Погружная горелка с регулируемым пламенем

010283 Настоящее изобретение касается горелки, в частности, предназначенной для плавления стеклующихся материалов с целью получения стекла на основе диоксида кремния, в частности погружной горелки, то есть горелки, пламя которой распространяется внутри плавящейся шихты. Погружные горелки имеют определенные преимущества при варке стекла, в частности, за счет того,что они доставляют энергию плавления непосредственно в предназначенную для плавления шихту, что обеспечивает их высокую эффективность (снижение потери калорий), и, с другой стороны, за счет того,что они интенсивно перемешивают трансформируемую шихту, что еще больше повышает эффективность варки. Использование погружных горелок для варки стекла описано, в частности, в патентахWO 9935099, WO 9937591, WO 0046161, WO 03031357, WO 03045859. Однако во время работы плавящаяся или трансформируемая шихта заходит в горелку, в результате чего она гаснет. Это существенно нарушает весь процесс варки стекла, поэтому такие случаи стараются предотвратить. Заявитель поставил перед собой задачу разработать средство, позволяющее устранить этот недостаток. Согласно изобретению вокруг горелки выполняют дополнительные подводы газа. Сами по себе эти дополнительные подводы горелками не являются, но зато могут способствовать горению горелок, в частности, когда через один из этих дополнительных подводов подают окисляющий газ. Заявитель обнаружил, что пламя погружной горелки можно сравнить с пузырьком, который время от времени отрывается от горелки, как правило, с частотой от 30 до 300 раз/мин. Это поведение пламени было обнаружено при измерении давления текучей среды (такой, как газ), поступающей в горелки. Действительно, наблюдались такие перебои, происходившие через достаточно равномерные интервалы времени. Не вдаваясь в теоретические рассуждения, можно отметить, что стеклующиеся материалы могут проявлять тенденцию к захождению в горелку сразу после отрыва пузырька от горелки. Согласно изобретению наличие по меньшей мере одного подвода газа вблизи горелки способствует регулярности отрыва пузырьков и существенно снижает частотность захождения стеклующихся материалов в горелку. По всей видимости, этот подвод газа играет роль регулятора отрыва пузырьков. Горелка питается окислителем топлива и топливом, которые вступают в реакцию друг с другом,создавая пламя. Окислитель может содержать кислород и, в частности, может быть чистым кислородом,воздухом или воздухом, обогащенным кислородом. Топливом может быть природный газ, метан, бутан,пропан. Как правило, окислитель и топливо поступают в горелку концентрично и, как правило, смешиваются в камере, находящейся непосредственно перед выходом горелки. Возможно также осуществлять питание горелки жидким топливом. Настоящее изобретение касается способа и устройства плавления стеклующихся материалов при помощи по меньшей мере одной погружной горелки, генерирующей пламя внутри упомянутых стеклующихся материалов, при этом по меньшей мере один подвод газа, отдельный от горелки, выполняют достаточно близко от упомянутой горелки для взаимодействия с упомянутым пламенем. Дополнительный подвод газа по отношению к горелке может иметь, по существу, то же направление, что и горелка,то есть газ этого дополнительного подвода может иметь направление, параллельное направлению подачи окислителя и топлива, поступающих в горелку. Однако предпочтительно газ из этого дополнительного подвода направляют в сторону газа, выходящего из горелки. Расстояние между точкой пересечения оси отдельного подвода газа и оси горелки, с одной стороны, и выходным отверстием горелки, с другой стороны, может составлять, например, от 0 до бесконечности (параллельные струи) и предпочтительно составляет от 0 до 15 см. Расстояние, на котором отдельный подвод газа должен находиться от горелки,зависит от различных факторов, от значений расхода, температуры и т.д., поэтому трудно предложить точное уравнение для определения этого расстояния. Главное, чтобы подвод газа находился достаточно близко от горелки, чтобы взаимодействовать с пламенем горелки, то есть влиять на его форму или на поток жидкости в непосредственной близости от пламени, чтобы оптимизировать отрыв пламени наподобие пузырька от горелки. Как правило, отдельный подвод газа может находиться не менее 50 см от горелки. Газ, поступающий в отдельный подвод, может содержать кислород, или азот, или воздух. Он может участвовать в горении горелки, в частности, если он содержит окисляющий газ, такой как кислород. В этом случае он является дополнительным источником окислителя. Как правило, объемный расход газа, поступающего отдельно через один или несколько отдельных подводов газа, составляет в сумме (сумма значений расхода газа из каждого отдельного подвода) от 2 до 20% и предпочтительно от 5 до 10% от суммы значений нормального объемного расхода (нормальный объем: приведенный к нормальным условиям температуры и давления) газообразного окислителя и газообразного топлива, поступающих в горелку (в случае питания горелки газообразными текучими веществами). Как правило, сумма значений нормального объемного расхода газообразного окислителя и газообразного топлива составляет от 0,5 до 150 Нм 3/ч. Предпочтительно, чтобы для каждой горелки были предусмотрены по меньшей мере два отдельных подвода газа, чтобы влиять на пузырьковый отрыв пламени от горелки. Можно также использовать четыре и даже пять (и даже больше) отдельных подводов на горелку. Объектом настоящего