專利名稱：一種馬蹄焰熔窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能源高效利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及高效燃燒、強化傳熱以及余熱利用，尤其涉及一種馬蹄焰熔窯。
背景技術(shù)：
水玻璃熔窯的作用是將配合料進行加熱，使之熔融、反應(yīng)形成一定模數(shù)的硅酸鈉熔融液。蓄熱式馬蹄焰熔窯是生產(chǎn)水玻璃的一種重要窯型。助燃空氣經(jīng)蓄熱室預熱后在熔窯內(nèi)與燃料接觸，燃燒形成的火焰在窯爐內(nèi)呈回轉(zhuǎn)的馬蹄形。馬蹄焰熔窯一期結(jié)構(gòu)緊湊、熱效率高的特點成為水玻璃熔窯發(fā)展的重要方向。中國專利文獻CN2477629Y公開了一種馬蹄焰玻璃球窯，包括蓄熱室、小爐、含熔化池的窯爐本體，噴槍、投料池、工作池及制球機組；該實用新型由于采用帶內(nèi)噴頭的高效噴槍，并在燃氣進口部增設(shè)燃氣蓄熱室，并將小爐加長以提高助燃風的流速、流量；熔化池的長寬比達1.5 1.9，每噸產(chǎn)品耗氣量下降45% 50%、耗電下降40%。因而具有設(shè)計先進、熔化面積大、熔化率高，能耗和生產(chǎn)成本顯著降低，而生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益高并可用于傳統(tǒng)窯爐的改造等特點。然而，由于上述技術(shù)上的改進致使其存在如下問題，一方面，采用帶有內(nèi)噴頭的高效噴槍，產(chǎn)生的高溫火焰對熔窯側(cè)壁胸墻及后臉墻的沖刷，會使窯爐的壽命縮短，另外窯池內(nèi)熱點位置不理想，窯池內(nèi)水玻璃液的對流較弱，不利于熱量傳遞。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是:提供一種具有新型燃料噴槍的安裝結(jié)構(gòu)的馬蹄焰熔窯，解決了高溫火焰對熔窯側(cè)壁胸墻及后臉墻的沖刷問題，同時改善了瑤池內(nèi)熱點的位置，提高熱傳遞效率和熔融質(zhì)量。為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:—種馬蹄焰熔窯，包括窯池、蓄熱室以及連接管線，所述窯池上設(shè)置有進料口和出料口，所述蓄熱室為兩個，分別通過小爐與所述窯池相連接，兩蓄熱室相對于所述窯池的中線軸對稱布置，所述蓄熱室的煙道中設(shè)置有煙氣換向閥，所述窯池墻壁上設(shè)置有燃料噴槍，所述窯池底部設(shè)置有鼓泡器。進一步的，所述窯池四面分別為前端的前臉墻、兩側(cè)的胸墻和后端的后臉墻，所述小爐與所述窯池的前臉墻相連接，所述進料口設(shè)置在胸墻上靠近前臉墻的一端，所述出料口設(shè)置在所述后臉墻上。進一步的，所述鼓泡器為單排鼓泡器或多排鼓泡器，所述鼓泡器設(shè)置在窯池底部，其與前臉墻距離為窯池總長的2/3，沿平行于所述前臉墻的方向設(shè)置，靠近所述窯池中線處的鼓泡器所采用的鼓泡氣體為富氧或純氧，靠近胸墻處的鼓泡器所采用的鼓泡氣體為空
