Подача питания для горелки на горячем кислороде

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Горелка стеклоплавильных печей, работающая посредством кислородного горения, содержащая средства впрыска топлива, средства впрыска кислорода, нагретого опосредованно вне горелки посредством топочного газа печи в теплообменнике, и средства впрыска ненагретого кислорода, причем средства впрыска нагретого кислорода расположены в нескольких местах, распределенных симметрично относительно средств впрыска топлива, причем оси всех средств впрыска расположены, по существу, в одной плоскости, а средства впрыска ненагретого кислорода расположены в непосредственной близости от средств впрыска топлива и сконструированы таким образом, что доля, по существу, ненагретого кислорода не превышает 10% от общего количества вводимого кислорода.

2. Горелка по п.1, в которой средства впрыска ненагретого кислорода сконструированы таким образом, что доля ненагретого кислорода, подаваемого с топливом, составляет от 1,5 до 7% от общего количества вводимого кислорода.

3. Горелка по п.1, содержащая по меньшей мере две пары средств впрыска горячего кислорода, расположенных по обе стороны от средств впрыска топлива.

4. Горелка по любому из предшествующих пунктов, содержащая по меньшей мере два идентичных средства впрыска топлива, расположенные в непосредственной близости друг от друга, работу которых обеспечивают при помощи средства, предоставляющего возможность их раздельного или одновременного функционирования.

5. Горелка по одному из пп.1-3, содержащая по меньшей мере два средства впрыска топлива, расположенные в непосредственной близости друг от друга, каждое из которых предназначено для заданного вида топлива.

6. Горелка по п.5, содержащая средства впрыска, предназначенные для подачи газа, и средства впрыска, предназначенные для жидкого топлива.

Текст

Смотреть все

ПОДАЧА ПИТАНИЯ ДЛЯ ГОРЕЛКИ НА ГОРЯЧЕМ КИСЛОРОДЕ В изобретении описана подача питания для горелок для кислородного горения топлива стеклоплавильных печей, включающая средство впрыскивания топлива и средство подачи горячего кислорода, причем распределение кислорода осуществляют таким образом, чтобы создать поэтапное сгорание, доля кислорода одновременно впрыскивается в топливо, кислород подается,по существу, без нагрева перед его подачей в средство впрыскивания топлива.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АГК ГЛАСС ЮРОП (BE); Л'ЭР ЛИКВИД СОСЬЕТЕ АНОНИМ ПУР Л'ЭТЮД Э Л'ЭКСПЛУАТАСЬОН ДЕ ПРОСЕД ЖОРЖ КЛОД (FR) Настоящее изобретение относится к использованию горелок, работающих с кислородом, доведенным до повышенных температур, и топливом в газообразном или жидком состоянии. Горелки этого типа предназначены, в частности, но не исключительно, для использования в стеклоплавильных печах. Режим горения с использованием кислорода или газа, обогащенного кислородом (по меньшей мере 85% кислорода), упоминается как "кислородное горение". По сравнению с горением с использованием воздуха кислородное горение позволяет сберечь энергию, по меньшей мере, на основе того, что энергия газообразных продуктов горения не абсорбируется частично азотом в воздухе. В традиционных печах, даже если часть энергии, уносимой с азотом, восстанавливается, дымы, содержащие азот, которые в конечном итоге выбрасываются, еще уносят его значительную долю. Снижение энергопотребления одним рассматриваемым производственным блоком обладает дополнительным преимуществом ограничения выбросов углекислого газа и, следовательно, позволяет соответствовать нормативным требованиям. Более того, присутствие азота является источником для формирования так называемых NOx оксидов, выделение которых запрещено на практике из-за вреда, связанного с присутствием этих соединений в атмосфере. На практике пользователи пытаются использовать печи, которые работают с воздухом в условиях,которые приводят к наиболее ограниченному количеству возможного выделения. В случае стеклоплавильных печей эта практика недостаточна для соответствия очень строгим действующим стандартам, и необходимо проводить дорогостоящую очистку дымов с использованием катализаторов. Несмотря на описанные выше преимущества, использование кислородного горения, в частности, в больших стеклоплавильных печах еще не развито. Для этого существуют разные причины. Один из недостатков связан со стоимостью кислорода. Это компенсируется, в принципе, экономией, осуществляемой в другом. Тем не менее, следует учитывать, что имеются дополнительные капиталовложения в специальное оборудование для использования кислорода. Экономическая оценка использования кислородного горения положительна, только когда оптимизированы условия использования. По отношению к эффективности энергии, требуется использование кислорода при повышенной температуре, т.