一种烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑及其工作方法与流程

1.本发明属于玻璃熔窑技术领域，具体涉及一种烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑及其工作方法。


背景技术：

2.玻璃熔窑是玻璃生产的关键热工设备。随着玻璃工业的快速发展，以及耐火材料质量的不断提高，玻璃的熔化温度也越来越高，有的已经接近1600℃，且生产规模不断扩大。玻璃熔化是玻璃生产过程中能源消耗的重要环节。随着世界范围内的能源紧张，节能、减排已经为各国政府所重视。目前，对玻璃生产企业如何提高能源利用率，已经成为玻璃生产的重要发展方向。
3.传统马蹄式玻璃熔窑是带有一对蓄热室和小炉的玻璃熔化设备，其工作原理是：在蓄热室预热过的助燃空气从蓄热室上升，在小炉喷出口处与喷入的燃料相遇，然后在火焰空间内燃烧。两个小炉设置喷枪喷射溶剂与热的空气混合后燃烧产生马蹄形的火焰提供热量，使由加入到熔化腔内的原料融化成玻璃液，通过澄清和部分冷却后排出。在小炉方向设置烟气废热回收通道，热能利用率不是很高，并且难以对蓄热室检修和维护；形成的马蹄形火焰在纵向火焰持续时间长，热量高，但是在窑宽度方向覆盖面积不大，受热不均匀。
4.玻璃熔窑排放的烟气温度高达1400℃左右，直接排放到大气中一方面会浪费大量的热能、另一方面高温的废气会对环境进行污染。即使利用排出烟气对后续助燃空气预热，排气温度也在400～500℃，仍然带走大量热量；并且间壁换热器的效率差，造价高，运行可靠性较差。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑及其工作方法，能够通过喷射热泵对上一级排出的烟气进行加热升压，再次进入熔窑利用，同时强化整个熔窑内的分级效果，实现烟气能的多次回收利用；具有良好的节能效果，并减少高温废气对环境的污染。还具有多种工作模式，满足不同的生产实际需要。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.本发明公开了一种烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑，包括第一助燃气源、第一间壁换热器、第一燃烧喷枪、第一喷射热泵、燃烧室、第二喷射热泵、第二燃烧喷枪、第二间壁换热器、第二助燃气源、总烟道和熔化池；
8.第一喷射热泵和第二喷射热泵设在燃烧室一侧的喷火口并位于窑轴两侧，燃烧室分别连接进料道和流液洞；总烟道的一端分别与第一间壁换热器和第二间壁换热器的热流入口连接，总烟道的另一端与燃烧室的烟气排出口连接；总烟道通过第一分支烟道与第一喷射热泵的第一进口连接，第一喷射热泵的第二进口与第一燃烧喷枪连接，第一助燃气源经第一间壁换热器的冷侧换热后与第一燃烧喷枪的助燃气进口连接；总烟道通过第二分支烟道与第二喷射热泵的第一进口连接，第二喷射热泵的第二进口与第二燃烧喷枪连接，第
二助燃气源经第二间壁换热器的冷侧换热后与第二燃烧喷枪的助燃气进口连接；第一燃烧喷枪和第二燃烧喷枪的燃料进口连接至燃料供给系统。
9.优选地，第一喷射热泵与窑轴之间设有第三喷射热泵，总烟道通过第三分支烟道与第三喷射热泵的第一进口连接，第三喷射热泵的第二进口连接有第三燃烧喷枪，第一助燃气源经第一间壁换热器的冷侧换热后与第三燃烧喷枪的助燃气进口连接；第二喷射热泵与窑轴之间设有第四喷射热泵，总烟道通过第四分支烟道与第四喷射热泵的第一进口连接，第四喷射热泵的第二进口连接有第四燃烧喷枪，第二助燃气源经第二间壁换热器的冷侧换热后与第四燃烧喷枪的助燃气进口连接。
10.优选地，第一间壁换热器与第一燃烧喷枪的助燃气进口之间的进气管上设有第一助燃气阀门；第二间壁换热器与第二燃烧喷枪的助燃气进口之间的进气管上设有第二助燃气阀门。
11.优选地，总烟道设置在熔窑的窑顶下方。
12.进一步优选地，总烟道为弯管，并与窑顶的弧度匹配。
13.优选地，第一分支烟道和第二分支烟道上均设有烟气调节阀。
14.本发明公开了上述烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑的工作方法，包括：
