完全预混式燃烧高效硅酸钠熔炉

２６　无机硅化合物（　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｃｏｍｐｏｕｎｃ￣２００７年第２期（总第１３９期，内部交流）　完全预混式燃烧高效硅酸钠熔炉　谢西平　（两安市，陕两省两安市７１００８２）　

摘　要：本实用新型涉及一种完全预混式燃烧高效熔炉，可用于硅酸钠．玻璃及某些金属　的熔炼。它主要南一个长方形熔池１６，在熔池前端设有反应室１４，在反应室的每个人料口设有　炉前混合燃烧装置１３，在所述的熔池中还设有迷宫结构式的原料回收捕捉器．熔池的后端通过　管道连接有硫酸回收装置１７、等装置所组成。该熔炉的最大特点是热效率高，无污染．造价低，　最适合用硫酸钠作为生产原料来生产硅酸钠和平板玻璃。　关键词：硅酸钠；高效熔炉；完全预混式；硫酸回收；　

１技术领域　本实用新型涉及一种可用于硅酸钠，玻璃及某些金属熔炼的高温熔炉，确切地说是一种　完全预混式燃烧高效熔炉。　２技术背景　现有的硅酸钠及玻璃熔炉一般是采用扩散式燃烧的方法来获取热能，也有极少数的玻璃　熔炉采用部分预混式燃烧的方法来获取热能，它们共同的缺点是燃料利用率低，虽然部分预　混式燃烧大大提高了燃料的利用率，但它只是降低了不完全燃烧的程度。现有熔炉的最大缺　点在于不能有效地利用火焰的高温区域，使得宝贵的热能白白地损失掉，更有甚者则是能被　利用的火焰低温区域也只是下半部分，上半部分并没有得到利用，还有被熔化的物料只能在　炉底平面与火焰的下部分接触，由于遮挡效应的存在使得物料只能从料堆表面逐渐熔化，从　而使得熔化时间大大地廷长。加之熔炉本身的加料口，进风口，使得炉体无法有效密封，不　能采用较为完善的炉体保温措施，因而也损失了较多的热能。为了提高热效率采用复杂的空　气预热和烟气回路结构，使炉体的造价和维修难度增加。硅酸钠，玻璃行业是高能耗行业，　加之现有的落后技术，使得大量的宝贵燃料（油和煤）被浪费，并造成空气污染。南于近年　来市场机制的成熟，加剧了竞争的程度，大多数的硅酸钠生产企业为了降低生产成本纷纷将　原来生产原料中昂贵的碳酸钠改为硫酸钠，虽然生成本有所降低，但也同时带来了诸多的问　题，如炉体腐蚀严重，产生有危险性的硝水，排放大量严重污染空气环境的废气二氧化硫。　３发明内容　本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种完全预混式燃烧高效硅　酸钠熔炉，通过该熔炉的特殊结构大大地提高了热能的利用率；并且使用硫酸钠作为生产原　料而不产生普通熔炉出现的问题；还能对其产生的有害废气二氧化硫进行高效回收，生产出　副产品、高质量的硫酸。在相同熔炉面积，能耗及时间的条件下，可生产出比普通熔炉多　２。５，－－＇，３倍的高质量硅酸钠。　本实用新型是以下列技术方案来实现：所述的完全预混式燃烧高效硅酸钠熔炉，它具有　

一个长方形熔池，在其前端设有反应室，反应室的每个人料口设有炉前混合燃烧装置，熔池　的后端通过管道连接有硫酸回收装置所构成。其中在长方形熔池内设有原料回收捕捉壁，该　捕捉壁与熔池构成迷宫结构式捕捉器；在反应室的前部为３　ｌ１个熔化火道，相邻火道之间　构成固定夹角，其延长线可汇聚一点，此处为反应区，该反应区后部为冷却区；所述炉前混　

维普资讯 http://www.cqvip.com 谢西平：完全预混式燃烧高效硅酸钠溶炉　２７　合燃烧装置包括有一封盖，在封盖上设有７　１　３个原料和燃料喷嘴，其中原料喷嘴的一路经　过原料混合器与富氧空气管道相接，另一路直接连接富氧空气管道，燃料喷嘴的一路经燃料　混合器与另一条富氧空气管道相接，另一路直接连接另一条富氧空气管道。所述的原料喷嘴　与燃料喷嘴结构完全相同，它具有一个燃料或原料的人管，一个富氧空气人管，在它们的连　接端设有富氧空气配室，在富氧空气分配室的下端设置有点火室，点火室内即人管的下端设　有混合空气通道，混合空气通道的下方设有燃气通道，燃气通道另一端连接有螺旋槽式通道。　本实用新型具有以下优点，由于炉前混合燃烧装置的设置及其中喷嘴的合理布局，使得　喷人的所有原料能同时与高温火焰接触，最大限度地增加了原料与火焰高温区的接触面积，　由于采用了富氧空气，并将其与燃料均匀混合，同时喷人特殊的燃烧室内，可使燃料完全燃　烧，从而大大地提高了热效率及熔化率。由于该炉为全密封结构形式，又采用了完善的保温　措施，使炉体热损失降至最低，就这一点可以提高热效率１５％　２０％，再加上其他有利因素，　例如：炉体加长、在熔池内设隔墙（即捕捉壁）等：该炉的热效率不低于８０％。另外，熔　炉的特殊设计使它比同规模熔炉的造价低，寿命长，还减少了维修次数，特别适合用硫酸钠　作为生产原料，生产硅酸钠，平板玻璃等产品，还可彻底根除二氧化硫对空气环境的污染，　及燃煤中产生的二氧化硫和废渣对环境的污染，也不会产生炉体腐蚀，硝水形成等不利因素。　该熔炉还可以回收得到大量的副产品，即高质量的硫酸。　｛　Ａ　

