浸沒燃燒熔化器和用于其的燃燒器制造技術

一種浸沒燃燒熔化器和用于其的燃燒器。燃燒器可以包括第一管和與第一管同軸的第二管，所述第一管具有密封遠端，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開口來接納第一管，其中，在第一管和第二管之間限定了環狀空間。燃燒器在第一管的密封遠端中還包括第一氣體端口(第一氣體端口供給第一氣體)，燃燒器在第二管的遠端中還包括第二氣體端口(第二氣體端口向環狀空間供給第二氣體)，并且燃燒器在第一管和第二管的近端包括噴嘴。噴嘴具有N個第一氣體出口和M個第二氣體出口，從而N個第一氣體出口將第一氣體或第二氣體供給進入到燃燒器外部的熔融玻璃環境，以及M個第二氣體出口將第二氣體或第一氣體供給進入到燃燒器外部的熔融玻璃環境，從而使得第一氣體和第二氣體在熔融玻璃環境中混合在一起并燃燒。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本申請要求2013年6月13日提交的美國申請第61/834581號的優先權，其全文通過引用結合于此。技術背景在常規玻璃熔化器中，燃燒器位于熔化器中的玻璃材料(例如，玻璃批料材料和之后熔化的玻璃材料，或者統稱為“玻璃熔體”)的表面的上方，并且燃燒器被向下導向到玻璃熔體的頂表面。為了增加玻璃熔化器的熱效率，燃燒器還可位于玻璃熔體的表面的下方，并且生火進入玻璃熔體中，在這種情況下，被稱作浸沒燃燒熔化或者浸沒燃燒熔化器(SCM)。圖1是常規SCM設備71的示意圖，其具有含玻璃熔體的熔池74的熔化室72。參見圖1，熔化室72包括進料端口76，用于將玻璃批料材料從漏斗75進料到熔化室72中。提供的批料材料可以是液態、粒狀或者粉末形式。熔化室72還包括排出端口78，廢氣可以通過該排出端口78離開熔化室72。熔化設備71還可包括通過出口或者流動通道82與熔化室72相連的調理室80。來自熔池74的熔融材料從熔化室72經由流動通道82流到調理室80，然后離開熔化設備71?？梢栽谌刍?2的底部壁88中形成一個或多個孔口86，由此燃燒器10可以將火焰注入到玻璃熔體的熔池74中。在替代布置中，可以在熔化室72的一個或多個側壁90中提供孔口86，和/或孔口86可以相對于熔化室72的壁是垂直或者傾斜的。在SCM設備中，火焰和燃燒產物(例如，二氧化碳和水，僅舉例而言)移動通過玻璃熔體并與玻璃熔體直接接觸，將熱量直接轉移到玻璃熔體，導致r>比常規玻璃熔體更為有效的熱傳導到玻璃熔體。相比于常規玻璃熔化器，在SCM設備中，可以將來自燃燒的更多能量傳輸到玻璃熔體。此外，在SCM設備中，移動通過玻璃熔體的火焰以及燃燒產物還可對玻璃熔體進行攪動和混合，從而能夠在不使用常規玻璃熔化器中通常需要的機械混合器的情況下對玻璃熔體進行混合。在沒有機械混合器(例如混合葉片)的幫助下，玻璃材料表面上存在的燃燒器和火焰也不會使得常規玻璃熔化器中的玻璃熔體發生明顯攪拌。在常規玻璃熔化器中使用此類機械混合器是有問題的。例如，由于玻璃熔體的高溫和腐蝕特性的結果，玻璃熔化器中的機械混合器具有短的使用壽命，并且其替換是昂貴的。隨著常規玻璃熔化器中的機械混合器的劣化，來自混合器的材料可能對玻璃熔體造成污染。
技術實現思路
本專利技術一般地涉及浸沒燃燒熔化。更具體地，本專利技術涉及用于浸沒燃燒熔化的燃燒器，其采用了產生炬狀火焰的噴嘴。相比于不使用常規機械混合器的常規玻璃熔化器，根據本專利技術的實施方式，示例性浸沒燃燒熔化設備能夠使得玻璃熔體在更小體積和更短時間內發生熔化和均勻化。相比于常規玻璃熔化器，此類SCM設備的改善的熱傳輸和較小的尺寸還可降低能耗和資本成本。一些實施方式包括用于浸沒燃燒熔化器的燃燒器。燃燒器可以包括第一管和與第一管同軸的第二管，所述第一管具有密封遠端，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開口來接納第一管，其中，在第一管和第二管之間限定了環狀空間。燃燒器在第一管的密封遠端中還可包括第一氣體端口(第一氣體端口供給第一氣體)，燃燒器在第二管的遠端中還可包括第二氣體端口(第二氣體端口向環狀空間供給第二氣體)，并且燃燒器在第一管和第二管的近端包括噴嘴。噴嘴可以具有N個第一氣體出口和M個第二氣體出口，從而N個第一氣體出口將第一氣體或第二氣體供給進入到燃燒器外部的熔融玻璃環境，以及M個第二氣體出口將第二氣體或第一氣體供給進入到燃燒器外部的熔融玻璃環境，從而使得第一氣體和第二氣體在熔融玻璃環境中混合在一起并燃燒。本專利技術的額外實施方式包括用于浸沒燃燒熔化器的另一個燃燒器。燃燒器可以具有第一管和與第一管同軸的第二管，所述第一管具有密封遠端，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開口來接納第一管，其中，在第一管和第二管之間限定了環狀空間。