15.双马蹄焰工作模式：同时开启第一喷射热泵和第二喷射热泵；第一喷射热泵和第二喷射热泵向燃烧室喷出火焰，对熔化池内的玻璃原料加热，产生的烟气由烟气排出口进入总烟道，一部分烟气经第一分支烟道和第二分支烟道引射入第一喷射热泵和第二喷射热泵，其余烟气通过第一间壁换热器和第二间壁换热器对第一助燃气源和第二助燃气源进行预热；第一燃烧喷枪内的助燃气体和燃料混合后进入第一喷射热泵，第二燃烧喷枪内的助燃气体和燃料混合后进入第二喷射热泵，第一喷射热泵和第二喷射热泵与引射入的烟气混合后喷入燃烧室上方并充分燃烧，两股火焰折返后形成双马蹄焰；
16.单级换向马蹄焰工作模式：循环交替开启第一喷射热泵和第二喷射热泵；第一喷射热泵和第二喷射热泵循环交替向燃烧室喷出火焰，对熔化池内的玻璃原料加热，其余工作过程与双马蹄焰工作模式相同，单股火焰折返后形成马蹄焰并循环交替换向。
17.优选地，还包括两级换向马蹄焰工作模式：第一喷射热泵与窑轴之间设有第三喷射热泵，总烟道通过第三分支烟道与第三喷射热泵的第一进口连接，第三喷射热泵的第二进口连接有第三燃烧喷枪，第一助燃气源经第一间壁换热器的冷侧换热后与第三燃烧喷枪的助燃气进口连接；第二喷射热泵与窑轴之间设有第四喷射热泵，总烟道通过第四分支烟道与第四喷射热泵的第一进口连接，第四喷射热泵的第二进口连接有第四燃烧喷枪，第二助燃气源经第二间壁换热器的冷侧换热后与第四燃烧喷枪的助燃气进口连接；
18.循环交替开启第一喷射热泵和第三喷射热泵、第二喷射热泵和第四喷射热泵；第一喷射热泵和第三喷射热泵、第二喷射热泵和第四喷射热泵循环交替向燃烧室喷出火焰，对熔化池内的玻璃原料加热，其余工作过程与单级换向马蹄焰工作模式相同，第一喷射热泵和第三喷射热泵、第二喷射热泵和第四喷射热泵形成的两级马蹄焰折返后形成马蹄焰并循环交替换向。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20.本发明公开的一种烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑，采用燃烧喷枪结合喷射热泵，对熔窑内的玻璃物料进行加热，喷射热泵产生的真空度引导一部分烟气沿烟气出口进
入总烟道，再由分支烟道引射入喷射热泵，助燃气和燃料由燃烧喷枪进入喷射热泵后，与引射入的烟气混合，然后燃烧室上方充分燃烧。同时，其余烟气进入间壁换热器对助燃气进行预热，对烟气的热量进行有效利用，减少了排出烟气造成的热损失，具有良好的节能效果，减少高温废气对环境的污染。同时，还能够根据实际需要，同时开启第一喷射热泵和第二喷射热泵可使熔窑运行在双马蹄焰工作模式，循环交替开启第一喷射热泵和第二喷射热泵可使熔窑运行在单级换向马蹄焰工作模式，适用范围广。
21.进一步地，通过增设第三喷射热泵和第四喷射热泵，能够使熔窑运行在两级换向马蹄焰工作模式，进一步拓展了应用范围。
22.进一步地，通过第一助燃气阀门和第二助燃气阀门能够控制助燃气的流速，进而对熔窑的运行状况进行实时控制。
23.进一步地，总烟道设置在熔窑的窑顶下方，能够减少窑体的散热量的同时利用热量。
24.更进一步地，总烟道为与窑顶的弧度匹配的弯管，流动性好，并且能够增加对流换热面积。
25.进一步地，通过烟气调节阀能够调节烟气流量，进而对喷射热泵的工作参数进行实时调节。
26.本发明公开的上述烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑的工作方法，能够对烟气进行逐级的梯级利用，减少排出烟气造成的热损失，节省了燃料、降低了运行成本，避免了高温烟气直接排除带来的污染。还具有多种工作模式，满足不同的生产实际需要。
附图说明
27.图1为本发明的整体结构示意图；
28.图2为本发明的侧视结构示意图；
29.图3为本发明的立面结构示意图；
30.图4为本发明的双马蹄焰工作模式的示意图；
31.图5为本发明的两级马蹄焰工作模式的示意图。
32.图中：1为第一助燃气源，2为第一间壁换热器，3为第一助燃气阀门，4为第一燃烧喷枪，5为第一喷射热泵，6为进料道，7为燃烧室，8为流液洞，9为第二喷射热泵，10为第二燃烧喷枪，11为第二助燃气阀门，12为第二间壁换热器，13为第二助燃气源，14为第一分支烟道，15为总烟道，16为第二分支烟道，17为熔化池。
