專(zhuān)利名稱(chēng)：高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專(zhuān)利涉及為提高玻璃池窯的熔化率，對(duì)玻璃池窯燃燒空間和小爐(port、煙、空氣進(jìn)出口)等結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，屬于玻璃池窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的增產(chǎn)節(jié)能減排的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
降低現(xiàn)有的蓄熱式玻璃池窯(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“蓄熱式窯”)燃料消耗的主要途徑有三一，強(qiáng)化池窯窯體的保溫20世紀(jì)80年代，先后通過(guò)科技攻關(guān)和技術(shù)引進(jìn)，池窯窯體達(dá)到中強(qiáng)度的保溫，但窯體散熱量仍占熔化熱耗的20%以上，還有繼續(xù)強(qiáng)化保溫的空間。二，強(qiáng)化煙氣余熱循環(huán)回收現(xiàn)有的蓄熱式窯的蓄熱室，就是煙氣余熱循環(huán)回收裝置，但是，由于蓄熱室在結(jié)構(gòu)上受到局限，雖然經(jīng)歷了近百年的使用和不斷改進(jìn)，其受熱面積和換熱系數(shù)已接近極限，煙氣余熱的回收率最高只達(dá)到60%，燃燒空氣預(yù)熱溫度只能徘徊在1000°C左右，而理論最大的煙氣余熱回收率則為84%。顯然煙氣余熱循環(huán)回收還有相當(dāng)大的空間。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00710137739. 7，名稱(chēng)為蓄熱-換熱組合式玻璃池窯的發(fā)明專(zhuān)利， 為強(qiáng)化煙氣余熱循環(huán)回收，有效提升煙氣余熱回收率和燃燒空氣預(yù)熱溫度，并逐步接近理論最大值提供了有效的途徑。三，大幅度提高熔化率熔化率是玻璃池窯的首要技術(shù)指標(biāo)。從1985至1990年間， 通過(guò)科技攻關(guān)和引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，我國(guó)的蓄熱式平板玻璃窯的熔化率，得到較大的提高，然而，之后至今的20年間，就一直處于2. 2士0.1噸/(日 米2)的水平，停滯不前。與之關(guān)系密切的玻璃熔化熱耗指標(biāo)，也停留在攻關(guān)水平。(見(jiàn)附件1 有關(guān)熔化率的參考資料)蓄熱式窯熔化率長(zhǎng)時(shí)期處于停滯不前的根本原因，除去蓄熱室存在前述的結(jié)構(gòu)上的原因以外，在近百年的設(shè)計(jì)過(guò)程中，始終沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。作為燃燒系統(tǒng)的主要參數(shù)蓄熱式窯的燃燒空間的尺寸與體積，一直沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。在《平板玻璃工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》也從未出現(xiàn)。熔化率實(shí)際上是一個(gè)熱工參數(shù)，當(dāng)熔化率乘以單重的熔化熱耗，即等于單位熔化面積單位時(shí)間需要得到熱能。這部分熱能只能由火焰(熱源)自身的熱量，在高溫下通過(guò)輻射傳熱傳遞給配合料與玻璃熔體表面。因此，火焰對(duì)配合料和玻璃熔體的給熱強(qiáng)度應(yīng)該與配合料和玻璃熔體表面受熱強(qiáng)度達(dá)到并保持供求平衡。提升熔化率必然提高受熱強(qiáng)度，亦即，火焰對(duì)配合料與玻璃熔體表面的給熱強(qiáng)度也隨之提升，以達(dá)到新的供求平衡。