е. температуре несколько сотен градусов. Во-вторых, также целесообразно до некоторой степени предварительно нагреть топливо, а также сырьевой материал. Предварительный нагрев кислорода и его использование являются затруднительными операциями. Трудности, которые возникают, происходят, в частности, из-за чрезвычайно коррозионной природы горячего кислорода в отношении материалов, используемых в контакте с ним, в частности сплавов металлов. Хотя авторы изобретения в неопубликованной предварительной заявке (заявка на европейский патент 07107942, зарегистрир. 10 мая 2007 г.) предложили теплообменники, которые позволяют нагреть кислород удовлетворительным образом, использование этого горячего кислорода также представляет определенные проблемы в работе печей и, в частности, стеклоплавильных печей. Известно, что большие стеклоплавильные печи, т.е. печи с производительностью несколько сотен тонн в сутки, сконструированы для эксплуатации без перерыва в течение периодов более десяти лет. Этот срок службы определяется главным образом износом огнеупорных материалов, образующих ее стенки. Во время этих очень длительных периодов другие элементы печи, в частности горелки, должны сохранять уровень всех их первоначальных характеристик. Существуют две основные причины, которые,по всей вероятности, меняют их характеристики. С одной стороны, циркуляция горячих газов, в частности кислорода, вызывает износ инжекторных элементов. С другой стороны, топливо, подвергающееся воздействию очень высоких температур в трубопроводах около зоны горения, может вызвать отложения,которые препятствуют потоку топлива. Этот последний эффект заметен, в частности, при использовании тяжелого топлива, когда оно подвергается воздействию температур, например, превышающих 180C. Однако разложение газообразного топлива также может происходить до меньшей степени, даже если оно происходит до значительной степени, только при температурах, превышающих 600C. Средство для впрыскивания топлива следует регулярно обслуживать на протяжении всего срока службы печи, какое бы топливо ни было выбрано. Операции обслуживания должны быть выполнены без прерывания эксплуатации печи. Одна из проблем состоит в разработке горелок и связанных с ними средств подачи таким образом, чтобы эти операции можно было выполнять в относительно удобных условиях и быстро. Авторы изобретения стремятся предложить средства и способы их применения, так что эта проблема может быть решена. Авторы изобретения сначала отметили, что транспортировка горячего кислорода требует использования специальных средств. Высококоррозионная природа горячего кислорода означает, что его циркуляция должна быть ограничена его самыми короткими путями. Также необходимо не допускать воздействия потока кислорода в трубопроводах со слишком резкими изгибами. Также предпочтительно не допускать каких-либо неровностей поверхностей на пути этого газа. В частности, стыки предпочтительно сформированы сваркой, причем сварные швы должны обладать полированной поверхностью. Эти требования, а также другие, в управлении горячим кислородом означают, что используемые средства, по существу, твердо установлены. Следовательно, эти средства не подходят для операций обслуживания, описанных выше. Для учета этих проблем авторы изобретения предлагают конфигурировать горелки таким образом,чтобы средство для подачи топлива могло претерпевать эти операции обслуживания без необходимости нарушать операции с горячим кислородом. В основном режим подачи питания на горелки по настоящему изобретению включает, с одной стороны, средства подачи топлива, которые скомбинированы с подачей, по существу, необработанного кислорода, и, с другой стороны, средства для подачи горячего кислорода, независимые от предыдущих средств подачи. Чтобы сохранить преимущество баланса энергии, присущее использованию горячего