一种节能型纵焰玻璃熔窑及其工作方法

1.本发明属于玻璃熔窑技术领域，具体涉及一种节能型纵焰玻璃熔窑及其工作方法。


背景技术：

2.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1600℃，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。
3.传统纵焰式玻璃熔窑是一种带有间壁换热器的玻璃熔化设备，其工作原理是：在间壁换热器预热过的助燃空气从间壁换热器上升，在小炉喷出口处与喷入的燃料相遇，然后在火焰空间内燃烧。烟气从窑内引出，再经换向系统进入排气烟囱。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。
4.玻璃熔窑排放的烟气温度高达1400℃左右，直接排放到大气中一方面会浪费大量的热能、另一方面高温的废气会对环境进行污染。即使利用排出烟气对后续助燃空气预热，排气温度也在400～500度，仍然带走大量热量；并且间壁换热器的效率差，造价高，运行可靠性较差。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种节能型纵焰玻璃熔窑及其工作方法，能够通过喷射热泵对上一级排出的烟气进行加热升压，再次进入熔窑利用，同时强化整个熔窑内的分级效果，实现烟气能的多次回收利用；具有良好的节能效果，并减少高温废气对环境的污染。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.本发明公开了一种节能型纵焰玻璃熔窑，包括熔化池、间壁换热器、助燃气源、燃料供给系统、燃烧喷枪和喷射热泵；熔化池的一侧设有进料口，另一侧设有冷却室，冷却室连接有成型装置，熔化池中部设有横向间隔墙；横向间隔墙正对的胸墙上开设有若干火焰喷口，横向间隔墙上开设有与火焰喷口对应的烟气出口；火焰喷口和烟气出口均沿熔化池纵轴线由最高级至最末级依次向两侧排布；最高级火焰喷口设置燃烧喷枪，其余火焰喷口均设置喷射热泵；上一级烟气出口通过烟道与下一级喷射热泵的第一进口连接，所有喷射热泵的第二进口连接有燃烧喷枪；最末级烟气出口与间壁换热器的热侧入口连通，助燃气源经间壁换热器的冷侧换热后分别与每个燃烧喷枪的助燃气进口连接，燃料供给系统分别与每个燃烧喷枪的燃料进口连接；烟气出口处设有导流板，烟气出口内侧设有引风机。
8.优选地，熔化池纵轴线两侧的火焰喷口和烟气出口为对称分布。
9.优选地，所述烟道上设有阀门。
10.优选地，所述烟道设置在熔窑的窑顶下方。
11.进一步优选地，所述烟道为弯管，并与窑顶的弧度匹配。
12.优选地，间壁换热器为多个，每个间壁换热器的冷侧单独或同时与助燃气源连接。
13.优选地，导流板为弧形。
14.优选地，助燃气源连接有助燃气总管，助燃气总管通过支管分别与每个燃烧喷枪的助燃气进口连接，每条支管上均设有阀门。
15.优选地，燃料供给系统连接有燃料供给总管，燃料供给总管通过支管分别与每个燃烧喷枪的燃料进口连接，每条支管上均设有阀门。
16.本发明公开了上述节能型纵焰玻璃熔窑的工作方法，包括：
17.最高级火焰喷口处的燃烧喷枪喷出火焰，对熔化池内的玻璃原料加热，产生的烟气由相对侧的烟气出口经导流板的导向作用排出，经烟道引射入下一级喷射热泵，与该喷射热泵连接的燃烧喷枪内的助燃气体和燃料混合后进入该喷射热泵，与引射入的烟气混合后进入熔化池上方并充分燃烧，满足熔化池该段的温升工艺需要；熔化池的玻璃物料融化后经冷却室进入成型装置；通过引风机调整不同烟道内的真空度，使烟气能够被逐级利用，直至由最末级烟气出口进入间壁换热器对助燃气进行预热后排出。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19.