氣。 進一步的，所述小爐與窯池的連接口位于窯池內(nèi)的水玻璃液面上方，所述小爐以偏向窯池的中線4° 6°且向下偏向水玻璃面15° 25°的角度與所述窯池連接。進一步的，所述燃料噴槍包括設(shè)置在前臉墻上小爐與窯池連接處下方的前臉墻燃料噴槍，以及設(shè)置在窯爐兩側(cè)胸墻上的胸墻純氧燃燒器，所述胸墻純氧燃燒器與前臉墻的距離為窯池總長的2/3。進一步的，所述前臉墻燃料噴槍的功率大于所述胸墻純氧燃燒器的功率。進一步的，所述前臉墻燃料噴槍的噴料口偏向窯池中線2° 6°，向上偏離水玻璃液面3° 6°，靠近窯池中線的前臉燃料墻噴槍偏向窯池中線的角度大于靠近胸墻的前臉墻燃料噴槍，所述胸墻純氧燃燒器的噴口偏向水玻璃液面1° 5°。進一步的，所述胸墻純氧燃燒器對稱的設(shè)置在所述兩側(cè)胸墻上，單側(cè)設(shè)置有一至兩只胸墻純氧燃燒器。進一步的，所述煙氣換向閥、燃料噴槍以及鼓泡器連接空燃比控制系統(tǒng)。本實用新型的有益效果為:高溫助燃空氣與燃料入射角度相對，兩者在一定程度上形成錯流，空氣和燃料混合效果更好。由于燃料噴射方向以一定角度偏向窯池中線，從而減少了高溫火焰對窯池側(cè)壁胸墻的沖刷和燒蝕，延長了窯池的壽命，同時使得窯池內(nèi)的熱點區(qū)域向窯池中線移動，使馬蹄焰熔窯的加熱效果更好。前臉墻燃料噴槍之間不會相互干擾，使加熱效率更高。燃料噴槍能夠引入冷空氣作為燃料噴槍的冷卻風，防止燃料噴槍被燒蝕。通過氣體鼓泡來使窯池內(nèi)的熔融水玻璃液形成強制環(huán)流，有利于配料的熔化與反應(yīng)，提高水玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量。通過空氣鼓泡與純氧/富氧鼓泡相結(jié)合，在提高窯池中線附近熱點溫度的同時，又避免了窯池兩側(cè)胸墻的高溫燒蝕。在胸墻上設(shè)置有胸墻純氧燃燒器，提高了水玻璃液面的熱點溫度及熔化率。以上措施避免了火焰對后臉墻耐火磚的沖刷，提高了窯爐系統(tǒng)效率，并減少了污染物的排放。設(shè)置有自動化燃燒控制系統(tǒng)，能夠準確控制空氣和燃料的配比。
下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。圖1為本實用新型所述的馬蹄焰熔窯俯向示意圖。圖2為本實用新型所述的馬蹄焰熔窯側(cè)向示意圖。圖中:1、窯池；2、第一蓄熱室；3、第二蓄熱室；4、小爐；5、進料口 ；6、出料口 ；7、煙氣換向閥；8、前臉墻；9、后臉墻；10、胸墻；11、前臉墻燃料噴槍；12、胸墻純氧燃燒器；13、鼓泡器；14、水玻璃液面；15、總煙道；16、總助燃風道。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。如圖1、2所示，于本實施例中，本實用新型所述的一種馬蹄焰熔窯，包括窯池1、蓄熱室以及連接管線，所述窯池I成矩形結(jié)構(gòu)，四面分別為前端的前臉墻8、兩側(cè)的胸墻10和后端的后臉墻9，所述前臉墻8的垂直平分線稱為所述窯池I的中線，所述前臉墻8上通過小爐4連接有蓄熱室，所述蓄熱室用于煙氣余熱回收，所述小爐4作為將高溫煙氣導入窯池I的通道，所述蓄熱室為兩個分別為第一蓄熱室2和第二蓄熱室3，第一蓄熱室2、第二蓄熱室3相對于所述中線軸對稱設(shè)置，所述第一蓄熱室2、第二蓄熱室3的煙道中均設(shè)置有煙氣換向閥7，煙氣換向閥7用于改變來自總助燃風道16的助燃風和來自窯池I中煙氣的流向，實現(xiàn)窯池I和蓄熱器中氣流的換向。所述胸墻10上靠近前臉墻8的一端設(shè)置有進料口 5，所述后臉墻9上設(shè)置有出料口 6 ;所述小爐4與窯池I的連接口位于窯池I內(nèi)的水玻璃液面上方，所述小爐4以偏向窯池I的中線5°且向下偏向水玻璃液面14的角度為20°與所述窯池I連接。