кислорода в системе, доля необработанного кислорода должна оставаться как можно более низкой. В компоновке,когда топливо и горячий кислород вводятся в горелку по отдельности, другими словами, в разных местах, даже если расстояние между ними остается небольшим, необходимо обеспечить долю кислорода для поддержания и стабилизации пламени на уровне впрыскивания топлива. Чтобы получить это частичное горение, называемое "первичным" горением, доля кислорода по отношению к общему количеству, необходимому для полного сгорания, очень низкая. Во всех случаях эта доля ниже 10% от общего количества кислорода, потребляемого рассматриваемой горелкой. Предпочтительно эта доля лежит в диапазоне между 1,5 и 7% от общего количества кислорода, необходимого для обеспечения полного сгорания топлива. Понятно, что на выгоду от использования горячего кислорода не оказывает заметного воздействия эта очень ограниченная доля необработанного кислорода. Следует понимать, что "необработанный" означает, что кислород находится, по существу, в условиях температур окружающего воздуха, которые воздействуют на него по ходу его перемещения в направлении печи. Его температура обязательно поднимается по мере его прохождения мимо огнеупорных стенок печи. Важно то, что трубопроводы до этой точки подачи не подвергаются действию горячего кислорода. Температура кислорода предпочтительно равна температуре окружающего воздуха и не должна превышать несколько сотен градусов, причем температура вблизи печи все же значительно выше, чем температура атмосферы на расстоянии от печи. Введение этой доли необработанного кислорода в печь должно происходить в непосредственной близости от места введения топлива, или, лучше всего, это введение должно быть одновременным. Чтобы не допустить преждевременной реакции в трубопроводах, топливо и горячий кислород все же перемещаются в отдельных трубопроводах до точки возгорания, которая расположена около внутренней стенки печи. В предпочтительном варианте осуществления конец инжектора топлива расположен несколько в глубине в огнеупорной стенке, чтобы этот конец не был доведен до слишком высокой температуры и чтобы предотвратить формирование отложений в результате крекинга топлива и/или предотвратить разрушение конца инжекторов. Как указано выше, существенная особенность подачи кислорода состоит в том, что используется горячий кислород. Наиболее стойкие известные сплавы (представленные в упомянутом выше применении) позволяют довести кислород до температуры 550C, или лучше до 600C и максимум до 650C, не вызывая повреждения даже в течение длительных периодов. Температура используемого кислорода не превышает эти пределы и может, в частности, достигать значений между 350 и 550C. Поступление этого кислорода может происходить около места подачи топлива, где трубопроводы остаются разделенными, чтобы можно было подобраться к трубопроводам топлива, не прикасаясь к трубопроводам горячего кислорода. Тем не менее, по настоящему изобретению предпочтительно расположить места подачи этого горячего кислорода таким образом, чтобы способствовать развитию пламени, в котором сгорание происходит постепенно по ходу этого пламени. Этот способ в принципе известен. Он называется "поэтапным сгоранием". Цель поэтапного сгорания состоит в ограничении самой высокой температуры, достигаемой в пламени, путем распределения горения по всей длине пламени посредством постепенной подачи кислорода. Такая постепенная подача достигается, в частности, путем введения кислорода в печь, проводимого на расстоянии от места впрыскивания топлива. Таким образом, после постепенного попадания внутрь печи потоки газа встречаются на некотором расстоянии от стены, на котором расположена горелка. Для дальнейшего эффекта постепенного действия пламени предпочтительно вводить горячий кислород из нескольких мест на все увеличивающихся расстояниях от места впрыскивания топлива. Принимая в расчет расширение потока газа во время его прохождения в пламени, расширение с учетом естественного расширения выпускаемой струи и подъема температуры, количества используемого кислорода предпочтительно все более значимы по мере их поступления в этот поток далее ниже по потоку в пламени. Из практических соображений необходимо небольшое количество мест поступления. Предпочтительно они расположены симметрично