ｌ　图１新型揭开顶盖后的熔炉内部结构示意图　图２图１的Ａ＿Ａ剖视图。　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２８　无机硅化合物（　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄ２００７年第２期（总第１３９期，内部交流）　附图说明。　图ｌ为本实用新型揭开顶盖后的熔炉内部结构示意网。　

图２为图ｌ的Ａ－Ａ剖视图。　图３为炉前混合燃烧装置在图ｌ中的Ｃ向视图。　图４为图３的Ｂ－Ｂ剖视图。　图５为喷嘴的内部结构图。　图６为喷嘴的Ｄ向视图。　４具体实施方式　结合附图对本实用新型的整体构成及其工作原理作一详细描述：如图ｌ、图２所示，该　完全预混式燃烧高效硅酸钠熔炉包括有一个细长型的长方形熔池ｌ６，熔池的前端设置有反　应室ｌ４，它可以设置３～ｌ１个燃烧火道ｌ８，（根据熔炉规模大小），实施例中（即图中）只　给出了３个，反应室每个火道的人料口装置中有炉前混合燃烧装置ｌ　３，在熔池的后端通过　管道连接有二氧化硫回收装置ｌ７，它们共同组成该熔炉的主体。其中熔池内设置有回收原　料的捕捉器ｌ５，该捕捉装置由３～ｌｌ道相互平行的捕捉壁构成，实施例中（即图中）只给出　了３个，捕捉壁上带有微孔，３～ｌｌ道捕捉壁与熔池内壁相接，并与熔池构成一迷宫式结构。　所述反应室ｌ４的前部份的三个原料燃烧火道ｌ８的相邻之间构成同定夹角，其延长线可汇聚　

一点，（即图ｌ中的Ｆ点），此处为反应区。反应室的后部分较长，相当于一个冷却腔ｌ９，　每个一原料火道的人口密封装置有一个炉前混合燃烧装置ｌ３。如有网３、罔４所示，该炉前　Ｂ　‘●’　

一＿Ｊ　Ｂ　

图３炉前混合燃烧装置在图１中的Ｃ向视图　图４图３的Ｂ—Ｂ剖视图。　

混合燃烧装置１３率一个圆形密封盖２Ｏ，在密封盖的中心点装置有一个原料喷嘴８，绕中心　点一周装置有六个燃料喷嘴９，并均匀分布在密封盖上，喷嘴８及喷嘴９分别连接富氧空气　输人管道ｌ２，喷嘴８分两路与富氧空气管道ｌ２连接，一路经过装有原料的气体混合器ｌｌ　后与管道连接，另一路直接连接管道ｌ　２。同样，喷嘴９一路经过装有住粉的气体混合器１０　与管道１２相接，另一路直接连接在管道ｌ２上。所述南富氧空气管道ｌ２的另一端与熔炉之　外的富氧空气制造装置相连通。参见图ｌ三个炉前混合燃烧装置１３相邻之间其延长线（即　

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ｆ　Ｄ　图５喷嘴的内部结构图　图６喷嘴的Ｄ向视图。　

完全预混式燃烧高效硅酸钠熔炉的工作过程；当混有苯蒸气的富氧空气（即混合空气）　进入管道１２后，分两路进入燃料喷嘴９，（见图４、图５）一路经过煤粉气体混合器１Ｏ，　携带煤粉形成混合燃气从喷嘴人管ｌ进人，经过燃气通道５呈薄层流出；另一路（即混合气　的主流）经喷嘴人管２进入，经富氧空气分配室３、混合空气通道４与混合燃气成９Ｏ。角相　遇，由于混合空气的流速比混合燃气流速高，所以混合空气对混合燃气有引射作用，促使二　者进行充分混合，混合气体经螺旋槽通道６进入点火室７中点燃。（见图３）燃料喷嘴９共　有六个，它们喷出来的燃料气柱在点火室中，苯蒸气首先被点燃，煤粉在其作用下形成火焰，　由于气流的速度高，因而火焰将较长，六股火焰组成一个较大的中空火柱。同样过程，中心　设置的一个原料（如石英砂，硫酸钠等）喷嘴８喷出均匀的原料、气体混合气柱，由于苯蒸　气的瞬间燃烧膨胀作用，可使原料气柱迅速混入燃料火焰之中，由于原料气柱与中空火柱的　存在，可使原料与火焰充分地接触，最大限澎也吸收热能。（参见图１、图２）高温下的原　料气柱分别经三个火道１８在反应室１４中汇聚为一点“Ｆ”这时，在反应区内已熔化形成蒸　气和液滴蒯京料，经过一定的距离减速后，在此相互碰撞形成较大的液滴，再经反应室ｌ４　后半部分的冷却区１９，使蒸气状态的大部分硅酸钠冷凝成较大液滴沉落在熔池ｌ６中，还有　小部份没有冷凝的硅酸钠蒸气被熔池中的捕捉壁，迷宫结构式捕捉器捕捉凝成大液滴沉人熔　池中，从而大大地提高原料的回收率，加之细长形炉体和密封而又较长的烟道，可最大限度　地回收原料。最后剩下极少的硅酸钠蒸气和大量二氧化硫气体从烟道进人二氧化硫回收装置　１７，（该装置为通用技术），进行最后的硅酸钠收集与浓硫酸的合成；熔池中的液体硅酸钠　从出口流进炉体相邻的淬碎水池中，从水池中捞出的固体粒状物即为成品硅酸钠。　０２２２４４０２．６　

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