燃烧器安装块及其用于熔炉的方法 本发明涉及一种用来将一燃烧器安装于内有熔料的熔炉内的安装块。具体地说，本发明涉及的这种燃烧器安装块其第一和第二再循环区形成在从燃烧器发散出的火焰之下，以使火焰变形并移向熔料所在的方向。另一方面，本发明涉及一种在熔炉内加热熔料的方法，其中，由燃烧器产生的火焰由于位于火焰间的第一和第二再循环区的存在而变形并移向熔料所在的方向。此外，本发明涉及具有熔料、燃烧器和安装块的组合的熔炉。
熔料，含铁及不含铁的，都是在熔炉内在氧化剂，例如空气或富氧空气或高纯氧气存在的情况下燃烧燃料的燃烧器加热的。熔料被由燃烧器产生的喷射火焰所加热。可以理解的是，热量不仅传递到熔料上，而且也传递到熔炉的炉顶上。为了增加传递到熔料上的热量，在已有技术中是设法将喷射火焰喷向熔料。例如，在本发明人的早期专利US.4,909,733中，燃烧器或燃料喷流在一由氧气或富氧空气组成地加速气体的作用下，向下冲而在一宽范围内产生燃烧并且由于在火焰下方所形成的一低压场而将火焰向下引向熔料。在US.5,199,867，也是本发明人的一项早期专利中，一种燃烧器具有一扩张形的、位于燃料喷流之下的高冲力氧化剂喷流。燃烧器所产生的扇形扩张火焰被该高速氧化剂喷流引向下方。
前述专利都较适合玻璃熔炉的要求并对所有燃烧应用都表现出较理想的球形燃烧特点。然而，应当了解，这些专利中的火焰方向在使用时不能作动态调整，即在熔料的高度随时间变化的情况下火焰方向不能作动态调整。如以下将论述的，本发明提供的装置和方法在热负荷或熔料的热吸收界面改变时火焰移向熔料的角度是可以自动得到调整而随之改变的。
本发明提供一种用来将一燃烧器安装在一内有被燃烧器所加热的熔料的熔炉内的安装块。所述安装块包括一块体，该块体具有一终止在一通向上述熔炉的扩张形开口处的通道，该通道被制成可用于容纳燃烧器，使上述燃烧器凹进地设置在扩张形开口的深处，由上述燃烧器所产生的火焰从上述扩张形开口向外喷射并位于熔料之上。扩张形开口有一朝下方倾斜的下段部分且该下段部分有一反向的台阶以在火焰之下形成一第一再循环区域，将上述火焰向下引向熔料。该反向台阶位于扩张形开口内，其位置安排得当上述燃烧器在使用时，就在上述扩张形开口和熔料之间形成一第二再循环区，该第二再循环区的作用是进一步将火焰向下引向熔料。
另一方面，本发明提供了一种熔炉内加热熔料的方法。根据该方法，燃料在燃烧器中燃烧，一朝外喷射的火焰形成在熔料的上方。在该火焰下方靠近燃烧器处形成一第一再循环区，使该朝外喷射的火焰被向下引向熔料。在熔料和扩张形开口之间和第一再循环区的下游形成一第二再循环区，使朝外喷射的火焰被进一步向下引向熔料。
再一方面，本发明涉及一包括熔炉、熔炉内的熔料、加热熔料的燃烧器和用来将燃烧器安装在熔炉内的安装块的熔炉组合体。该燃烧器安装块包括一块体，该块体具有一终止在通向所述熔炉的扩张形开口的通道，该通道被制成可用来容纳燃烧器，燃烧器凹进地设置在扩张形开口内的深处，由上述燃烧器生成的火焰从上述扩张形开口向外喷出并位于熔料之上。该扩张形开口有一向下倾斜的下段部分，该下段部分有一反向台阶以在火焰之下形成一第一再循环区，将上述火焰向下引向熔料。该反向台阶位于扩张形开口内，其位置安排得当燃烧器在使用时，在上述扩张形开口和熔料之间形成一第二再循环区，此第二再循环区将火焰进一步向下引向熔料。
第二再循环区的形成自动地使火焰相对于熔料定位即自动地向下靠近熔料。由于在第一再循环区作用下，火焰的移动和变形造成了薄的边界层，从而增强了此第二再循环区的有效性。当熔料高度下降时，由于第二再循环区始终位于扩张形开口和熔料之间，火焰将进一步移动和变形以便更靠近熔料，而不是熔炉顶。当熔料高度增加时，火焰发生相反方向的移动。实际上，火焰呈S形。所以，火焰发散出的热量大多被引向熔料而非炉顶。
