用于熔化玻璃的方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種燃燒粉狀燃料作為加熱源以熔化原料來制造玻璃的方法。所述方法包括：在一定壓力下進給粉狀燃料和空氣或氣體混合物的被調(diào)節(jié)并且被控制的物料流，以便在至少一個分配裝置中氣動輸送；將粉狀燃料和空氣或氣體混合物從進給裝置排出到所述分配裝置的至少一個；以被控制的方式將粉狀燃料－空氣或氣體混合物從所述分配裝置調(diào)節(jié)到玻璃熔化爐的玻璃熔化區(qū)中的多個燃燒器的每個；借助于所述玻璃熔化爐的玻璃熔化區(qū)中的所述多個燃燒器燃燒所述粉狀燃料，同時使燃燒火焰具有高熱效率來進行受控的加熱，以熔化玻璃；以及借助于耐火材料抵消所述粉狀燃料在所述玻璃熔化爐中的腐蝕和磨損效應。所述耐火材料選自硅石－礬土－鋯石、菱鎂礦、鉻－菱鎂礦、氧化鎂－礬土尖晶石、礬土－硅酸鹽、鋯石－硅酸鹽、氧化鎂、或者它們的混合物。

【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，更具體地說，本專利技術涉及一種利用粉狀燃 料熔化玻璃的方法。
技術介紹
根據(jù)產(chǎn)品的最終性能并考慮熔化和精煉過程的熱效率，可在不同類型的熔化爐中 并采用不同種類的燃料來熔化玻璃。單元窯爐可用于熔化玻璃(通過氣體燃料)，這些爐子 沿其側部設有多個燃燒器，整個單元看起來象一個封閉的箱體，箱體上設有煙 ，煙 可設 置在供料裝置的起始位置或爐子的最端部位置上，這就表示向下游進行。但是，在玻璃離開 高溫爐時會造成很大的熱損失。例如，在2500° F下，煙氣中的熱量占燃燒天然氣的爐子的 輸入熱量的62%。為了利用煙氣的殘余熱量，人們設計出了更為復雜和價格昂貴的爐子，也就是蓄 熱式爐。眾所周知，為了操縱蓄熱式玻璃熔化爐，多個氣體燃燒器與一對并排設置的密封蓄 熱器相連接。每個蓄熱器具有下腔、位于下腔上方的耐火結構和位于耐火結構上方的上腔。 每個蓄熱器具有相應的口將相應的上腔與爐子的熔化和精煉腔相連。燃燒器布置成可燃燒 燃料，例如天然氣、液態(tài)石油、燃料油或其它可適于在玻璃熔化爐中使用并提供熱量來熔化 和精煉位于腔中的制造玻璃的材料的氣態(tài)或液態(tài)燃料。在熔化和精煉腔的一端供應制造玻 璃的材料，并在該端處設有原料預熱室，熔化和精煉腔的另一端設有熔融玻璃液分配器，其 包括一系列的口，熔融玻璃經(jīng)過這些口可離開熔化和精煉腔。燃燒器可以多種可能的結構安裝，例如通口結構、側口結構或下口結構。在燃燒 循環(huán)過程中，燃料例如天然氣從燃燒器進入來自每個蓄熱器的預熱空氣輸入流中，燃燒所 產(chǎn)生的火焰和生成物使得火焰掠過熔化玻璃的表面，并將熱量傳遞給熔化和精煉腔中的玻^^ ο在工作過程中，蓄熱器交替地在燃燒空氣和排氣熱循環(huán)之間循環(huán)工作。根據(jù)特定 的爐子，每20或30分鐘火焰通路就會發(fā)生反向。每個蓄熱器的目的是儲存無用的熱量，從 而可比在冷空氣的情況下獲得更高的效率和更高的火焰溫度。為了操縱玻璃熔化爐，通過在爐口和結構頂部進行測量來控制供給燃燒器的燃料 和燃燒空氣的供應，氧氣和燃燒材料的量可保證在熔化腔內(nèi)或沿熔化腔的位置上所供給的 燃燒空氣小于所提供的燃料完全燃燒所需的量。過去，用于熔化玻璃的燃料是石油蒸餾所產(chǎn)生的燃料油。這種燃料已使用了多年， 但由于這種油含有來自石油原油的雜質(zhì)，例如，硫、釩、鎳和一些其它重金屬，因此，推出環(huán) 保法來減少使用燃料油。