по отношению к месту подачи топлива таким образом, чтобы пламя также распространялось симметрично. Предпочтительно число мест поступления горячего кислорода на любой стороне от места подачи топлива не превышает трех и предпочтительно равно двум. Пропорции вводимого кислорода, как указано, предпочтительно более значимы, чем они дальше от места подачи топлива. Исходя из этого обстоятельства, отношение количеств, вводимых в двух последовательных точках, которые находятся на все большем расстоянии от места подачи топлива, предпочтительно составляет Qn/Qn+i1 и предпочтительно равно 0,2Qn/Qn+i0,6. Количества горячего кислорода предпочтительно контролируются на той же горелке без наложения таких элементов, как клапаны, в которых компоненты, по всей вероятности, быстро корродируют. Распределенные пропорции предпочтительно определены регулирующими патрубками соответствующих размеров, расположенными выше по потоку от места подачи в горелку и ниже по потоку относительно теплообменника, в котором нагревают кислород. Понятно, что при операциях по обслуживанию инжекторов топлива, описанных выше, когда один инжектор остановлен, моментально прекращается функционирование всей горелки. Трубопроводы впрыскивания топлива вынимают из горелки для ремонта. Связанные трубопроводы для холодного кислорода вынимают в то же самое время. Эта операция не вносит проблему в принцип, по которому трубы присоединены к установкам выше по потоку относительно элементов (соединители, стыки), которые, за счет отсутствия чрезмерной коррозии за счет транспортируемых продуктов, могут быть изготовлены из обычных материалов с использованием обычных структур. Разборка этих элементов обеспечивается сначала для выполнения этих операций обслуживания. Однако компоновка горелки с одним инжектором топлива требует, чтобы эксплуатация горелки была прервана. Это прерывание не мешает эксплуатации печи, если имеется большое число горелок, и прерванная подача энергии, которая представляет собой только долю от целого, возможно, может быть даже компенсирована мгновенным увеличением активности соседних горелок. Распределение энергии,таким образом, в области печи смещается только незначительно. Однако если предполагается дополнительно минимизировать эту модификацию пространственного распределения, можно использовать горелки, которые обладают более чем одним местом вспрыскивания топлива, в частности двумя. Функционирование этих горелок происходит полностью в соответствии с процессом, описанным по отношению к горелкам, которые имеют только одно место подачи. Таким образом, при обычной работе два инжектора предпочтительно функционируют одновременно и предпочтительно каждый осуществляет половину подачи топлива. Во время операций обслуживания работа одного из инжекторов может быть прервана, в то время как другой продолжает функционировать, причем его активность, возможно, модифицирована для компенсации полностью или частично прерванной подачи топлива. Когда первый инжектор ремонтируется, процесс повторяется для второго. В этих условиях на горелку может подаваться питание, которое несколько, если это вообще имеет место, модифицировано относительно питания, соответствующего обычной эксплуатации. В предыдущем предложении места подачи топлива предполагались для одного и того же топлива. Однако можно предусмотреть две или более линии подачи топлива на одну и ту же горелку для разных типов топлива, в частности газообразного топлива, с одной стороны, и жидкого топлива, такого как тяжелый газойль, с другой. Повышенный интерес к горелкам, которые способны функционировать с разными типами топлива,в первую очередь связан с количеством таких типов топлива. Использование природного газа, например,как известно, приводит к повышенному содержанию влаги в атмосфере печи относительно полученного,например, с тяжелым газойлем. В случае стекловаренных печей природа этой атмосферы представляет собой элемент, который обладает непосредственным влиянием на процесс очищения и на влагосодержание производимого стекла. Поэтому выбор топлива является значимым элементом. В любом случае, при использовании жидкого топлива, такого как тяжелый газойль, должны учитываться условия атомизации этого топлива. Хотя, в принципе, атомизация жидкости может быть достигнута чисто механическими средствами, наиболее приемлемой