，才能保證火焰對(duì)受熱面(配合料與玻璃熔體)的給熱強(qiáng)度得到大幅度提高，最終達(dá)到大幅度提高熔化率。這是熔窯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)(核心)，否則，熔窯的熔化率就難以提升。以美國(guó)為代表的玻璃池窯技術(shù)，由于也是采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，在熔化率問(wèn)題上也就存在同樣的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容[0011]本發(fā)明內(nèi)容是以大幅度提高玻璃池窯的熔化率為目的。(1)要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)技術(shù)背景的論述，名為高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高熔化率組合式窯”)發(fā)明專(zhuān)利，要解決的技術(shù)問(wèn)題有二 一，解決蓄熱式窯蓄熱室的受熱面積受限的問(wèn)題。由于結(jié)構(gòu)上的原因，每對(duì)小爐的蓄熱室的受熱面積被限定在一個(gè)相當(dāng)窄的范圍內(nèi)。(見(jiàn)GB 50435-2007《平板玻璃工廠設(shè)計(jì)規(guī)范 >》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《設(shè)計(jì)規(guī)范》)第20頁(yè))為此，采用發(fā)明專(zhuān)利蓄熱-換熱組合式玻璃池窯(申請(qǐng)?zhí)?00710137739. 7)。二，加大燃燒空間。加大燃燒空間的基本途徑是，加大改變小爐噴火口的高度。目前這個(gè)數(shù)值已成為業(yè)內(nèi)默認(rèn)的定值G50 500毫米)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在《設(shè)計(jì)規(guī)范》中，有關(guān)小爐設(shè)計(jì)的條文，只有小爐對(duì)數(shù)和小爐噴火口總寬度等的規(guī)定，而沒(méi)有小爐噴火口高度和與之相關(guān)的火焰空間的高度的規(guī)定(《設(shè)計(jì)規(guī)范》2007版20 頁(yè))。因此，與小爐噴火口高度關(guān)系密切的燃燒空間的高度也就成為定值。小爐噴火口高度的定值，必然使小爐燃燒空間的高度、燃燒空間的體積、小爐熱荷載以及給熱強(qiáng)度，乃至熔化率等一系列的熱工參數(shù)被固定在一定數(shù)值范圍內(nèi)。當(dāng)小爐噴火口的高度，由默認(rèn)定值改變成可按設(shè)計(jì)程序予以設(shè)定的可變參數(shù)后， 將進(jìn)而解決小爐燃燒空間的高度、燃燒空間的體積、小爐熱荷載以及給熱強(qiáng)度，乃至熔化率等一系列的熱工參數(shù)受限的問(wèn)題。(2)技術(shù)方案高熔化率組合式窯的技術(shù)方案，是以發(fā)明專(zhuān)利蓄熱-換熱組合式玻璃池窯(申請(qǐng)?zhí)?00710137739. 7)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)組合式窯)取代現(xiàn)有的蓄熱式玻璃池窯為前提。