本发明公开的一种节能型纵焰玻璃熔窑，摒弃了传统小炉的使用，选用更加符合现代环境要求的燃烧喷枪，将火焰喷口和烟气出口沿熔化池纵轴线由最高级至最末级依次向两侧排布，除最高级火焰喷口处的燃烧喷枪不设置喷射热泵，其余燃烧喷枪均连接喷射热泵，喷射热泵产生的真空度引导烟气沿烟气出口进入烟道引射入下一级喷射热泵，与该喷射热泵连接的燃烧喷枪内的助燃气体和燃料混合后进入该喷射热泵，与引射入的烟气混合，然后进入熔化池上方充分燃烧，满足熔化池该段的温升工艺需要；同时，针对纵焰玻璃熔窑的结构特点，通过烟气出口处的导流板和烟气出口内侧的引风机，强化烟气的分级效果；烟气按照上述工艺被逐级利用后，直至由最末级烟气出口进入间壁换热器对助燃气进行预热后排出。熔窑对高温烟气进行多次利用，减少了排出烟气造成的热损失，具有良好的节能效果，减少高温废气对环境的污染。
20.进一步地，熔化池纵轴线两侧的火焰喷口和烟气出口为对称分布，便于对熔化池内的温度进行分级控制和调节。
21.进一步地，烟道上设有阀门，能够控制烟气的流量和压差，配合引风机强化烟气的分级作用。
22.进一步地，烟道设置在熔窑的窑顶下方，能够减少窑体的散热量的同时利用热量。
23.更进一步地，烟道为与窑顶的弧度匹配的弯管，流动性好，并且能够增加对流换热面积。
24.进一步地，间壁换热器为多个，能够单独或同时对助燃气进行预热，可以根据工艺和实际生产需要进行设置，灵活度高。
25.进一步地，导流板为弧形，能够顺利引导烟气，对烟气流场破坏小。
26.进一步地，助燃气通过助燃气总管进行传输，并通过支管及设置在支管上的阀门对进入每个燃烧喷枪的助燃气量进行实时调节，从而控制熔窑内各区域的温度。
27.进一步地，燃料通过燃料供给总管进行传输，并通过支管及设置在支管上的阀门对进入每个燃烧喷枪的燃料量进行实时调节，从而控制熔窑内各区域的温度。
28.本发明公开的上述节能型纵焰玻璃熔窑的工作方法，能够对烟气进行逐级的梯级利用，减少排出烟气造成的热损失，节省了燃料、降低了运行成本；避免了高温烟气直接排除带来的污染。
附图说明
29.图1为本发明的整体结构示意图；
30.图2为本发明实施例中第二燃烧喷枪处的立面结构示意图；
31.图3为本发明实施例中第一燃烧喷枪处的立面结构示意图；
32.图4为本发明实施例中第二烟道处的立面结构示意图。
33.图中：1为熔化池，2为第一助燃气源，3为第一间壁换热器，4为第一进料口，5为第一喷射热泵，6为第一燃烧喷枪，7为第一阀门，8为第二阀门，9为第二燃烧喷枪，10为第三燃烧喷枪，11为第三阀门，12为第四阀门，13为第四燃烧喷枪，14为第二喷射热泵，15为第二间壁换热器，16为第二助燃气源，17为第四烟道，18为第三烟道，19为第二烟道，20为第一烟道，21为冷却室，22为第二进料口，23为成型装置。
具体实施方式
34.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述：
35.本发明的节能型纵焰玻璃熔窑，包括熔化池1、间壁换热器、助燃气源、燃料供给系统、燃烧喷枪和喷射热泵；熔化池1的一侧设有进料口，另一侧设有冷却室21，冷却室21连接有成型装置23，熔化池1中部设有横向间隔墙；横向间隔墙正对的胸墙上开设有若干火焰喷口，横向间隔墙上开设有与火焰喷口对应的烟气出口；火焰喷口和烟气出口均沿熔化池1纵轴线由最高级至最末级依次向两侧排布；最高级火焰喷口设置燃烧喷枪，其余火焰喷口均设置喷射热泵；上一级烟气出口通过烟道与下一级喷射热泵的第一进口连接，所有喷射热泵的第二进口连接有燃烧喷枪；最末级烟气出口与间壁换热器的热侧入口连通，助燃气源经间壁换热器的冷侧换热后分别与每个燃烧喷枪的助燃气进口连接，燃料供给系统分别与每个燃烧喷枪的燃料进口连接；烟气出口处设有导流板，烟气出口内侧设有引风机。
36.在本发明的一个较优的实施例中，熔化池1纵轴线两侧的火焰喷口和烟气出口为对称分布。
