公開了一種操作含有爐料的熔爐（1）來加熱爐料的方法，包括其中包括60vol.%到85vol.%的氧的氣態(tài)氧化劑(15)穿過加熱的蓄熱器且進入熔爐中，以便使氧化劑加熱來在500℃到1400℃的溫度下從氧化劑端口(20)出來，且氣態(tài)燃料經(jīng)由兩個或多個燃料端口（21，22）給送到所述熔爐中；且加熱的氧化劑和燃料在熔爐中燃燒來產生加熱爐料的所述燃燒的氣態(tài)熱產物；且然后經(jīng)由蓄熱器進入熔爐的氧化劑流中斷，且所述燃燒產物進入所述氧化劑端口且穿過且離開所述冷卻的蓄熱器以加熱所述蓄熱器，其中離開所述蓄熱器的燃燒產物的溫度為至少500℃；控制相對于氧化劑端口的燃料端口的位置以及氧化劑和燃料的速度。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種高溫熔爐操作，其中通過燃料和具有高于空氣的氧含量的含氧流的燃燒將熱提供至爐料，如，玻璃制作材料。
技術介紹
許多工業(yè)操作需要在熔爐或等同的設備中將材料加熱至高溫。所需的高溫可通過使燃料與空氣在足以提供加熱材料的燃燒熱的速率下燃燒來提供。最近，在稱為\氧燃料（oxy-fuel）\的操作中，作為氧源的空氣由含有高于90vol.%（體積百分比）的氧的氣態(tài)進料替代。與具有此高純度的氧燃燒提供了許多優(yōu)點，包括達到高溫、較少熱轉移至進料空氣的非反應成分，且減少形成氮氧化物的趨勢。氧燃料熔化的一個缺陷在于較高的運營成本。使用具有小于90vol.%的氧的氣態(tài)進料流作為氧化劑，如，利用空氣稀釋來自液體供應流的高純度氧，可降低含有的氧的單位成本。然而，使用低純度氧降低氧燃料系統(tǒng)的能效，增大燃料消耗，且繼而又相對于基礎情況增加氧消耗。此外，如果未適當管理，則與高溫火焰相關的氧化劑中的所得的較高氮含量可不利地影響來自過程的NOx排放。然而，本專利技術認識到，當與余熱回收裝置如蓄熱器關聯(lián)時，可利用使用含氧量低于氧燃料燃燒中使用的氧化劑的操作來實現(xiàn)甚至更多優(yōu)點，如，改善能效、減少排放和改善熔爐操作。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的一個方面在于一種操作包含爐料的熔爐來加熱爐料的方法，包括：(A)提供包括60vol.%到85vol.%的氧的氣態(tài)氧化劑；(B)使氣態(tài)氧化劑穿過加熱的蓄熱器且離開氧化劑端口進入熔爐，以使氧化劑在蓄熱器中加熱，以便其在500℃到1400℃的溫度下從氧化劑端口出來，且從而冷卻所述蓄熱器；以及將氣態(tài)燃料經(jīng)由兩個或多個燃料端口給送到所述熔爐中，且利用從所述氧化劑端口出來的加熱的氧化劑在熔爐中燃燒燃料，以產生加熱爐料的所述燃燒的氣態(tài)熱產物；(C)中斷氧化劑流經(jīng)由蓄熱器進入熔爐，且使所述燃燒產物進入所述氧化劑端口，且穿過和離開所述冷卻的蓄熱器來加熱所述蓄熱器，其中離開所述蓄熱器的燃燒產物的溫度為至少500℃；以及(D)交替步驟(B)和(C)，其中所述氧化劑端口和所述燃料端口位于所述熔爐中的所述爐料的頂面上方；其中穿過所述氧化劑端口的中心的垂直線的各側上設置至少一個所述燃料端口，且所述燃料端口位于離所述氧化劑端口10到60個燃料端口直徑；以及其中與來自給定氧化劑端口的氧化劑燃燒的燃料從在所述線的一側上的燃料端口在40到350m/sec的速度下且從燃料端口給送到熔爐中，且氧化劑從氧化劑端口在2到20m/sec的速度下給送到熔爐中，其中從所述燃料端口給送的燃料在與高溫氧化劑流燃燒之前夾帶(entrain)所述熔爐中的氣態(tài)燃燒產物。通過經(jīng)由使用獨立的可調整的流動控制器來控制燃料端口的燃料速度，火焰形狀和特性可變化，且能量釋放分布圖可在熔爐內側且耐火側壁附近受控制。這種靈活性避免了熔爐耐火壁或爐料材料由于高溫火焰過熱。附圖說明圖1為可實施本專利技術的熔爐和相關聯(lián)設備的實施例的示意性俯視圖。