СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ КОМПОНЕНТЫ ШИХТЫ ПОСРЕДСТВОМ ГОРЕЛОК ПОГРУЖНОГО ГОРЕНИЯ

1. Способ получения расплавленного материала, включающего подачу твердой компоненты шихты в плавильную печь, плавление твердого компонента шихты в плавильной печи методом погружного горения и придание расплаву формы течения, которая, как показывает моделирование посредством численного анализа динамики текучих сред, является по существу тороидной формой течения расплава, образованной в расплаве в плавильной печи и представляемой сходящимися вовнутрь к центру векторами основного потока у поверхности расплава, при этом центральная ось вращения тороида является по существу вертикальной.
2. Способ по п. 1, в котором вблизи центральной оси вращения указанной тороидной формы течения векторы потока изменяют направление, показывая нисходящую ориентацию(-и), тем самым отражая характерное нисходящее движение расплава вблизи указанной оси.
3. Способ по п. 2, в котором у дна плавильной печи векторы потока изменяют направление, показывая ориентацию(-и), которая направлена наружу, а затем далее вверх.
4. Способ по п. 1, в котором код численной модели динамики текучей среды, выбранный для анализа численной динамики текучей среды, является кодом ANSYS R14.5, учитывающим многофазное поле потока с фазами, проходящими от твердого компонента шихты к жидкому расплаву, к различным газовым областям, связанным как со сгоранием топлива и окислителя посредством горелок, так и полученным в процессе превращения шихта-расплав.
5. Способ по п. 1, в котором расплав сливается для последующей обработки, включая формование плоского или тарного стекла, формование непрерывного волокна или производства волокна для минеральной ваты.
6. Способ по п. 1, в котором допустимая тороидная форма течения расплава получается посредством расположения горелок погружного горения у дна плавильной печи по существу в кольцевой зоне горелок, придающего пламени и газообразным продуктам сгорания по существу вертикально вверх направленную составляющую скорости, при этом расстояние между смежными горелками находится в диапазоне около 250-1250 мм, предпочтительно около 500-900 мм, более предпочтительно около 600-800 мм, наиболее предпочтительно около 650-750 мм.
7. Способ по п. 1, в котором сходящиеся вовнутрь векторы потока у поверхности расплава в основном показывают скорость вплоть до приблизительно 2 м/с.
8. Способ по п. 1, в котором ориентированные вниз векторы скорости вблизи вертикальной центральной оси вращения показывают нисходящую составляющую скорости вплоть до 2 м/с.
9. Способ по п. 1, в котором тангенциальная составляющая скорости придается просачивающимся вверх газообразным продуктам сгорания.
10. Узел плавильный печи для плавления твердого компонента шихты, который содержит плавильную камеру (3), оборудованную по меньшей мере пятью горелками (21) погружного горения, при этом каждая имеет центральную ось горелки, выпущенную из ее выходного отверстия, загрузчик (10) сырья, сливной патрубок (9) около дна плавильной камеры, горелки (21) погружного горения, располагающиеся по существу в кольцевой зоне горелок у дна указанной плавильной камеры (3) на некотором расстоянии от смежных горелок (21) и управляемые так, чтобы числовое моделирование с применением общеупотребительных уравнений динамики текучей среды показывало по существу тороидную форму течения расплава, создаваемую в расплаве, с центральной осью вращения тороида, являющейся по существу вертикальной, и представляющую собой составляющие векторов основного сходящегося к центру потока у поверхности расплава, и при этом центральная ось релевантных горелок (21) располагается под углом менее 30° от вертикали.
11. Плавильный узел печи по п. 10, в котором горелки погружного горения (21) располагаются по существу на кольцевой линии горелок, проходя через дно указанной плавильной камеры (3).
12. Плавильный узел печи по п. 10 или 11, в котором горелки погружного горения (21) располагаются от смежных горелок на расстоянии около 250-1250 мм, предпочтительно около 500-900 мм, более предпочтительно 600-800 мм, наиболее предпочтительно около 650-750 мм.
13. Узел плавильной печи по п. 10, в котором ось горелки наклонена на менее чем 30° от вертикали так, чтобы сообщать тангенциальную составляющую скорости газообразным продуктам сгорания.
14. Узел плавильной печи по п. 10, в котором горелки (21) располагаются на расстоянии около 250-750 мм от боковой стенки указанной плавильной камеры (3).
15. Узел плавильной печи по п. 11, в котором диаметр кольцевой линии горелок находится в диапазоне около 1200-2000 мм.
16. Узел плавильной печи по п. 10, в котором на кольцевой линии горелок располагаются по меньшей мере 6 горелок (21), предпочтительно 6-10 горелок, более предпочтительно 6-8 горелок.
17. Узел плавильной печи по п. 10, в котором сырье подается над поверхностью расплава.
18. Узел плавильной печи по п. 10, в котором горелки (21) или некоторая группа горелок управляется по отдельности.
19. Узел плавильной печи по п. 10, в котором плавильная камера (3) является по существу цилиндрической или имеет другие формы, например эллиптического сечения или многоугольного сечения с числом сторон более 4, предпочтительно более 5.
20. Узел плавильной печи по п. 10, в котором плавильная печь содержит отверстие в стенке плавильной печи над поверхностью расплава, выполненное с возможностью открываться и закрываться посредством поршня или аналогичного средства.
21. Узел плавильной печи по п. 10, в котором отверстие (9) для слива расплава располагается напротив загрузчика (10) для подачи сырья в боковой стенке плавильной печи около дна плавильной камеры и в котором сливное отверстие управляется широко известными способами.
22. Узел плавильной печи по п. 10, в котором погружные горелки (21) нагнетают струи продуктов сгорания в расплав под высоким давлением со скоростью газообразных продуктов сгорания в диапазоне около 60-300 м/с, предпочтительно 100-200 м/с, более предпочтительно 110-160 м/с.
23. Узел плавильной печи по п. 10, в котором стенки плавильной камеры представляют собой двойные стальные стенки, разделенные циркулирующей охлаждающей жидкостью, предпочтительно водой.
24. Узел плавильной печи по п. 10, в котором плавильная печь оборудована рекуператором тепла.
25. Линия производства для стекловолокон, стекловаты или каменной ваты, содержащей узел плавильной печи по любому из пп. 10-24.