技術(shù)方案的核心是，在保持現(xiàn)有的蓄熱式玻璃池窯熔化部水平二維全部尺寸不變，燃燒強(qiáng)度基本不變、池窯窯體散熱量(保溫結(jié)構(gòu))基本不變、水風(fēng)冷系統(tǒng)熱損失基本不變和配合料條件不變的前提下，加大火焰(燃燒產(chǎn)物)對(duì)受熱面的給熱強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)加大給熱強(qiáng)度的技術(shù)方案，采取以下三項(xiàng)技術(shù)措施一,確保煙氣金熱循環(huán)回收系統(tǒng)的換熱器有足夠的換熱能力在原蓄熱室三維尺寸只能維持不變的條件下，加大燃料系統(tǒng)熱荷載，必需使組合式池窯的換熱器有足夠的的換熱面積和換熱系數(shù)，以確保燃燒空氣預(yù)熱溫度仍維持在1250 1300°C以上的水平。二，加大熔窯的的熱荷載(入窯燃料量)根據(jù)提高熔化率的目標(biāo)倌，設(shè)定加大溶窯的熱荷載的數(shù)值，對(duì)燃燒空氣預(yù)熱溫度和總熱荷載的設(shè)定用“逼近法”進(jìn)行反復(fù)設(shè)定和計(jì)算，并作出熱平衡表。衡量所得出的熱平衡表，是否認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，是以“未計(jì)及因素與誤差” 項(xiàng)目小于10%，其數(shù)值越小越好。三，加大燃燒空間的體積在燃料燃燒過(guò)程中，燃燒空間的體積是一個(gè)不可或缺的主要參數(shù)。不同的工業(yè)爐以及不同的燃料及其燃燒方法不同，燃燒空間的定義也各有不同。 玻璃池窯，尤其是橫火焰蓄熱式玻璃池窯，其燃燒空間是由小爐(port)以及相關(guān)磚構(gòu)件在燃燒過(guò)程中形成，故具有其特殊性。運(yùn)行中的燃燒空間(見(jiàn)附圖1)是由小爐噴火口 3噴出的預(yù)熱燃燒空氣流股與由設(shè)置于小爐噴火口 3下的燃油(氣)噴槍噴出的霧化了的燃油流股相交過(guò)程中形成的。燃燒空間被霧狀燃油顆粒、燃油在高溫下蒸發(fā)和裂解的產(chǎn)物、預(yù)熱空氣、燃燒產(chǎn)物所充滿。透過(guò)藍(lán)玻璃可以觀察到亮白的輝焰和透明的灰焰。要加大燃燒空間只有加大噴火口的高度?，F(xiàn)有的蓄熱式窯的小爐噴火口高度已經(jīng)定型在450-500毫米范圍內(nèi)。要加大燃燒空間的體積，只有將小爐噴火口高度由定型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)改變?yōu)榭勺兊膮⒆償?shù)。小爐噴火口的高度，可以由現(xiàn)有的450-500毫米，加大到等于小爐噴火口寬度(由矩形變成正方形)。

為便于說(shuō)明本專(zhuān)利的技術(shù)方案和實(shí)施例中燃燒空間和循環(huán)氣流空間(非燃燒空間)的特征，以及燃燒空間和循環(huán)氣流空間在火焰空間中的位置，需要結(jié)合附圖加以說(shuō)明。圖1為現(xiàn)有蓄熱式玻璃池窯和高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯結(jié)構(gòu)相似的橫斷面圖。圖中玻璃液2的液面以上，大碹5內(nèi)表面以及兩側(cè)小爐口 3(含胸墻)所形成的空間為火焰空間。在實(shí)際運(yùn)行中，火焰空間被兩種不同的氣流所充滿，從而分別形成不同特征的燃燒空間6 (有斜短線段剖面線)和循環(huán)氣流空間1 (無(wú)剖面線的非燃燒空間)兩部分。 燃燒空間6是指燃燒過(guò)程中，燃料和燃燒空氣以及燃燒產(chǎn)物所占有的空間，循環(huán)氣流空間1 是燃燒空間以外被循環(huán)氣流所充滿的空間。以下所提到的火焰空間，由燃燒空間和循環(huán)氣流空間兩部分組成。(參見(jiàn)附件1有關(guān)燃燒空間特征的資料)圖2為現(xiàn)有蓄熱式窯(圖左半部)與高熔化率的蓄熱-換熱組合式池窯(圖右半部、)橫斷面的對(duì)比圖。表明由于小爐噴火口 3的高度，由450毫米增加至700毫米，燃燒空間6高度也隨之增高。圖3為現(xiàn)有蓄熱式窯和高熔化率的蓄熱-換熱組合式窯相同的平剖面圖，表明池窯的水平二維尺寸保持不變，并顯示在運(yùn)行中由6對(duì)小爐4形成的6個(gè)燃燒空間6，以及7 個(gè)與燃燒空間6并列的循環(huán)氣流空間1圖4為實(shí)施例的原有蓄熱式窯和高熔化率的蓄熱-換熱組合式池窯相似的縱斷面，但由于小爐噴火口 3的高度分別為450毫米和700毫米，兩者的燃燒空間高度有所差別，此差別已在圖2示出，故在圖4中，不再示出。