圖2為可實施本專利技術的熔爐和相關聯(lián)設備的另一個實施例的示意性俯視圖。圖3為圖1中所示的熔爐的內壁的前部平面視圖。具體實施方式參看圖1和2，熔爐1為玻璃熔化熔爐或爐料暴露于由熔爐內的燃燒提供的很高溫度的任何其它熔爐。可實施本專利技術的其它熔爐的實例包括焚化爐，以及用于熔化有色金屬如銅或鋁的熔爐，以及用于加熱或再熱鐵和鋼物體如條、棒和錠的熔爐。在玻璃熔化熔爐中，玻璃制作成分如蘇打粉、硝石、二氧化硅、硅酸鈉和/或碎玻璃塊(\碎玻璃\)給送到熔爐中，在該處，它們熔化在一起來形成熔融玻璃的熔池6。熔爐1包括側壁2A和2B、端壁3和前壁4，該前壁包括熔融玻璃可經(jīng)由其流出熔爐1的開口5。熔爐1可設有側壁2A和2B中的多個蓄熱器11。圖1示出了此布置的實施例，其具有側壁中的兩對蓄熱器。熔爐1可設有端壁3中的多個蓄熱器。圖2示出了此布置的實施例，其具有端壁3中的一對蓄熱器12。氣態(tài)氧化劑流15給送到蓄熱器11和12中。氧化劑流15具有60vol.%到85vol.%的氧含量，優(yōu)選65vol.%到80vol.%,且更優(yōu)選65vol.%到75vol.%。具有期望的氧含量的氧化劑流15可以以若干方式中的任何提供。其可從已經(jīng)在期望的氧含量下的分開的商業(yè)源獲得。其可通過使空氣和較高含量的流組合來獲得，該較高含量的流的氧含量高于流15的期望的最終氧含量；在此情況下，較高含量的流可從分開的商業(yè)源獲得，或可通過現(xiàn)場的商業(yè)空氣分離單元產生，如，本文所述的產生具有高于60vol.%且更優(yōu)選高于85vol.%的氧含量的產物流的那些空氣分離單元。最優(yōu)選的是，具有60vol.%到85vol.%的期望氧含量的氧化劑流15由現(xiàn)場空氣分離單元13產生。空氣分離單元13是設備，優(yōu)選真空變壓吸附(VPSA)或變壓吸附(PSA)或變溫吸附(TSA)設備，其處理進料流14來產生氧化劑流15。優(yōu)選為空氣的進料流14具有低于60vol.%的氧含量。循環(huán)吸附過程是公知的，且通常用于使吸附性較大成分的氣體與吸附性較小成分的氣體分離開。實例包括變壓吸附(PSA)或真空變壓吸附(VPSA)過程和變溫吸附(TSA)過程，變壓吸附(PSA)或真空變壓吸附(VPSA)過程使用低壓或真空和吹掃氣體來再生吸附劑，變溫吸附(TSA)過程使用熱驅動力如加熱的吹掃氣體來使雜質解吸。此過程大體上用于將氧或氮與空氣分離，將其它雜質如烴和/或水蒸汽與進料空氣氣體分離，將氫與一氧化碳分離，將氧化碳與其它氣體混合物分離，等。這些過程還用于在低溫空氣分離之前從空氣除去雜質，如，水蒸汽和烴。用于分離或凈化氣體成分的任何循環(huán)吸附系統(tǒng)都可用于單元13中。為了圖示的目的，用于將氧與空氣分離的典型的VPSA過程在本文中描述，但本專利技術可結合使用離心壓縮機的其它循環(huán)吸附過程來使用，且不旨在限于此過程。典型循環(huán)VPSA過程是一種吸附床經(jīng)歷以下階段的過程：(A)將吸附床加壓至期望壓力，其中待除去的一種或多種氣體在進料空氣穿過床時將容易地被吸附劑吸附，該吸附床包括優(yōu)選吸附待除去的一種或多種氣體(如，在進料氣體為空氣時，該氣體為氮)的吸附劑；(B)進料空氣中的氮被吸附，產生且回收富氧產物氣體；(C)含有吸附劑的床抽空至低壓(通常在真空下)，其中被吸附的氮從吸附床中的吸附劑解吸；且作為優(yōu)選，(D)吹掃氣體穿過床來除去任何剩余的氮。本領域的技術人員理解，循環(huán)時間意思是完成一個循環(huán)所需的時間量；例如，過程按順序步進，且然后回到起始狀態(tài)。適合的吸附劑是本領域的技術人員容易熟悉的，且可在開放的文獻中找出。一些吸附過程將具有更多步驟或多個床，且通常使用一個或多個風機來用于加壓和解壓步驟中的各個。如果VPSA設備包含兩個或多個吸附容器，則各個容器經(jīng)歷以上步驟；然而，兩個容器異相操作，以便在一個容器產生產物時，另一個再生。