使用浸没燃烧器熔化固体原料配合料的方法和装置的制造方法
【专利说明】使用浸没燃烧器膝化固体原料配合料的方法和装置
[0001] 本发明设及一种浸没燃烧烙炉，尤其是用于烙化玻璃质或可玻璃化的材料，并且 设及使用浸没燃烧烙炉的方法。
[0002] 通常，玻璃质材料由原料例如娃酸盐、玄武岩、石灰石、纯碱和其它次要量成分的 混合物制成，将运些原料加入到烙炉，并在约1250到1500°C的溫度下烙化成粘性液态;然后 对烙体提供成型处理。根据烙体的预期用途，例如用于制造平板玻璃、中空玻璃、用于加强 目的的连续纤维或用于绝缘目的的纤维，在成型加工的上游可能需要合适的进一步烙化精 炼步骤。根据预期用途和成型工艺选择烙体的化学组成及其物理性质。
[0003] 常规的玻璃烙炉包括来自上述的玻璃烙体表面上方的能量供给，例如来自在玻璃 烙体表面和烙炉顶部之间的空间中产生火焰的燃烧器，由此通过火焰本身和顶部材料的福 射将热量传递到玻璃烙体。将待烙化的原料配合料放置在烙炉中玻璃烙体的上部，且热从 烙体传递到配合料，使其并入烙体。
[0004] 在一些玻璃烙炉中，能量由设置在烙体表面下方的电加热电极提供;运种电极可 W提供唯一的热源或与燃烧器一起使用。
[0005] 玻璃烙炉的进一步类型具有设置在烙体表面下方的一个或多个燃烧器喷嘴，使得 燃烧器火焰和/或燃烧产物穿过烙体。运种设置称为浸没燃烧。
[0006] 传统地，用于生产岩棉(stone wool)绝热体的玻璃烙害是冲天炉。
[0007] 目前，本发明寻求提供一种用于烧结和/或烙化配合料的改善的高效方法。运种方 法表显示出降低的能耗，W及改善的烙体特性，包括在溫度分布和组成方面的均匀性，导致 改善的成品质量。它还允许烙化各种各样的材料，特别是可玻璃化材料，并在控制工艺参数 方面显示出高的灵活性。
[000引根据另一方面，本发明还寻求提供一种用于烙化材料，尤其是玻璃质或可玻璃化 材料的改善的浸没燃烧烙炉，其在热传递和原料烙化显示出进一步提高的效率。
[0009] 更具体地，本发明寻求改善烙体中新原料的吸收和向新原料(尤其是当从烙体顶 部加入时)热传递的效率，从而改善烙体的组成和溫度分布方面的整体均匀性。同时，极大 地避免或至少减少了原料通过烙炉的任何旁路，因而导致了可玻璃化材料的有效烙化，并 因此就给定输出流量导致较小烙炉。
[0010] 根据其一个方面，本发明提供了一个如权利要求1限定的浸没燃烧烙炉。其他独立 权利要求中限定了本发明的其它方面。从属权利要求限定了优选和/或替代性实施方案。
[0011] 在W下也设及浸没燃烧烙化和/或烙炉的专利申请中描述的一个或多个方面，可 W用于本专利申请的发明方面，并且通过引用将每一 W下专利申请并入本文：
[0012]
[0013] 根据本发明的一个特定的方面，本发明提供一种烙化材料尤其是可玻璃化材料的 方法，包括步骤:向烙炉中引入固体配合料，通过浸没燃烧烙化烙炉中的固体配合料并使得 烙体呈流型，该流型是当通过计算机流体动力学分析（Computational Fluid Dynamics analysis)模拟时在烙体中显示出基本环形的烙体流型，该流型包括在烙体表面处主要集 中向内会聚的流动矢量，环形旋转的中屯、轴是基本竖直的。优选地，烙炉中的烙体包括单个 运样环形流型。
[0014] 在靠近所述环形流型旋转的竖直轴处，流动矢量改变方向，显示向下的分量，因而 反映了烙体在所述轴处附近显著的向下运动。在烙炉底部，流动矢量改变方向，显示向外然 后向上方向的分量。
[001引优选地，考虑到多相流场，从固体配合料相到液态烙体相，到与燃料燃烧和由燃烧 器的氧化相关的各种气态物质相W及在配合料到烙体转化过程中产生的那些，流体动力学 模型代码为ANSYS R14.5。