燃燒器在第一管的密封遠端中還可包括第一氣體端口(第一氣體端口供給第一氣體)，燃燒器在第二管的遠端中還可包括第二氣體端口(第二氣體端口向環狀空間供給第二氣體)，并且燃燒器在第一管和第二管的近端包括噴嘴。示例性噴嘴可以包括一個或多個第一氣體出口(用于將燃料傳遞到熔融玻璃環境)以及一個或多個第二氣體出口(用于將氧化劑傳遞到熔融玻璃環境)，其中，第一或第二氣體出口中的至少一個相對于第一管的縱軸傾斜超過30°。本專利技術的其他實施方式包括用于浸沒燃燒熔化器的額外燃燒器。該燃燒器可以包括第一管和與第一管同軸的第二管，所述第一管具有密封遠端，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開口來接納第一管，其中，在第一管和第二管之間限定了環狀空間。燃燒器在第一管的密封遠端中還可具有第一氣體端口(第一氣體端口供給第一氣體)，燃燒器在第二管的遠端中還可具有第二氣體端口(第二氣體端口向環狀空間供給第二氣體)，并且燃燒器在第一管和第二管的近端具有噴嘴。噴嘴可以具有第一組多個氣體出口(用于將燃料傳遞到熔融玻璃環境)以及第二組多個氣體出口(用于將氧化劑傳遞到熔融玻璃環境)，其中，所述第一組多個氣體出口中的每一個相對于第一管的縱軸傾斜超過30°，并且所述第二組多個氣體出口中的每一個相對于第一管的縱軸傾斜超過30°。本專利技術的另一個實施方式提供浸沒燃燒熔化器系統。系統可以包括熔化室(其具有玻璃熔體的熔池)、用于將玻璃材料進料到熔化室中的進料端口、排出端口(廢氣可以通過該排出端口離開熔化室)、通過出口通道與熔化室可操作地連接的調理室(從而來自熔池的熔融材料從熔化室經由出口通道流到調理室，然后離開熔化設備)以及一個或多個燃燒器(其限定在熔化室的壁中，將火焰注入到玻璃熔體的熔池中)。示例性燃燒器可以包括第一管和與第一管同軸的第二管，所述第一管具有密封遠端，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開口來接納第一管，其中，在第一管和第二管之間限定了環狀空間。燃燒器在第一管的密封遠端中還可包括第一氣體端口(第一氣體端口供給第一氣體)，燃燒器在第二管的遠端中還可包括第二氣體端口(第二氣體端口向環狀空間供給第二氣體)，并且燃燒器在第一管和第二管的近端包括噴嘴。示例性噴嘴可以包括第一組多個第一氣體出口和第二組多個第二氣體出口，其中，所述多個第一氣體出口供給第一或第二氣體，所述多個第二氣體出口供給第二或第一氣體，從而將第一和第二氣體混合在一起，并且所述多個第一氣體出口或者多個第二氣體出口中的至少一個相對于第一管的縱軸傾斜超過30°。本專利技術的一個實施方式提供用于浸沒燃燒熔化系統的燃燒器機制或設備，所述浸沒燃燒熔化系統具有一系列發射燃料的孔，所述孔相對于豎直方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于浸沒燃燒熔化器的燃燒器，其包括：具有密封遠端的第一管；與所述第一管同軸的第二管，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開口來接納所述第一管，其中，在所述第一管和第二管之間限定了基本環狀空間；所述第一管的密封遠端中的第一氣體端口，所述第一氣體端口供給第一氣體；所述第二管的遠端中的第二氣體端口，所述第二氣體端口向所述基本環狀空間供給第二氣體；以及所述第一管和第二管的近端上的噴嘴，所述噴嘴具有：N個第一氣體出口，M個第二氣體出口；其中，所述N個第一氣體出口將所述第一氣體或者第二氣體供給到所述燃燒器外部的熔融玻璃環境中，以及其中，所述M個第二氣體出口將所述第二氣體或第一氣體供給到所述燃燒器外部的熔融玻璃環境中，從而使得所述第一氣體和第二氣體在所述熔融玻璃環境中混合在一起并燃燒。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.06.13 US 61/834,5811.一種用于浸沒燃燒熔化器的燃燒器，其包括：
具有密封遠端的第一管；
與所述第一管同軸的第二管，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開
口來接納所述第一管，其中，在所述第一管和第二管之間限定了基本環狀空間；
所述第一管的密封遠端中的第一氣體端口，所述第一氣體端口供給第一氣
體；
所述第二管的遠端中的第二氣體端口，所述第二氣體端口向所述基本環狀
空間供給第二氣體；以及
所述第一管和第二管的近端上的噴嘴，所述噴嘴具有：
N個第一氣體出口，
M個第二氣體出口；
其中，所述N個第一氣體出口將所述第一氣體或者第二氣體供給到所述燃
燒器外部的熔融玻璃環境中，以及
其中，所述M個第二氣體出口將所述第二氣體或第一氣體供給到所述燃燒
器外部的熔融玻璃環境中，從而使得所述第一氣體和第二氣體在所述熔融玻璃
環境中混合在一起并燃燒。