изобретения является также способ плавления стеклующихся материалов при помощи по меньшей мере одной погружной горелки, пламя которой проявляет себя подобно пузырьку,-1 010283 отрывающемуся от горелки, при этом отрывы упомянутого пузырька можно обнаруживать путем измерения давления окислителя и/или топлива (обнаружение перебоев), при этом по меньшей мере один отдельный подвод газа улучшает регулярность упомянутых отрывов. Как правило, частота отрывов составляет от 30 до 300 раз/мин. Объектом настоящего изобретения является также устройство, содержащее горелку и по меньшей мере одно сопло подачи газа на расстоянии менее 50 см от упомянутой горелки. Предпочтительно, чтобы устройство содержало по меньшей мере два сопла подачи газа на расстоянии менее 50 см от упомянутой горелки и еще предпочтительнее по меньшей мере три сопла подачи газа на расстоянии менее 50 см от упомянутой горелки. Объектом настоящего изобретения является также печь для плавления стеклующихся материалов,содержащая устройство в соответствии с настоящим изобретением, при этом горелку погружают в стеклующиеся материалы во время плавления или трансформации, в частности, для варки стекла на основе диоксида кремния (то есть содержащего, как правило, по меньшей мере 30 вес.% диоксида кремния). Фиг. 1 изображает вид сверху устройства в соответствии с настоящим изобретением, содержащего горелку и три отдельных подвода газа. Фиг. 2 изображает вид сбоку печи в соответствии с настоящим изобретением. На фигурах не показаны подводы топлива и окислителя, питающие горелки. На фиг. 1 показан вид сверху устройства в соответствии с настоящим изобретением, содержащего подложку 1 из огнеупорного материала (огнеупорный бетон, огнеупорный камень, молибден или любой другой жаростойкий материал, выдерживающий температуру расплавленного стекла), горелку 2 в центре, окруженную тремя отдельными подводами 3 газа. Это устройство можно размещать на уровне пода печи, и горелка распространяет пламя внутри плавящейся шихты. На фиг. 2 показан вид сбоку печи. Эта печь содержит стенки из огнеупорного материала, свод 4 и под 5. Через отверстие 6, выполненное в своде, подают стеклующиеся материалы (диоксид кремния,флюс для диоксида кремния, разжижитель и т.д.) и/или удаляют дым. Для подачи стеклующихся материалов можно также использовать отверстие 7, выходящее ниже уровня 8 расплавленных материалов. Расплавленные материалы выходят из печи через желоб 13. Эта печь оборудована двумя погружными горелками 9, каждая из которых распространяет пламя 11 внутри плавящихся материалов ниже уровня 8. Вокруг каждой горелки выполнены два отдельных подвода 10 газа, распространяющих пламя 12 и расположенных достаточно близко от горелок, чтобы регулировать пузырьковый отрыв на горелке. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ плавления стеклующихся материалов при помощи по меньшей мере одной погружной горелки, отличающийся тем, что обеспечивают один подвод газа отдельно от горелки на расстоянии,достаточном для обеспечения взаимодействия подводимого газа с пламенем горелки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между точкой пересечения оси отдельного подвода газа и оси горелки с одной стороны и выходным отверстием горелки с другой стороны составляет от 0 до 15 см. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что горелку питают окислителем и топливом, вступающими друг с другом в реакцию для создания пламени. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что газ содержит кислород, или азот, или воздух. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что газ участвует в горении горелки. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что объемный расход газа, поступающего отдельно, составляет от 2 до 20% от суммы значений нормального объемного расхода газообразного окислителя и газообразного топлива, поступающих в горелку. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что расход подводимого отдельно газа составляет от 5 до 10% от суммы значений нормального объемного расхода газообразного окислителя и газообразного топлива,поступающих в горелку. 8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что сумма значений нормального расхода газообразного окислителя и газообразного топлива составляет от 0,5 до 150 Нм 3/ч. 9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что выполняют по меньшей мере два подвода газа. 10. Способ по п.9, отличающийся тем,что выполняют по меньшей мере три подвода газа. 11. Способ по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что пламя ведет себя наподобие пузырька, отрываясь от горелки, при этом отрывы можно обнаружить путем измерения давления окислителя и/или топлива, при этом по меньшей мере один отдельный подвод газа улучшает регулярность указанных отрывов. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что частота отрывов составляет от 30 до 300 раз в минуту. 13. Устройство, содержащее горелку и по меньшей мере одно сопло подачи газа на расстоянии менее 50 см от указанной горелки.-2 010283 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере два сопла подачи газа на расстоянии менее 50 см от указанной горелки. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере три сопла подачи газа на расстоянии менее 50 см от указанной горелки. 16. Печь для плавления стеклующихся материалов, содержащая устройство по одному из пп.13-15,в которой горелка погружена в стеклующиеся материалы. 17. Применение способа, или устройства, или печи по одному из пп.1-16 для варки стекла.