圖4表明，6對(duì)小爐4各自形成獨(dú)立的燃燒空間6的斷面。6個(gè)燃燒空間之間則并列有7個(gè)循環(huán)氣流空間1，而且在熔化部大碹5之下和7個(gè)燃燒空間6的上平之間則形成一個(gè)占整個(gè)熔化區(qū)長(zhǎng)度的循環(huán)氣流空間1.燃燒空間6與燃燒過(guò)程密切聯(lián)系，燃燒空間6的形狀和大小是分析與計(jì)算燃燒強(qiáng)度的基礎(chǔ)參數(shù)。因此，圖1、圖2、圖3、圖4、都是為表述燃燒空間的特征而繪制。燃燒空間6 (見(jiàn)圖1)的特征可進(jìn)一步作以下描述通過(guò)附件1有關(guān)燃燒空間特征的資料中的文字資料、研究報(bào)告的模擬圖、現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片的復(fù)制品等，可以將燃燒空間定義為燃燒空間6是由小爐噴火口 3噴出的預(yù)熱燃燒空氣流股和由小爐噴火口 3下的多支燃料噴槍噴出高速油和霧化介質(zhì)形成的燃料流股，以25 30°夾角相遇，形成強(qiáng)烈的紊流流股。在此流股中，同時(shí)存在混合、蒸發(fā)、裂化、燃燒、傳熱等過(guò)程。在燃燒空間6中，燃料的燃燒具有“邊燃燒邊傳熱”的特點(diǎn)。燃燒空間6的外觀特征是由可見(jiàn)輝焰(正在燃燒)和灰焰(透明，燃料燃燼)兩部分所充滿。。燃料在燃燒空間 6中燃燒形成的輝焰長(zhǎng)度，約占燃燒空間總長(zhǎng)的70 80%，其余部分的灰焰(透明)為尚處于高溫的燃燒產(chǎn)物繼續(xù)對(duì)受熱面繼續(xù)加熱。各對(duì)小爐4在燃燒過(guò)程中各自形成獨(dú)立的長(zhǎng)方形的燃燒空間。其長(zhǎng)度等于各對(duì)小爐噴火口 3之間的距離(見(jiàn)圖1)，其寬度等于各小爐噴火口 3寬度，(見(jiàn)圖3、圖4)其高度等于自池窯玻璃液面與小爐噴火口 3最高點(diǎn)之間的距離(見(jiàn)圖1、圖4、)。燃燒空間6的數(shù)量即為小爐的對(duì)數(shù)3 (見(jiàn)圖3、圖4)燃燒空間6的體積以燃燒強(qiáng)度不大于實(shí)際可能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，即1，200, 000千焦/ (米3燃燒空間 小時(shí))為前提。進(jìn)入燃燒空間6中的燃燒空氣實(shí)際流速為11 士2米/秒。在通稱(chēng)的火焰空間中，不屬于燃燒空間的其余部分，即為循環(huán)氣流空間1(見(jiàn)圖3、 圖4)。循環(huán)氣流空間中的循環(huán)氣流，不參與燃燒，其成分接近燃燒產(chǎn)物。其溫度比火焰溫度略低。
具體實(shí)施方式
本專(zhuān)利是以原有的一座日熔化量500噸級(jí)，實(shí)際熔化量為544噸的蓄熱式玻璃窯為基礎(chǔ)的實(shí)施例。假定利用該窯停產(chǎn)冷修條件，在實(shí)施發(fā)明專(zhuān)利蓄熱-換熱組合式玻璃池窯(申請(qǐng)?zhí)?00710137739. 7)的同時(shí)，結(jié)合本專(zhuān)利的技術(shù)方案所述的三項(xiàng)技術(shù)措施，將該蓄熱式窯改造成高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯。本實(shí)施例的原有蓄熱式窯有前國(guó)家建材局平板玻璃熱工測(cè)試的熱平衡測(cè)定報(bào)告， 并經(jīng)過(guò)本專(zhuān)利申請(qǐng)人的復(fù)核和小量的修正。其相關(guān)參數(shù)摘列如下熔化量M3. 7噸/日；熔化面積M9. 