另外，在兩個床的過程中，通常使用兩個風機，其中一個專用于將氣體給送至吸附容器，而另一個專用于抽空吸附容器。不論使用單個容器、兩個容器或甚至更多容器，過程內的壓力和流隨過程從吸附循環(huán)至解吸來快速變化。大體上，在快速周期循環(huán)時間內，如，小于一分鐘，容器的壓力將常壓下或低于常壓(優(yōu)選低于常壓，如大約6到8psia)的低壓狀態(tài)變成高于常壓(如大約19到24psia)的高壓狀態(tài)。一些吸附過程在相似快速循環(huán)時間中將需要甚至更寬跨度的壓力和/或真空。存在大量用本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種操作含有爐料的熔爐來加熱所述爐料的方法，包括：(A)提供包括60vol.%到85vol.%的氧的氣態(tài)氧化劑；(B)使所述氣態(tài)氧化劑穿過加熱的蓄熱器且離開氧化劑端口進入熔爐，以使氧化劑在所述蓄熱器中加熱，以便其在500℃到1400℃的溫度下從氧化劑端口出來，且從而冷卻所述蓄熱器；以及將氣態(tài)燃料經(jīng)由兩個或多個燃料端口給送到所述熔爐中，且利用從所述氧化劑端口出來的加熱的氧化劑在熔爐中燃燒燃料，以產生加熱所述爐料的所述燃燒的氣態(tài)熱產物；(C)中斷經(jīng)由蓄熱器進入熔爐的氧化劑流，且使所述燃燒產物進入所述氧化劑端口，且穿過和離開所述冷卻的蓄熱器來加熱所述蓄熱器，其中離開所述蓄熱器的燃燒產物的溫度為至少500℃；以及(D)交替步驟(B)和(C)，其中所述氧化劑端口和所述燃料端口位于所述熔爐中的所述爐料的頂面上方；其中穿過所述氧化劑端口的中心的垂直線的各側上設置至少一個所述燃料端口，且所述燃料端口位于離所述氧化劑端口10到60個燃料端口直徑；以及?其中與來自給定的氧化劑端口的氧化劑燃燒的所述燃料從兩個或多個燃料端口在40到350m/sec的速度下給送到所述熔爐中，所述氧化劑從所述氧化劑端口在2到20m/sec的速度下給送到熔爐中，其中從所述燃料端口給送的所述燃料在與所述高溫氧化劑流燃燒之前夾帶所述熔爐中的氣態(tài)燃燒產物。...
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.04.24 US 61/9838541.一種操作含有爐料的熔爐來加熱所述爐料的方法，包括：(A)提供包括60vol.%到85vol.%的氧的氣態(tài)氧化劑；(B)使所述氣態(tài)氧化劑穿過加熱的蓄熱器且離開氧化劑端口進入熔爐，以使氧化劑在所述蓄熱器中加熱，以便其在500℃到1400℃的溫度下從氧化劑端口出來，且從而冷卻所述蓄熱器；以及將氣態(tài)燃料經(jīng)由兩個或多個燃料端口給送到所述熔爐中，且利用從所述氧化劑端口出來的加熱的氧化劑在熔爐中燃燒燃料，以產生加熱所述爐料的所述燃燒的氣態(tài)熱產物；(C)中斷經(jīng)由蓄熱器進入熔爐的氧化劑流，且使所述燃燒產物進入所述氧化劑端口，且穿過和離開所述冷卻的蓄熱器來加熱所述蓄熱器，其中離開所述蓄熱器的燃燒產物的溫度為至少500℃；以及(D)交替步驟(B)和(C)，其中所述氧化劑端口和所述燃料端口位于所述熔爐中的所述爐料的頂面上方；其中穿過所述氧化劑端口的中心的垂直線的各側上設置至少一個所述燃料端口，且所述燃料端口位于離所述氧化劑端口10到60個燃料端口直徑；以及其中與來自給定的氧化劑端口的氧化劑燃燒的所述燃料從兩個或多個燃料端口在40到350m/sec的速度下給送到所述熔爐中，所述氧化劑從所述氧化劑端口在2到20m/sec的速度下給送到熔爐中，其中從所述燃料端口給送的所述燃料在與所述高溫氧化劑流燃燒之前夾帶所述熔爐中的氣態(tài)燃燒產物。2.根據(jù)權利要求1所述的方...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：OU約哈，
申請(專利權)人：普萊克斯技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。