процедурой является использование газапропеллента (воздух, водяные пары, природный газ, кислород). Объем последнего несравним с объемом первичного кислорода и, в принципе, мало значим в механизмах горения. Однако этот газ не является несущественным. В частности, если обычно используется сжатый воздух, атмосфера в пламени обогащается азотом, и риск образования NOx, таким образом, возрастает. Использование водяных паров не создает этой проблемы, но теплоемкость воды высокая, что несколько повышает энергопотребление. Экономические соображения также влияют на выбор топлива. С одной стороны, соответствующие цены, в частности, газа и тяжелого дизельного топлива со временем сильно меняются. Однако прежде всего, цена подачи газа частично зависит от условий договоренности с поставщиками. Они обеспечивают выгодные тарифы, когда подача сопровождается отлагательными условиями для учета, в частности, значительных изменений спроса. В соответствии с этими условиями подача может быть прервана сразу же. Поэтому для получения выгоды от этих условий без прерывания производства необходимо иметь возможность переходить с одного топлива на другое практически мгновенно. Для этого нужно иметь горелки, которые способны работать с этим другим топливом. По настоящему изобретению также предлагаются горелки, соответствующие компоновкам, описанным выше, а также средства, связанные с этими горелками, которые указаны в следующем описании со ссылкой на приложенные чертежи с дополнительными деталями в отношении их использования. На фиг. 1 а показан схематично вид в сечении горелки, используемой по настоящему изобретению; на фиг. 1 б показан вид спереди горелки по фиг. 1 а; на фиг. 2 а показан вид, аналогичный виду по фиг. 1 а, на котором горелка содержит два средства подачи топлива; на фиг. 2 б показан вид спереди горелки по фиг. 2 а; на фиг. 3 показан вид горелки по фиг. 1 а, частично показывающий средство подачи горелки; фиг. 4 аналогичен предыдущему чертежу и относится к горелке по фиг. 2 а; на фиг. 5 схематично показан тип трубопровода подачи для горячего кислорода на одной стороне печи, снабженной горелками. Горелка по фиг. 1 а содержит огнеупорный блок 1, который образует часть стенки печи. Этот блок предпочтительно сформирован из нескольких частей, собранных вместе посредством усиления (не показано), расположенного на наружной стороне по отношению к печи. Огнеупорный блок имеет несколько трубопроводов, проходящих через него, которые открыты на внутренней поверхности печи и обеспечивают подачу топлива и кислорода. Компоновка различных трубопроводов подачи зависит от требуемой операции горения, а также от общей формы пламени. В случае печей, функционирующих посредством кислородного горения, существенным преимуществом является отсутствие азота, который при высоких температурах приводит к образованию оксидовNOx. Тем не менее, большие промышленные печи нельзя идеально уплотнить относительно наружной атмосферы. Часть воздуха и, таким образом, азота еще будет попадать, даже если стремиться сохранять определенную герметичность, в частности, динамическими средствами. Присутствие даже остаточного азота может привести к присутствию NOx в сниженном количестве. Поскольку доля этих загрязняющих веществ должна быть как можно более низкой, предпочтительно управлять функционированием печи, работающей с кислородным горением, чтобы дополнительно минимизировать их образование. Известно, что образованию оксидов азота способствуют самые высокие температуры, достигаемые в пламени. Поэтому использование горелок по настоящему изобретению направлено на ограничение более высоких температур, возникающих в пламени локально при той же самой развиваемой мощности. Способ ограничения температуры основан на обеспечении того, что топливо постепенно вступает в контакт с носителем кислорода. Эта процедура обычно называется "поэтапным сгоранием". Для достижения процедуры поэтапного сгорания небольшая доля кислорода вводится вместе с топливом, чтобы пламя стабилизировалось в месте впрыскивания. Однако количество кислорода должно оставаться низким, чтобы не было концентрации значительной доли энергии горения с низким объемом и повышения температуры пламени. За местом впрыскивания в пламя постепенно подается кислород путем смешения этого первичного пламени со струями кислорода, выпускаемого