4米2 ；熔化率2. 18噸/米2 ·日；小爐噴火口高度450毫米；熔化熱耗70 千焦/千克；燃油耗量96. M噸/日；燃油熱值41000千焦/千克；燃燒空氣系數(shù)1. 15 (過(guò)剩空氣量為15% )；理論助燃空氣量10. 71米7千克；計(jì)算的助燃空氣量47477米7小時(shí)，煙氣在總煙道的空氣系數(shù)為1. 74。改造目標(biāo)將原有蓄熱式窯改造成高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯，改造后熔化率提高50%，即由2. 18提高到3. 27噸/米2 小時(shí)，熔化能力由543. 7提高到815.6 噸/日。根據(jù)本專(zhuān)利的三項(xiàng)技術(shù)措施形成以下具體改造方案1，保持原蓄熱式窯的水平二維尺寸全部不變(見(jiàn)圖3平剖面圖)、燃燒強(qiáng)度基本不變、窯體散熱量(保溫結(jié)構(gòu))基本不變、水風(fēng)冷系統(tǒng)熱損失基本不變和配合料條件不變.2，配合料的配料表不變，配合料量增加50%。3，小爐噴火口 3加高250毫米，由450毫米增至700毫米。(見(jiàn)圖幻其余相關(guān)部分(包括鋼結(jié)構(gòu))同步加高250毫米。4，根據(jù)初步測(cè)算和所做的熱平衡，燃料量增加10%。噴槍數(shù)量，由3支增至4支。 作爐下式的距離均勻布置。5，燃燒空氣預(yù)熱溫度在原有預(yù)熱溫度1000°C的基礎(chǔ)上再提升300°C .達(dá)1300°C。 煙氣余熱循環(huán)回收系統(tǒng)的蓄熱室的結(jié)構(gòu)與尺寸不變，受熱面積仍為6270米2，換熱器總換熱面積為1600米2，換器的總換熱系數(shù)為70千焦/ (米2 · °C ·小時(shí))。原有的蓄熱式窯的煙氣余熱利用裝置為“蓄熱室+余熱鍋爐”模式，余熱鍋爐有3 臺(tái)，故組合式池窯的余熱循環(huán)回收裝置可利用原余熱鍋爐的位置與廠房。配置3臺(tái)換熱器， 每臺(tái)換熱器的換熱面積為800米2，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，另一臺(tái)作備用和檢修。本專(zhuān)利的運(yùn)行與原有的蓄熱式窯基本相同。相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)，如各小爐的燃料量和燃燒空氣量，小爐靶墻、左右支煙道、進(jìn)入和離開(kāi)換熱器等處的溫度，以及定時(shí)定點(diǎn)煙氣取樣成分分析等熱工檢測(cè)系統(tǒng)必須連續(xù)定時(shí)檢測(cè)，并作出簡(jiǎn)易快速的熱平衡。為確認(rèn)在所定的目標(biāo)和前提條件下，實(shí)施本專(zhuān)利的技術(shù)改造方案，是否具備實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)的可能性，需要將原有蓄熱式玻璃池窯(以下制表時(shí)，在窯型欄，簡(jiǎn)稱(chēng)為原有蓄熱式) 和改造后的高熔化率組合式玻璃池窯(以下制表時(shí)，在窯型欄，簡(jiǎn)稱(chēng)高熔化率組合式窯)， 制表進(jìn)行對(duì)比分析。為簡(jiǎn)化對(duì)比表名稱(chēng)，又將原有蓄熱式窯和高熔化率組合式窯簡(jiǎn)稱(chēng)兩窯。 對(duì)比表列如下(10-12頁(yè))表1兩窯火焰空間及小爐熱平衡對(duì)比表表2兩窯煙氣余熱循環(huán)回收系統(tǒng)熱平衡對(duì)比表表3兩窯整個(gè)池窯系統(tǒng)的熱平衡對(duì)比表表4兩窯輻射傳熱能力對(duì)比表表5兩窯主要參數(shù)匯總對(duì)比表用于對(duì)比的原有蓄熱式的數(shù)據(jù)均來(lái)自某浮法玻璃池窯熱平衡測(cè)定報(bào)告，高熔化率組合式窯即為本專(zhuān)利的實(shí)施例進(jìn)行工藝和熱工計(jì)算的結(jié)果。