這種燃料油會產(chǎn)生污染物，例如S0x、N0x和微粒。最近，玻璃制造 業(yè)已采用天然氣來作為一種較為清潔的燃料。天然氣中不包含石油蒸餾殘余液流中所含的 所有重金屬和硫。但是，天然氣火焰所產(chǎn)生的高溫會產(chǎn)生更多的NOx而非其它污染物。在 此意義上說，人們已作了很多的努力來開發(fā)用于燃燒天然氣的低NOx燃燒器。另外，已開發(fā) 了不同的技術來避免產(chǎn)生NOx。其中一種是氧化燃料(Oxy-fuel)技術，利用氧氣代替空氣來進行燃燒。該技術的缺點是需要一個單元窯爐，為避免空氣滲入，單元窯爐需設有特殊預備的耐火材料。使用氧氣還產(chǎn)生了高溫火焰，但由于缺少氮氣，因此極大地減少了 NOx的產(chǎn) 生。氧化燃料技術的另一個缺點是氧氣本身價格較高。為了降低價格，必須在爐子附 近設置制氧廠，以便在熔化過程中提供所需的氧氣。但是，連續(xù)不斷螺旋上升的能源價格(主要是天然氣)迫使大多數(shù)浮法玻璃制造 商將“附加的費用”添加到平板玻璃的運輸上。今年，天然氣的價格已上漲超過120% (只 在墨西哥或在別處)，遠超過了先前的估計。在玻璃制造業(yè)中普遍的意見是銷售商不得不仔細地審視這些新的“附加費用”，且 最可能是被迫轉(zhuǎn)嫁。考慮到現(xiàn)有技術的情況，本專利技術采用不同的技術來減少熔化費用，通過利用來自 蒸餾塔的石油殘余物例如石油焦這樣的固體燃料以環(huán)保的方式用于玻璃制造中。這種燃料與燃料油和天然氣的主要不同在于物質(zhì)的物理狀態(tài)，由于燃料油是液態(tài) 的，天然氣是氣態(tài)的，而石油焦則是固態(tài)的。燃料油和石油焦兩者都來自于原油的蒸餾塔殘 余物，因此，其具有同樣類型的雜質(zhì)。重要的不同之處在于它們所包含的雜質(zhì)含量不同。石 油焦是以所謂的延時、流體和撓曲(flexi)三個不同的過程制成的。蒸餾過程所產(chǎn)生的殘 余物被放置在筒中，然后再從900到1000° F加熱36小時，以便于將殘余物中的大多數(shù)殘 余揮發(fā)物除去。揮發(fā)物從煉焦筒的頂部抽出，筒中殘留的材料是由大約90%的碳和來自所 用原油的其余所有雜質(zhì)所組成的硬石。通過液壓鑿巖機和水泵將巖石從筒中取出。石油焦的典型組分是大約90%的碳、大約3%的氫、大約2-4%的氮、大約2%的 氧、大約0. 05-6%的硫、其余大約1%。石油焦的用途石油固體燃料已用于水泥和火力發(fā)電工業(yè)中。根據(jù)Pace Consultants Inc.公司 的統(tǒng)計，在1999年，用于水泥和發(fā)電的石油焦分別是40%和14%。在上述兩種工業(yè)中，石油焦的燃燒被用作直接燃燒系統(tǒng)，其中，燃料燃燒所產(chǎn)生的 氣氛直接與產(chǎn)品接觸。在制造水泥的過程中，需要回轉(zhuǎn)窯來提供產(chǎn)品所需的熱環(huán)境。在該 回轉(zhuǎn)窯中，通常形成熔融水泥殼來避免燃燒氣體和火焰與窯的耐火材料直接接觸，并避免 對其進行腐蝕。在此情況下，煅燒產(chǎn)物(水泥)吸收燃燒氣體，并避免釩、SO3和NOx在回轉(zhuǎn) 窯中產(chǎn)生腐蝕和磨損。但是，出于較高的含硫和釩量且對耐火材料結構有負面影響以及環(huán)境問題的原 因，通常，在玻璃工業(yè)中不采用石油焦作為燃料。