впрыскивающими патрубками, расположенными на стенке на некотором расстоянии от патрубка для впрыскивания топлива и патрубка впрыскивания первичного кислорода. Эта вторичная подача скомпонована в зависимости от характеристик потоков газа (скорость потока, скорость выброса, температура), его расширения и требуемой длины пламени. Как показано на фиг. 1 а и 1 б, подача топлива показана схематично трубопроводом 2. Этот трубопровод является концентрическим по отношению к трубопроводу 3, который доставляет первичный кислород. Вся сборка скомпонована в центре горелки. На любой из сторон средства первичной подачи два - "вторичное" средство 4 и "третичное" средство 5 подачи осуществляют подачу кислорода, необходимого для обеспечения полного сгорания топлива,впрыскиваемого в трубопроводе 2. Использование этого типа горелки может предпочтительно осуществляться в соответствии с указаниями, приведенными в публикациях WO 02/081967 А и 2004/094902 А, обе относятся к пространственному распределению вспрыскивания и к относительным количествам используемого топлива и кислорода. Распределение кислорода по трубопроводам предпочтительно таково, чтобы количество возрастало с расстоянием, отделяющим место его впрыскивания от места впрыскивания топлива. В конфигурации,показанной на фиг. 1 а и 1 б, подача через трубопроводы 4 предпочтительно менее значима, чем подача,осуществляемая через трубопроводы 5. В качестве указания отношение соответствующей подачи для трубопроводов 4 (Q1) и 5 (Q2) лежит,например, в диапазоне между 0,2 и 0,6. Для получения пламени с общей формой, которая, по существу, плоская, оси различных трубопроводов предпочтительно расположены в одной плоскости. Плоское пламя предпочтительно в случае стеклоплавильных печей. Оно позволяет непосредственно воздействовать излучением, испускаемым пламенем, на максимальную возможную поверхность ванны или опосредованно воздействовать этим пламе-4 020395 нем на поверхность огнеупорных материалов, в частности на материалы свода печи. Расположение мест впрыскивания может быть, по существу, различно, когда форма пламени не регулируется теплообменником с плоской поверхностью. В частности, подача может быть организована концентрически вокруг первичного места впрыскивания. Горелки, показанные схематично на фиг. 2 а и 2 б, обладают прежней общей структурой. Они отличаются от этого за счет присутствия двух мест подачи: подачи 2 для топлива и подачи 3 первичного кислорода. Обеспечение двух мест впрыскивания, которые могут быть близко друг к другу, насколько это позволяет пространство, предусмотрено для облегчения операций обслуживания. Чем ближе расположены места впрыскивания, тем больше режим работы напоминает режим, при котором используется одиночная первичная подача. Какие бы меры предосторожности не были приняты, функционирование горелок может привести к засору из-за продуктов разложения топлива. Чтобы минимизировать этот риск, концы патрубков предпочтительно несколько углублены по отношению к внутренней стенке печи. Смысл углубленной компоновки также состоит в том, чтобы обеспечить защиту для конца трубки для впрыскивания. При этом температура, по существу, ниже, чем температура, преобладающая в печи, особенно из-за циркуляции самого топлива и "холодного" кислорода. Следует отметить, что даже если топливо предварительно нагрето для повышения эффективности использования энергии, достигаемая температура ограничена во избежание риска термического разложения в трубопроводе подачи. Операции обслуживания следует осуществлять на печи без прерывания эксплуатации. Необходимо обеспечить, чтобы эти операции лишь незначительно меняли рабочий процесс. Останов горелки в больших стеклоплавильных печах, которые обычно содержат от 6 до 12 горелок, может быть моментально компенсирован соответствующим повышением активности соседних горелок. Это однако приводит к изменению общего равновесия характеристик пламени и, возможно, также циркуляции дымов, которые используются дополнительно в ходе цикла нагрева кислорода, как указано. Альтернативное решение для минимизации влияния операций обслуживания основано на использовании горелок, например, с двумя впрыскиваниями топлива. Предпочтительно два впрыскивания затем используются одновременно. Когда нужно выполнить операцию обслуживания, работа одного из этих