專利名稱：低NOx的氣體噴射器的制作方法
低NOx的氣體噴射器本發(fā)明涉及一種燃燒方法和裝置，其中燃料的供給是由至少一個(gè)噴射器保證的。將針對(duì)在玻璃熔爐中、尤其是在用于制造浮法平板玻璃的爐子或用于制造玻璃容 器的爐子(例如使用再生器的爐子類型的反轉(zhuǎn)工作的爐子)中熔化玻璃的用途來更具體 地描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不因此而限于這些應(yīng)用。大部分上述類型的燃燒方法，尤其是在玻璃熔爐中所使用的燃燒方法，都面臨在 燃燒煙中有不希望的NOx排放的問題。NOx同時(shí)對(duì)人類和對(duì)環(huán)境都有不利的影響。實(shí)際上，一方面，NO2是刺激性氣體，是 呼吸疾病源。另一方面，當(dāng)接觸到大氣時(shí)NOx可逐漸形成酸雨。最后，NOx會(huì)造成光化學(xué)污 染，因?yàn)楫?dāng)與揮發(fā)性有機(jī)化合物和太陽輻射結(jié)合時(shí)，NOx是所謂的對(duì)流層臭氧形成的源頭， 對(duì)流層臭氧在低海拔高度處濃度的上升會(huì)對(duì)人類有害，尤其是在高溫期間。這就是關(guān)于NOx排放的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)變得越來越嚴(yán)格的原因。由于這些標(biāo)準(zhǔn)的存在， 爐子的制造商和運(yùn)營商(例如玻璃熔爐的制造商和運(yùn)營商)一直關(guān)注最大程度地限制 NOx的排放，對(duì)于橫焰爐，優(yōu)選地限制在每Nm3的煙排放SOOmg的比率，對(duì)于端焰爐(four aboucle,也稱馬蹄焰爐)優(yōu)選地限制在每Nm3的煙排放600mg的比率。已經(jīng)有人分析了影響NOx的形成的參數(shù)。主要是溫度，因?yàn)樵?300°C以上，NOx 的排放就指數(shù)地增長；空氣的多余量，因?yàn)镹Ox的濃度取決于N2的濃度或氧氣濃度的平方 根。已經(jīng)提出了多種用于降低NOx排放的技術(shù)。第一種技術(shù)在于使還原劑作用于所排放的氣體，以便NOx轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。該還原劑 可以是氨，但這會(huì)導(dǎo)致不便，例如難以存儲(chǔ)和操作這種產(chǎn)品。同樣可以使用天然氣作為還 原劑，但這會(huì)不利于爐子的消耗，而且會(huì)增加CO2的排放。另外，還原性氣體(例如一氧化 碳)在爐子某些部分(例如再生器)的存在還可能造成這些區(qū)域耐火材料的加速腐蝕。因此，優(yōu)選地而非必要地，通過采用所謂的初級(jí)措施(mesures primaires)來擺脫 這種技術(shù)。這樣稱呼這些措施是因?yàn)椴幌裨谏鲜黾夹g(shù)中一樣力求破壞已經(jīng)形成的NOx，而是 力求阻止其形成，例如在火焰處。此外，這些措施實(shí)現(xiàn)起來更簡單，因此更經(jīng)濟(jì)。然而，這些 措施并不能完全代替上述技術(shù)，而是有利地對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。無論如何，這些初級(jí)措施構(gòu)成了 降低次級(jí)措施的反應(yīng)劑消耗所必不可少的先決條件?？梢苑窍拗菩缘匕熏F(xiàn)有措施分為多個(gè)類別-第一類旨在借助于所謂的“重新燃燒，，的技術(shù)來減少NOx的形成，通過該技術(shù)在 爐子的燃燒室中形成空氣不足的區(qū)域。該技術(shù)具有的缺點(diǎn)是提高了在再生器堆處的溫度， 并且在必要時(shí)需要再生器及其堆疊的特殊設(shè)計(jì)，特別是在密封性和耐腐蝕性方面；-第二類旨在通過減少甚至阻止NOx在火焰處的形成來作用于火焰。