具体实施方式
33.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述：
34.如图1、图2和图3，本发明的烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑，包括第一助燃气源1、第一间壁换热器2、第一燃烧喷枪4、第一喷射热泵5、燃烧室7、第二喷射热泵9、第二燃烧喷枪10、第二间壁换热器12、第二助燃气源13、总烟道15和熔化池17；
35.第一喷射热泵5和第二喷射热泵9设在燃烧室7一侧的喷火口并位于窑轴两侧，燃烧室7分别连接进料道6和流液洞8；总烟道15的一端分别与第一间壁换热器2和第二间壁换热器12的热流入口连接，总烟道15的另一端与燃烧室7的烟气排出口连接；总烟道15通过第
一分支烟道14与第一喷射热泵5的第一进口连接，第一喷射热泵5的第二进口与第一燃烧喷枪4连接，第一助燃气源1经第一间壁换热器2的冷侧换热后与第一燃烧喷枪4的助燃气进口连接；总烟道15通过第二分支烟道16与第二喷射热泵9的第一进口连接，第二喷射热泵9的第二进口与第二燃烧喷枪10连接，第二助燃气源13经第二间壁换热器12的冷侧换热后与第二燃烧喷枪10的助燃气进口连接；第一燃烧喷枪4和第二燃烧喷枪10的燃料进口连接至燃料供给系统。
36.在本发明的一个较优的实施例中，第一喷射热泵5与窑轴之间设有第三喷射热泵，总烟道15通过第三分支烟道与第三喷射热泵的第一进口连接，第三喷射热泵的第二进口连接有第三燃烧喷枪，第一助燃气源1经第一间壁换热器2的冷侧换热后与第三燃烧喷枪的助燃气进口连接；第二喷射热泵9与窑轴之间设有第四喷射热泵，总烟道15通过第四分支烟道与第四喷射热泵的第一进口连接，第四喷射热泵的第二进口连接有第四燃烧喷枪，第二助燃气源13经第二间壁换热器12的冷侧换热后与第四燃烧喷枪的助燃气进口连接。
37.在本发明的一个较优的实施例中，第一间壁换热器2与第一燃烧喷枪4的助燃气进口之间的进气管上设有第一助燃气阀门3；第二间壁换热器12与第二燃烧喷枪10的助燃气进口之间的进气管上设有第二助燃气阀门11。根据窑内温度分布曲线控制各个区域所需的助燃气体量。
38.在本发明的一个较优的实施例中，总烟道15设置在熔窑的窑顶下方。优选地，总烟道15为弯管，并与窑顶的弧度匹配。
39.在本发明的一个较优的实施例中，第一分支烟道14和第二分支烟道16上均设有烟气调节阀。
40.上述的烟气回收再利用的马蹄焰玻璃熔窑的工作方法，包括以下工作模式：
41.双马蹄焰工作模式：如图4，同时开启第一喷射热泵5和第二喷射热泵9；第一喷射热泵5和第二喷射热泵9向燃烧室7喷出火焰，对熔化池17内的玻璃原料加热，产生的烟气由烟气排出口进入总烟道15，一部分烟气经第一分支烟道14和第二分支烟道16引射入第一喷射热泵5和第二喷射热泵9，其余烟气通过第一间壁换热器2和第二间壁换热器12对第一助燃气源1和第二助燃气源13进行预热；第一燃烧喷枪4内的助燃气体和燃料混合后进入第一喷射热泵5，第二燃烧喷枪10内的助燃气体和燃料混合后进入第二喷射热泵9，第一喷射热泵5和第二喷射热泵9与引射入的烟气混合后喷入燃烧室7上方并充分燃烧，两股火焰折返后形成双马蹄焰；
42.单级换向马蹄焰工作模式：如图1，循环交替开启第一喷射热泵5和第二喷射热泵9；第一喷射热泵5和第二喷射热泵9循环交替向燃烧室7喷出火焰，对熔化池17内的玻璃原料加热，其余工作过程与双马蹄焰工作模式相同，单股火焰折返后形成马蹄焰并循环交替换向。
43.两级换向马蹄焰工作模式：如图5，循环交替开启第一喷射热泵5和第三喷射热泵、第二喷射热泵9和第四喷射热泵；第一喷射热泵5和第三喷射热泵、第二喷射热泵9和第四喷射热泵循环交替向燃烧室7喷出火焰，对熔化池17内的玻璃原料加热，其余工作过程与单级换向马蹄焰工作模式相同，第一喷射热泵5和第三喷射热泵、第二喷射热泵9和第四喷射热泵形成的两级马蹄焰折返后形成马蹄焰并循环交替换向。
44.需要说明的是，实施例中所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。