在所述小爐4與窯池I的連接口下方設(shè)置有前臉墻燃料噴槍11，所述前臉墻燃料噴槍11為四個，每個小爐4與窯池I的連接口下方的同一水平面上設(shè)置有兩個所述前臉墻燃料噴槍11，四個所述前臉墻燃料噴槍11的噴料口均向上偏離水玻璃液面14的角度為5°，靠近窯池I中線的前臉墻燃料噴槍11的噴料口偏向窯池中線6°，靠近胸墻10的前臉墻燃料噴槍11的噴料口偏向窯池中線3°。所述兩側(cè)的胸墻10上各設(shè)置有一只胸墻純氧燃燒器12，所述胸墻純氧燃燒器12采用濃度大于80%的純氧助燃。所述胸墻純氧燃燒器12與前臉墻8的距離為窯池I總長的2/3，所述胸墻純氧燃燒器12的噴口偏向水玻璃液面14的角度為5°，所述前臉墻燃料噴槍11的功率大于胸墻純氧燃燒器12的功率。所述窯池I底部兩只胸墻純氧燃燒器12的連線附近交錯布置兩排鼓泡器13，鼓泡器13之間的距離以各個鼓泡器13之間互不干擾為準，兩側(cè)的鼓泡器13距離窯池I的胸墻10的距離在500mm以上；所述鼓泡器13采用的鼓泡氣體有兩種，在靠近胸墻10處的鼓泡器13采用的鼓泡氣體為空氣，在靠近窯池I中線處的鼓泡器13采用的鼓泡氣體為純氧，所述煙氣換向閥7、燃料噴槍、胸墻純氧燃燒器12以及鼓泡器13連接空燃比控制系統(tǒng)。工作時空氣經(jīng)鼓風機進入總助燃風道16，經(jīng)煙氣換向閥7進入第一蓄熱室2預熱，預熱后的空氣經(jīng)小爐4以一定角度進入窯池I ;燃料由燃料噴槍以一定角度噴入窯池1，與助燃空氣相遇燃燒；然料與空氣的量保持在預定的空燃比；水玻璃原料從進料口 5連續(xù)加入到窯池I中，經(jīng)受熱熔化、反應(yīng)、澄清后形成的熔融態(tài)水玻璃由出料口 6流出；燃料燃燒形成的火焰和高溫煙氣在 窯池I內(nèi)回轉(zhuǎn)流動呈馬蹄形加熱反應(yīng)物料，而后經(jīng)另一側(cè)小爐4進入第二蓄熱室3，在第二蓄熱室3內(nèi)，煙氣繼續(xù)放出熱量給蓄熱體，從而使熱量得到回收，降溫后的煙氣從第二蓄熱室3排除經(jīng)煙氣換向閥7排入總煙道15 ;靠近窯爐I中間的約一半數(shù)量的鼓泡器13采用壓縮純氧鼓泡，以減少由于鼓泡帶入的氮氣量，鼓泡的純氧在水玻璃液面14具有補氧助燃作用，提高熱點溫度，靠近胸墻10的約一半數(shù)量的鼓泡器13采用壓縮空氣鼓泡，避免胸墻10受到高溫燒蝕；鼓泡方式可采用連續(xù)鼓泡，也可采用脈沖鼓泡，單個鼓泡器的鼓泡氣量為5 20Nm3/h ;在窯池I兩側(cè)胸墻10離前臉墻8約2/3位置設(shè)置有胸墻純氧燃燒器12，提高了窯池I內(nèi)水玻璃液面14的熱點溫度及熔化率，監(jiān)測第二蓄熱室3排煙出口的溫度，當排煙溫度上升到規(guī)定溫度后，煙氣換向閥7換向，空氣通過第二蓄熱室3預熱后進入窯池，第一蓄熱室2對應(yīng)的燃料噴槍停止噴燃料，第二蓄熱室3對應(yīng)的燃料噴槍開始噴射燃料，然后監(jiān)測第一蓄熱室2排煙出口的溫度，當溫度逐漸上升到設(shè)定溫度后，煙氣換向閥7再次換向，在換向過程中，同側(cè)的小爐4出口下方噴槍與胸墻10位置的胸墻純氧燃燒器12的切換過程應(yīng)保持一致，完成一個蓄熱式燃燒循環(huán)。根據(jù)窯池I內(nèi)測溫點的溫度，來調(diào)節(jié)燃料量，通過空燃比控制系統(tǒng)進一步調(diào)節(jié)助燃空氣的量，從而使窯池I內(nèi)測溫點符合工藝要求。