通常情況下的玻璃熔窯熱平衡，都是以整個(gè)熔窯作為體系進(jìn)行編制。但是，這種平衡表中，熔窯系統(tǒng)內(nèi)部的燃燒空氣通過(guò)蓄熱室進(jìn)行循環(huán)回收得不到量化的反應(yīng)，，難以了解預(yù)熱空氣進(jìn)入燃燒空間的熱量數(shù)值及其在燃燒系統(tǒng)中所起的作用。為此，本說(shuō)明書(shū)先以小爐4和蓄熱室7的連接面為界，將熔窯分成兩個(gè)單元整個(gè)窯池及其上部結(jié)構(gòu)與小爐(燃燒與加熱)單元、蓄熱室與換熱器(煙氣余熱循環(huán)回收裝置) 單元(參閱圖1)，分別編制成表1和表2.然后再將熔窯整個(gè)系統(tǒng)編制熱平衡表。以下是對(duì)上列的5個(gè)對(duì)照表作出的簡(jiǎn)要說(shuō)明。表1兩窯玻璃熔窯窯體(窯池及其上部結(jié)構(gòu))及小爐的熱平衡對(duì)比表建立兩窯玻璃熔窯窯體(窯池及其上部結(jié)構(gòu))及小爐的熱平衡對(duì)照表的目的是， 考查分析進(jìn)入高熔化率組合式窯燃料量比原有蓄熱式窯增加10%;空氣預(yù)熱溫度由1000°C 提高到1300°C后，各項(xiàng)參數(shù)的變化；未計(jì)及因素與誤差的大??；熱量輸入與輸出是否平衡。 分析并得出高熔化率組合式窯達(dá)到提高熔化率50%的可能性。體系包括現(xiàn)有的玻璃熔窯普遍具有的由投料口起，至冷卻部出口第一道閘板前的全部窯體(熔化部的均化區(qū)、卡脖、冷卻部未在圖內(nèi)示出)以及小爐，體系的煙氣與燃燒空氣進(jìn)出界面為小爐與蓄熱室的交接面。表1表明，輸出部分總計(jì)略小于輸入部分，即略有金量,這金量作為輸出部分未計(jì)及因素與誤差欄。此數(shù)值兩窯分別為12. 3和10. 3兆千焦/小時(shí)。未計(jì)及因素與誤差欄所占的比例分別為5. 4%和3. 7%，比例數(shù)都較小，說(shuō)明平衡表中的數(shù)據(jù)可用。表1輸入部分的高熔化率組合式窯比蓄熱式窯總計(jì)增加45. 5兆千焦/小時(shí)，其中燃料燃燒熱為15. 8兆千焦/小時(shí)，空氣預(yù)熱顯熱為29. 7兆千焦/小時(shí)，后者幾乎為前者的 2倍，說(shuō)明煙氣余熱回收系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯。表1輸出部分的主要項(xiàng)目有二 一是熔化過(guò)程需要的玻璃液潛熱和顯熱，由于高熔化率組合式窯的熔化率，比原有蓄熱式窯增加50%，玻璃液潛熱和顯熱，也相應(yīng)增加 50%。其增加值為23. 6兆千焦/小時(shí)。二是煙氣離開(kāi)體系的顯熱為23. 9兆千焦/小時(shí)。除去未計(jì)及因素與誤差為負(fù)2. 0兆千焦/小時(shí)，輸出部分增加值合計(jì)為45. 5兆千焦/小時(shí)， 與輸入部分的增加值45. 5兆千焦/小時(shí)持平。兩窯的其它三項(xiàng)(窯本體散熱、小爐散熱、孔口與冷卻)均未增加。本體散熱與小爐散熱的數(shù)值都未增加的原因是保溫結(jié)構(gòu)未改變，小爐噴火口高度和胸墻高度增加0. 25 米，引起的散熱面增加的散熱量，估算值不大于2. 5兆千焦/小時(shí)，可列入未計(jì)及因素與誤差欄10. 3兆千焦/小時(shí)內(nèi)。孔口與冷卻帶走的熱量都未增加的原因是，池窯的水平尺寸未變，孔口的數(shù)量與尺寸未變，水冷卻和風(fēng)冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)沒(méi)有變化，故可視為數(shù)值未變。表1表明，在燃料量增加10% ；燃燒空氣預(yù)熱溫度提高300°C，可以滿足熔化率增加50%的熱能要求。但表1反映的是處于穩(wěn)定狀態(tài)下的熱平衡。