[0016] 可取出烙体用于进一步的下游加工，包括平板玻璃或容器玻璃的形成，连续纤维 或矿棉纤维的形成。在矿棉纤维的生产的情形中，优选直接将输出物进行纤维化而无精炼 步骤。
[0017] 根据本发明的一个优选实施方案，通过设置在烙炉底部的功能性浸没燃烧器，在 基本上环状的燃烧器区域，赋予燃烧气体基本上竖直向上的速度分量来获得环形烙体流 型。有利的是，W约250-1250mm，有利的约500-900mm，优选约600-800,甚至更优选650- 750mm的相邻燃烧器之间的距离设置燃烧器。
[0018] 向上或邻近浸没燃烧器运动的烙体的速度矢量可W从竖直稍微倾斜，例如倾斜角 度为，含2°，含3°或和/或。0%优选。5%更优选。0%尤其是朝向烙炉的中 屯、。运样的设置可W改进流动和引导烙体流动远离排出口并朝向烙炉中屯、，从而有利于上 述环形流动。火焰优选不碰撞烙炉壁。
[0019] 根据本发明的一个优选实施方案，在基本圆形的燃烧器线上设置燃烧器。作为替 代，也可W使用其它的燃烧器设置W获得期望的环形流型。烙炉可包含多个燃烧器，且本文 中所用的术语"燃烧器"理解为是指功能性或操作性的燃烧器，即那些根据本发明操作的燃 烧器。
[0020] 模拟的流型反映了在烙体表面处集中向内会聚的流动，然后是在环形旋转的中屯、 轴附近向下的流动。所述旋转的中屯、轴有利地对应于烙炉的对称竖直轴。竖直轴是指对称 的中屯、轴，如果烙炉显示出不具有任何单个限定对称轴的横向横截面，则为烙炉横截面内 切的圆的对称轴。向下的流动之后是在烙炉底部的向外方向的流动和邻近燃烧器处基本环 状的向上流动，反映了烙体朝向燃烧区的再循环，并在上升运动中回到烙体表面，因而限定 了基本上环形的流型。
[0021] 在烙体表面处的向内会聚的流动矢量有利地显示为至多约2m/s的速度。在旋转的 竖直中屯、轴附近的向下方向的速度矢量具有显著长度或强度，反映了向下流动的材料的相 对高速度。向下的速度矢量反映了至多约2m/s的材料速度。在烙炉中，在烙炉的至少一个部 分和特别是在烙体表面处(特别是在烙体表面处向内会聚的流动矢量)和/或在旋转的竖直 中屯、轴之处或附近的原料和/或烙体，可达到> 0.1米/秒，含0.2米/秒，含0.3米/秒或> 0.5 米/秒和/或^ 2.5米/秒，^ 2米/秒，^ 1.8米/秒或^ 1.5米/秒的速度。
[0022] 运样的环形流型的产生可W确保高度有效的混合，并使烙体在溫度分布和组成方 面均匀化。此外，本发明的流型有利于原料吸入烙体，因而改善向新原料的热传递并减少在 为进一步成型而取出之前在烙炉中的所需停留时间，同时避免或至少降低原料在烙体循环 中走捷径(sho;rt cutting)的风险。
[0023] 根据另一方面，本发明提供一种用于烙化材料尤其是可玻璃化的原料配合料的烙 炉组件，该烙炉组件包括配备有至少五个浸没燃烧器的烙化室，每一个具有从其出口突出 的燃烧器中屯、轴；原料给料器和在烙化室底部附近的烙体出口，浸没燃烧器设置在基本环 状的燃烧区域内，在所述烙化室底部，在相邻燃烧器之间具有一定的距离且受控，使得通过 计算流体动力学分析进行的模拟显示出在烙体中产生基本环形的烙体流型，环形旋转的中 屯、轴是基本竖直的，包括在烙体表面处的主要集中向内会聚的流动矢量，且相关燃烧器的 燃烧器中屯、轴设置成与竖直呈小于30°的角。
[0024] 根据一个实施方案，每个燃烧器中屯、轴相对于垂直于通过烙炉中屯、竖直轴和燃烧 器的竖直平面倾斜一个縱满（swirl)角。縱满角可W是含1°、含2°、含3°、含