為此，可以例 如力求減少燃燒空氣的多余量。同樣可以力求在維持火焰長度的同時(shí)限制溫度的峰值，和 力求增大火焰前鋒的體積以降低火焰中的平均溫度。例如在US6047565和W09802386中描 述了這樣的解決方案。該解決方案包括一種用于熔化玻璃的燃燒方法，其中燃料的供給和 助燃劑的供給這兩者均以在時(shí)間上鋪展(Staler)燃料/助燃劑的接觸和/或增大這一接觸的體積的方式進(jìn)行，以減少NOx的排放。需要提醒的是，噴射器專用于燃料推進(jìn)，燃料用于借助于助燃劑被燃燒。因此，噴 射器可以構(gòu)成燃燒器的一部分，術(shù)語“燃燒器”一般指同時(shí)包括燃料進(jìn)口和助燃劑進(jìn)口的裝置。燃料是燃油類型的液態(tài)燃料，或氣態(tài)燃料，例如天然氣。某些噴射器，例如在FR 2834774中所描述的，結(jié)合了至少一個(gè)液態(tài)燃料進(jìn)口和一個(gè)氣態(tài)燃料進(jìn)口。此夕卜，已知的是，氣態(tài)燃料比燃油更會(huì)產(chǎn)生NOx。本發(fā)明的目的在于，設(shè)計(jì)一種燃燒方法，該方法只使用氣態(tài)燃料，但只產(chǎn)生量相對(duì) 小的NOx。該目的是通過本發(fā)明達(dá)到的，本發(fā)明的主題是一種尤其用于熔化玻璃的燃燒方 法，其中通過氣態(tài)燃料來產(chǎn)生火焰，所述方法的特征在于，多個(gè)互相之間規(guī)則間隔開的周邊 低壓氣體射流向中央高壓氣體射流會(huì)聚。中央高壓氣體射流決定火焰的長度，而(低壓和高壓)氣體的整體流量決定火焰 的功率。本發(fā)明的方法允許在改變功率的同時(shí)維持恒定的火焰長度，反之亦然。會(huì)聚的周邊低壓氣體射流延遲了火焰體積的增大。因此，增多了調(diào)節(jié)的可能性，尤其是可以縮短火焰和減少NOx的排放。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選特征-熱功率的70%至90%，優(yōu)選地75%至85%，來源于低壓氣體；_周邊低壓氣體射流向中央高壓氣體射流的會(huì)聚角包含在4°和10°之間，優(yōu)選 地包含在5°和8°之間；-周邊低壓氣體射流的數(shù)量包含在4和16之間，優(yōu)選地包含在8和12之間；_所有的周邊低壓氣體射流具有相同的特征截面、流量、向中央高壓氣體射流的 軸線的會(huì)聚角。本發(fā)明的主題還包括一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的噴射器，其特征在于，所 述噴射器包括高壓氣體進(jìn)口管道，該高壓氣體進(jìn)口管道被圍在同軸的低壓氣體進(jìn)口管道 中，其出口完全被墊圈所封堵，所述墊圈設(shè)有截面相同的孔，所述孔圍繞所述進(jìn)口管道的軸 線規(guī)則地間隔開，并都以相同的角度向該軸線會(huì)聚。優(yōu)選地，所述孔的直截面——即在與所述孔的軸線垂直的平面內(nèi)的截面——具有 圓形的周長。本發(fā)明的其它主題包括-一種燃燒器，其包括一個(gè)或多個(gè)上述噴射器；_ 一種爐子，尤其是端焰爐或橫焰爐，其包括至少一個(gè)上述這樣的燃燒器；和_本發(fā)明的方法、噴射器、燃燒器或爐子用于限制NOx排放的應(yīng)用?，F(xiàn)在通過以下示例，參照