對(duì)于火焰是否能將自身的熱量，按熱平衡的數(shù)值，以輻射方式如數(shù)傳遞給受熱面，則仍需通過(guò)表4加以核定。表2兩窯煙氣余熱循環(huán)回收系統(tǒng)的熱平衡表表2是將蓄熱室和換熱器作為一個(gè)煙氣余熱循環(huán)系統(tǒng)作出的熱平衡表。表2的輸入部分的主要項(xiàng)目——兩窯煙氣顯熱數(shù)倌分別為116. 1和140. 0兆千焦 /小時(shí)即等于表1輸出部分的兩窯煙氣離開(kāi)體系顯熱的數(shù)倌。表2表明，輸入部分略大于輸出部分。甚^itm^iiM—欄，在原有蓄熱式窯與高熔化率組合式窯的所占的比例，分別為7. 5%和4.3%，數(shù)值未超10%，說(shuō)明平衡表所列的數(shù)據(jù)可用。表2輸出部分的燃饒空氣顯熱一欄，高熔化率組合式窯比原有蓄熱式窯高出四.7 兆千焦/小時(shí)，增幅達(dá)43. 0%，說(shuō)明蓄熱-換熱組合式煙氣余熱循環(huán)回收系統(tǒng)中的換熱器， 在煙氣循環(huán)回收系統(tǒng)中的重要作用。這部分熱量只能靠換熱器從煙氣回收后向燃燒空氣提{共。在計(jì)算換熱器的換熱面積時(shí)。設(shè)定安全系數(shù)為1. 2，則設(shè)計(jì)換熱器的熱負(fù)荷(熱交換值)為35.609.7X1.》兆千焦/小時(shí)。設(shè)換熱器換熱系數(shù)為70千焦/(平米 小時(shí)·。C )，換熱器平均溫差為320°C，計(jì)算可得換熱器換熱面積為1600平米。現(xiàn)有的蓄熱式平板玻璃池窯的煙氣利用，絕大多數(shù)均為“蓄熱室+余熱鍋爐”。本實(shí)施例的原有蓄熱式窯配置的3臺(tái)余熱鍋爐所占有的建筑面積，可配置三臺(tái)并聯(lián)的換熱器。每臺(tái)換熱器面積為800平米。正常運(yùn)行時(shí)為，兩臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)檢修或備用。換熱器采用立管式。換熱管采用耐熱鑄鐵?？傊丶s100噸(主要材料為普通耐熱鑄鐵)換熱器外形尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件而定。表3兩窯整個(gè)玻璃池窯系統(tǒng)的熱平衡對(duì)照表表3的兩座窯的熱平衡都是輸入略大于輸出，未計(jì)及因素與誤差分別為4. 3%和 5.6%,數(shù)值不大，故表3的各個(gè)數(shù)值可用。表3表明，輸入部分的燃料燃燒熱增加10%，輸出部分的玻璃液潛熱和玻璃液顯熱均增加50%，之所以還能夠達(dá)到輸入與輸出平衡，除窯系統(tǒng)散熱及其它散熱基本不變外, 主要原因是兩窯帶離整個(gè)池窯系統(tǒng)的煙氣顯熱，高熔化率組合式比原有蓄熱式減少10.9 兆千焦/小時(shí)，煙氣帶離系統(tǒng)的熱量在全部輸出部分的比例，由32. 7降至23. 8%。說(shuō)明煙氣熱量循環(huán)回收系統(tǒng)的回收能力有很大的空間。表4兩窯輻射傳熱能力對(duì)比表表4是考查兩窯的輻射傳熱能力的變化。因?yàn)椴ＡС馗G內(nèi)火焰對(duì)受熱面?zhèn)鳠嶂饕禽椛鋫鳠帷１?中列出兩窯的理論燃燒溫度，高熔化率組合式窯比蓄熱式窯高202°C，是因?yàn)槿紵諝忸A(yù)熱溫度提高了 300°C。相對(duì)的輻射傳熱能力增加沈7825千焦/米2 ·小時(shí)，即增加32%。而表1中的高熔化率窯燃燒空間內(nèi)的熱量全部輸出增加23. 6兆千焦/小時(shí)，需輻射傳遞的熱量增加23. 6%，故輻射能力還有8. 4個(gè)百分點(diǎn)的余量。此外，由于小爐噴火口高度加高，輝焰和透明火焰的厚度也隨之加大，這些提高輻射傳熱能力的有利因素，還未計(jì)及在內(nèi)。因此，可以預(yù)計(jì)，燃燒空間的火焰(包括輝焰和灰焰)可以釋放并傳遞的熱量可滿足熔化率增加50%所需的熱量。