虽然说明书后面的权利要求书清楚地指出了本发明的实质性内容，但结合以下的附图将可以使本发明得到更好的理解，其中：
图1为配有本发明的燃烧器安装块的熔炉的局部视图，其中熔炉和燃烧器部分被剖开。
图2为据本发明的燃烧器安装块的前视图。
请参见图1和图2。图中示出了配有根据本发明的燃烧器安装块12的熔炉10。燃烧器安装块12装有一用来燃烧燃料的燃烧器14，它产生一喷射火焰16以加热熔料18。
燃烧器安装块12有一块体20，它最好用耐热陶瓷制成。块体20上有在一扩张形开口24处终止的通道22，通道22被制成用来容纳燃烧器14，燃烧器14凹进地设置在扩张形开口24的深处，火焰16从扩张形开口24向外喷出并位于熔料18之上。
扩张形开口24有一在向下呈一倾斜角度的下段部分26和一反向的台阶28。反向台阶28形成一第一再循环区，图中以标号“A”示出，它位于火焰之下。大致上在第一再循环区A，燃烧产生再循环以形成一低压区而将火焰向下引向熔料18。另外，反向的台阶28，相对于扩张形开口24的外端，即相对于在图示的实施例中的安装块12的前表面30的位置安排得当燃烧器14在使用时，如标号“B”所示的第二再循环区形成在扩张形开口24和熔料18之间。大致上在第二再循环区B，燃烧又产生再循环以进一步形成一低压区而进一步将火焰16向下引向熔料。由于第二再循环区B始终位于扩张形开口24和熔料18的表面之间，当熔料18的高度下降时，第二再循环区B的高度仍起作用将火焰16引向熔料18。
第一再循环区A增强了第二再循环区B的有效性。这是因为，第一再循环区在下段部分26形成了一薄的边界层，为下段部分26和前表面30相交处的流体的分离创造了条件。
反向的台阶28最好位于前表面30的后面，其距离LC大致上等于第一再循环区A的长度LA的2-10倍。距离LC等于LA长度的3和4倍之间更好。这保证了再循环气流是封闭的，没有熔炉内气体被输送到燃烧器。另外，扩张形开口24的下段部分26大致应与通道22的轴线成5°-40°之间的夹角。这一角度关系在图1中由α示出。在如上所指出的范围内，反向的台阶28的位置和下段部分26的向下倾角在大部分情形下都可以形成一第二再循环区B，这是由于邻近安装块12的外表面30处，扩张形开口24中形成了一很薄的边界层的缘故。
燃烧器14是一种已知的氧化剂加燃料的燃烧器，它被设计成在存在氧气或富氧空气的情况下，燃烧一种气体燃料。对燃烧器14，U.S.专利5,299,929中有充分的描述，该专利援引在此以供参考。燃烧器14有一中央燃料喷嘴32，该喷嘴32上有多个向外的小孔34以形成一扇形的、朝外扩张形的燃料射流。上下氧化剂喷嘴36和38分别具有导向叶片40和42以形成扇形的、向外扩张形的氧化剂喷流。燃烧器14工作时，氧化剂喷流由于比由燃料喷嘴32所产生的中央燃料喷流的速度低，且压力较高因而被吸入燃料中。
由于燃烧器14具有矩形截面，通道22和扩张形开口24也都具有矩形截面。然而可以理解，尽管如此，本发明的燃烧器并不一定限于矩形截面。具有一中央的、由一环状氧化剂喷流或彼此独立的氧化剂喷流所围绕的圆形燃料喷流的对称形燃烧器同样也可用于本发明。在采用这种圆形燃烧器情况下，扩张形开口24应该是一圆形或锥形的形状。
本发明所揭示的技术使用于熔料高度变化较大的批量熔料，例如含铝熔料的熔炉是特别有利的。作为一个例子，本发明对于陶瓷和不含铁熔料是十分适用的。
尽管以上针对一较佳实施例对本发明作了描述，然而应当理解，对于本技术领域的熟练人员来说，在不脱离本发明的实质和范围的情况下是完全有可能对该实施例作出种种的变化和增删的。