本發(fā)明。在這些附圖中-圖1為作為本發(fā)明的噴射器的一部分的墊圈的正面視圖；和-圖2為該墊圈的截面圖。墊圈1包括十個(gè)圍繞軸線3規(guī)則間隔開的孔2。圓孔2以6°的角向軸3會(huì)聚。此外，墊圈1包括中央孔，用于接收中央高壓氣體射流，而周邊低壓氣體射流則經(jīng)過會(huì)聚的孔2。在44m2的端焰爐中進(jìn)行了試驗(yàn)。在第一階段，使用交替地位于爐子右邊部分和左邊部分的噴射器。這是雙沖量氣體噴射器(injecteur double impulsion gaz)，其與本發(fā)明的區(qū)別 只在于沒有單獨(dú)的、會(huì)聚的低壓射流。在該示例中，噴射器處于空氣流下方的中央位置，以5°的角指向上方，其中所述 空氣流以22°的角被導(dǎo)往下方。噴射器以3°的方位角向爐子的內(nèi)部中央軸線傾斜。給定的數(shù)值為8%的O2和5000ppm的CO。噴射器的功率被恒定保持在8000kW。對(duì)于4N/MW的比沖量Isp6(定義為燃料射流的總沖量與熱功率的比值)，NOx的排 放為 687mg/Nm3。現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明通過使用圖1和圖2的墊圈來修改噴射器。在4N/麗的比沖量下，NOx的排放下降至587mg/Nm3。
權(quán)利要求
一種尤其用于熔化玻璃的燃燒方法，其中通過氣態(tài)燃料來產(chǎn)生火焰，所述方法的特征在于，多個(gè)互相之間規(guī)則間隔開的周邊低壓氣體射流向中央高壓氣體射流會(huì)聚。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，熱功率的70%至90 %，優(yōu)選地75 %至85 %， 來源于低壓氣體。
3.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述周邊低壓氣體射流向所述 中央高壓氣體射流的會(huì)聚角包含在4°和10°之間，優(yōu)選地包含在5°和8°之間。
4.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述周邊低壓氣體射流的數(shù)量 包含在4和16之間，優(yōu)選地包含在8和12之間。
5.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其特征在于，所有的周邊低壓氣體射流具有 相同的特征。
6.一種用于實(shí)施如前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法的噴射器，其特征在于，所述噴 射器包括高壓氣體進(jìn)口管道，所述高壓氣體進(jìn)口管道被圍在同軸的低壓氣體進(jìn)口管道中， 其出口完全被墊圈所封堵，所述墊圈設(shè)有截面相同的孔，所述孔圍繞所述進(jìn)口管道的軸線 規(guī)則地間隔開，并都以相同的角度向所述軸線會(huì)聚。
7.如權(quán)利要求6所述的噴射器，其特征在于，所述孔的直截面具有圓形的周長。
8.一種燃燒器，包括一個(gè)或多個(gè)如權(quán)利要求6或7所述的噴射器。
9.一種爐子，尤其是端焰爐或橫焰爐，包括至少一個(gè)如權(quán)利要求8所述的燃燒器。
10.如權(quán)利要求1至5中任一個(gè)所述的方法、或如權(quán)利要求6或7所述的噴射器、或如 權(quán)利要求8所述的燃燒器、或如權(quán)利要求9所述的爐子用于限制NOx排放的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其用于熔化玻璃的燃燒方法，其中通過氣態(tài)燃料來產(chǎn)生火焰，其特征在于，多個(gè)互相之間規(guī)則間隔開的周邊低壓氣體射流向中央高壓氣體射流會(huì)聚；一種用于實(shí)施該方法的噴射器；一種包括一個(gè)或多個(gè)這種噴射器的燃燒器；一種包括至少一個(gè)這種燃燒器的爐子。
文檔編號(hào)C03B5/235GK101939590SQ200980104321
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者C·馬佐蒂德奧利維拉, J·韋爾納, L·加尼耶, P·魯希 申請(qǐng)人:法國圣戈班玻璃廠;圣戈班昂巴拉熱公司