средств впрыскивания сразу же прекращается. Второе средство впрыскивания возможно берет на себя часть или всю подачу, соответствующую подаче инжектором, который выведен из эксплуатации. Этот способ действия сохраняет пространственное распределение энергии в печи почти идентичным. Когда первый инжектор заменяют, второй может, в свою очередь, подвергнуться обслуживанию. При этих операциях обслуживания наиболее обычной процедурой является удаление устройства для впрыскивания топлива из огнеупорного блока, через который оно проникает в печь. Освобожденное отверстие сразу же блокируется для предотвращения проникновения воздуха. Подача топлива в основном не требует трубопроводов, которые обладают какими-либо особыми коррозионностойкими характеристиками. Обычные материалы, такие как традиционные нержавеющие стали, достаточны, и, прежде всего, эти трубопроводы могут содержать соединители, клапаны и другие элементы, которые могут быть разобраны во время этих операций обслуживания. Удаление этих трубопроводов не вызывает значительных проблем. Больше не возникает проблема при вспрыскивании первичного кислорода с топливом при относительно низкой температуре, например,температуре, не превышающей 100C. Чтобы довести эффективность использования энергии горелок до максимального уровня, предпочтительно использовать кислород, который предварительно нагрет до температуры, которая достигает или превышает 550C. В этих условиях трубопроводы кислорода должны обладать особыми качествами сопротивления, и сварных швов или соединительных элементов следует избегать, или снизить их число,насколько это возможно. По этой причине все трубопроводы подачи для горячего кислорода остаются на месте во время операций обслуживания. На фиг. 3 и 4 показаны элементы горелок по фиг. 1 и 2 со встроенными в них дополнительными элементами для подачи горячего кислорода. Трубопроводы 4 и 5 присоединены к баку 6 подачи для подачи горячего кислорода. Обеспечивать клапан между баком 6 подачи и горелкой не нужно. Расстояние между баком подачи и горелкой настолько короткое, насколько это позволяет пространство вблизи печи. Показанные прямые трубопроводы могут обладать изгибами. Предпочтительно, чтобы эти изгибы были как можно менее резкими, чтобы минимизировать воздействие горячего кислорода на их стенки,что, по всей вероятности, в конечном итоге вызывает их эрозию. Количество кислорода, распределенного по каждому трубопроводу, непрерывно определяется размерами регулирующих патрубков, расположенных либо в трубопроводах, либо в месте соединения трубопроводов 4 и 5 с баком 6 подачи. Бак подачи сам снабжается трубопроводом 19, присоединенным к теплообменнику (на этих черте-5 020395 жах не показан), в котором нагревается кислород. Поскольку нет возможности наложить клапаны по ходу пути горячего кислорода, изменение работы контролируется от холодного кислорода, подаваемого в теплообменник. Эти изменения должны быть ограничены. Подача топлива и холодного кислорода, показанная на фиг. 3 и 4, обеспечивается трубопроводом 3. Этот трубопровод 3 окружает трубопровод 2 топлива. Соответствующий контур подачи этих двух трубопроводов может быть разделен на уровне хомутиков 7 и 8. Когда эти хомутики демонтированы, трубопроводы 2 и 3 могут быть сняты с огнеупорных материалов для выполнения их ремонта. На фиг. 2 и 3 схематично показана возможная компоновка в случае, когда топливо, проходящее через центральный трубопровод 2, находится в газообразном состоянии. Когда топливо находится в жидком состоянии, его введение требует использования средства, которое позволяет атомизировать эту жидкость. В частности, когда атомизация достигается посредством газа (паров, воздуха), трубопровод подачи топлива должен также содержать трубопровод подачи для этого атомизирующего газа к месту около места впрыскивания. Как показано на фиг. 4, подача "холодного" кислорода через трубопроводы 3 может быть отрегулирована, например, посредством клапанов 9 и 10. Как предложено в неопубликованной заявке на европейский патент 08102880, зарегистрированной 25.03.08, также в отношении минимизации трудностей, связанных с транспортировкой горячего кислорода, теплообменник, в котором нагревают кислород, предпочтительно расположен как можно ближе к горелке. По тем же причинам число горелок, питаемых от одного