130182A3 RU2017130182A3 (ru) 2019-07-25
RU2699114C2 true RU2699114C2 (ru) 2019-09-03

Family

ID=52673968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130182A RU2699114C2 (ru) 2015-01-27 2016-01-27 Плавильный аппарат погружного горения

Country Status (13)

Country Link
US (2) US10526230B2 (ru)
EP (1) EP3250853B1 (ru)
KR (1) KR102391689B1 (ru)
DK (1) DK3250853T3 (ru)
ES (1) ES2726885T3 (ru)
GB (1) GB201501305D0 (ru)
HR (1) HRP20190765T1 (ru)
LU (1) LU93213B1 (ru)
PL (1) PL3250853T3 (ru)
RU (1) RU2699114C2 (ru)
SI (1) SI3250853T1 (ru)
TR (1) TR201907344T4 (ru)
WO (1) WO2016120346A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762608C1 (ru) * 2021-05-18 2021-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа
RU2769386C1 (ru) * 2021-05-05 2022-03-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Экопромтех" Устройство для остеклования токсичных отходов с высокой зольностью методом высокотемпературной обработки

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3313790B1 (en) * 2015-06-26 2022-03-30 Owens Corning Intellectual Capital, LLC Submerged combustion melter with vibration damping
FR3074262B1 (fr) 2017-11-30 2020-12-11 Saint Gobain Isover Bruleur comprenant une piece d'usure
US11912608B2 (en) 2019-10-01 2024-02-27 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass manufacturing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU166987A1 (ru) * 1962-04-19 1964-12-12 М.И. Злочевский Газокислородна горелка дл металлургических печей
RU2003926C1 (ru) * 1991-04-08 1993-11-30 Научно-исследовательский институт металлургии Горелочное устройство
DE10029983A1 (de) * 2000-06-26 2002-01-10 Sorg Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern von Glas mit Wärmerückgewinnung
WO2014134117A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 Corning Incorporated Burner for submerged combustion melting
US8899224B2 (en) * 2008-10-13 2014-12-02 Corning Incorporated Submergible combustion burner
WO2014201106A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 Corning Incorporated Submerged combustion melters and burners therefor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3192920A (en) * 1963-09-03 1965-07-06 Submerged Comb Inc Combustion apparatus and control system therefor
US3520979A (en) * 1968-02-26 1970-07-21 Penelectro Ltd Electrode circuit for hex electric furnace
US4430109A (en) * 1981-03-16 1984-02-07 Corning Glass Works Method of regulating fuel and air flow to a glass melting furnace
US20110236846A1 (en) * 2008-01-18 2011-09-29 Gas Technology Institute Submerged combustion melter
US9032760B2 (en) * 2012-07-03 2015-05-19 Johns Manville Process of using a submerged combustion melter to produce hollow glass fiber or solid glass fiber having entrained bubbles, and burners and systems to make such fibers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU166987A1 (ru) * 1962-04-19 1964-12-12 М.И. Злочевский Газокислородна горелка дл металлургических печей
RU2003926C1 (ru) * 1991-04-08 1993-11-30 Научно-исследовательский институт металлургии Горелочное устройство
DE10029983A1 (de) * 2000-06-26 2002-01-10 Sorg Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern von Glas mit Wärmerückgewinnung
US8899224B2 (en) * 2008-10-13 2014-12-02 Corning Incorporated Submergible combustion burner
WO2014134117A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 Corning Incorporated Burner for submerged combustion melting
WO2014201106A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 Corning Incorporated Submerged combustion melters and burners therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769386C1 (ru) * 2021-05-05 2022-03-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический Центр "Экопромтех" Устройство для остеклования токсичных отходов с высокой зольностью методом высокотемпературной обработки
RU2762608C1 (ru) * 2021-05-18 2021-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа

Also Published As

Publication number Publication date
US10526230B2 (en) 2020-01-07
PL3250853T3 (pl) 2019-08-30
HRP20190765T1 (hr) 2019-11-01
KR20170126454A (ko) 2017-11-17
RU2017130182A3 (ru) 2019-07-25
US20180009693A1 (en) 2018-01-11
KR102391689B1 (ko) 2022-04-28
GB201501305D0 (en) 2015-03-11
US20200148573A1 (en) 2020-05-14
RU2017130182A (ru) 2019-02-28
US11186511B2 (en) 2021-11-30
WO2016120346A1 (en) 2016-08-04
LU93213B1 (en) 2017-03-30
DK3250853T3 (da) 2019-05-20
EP3250853A1 (en) 2017-12-06
SI3250853T1 (sl) 2019-06-28
EP3250853B1 (en) 2019-03-06
ES2726885T3 (es) 2019-10-10
TR201907344T4 (tr) 2019-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11680004B2 (en) Submerged combustion melters and methods
DK3027566T3 (en) Melting furnace with a submerged combustion burner, method of using the burner and using the burner
RU2699114C2 (ru) Плавильный аппарат погружного горения
RU2715786C2 (ru) Горелка для плавильного аппарата погружного горения
LU93220B1 (en) Submerged combustion furnace and method