37.在本发明的一个较优的实施例中，所述烟道上设有阀门。
38.在本发明的一个较优的实施例中，所述烟道设置在熔窑的窑顶下方。优选地，所述烟道为弯管，并与窑顶的弧度匹配。
39.在本发明的一个较优的实施例中，间壁换热器为多个，每个间壁换热器的冷侧单独或同时与助燃气源连接。
40.在本发明的一个较优的实施例中，导流板为弧形。
41.在本发明的一个较优的实施例中，助燃气源连接有助燃气总管，助燃气总管通过支管分别与每个燃烧喷枪的助燃气进口连接，每条支管上均设有阀门。
42.在本发明的一个较优的实施例中，燃料供给系统连接有燃料供给总管，燃料供给
总管通过支管分别与每个燃烧喷枪的燃料进口连接，每条支管上均设有阀门。
43.上述的节能型纵焰玻璃熔窑的工作方法，包括：
44.最高级火焰喷口处的燃烧喷枪喷出火焰，对熔化池1内的玻璃原料加热，产生的烟气由相对侧的烟气出口经导流板的导向作用排出，经烟道引射入下一级喷射热泵，与该喷射热泵连接的燃烧喷枪内的助燃气体和燃料混合后进入该喷射热泵，与引射入的烟气混合后进入熔化池1上方并充分燃烧，满足熔化池1该段的温升工艺需要；熔化池1的玻璃物料融化后经冷却室21进入成型装置23；通过引风机调整不同烟道内的真空度，使烟气能够被逐级利用，直至由最末级烟气出口进入间壁换热器对助燃气进行预热后排出。
45.下面以一个具体实施例来对本发明进行进一步地解释说明：
46.图1为本实施例的整体结构示意图，将窑内分成上下对称两个区域，二个区域工作原理相同。上方设有第一进料口4，下方设有第二进料口22，最右端设有冷却室21，冷却室21连接成型装置23。以上区域为例，第一助燃气源2直接与第一间壁换热器3通过管道相连，所有燃烧喷枪通过阀门并联于助燃气体总管上，助燃气体总管与第一间壁换热器3相连；第一间壁换热器3的热流进口与熔窑的烟气排出口相连；第二燃烧喷枪9对应为最高级，向上依次降低至最末级，即第一燃烧喷枪6对应为最末级。第二燃烧喷枪9将燃料与助燃气体混合后燃烧产生的火焰经过喷火口进入熔化池1上方，大部分热量被窑内的原料吸收，携带一部分热量的烟气从排烟出口进入与之对应第二烟道19，被引射至固定于喷火口的第一喷射热泵5中被升压升温后再次进入熔化池1上方充分燃烧，温度满足该段工艺要求，对原料加热；即第一燃烧喷枪6所驱动第一喷射热泵5，第一喷射热泵5喷出的火焰在熔化池上方散热后，携带一部分热量的烟气，从排烟出口进入与之对应的第四烟道20，最终被导入第一间壁换热器3对助燃气体预热，经过预热的助燃气体通过管道输送至各个燃烧喷枪，并且通过各个阀门来控制导入燃烧喷枪的烟气量。烟气的流动方式见图2、图3和图4。同理，下区域设置第二间壁换热器15和第二助燃气源16，喷火口设置第三燃烧喷枪10和第二喷射热泵14，第二喷射热泵14连接第四燃烧喷枪13，第三燃烧喷枪10连接的管道设有第三阀门11，第四燃烧喷枪13连接的管道设有第四阀门12，最高级烟气出口通过第三烟道18与第二喷射热泵14连接，最末级烟气出口通过第四烟道17与第二间壁换热器15连接，第二间壁换热器15与第二助燃气源16连接。下区域各部件的工作过程与上述的上区域一样。喷射热泵与燃烧喷枪以串联的方式进行安装，但温度曲线最高处的燃烧喷枪通过阀门直接并联于助燃气体管道。各级烟道位于窑内顶部，以减少窑体的散热量。间壁换热器仅分布在一侧，并且根据燃烧喷枪的数量调节间壁换热器的大小和数量多少。间壁换热器可以单独或者同时对助燃气体加热。每个由燃烧喷枪助燃气体管道都存在阀门，以根据窑内温度分布曲线控制各个区域所需的烟气量。最高温度的一级燃烧喷枪不增设热泵，且根据实际窑内的温度分布曲线来确定各区域最高级的数量。
47.需要说明的是，实施例中所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。