權(quán)利要求1.一種馬蹄焰熔窯，其特征在于，包括窯池、蓄熱室以及連接管線，所述窯池上設(shè)置有進料口和出料口，所述蓄熱室為兩個，分別通過小爐與所述窯池相連接，兩蓄熱室相對于所述窯池的中線軸對稱布置，所述蓄熱室的煙道中設(shè)置有煙氣換向閥，所述窯池墻壁上設(shè)置有燃料噴槍，所述窯池底部設(shè)置有鼓泡器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述窯池四面分別為前端的前臉墻、兩側(cè)的胸墻和后端的后臉墻，所述小爐與所述窯池的前臉墻相連接，所述進料口設(shè)置在胸墻上靠近前臉墻的一端，所述出料口設(shè)置在所述后臉墻上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述鼓泡器為單排鼓泡器或多排鼓泡器，所述鼓泡器設(shè)置在窯池底部，其與前臉墻距離為窯池總長的2/3，沿平行于所述前臉墻的方向設(shè)置，靠近所述窯池中線處的鼓泡器所采用的鼓泡氣體為富氧或純氧，靠近胸墻處的鼓泡器所采用的鼓泡氣體為空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述小爐與窯池的連接口位于窯池內(nèi)的水玻璃液面上方，所述小爐以偏向窯池的中線4° 6°且向下偏向水玻璃面15° 25°的角度與所述窯池連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述燃料噴槍包括設(shè)置在前臉墻上小爐與窯池連接處下方的前臉墻燃料噴槍，以及設(shè)置在窯爐兩側(cè)胸墻上的胸墻純氧燃燒器，所述胸墻純氧燃燒器與前臉墻的距離為窯池總長的2/3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述前臉墻燃料噴槍的功率大于所述胸墻純氧燃燒器的功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述前臉墻燃料噴槍的噴料口偏向窯池中線2° 6°，向上偏離水玻璃液面3° 6°，靠近窯池中線的前臉燃料墻噴槍偏向窯池中線的角度大于靠近胸墻的前臉墻燃料噴槍，所述胸墻純氧燃燒器的噴口偏向水玻璃液面1° 5°。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的馬`蹄焰熔窯，其特征在于，所述胸墻純氧燃燒器對稱的設(shè)置在所述兩側(cè)胸墻上，單側(cè)設(shè)置有一至兩只胸墻純氧燃燒器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬蹄焰熔窯，其特征在于，所述煙氣換向閥、燃料噴槍以及鼓泡器連接空燃比控制系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開一種馬蹄焰熔窯，包括窯池、蓄熱室以及連接管線，所述窯池上設(shè)置有進料口和出料口，所述蓄熱室為兩個，分別通過小爐與所述窯池相連接，兩蓄熱室相對于所述窯池的中線軸對稱布置，所述蓄熱室煙道設(shè)置有煙氣換向閥，所述窯池墻壁上設(shè)置有燃料噴槍，所述窯池底部設(shè)置有鼓泡器；本實用新型提供一種具有新型燃料噴槍的安裝結(jié)構(gòu)的馬蹄焰熔窯，解決了高溫火焰對熔窯側(cè)壁胸墻及后臉墻的沖刷問題，同時改善了窯池內(nèi)熱點的位置，提高熱傳遞效率。
文檔編號C03B5/00GK203095831SQ20132003591
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者吳竺, 王建召, 陳祎, 章愛娟 申請人:上海新奧能源科技有限公司