2.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，N＝M。
3.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，N和M分別選自如下整數：
1、2、3、4、5、6、7、8。
4.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第一氣體是燃料，以及
所述第二氣體是氧化劑。
5.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第一氣體出口和第二氣
體出口布置成多對氣體出口對，一對氣體出口對包括第一氣體出口和在所述第
一氣體出口遠端的相鄰第二氣體出口。
6.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第一氣體出口相對于所
述第一管的縱軸傾斜的角度約為20-80°。
7.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第二氣體出口相對于所
述第一管的縱軸傾斜的角度約為10-70°。
8.如權利要求7所述的燃燒器，其特征在于，所述第二氣體出口相對于所
述第一管的縱軸傾斜的角度約為10-70°，并且所述第一氣體出口和第二氣體出
口相互相向或者相離的會聚角為0°至約60°。
9.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述N個第一氣體出口和M
個第二氣體出口分別由通過所述噴嘴的各個鉆孔形成，其中至少一個鉆孔的遠
端的直徑不同于該相同鉆孔的近端的直徑。
10.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第一氣體出口和第
二氣體出口繞著所述第一管的縱軸同軸布置，所述第二氣體出口在所述第一氣
體出口的遠端。
11.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述噴嘴是截頭圓錐或
者圓柱形。
12.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述噴嘴包括在其中形
成的一個或多個導向孔。
13.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述N個第一氣體出口
中的一個的直徑與另一個相互不同。
14.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述M個第二氣體出口
中的至少一個的直徑與其他M個第二氣體出口不同。
15.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述M個第二氣體出口
中的至少一個的直徑與所述N個第一氣體出口中的至少一個的直徑不同。
16.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，傳遞所述第一氣體的流
量不同于所述第二氣體。
17.如權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，供給第一氣體的近似中
心線和供給第二氣體的近似中心線的重均中心線相對于所述第一管的縱軸傾
斜至少20°。
18.一種用于浸沒燃燒熔化器的燃燒器，其包括：
具有密封遠端的第一管；
與所述第一管同軸的第二管，所述第二管具有部分密封的遠端，其具有開
口來接納所述第一管，其中，在所述第一管和第二管之間限定了基本環狀空間；
所述第一管的密封遠端中的第一氣體端口，所述第一氣體端口供給第一氣
體；
所述第二管的遠端中的第二氣體端口，所述第二氣體端口向所述基本環狀
空間供給第二氣體；以及
所述第一管和第二管的近端上的噴嘴，所述噴嘴具有：
用于將燃料傳遞到熔融玻璃環境的一個或多個第一氣體出口，
用于將氧化劑傳遞到熔融玻璃環境的一個或多個第二氣體出口，
其中，所述第一氣體出口或第二氣體出口中的至少一個相對于所述第一管
的縱軸傾斜超過30°。
19.如權利要求18所述的燃燒器，其特征在于，所述第一氣體出口和第
二氣體出口繞著所述第一管的縱軸布置，所述第二氣體出口在所述第一氣體出
口的遠端。
20.如權利要求18所述的燃燒器，其特征在于，所述第一氣體出口和第
二氣體出口布置成多對氣體出口對，一對氣體出口對包括第一氣體出口和在所
述第一氣體出口遠端的相鄰第二氣體出口。
21.如權利要求18所述的燃燒器，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C·R·考勒斯，D·R·鮑爾斯，
申請(專利權)人：康寧股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US