теплообменника, ограничено. Предпочтительно каждый теплообменник не питает более двух горелок, и особенно предпочтительно, чтобы каждый теплообменник был присоединен только к одной горелке. Таким образом, скоростью потока кислорода для каждой горелки можно управлять независимо от других горелок, и кислородом можно управлять до его прохождения в теплообменник. На фиг. 5 схематично показана сборка для подачи кислорода предполагаемой печи, например, для расплавления стекломатериалов. Печь 11 показана на частичном виде в плане. Ее боковая огнеупорная стенка 12 удерживает ряд схематично показанных горелок 13, вставленных в эту стенку. На каждую горелку 13 кислород подается двумя способами. Первый ряд трубопроводов 14 транспортирует холодный кислород для питания первичного горения, как указано выше. Второй ряд трубопроводов 15 питает теплообменники 16. На выпускном отверстии этих теплообменников горячий кислород транспортируется на горелки через трубопроводы 17, которые представляют общую разную подачу горячего кислорода каждой горелки. На чертеже на фиг. 5 теплообменники 16 заставляют предварительно нагретый текучий охладитель течь в противоток с кислородом. В показанном варианте осуществления нагрев этого текучего охладителя осуществляется в рекуператоре 18, в котором дымы F выходят из потока печи 11. Хотя в принципе можно осуществлять теплообмен непосредственно между дымами и предварительно нагреваемыми продуктами, попытка эксплуатации в наилучших условиях по отношению к эффективности и обеспечению безопасности приводит к более сложным теплообменным сборкам и, в частности, посредством использования промежуточного текучего охладителя. В первом "рекуператоре" 18 дымы повторно нагревают промежуточную текучую среду, например воздух, азот, CO2 или любую соответствующую текучую среду, которая циркулирует, например, в контуре между этим рекуператором и теплообменниками 16, в которых повторно нагревается кислород. Альтернативным вариантом промежуточной текучей среде, такой как воздух, является отказ от использования контура и возвращение горячего воздуха на выпускное отверстие вторичных теплообменников через бойлер или другое средство возврата энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Горелка стеклоплавильных печей, работающая посредством кислородного горения, содержащая средства впрыска топлива, средства впрыска кислорода, нагретого опосредованно вне горелки посредством топочного газа печи в теплообменнике, и средства впрыска ненагретого кислорода, причем средства впрыска нагретого кислорода расположены в нескольких местах, распределенных симметрично относительно средств впрыска топлива, причем оси всех средств впрыска расположены, по существу, в одной плоскости, а средства впрыска ненагретого кислорода расположены в непосредственной близости от средств впрыска топлива и сконструированы таким образом, что доля, по существу, ненагретого кислорода не превышает 10% от общего количества вводимого кислорода. 2. Горелка по п.1, в которой средства впрыска ненагретого кислорода сконструированы таким образом, что доля ненагретого кислорода, подаваемого с топливом, составляет от 1,5 до 7% от общего количества вводимого кислорода. 3. Горелка по п.1, содержащая по меньшей мере две пары средств впрыска горячего кислорода, расположенных по обе стороны от средств впрыска топлива. 4. Горелка по любому из предшествующих пунктов, содержащая по меньшей мере два идентичных средства впрыска топлива, расположенные в непосредственной близости друг от друга, работу которых обеспечивают при помощи средства, предоставляющего возможность их раздельного или одновременного функционирования. 5. Горелка по одному из пп.1-3, содержащая по меньшей мере два средства впрыска топлива, расположенные в непосредственной близости друг от друга, каждое из которых предназначено для заданного вида топлива. 6. Горелка по п.5, содержащая средства впрыска, предназначенные для подачи газа, и средства впрыска, предназначенные для жидкого топлива.

МПК / Метки

МПК: F23D 14/32, C03B 5/235

Метки: питания, подача, горелки, кислороде, горячем

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-20395-podacha-pitaniya-dlya-gorelki-na-goryachem-kislorode.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Подача питания для горелки на горячем кислороде</a>

Похожие патенты