耐火材料的問題玻璃工業(yè)中采用多種耐火材料，大多數(shù)是用于實現(xiàn)不同的目的，不僅僅是實現(xiàn)熱 調(diào)節(jié)，而且還包括防止礦物燃料中所含雜質(zhì)的化學侵蝕和機械磨損。采用礦物燃料作為主要能源就會將燃料中所含的不同重金屬加入到爐子中，例 如，五氧化二釩、氧化鐵、氧化鉻、鈷等。在燃燒過程中，大部分重金屬會由于氧化金屬的低 蒸汽壓力和熔化爐的高溫而蒸發(fā)。由于礦物燃料含硫量較高，因此，從爐子中排出的煙氣的化學特性基本上呈酸性。 而且，五氧化二釩也象含硫煙氣那樣呈現(xiàn)酸性。氧化釩是一種對堿性耐火材料有損害的金屬，因為該氧化物在氣態(tài)時呈現(xiàn)酸性。在1275°C時，五氧化二釩會與氧化鈣發(fā)生強烈反應而 生成硅酸二鈣。硅酸二鈣會繼續(xù)發(fā)生損害而形成鎂鈣硅石和鈣鎂橄欖石，最后形成鎂橄欖石，并 與五氧化二釩發(fā)生反應而形成低熔點的釩酸三鈣。減少對堿性耐火材料損害的唯一途徑是降低主體堿性耐火材料中的氧化鈣含量， 以避免產(chǎn)生可繼續(xù)與五氧化二釩發(fā)生反應直到耐火材料失效的硅酸二鈣。 另外，使用石油焦的主要問題是硫和釩的含量高，對爐子中的耐火材料結構有負 面的影響。耐火材料最主要的特性是可長時間地承受和暴露在高溫下。另外，它必須可承 受溫度的突然變化，抵御熔融玻璃的侵蝕、氣體的腐蝕和環(huán)境中微粒的磨損作用。關于釩對耐火材料的影響在不同的論文也就是1978年11和12月發(fā)行的The Glass Industry Magazine 雜志的 Part I 禾口 Part II 部分中的 Roy W. Brown 禾口 Karl H. Sandmeyer 的論文"Sodium Vanadate' s effect on superstructurerefractories，，中 進行了研究。在該論文中，研究人員對用于防止釩對流動熔煉成分進行侵蝕的不同的熔煉 耐火材料進行了測試，例如，礬土-鋯石-硅石(AZS)、α-β礬土、α礬土和β礬土，這些 通常是用于玻本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種燃燒粉狀燃料作為加熱源以熔化原料來制造玻璃的方法，所述方法包括：ａ）在一定壓力下進給粉狀燃料和空氣或氣體混合物的被調(diào)節(jié)并且被控制的物料流，以便在至少一個分配裝置中氣動輸送；ｂ）將粉狀燃料和空氣或氣體混合物從進給裝置排出到所述分配裝置的至少一個；ｃ）以被控制的方式將粉狀燃料－空氣或氣體混合物從所述分配裝置調(diào)節(jié)到玻璃熔化爐的玻璃熔化區(qū)中的多個燃燒器的每個；ｄ）借助于所述玻璃熔化爐的玻璃熔化區(qū)中的所述多個燃燒器燃燒所述粉狀燃料，同時使燃燒火焰具有高熱效率來進行受控的加熱，以熔化玻璃；以及ｅ）借助于耐火材料抵消所述粉狀燃料在所述玻璃熔化爐中的腐蝕和磨損效應，所述耐火材料大體包括硅石－礬土－鋯石、菱鎂礦、鉻－菱鎂礦、氧化鎂－礬土尖晶石、礬土－硅酸鹽、鋯石－硅酸鹽、氧化鎂、或者它們的混合物。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：MA奧林努涅斯，R卡布雷拉利亞諾斯，IJ索利斯馬丁內(nèi)斯，R巴拉德斯卡斯蒂略，
申請(專利權)人：維特羅環(huán)球有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：CH[瑞士]