表5有關(guān)專(zhuān)利的主要參數(shù)匯總對(duì)比表表5表明，當(dāng)高熔化率組合式窯在原有蓄熱式窯的基礎(chǔ)上，以提高熔化率50%為目標(biāo)，采取燃油用量增加10%、燃燒空氣預(yù)熱溫度提升300°C達(dá)1300°C、小爐噴火口高度增加0. 25米三項(xiàng)措施，則相關(guān)的主要參數(shù)都將隨之改變。表5將相關(guān)的主要參數(shù)匯總對(duì)比如下表5所列的主要參數(shù)都是與實(shí)現(xiàn)熔化率提高50%有密切關(guān)系。其中除燃燒強(qiáng)度外，其余或增或減的幅度都比較大。表5的熔化量和熔化率之所以能夠達(dá)到增加50%，除去采取燃燒空氣預(yù)熱溫度由1000提高到1300°C、燃料用量增加10%和小爐噴火口高度由450毫米提高到700毫米三項(xiàng)措施以外的同時(shí)，燃燒空間高度和燃燒空間體積、燃燒空氣噴出速度、火焰理論燃燒溫度、火焰實(shí)際溫度、相對(duì)輻射傳熱能力、煙氣熱量回收系統(tǒng)回收能力、熔窯熱效率、煙道煙氣溫度、煙氣熱量回收系統(tǒng)回收率等主要參數(shù)都得到較大幅度的提高。其中煙氣熱量循環(huán)回收能力增加81. 7%尤為重要，成為節(jié)能的主要因素；同時(shí)，也表明只有高熔化率組合式窯的煙氣余熱回收系統(tǒng)才能將預(yù)熱空氣溫度提高300°C，達(dá)到1300°C，這是熔化率提高50% 不可缺少的條件。綜上所述，高熔化率組合式玻璃池窯除具有節(jié)能，熔化單重?zé)岷模档?6. 7% ；高效，熔化率增加50%、熔化量增加50% ；同時(shí)還具有降低池窯折舊、減少企業(yè)管理費(fèi)等成本， 以及改造投入少(主要鑄鐵管材不超過(guò)100噸)等特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯，包含現(xiàn)有蓄熱式玻璃池窯的大碹(5)、循環(huán)氣流空間(1)、燃燒空間(6)、一對(duì)或多對(duì)小爐噴火口(3)及小爐0)、玻璃液O)、蓄熱室 (7)等，以及由蓄熱室與換熱器組合成的煙氣余熱循環(huán)利用裝置，其特征是小爐噴火口高度最大值等于現(xiàn)有小爐噴火口寬度，燃燒空間高度等于玻璃液面至小爐噴火口最高點(diǎn)之間距離。
專(zhuān)利摘要高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯，是以已公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利蓄熱-換熱組合式玻璃池窯(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00710137739.7，公開(kāi)號(hào)CN 101113069A)為基礎(chǔ)，除具有蓄熱-換熱組合式玻璃池窯的全部特征以外，將現(xiàn)有的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯的小爐噴火口高度，由長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)形成的、數(shù)值基本不變的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，改變?yōu)榕c燃燒空間的高度和體積、小爐熱負(fù)荷、燃燒空氣預(yù)熱溫度、燃燒空氣噴出速度等參數(shù)相關(guān)聯(lián)的可變參數(shù)，使燃燒空間在1250℃以上的預(yù)熱燃燒空氣條件下，以較大的熱負(fù)荷進(jìn)行燃燒，從而使火焰對(duì)配合料及玻璃熔體表面的給熱強(qiáng)度得到較大幅度的提高，構(gòu)成高熔化率的蓄熱-換熱組合式玻璃池窯。
文檔編號(hào)C03B5/04GK202038964SQ20102055560
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者伍捷申 申請(qǐng)人:伍捷申