CN108473354A - 浮法玻璃生产方法和设施 - Google Patents
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Abstract
玻璃生产方法以及用于所述玻璃生产方法中的设施，其中，在将还原气体组合物(100)的至少一部分引入到浮室(4)中之前，将被引入到接收来自通过燃烧燃料(27)与氧化剂(28)而加热的熔化室中的熔融玻璃(3)的该浮室(4)中的该还原气体组合物(100)的所述部分通过与从熔化炉(2)排出的烟(25)进行热交换来预热。
Description
本发明涉及一种浮法玻璃生产方法和一种浮法玻璃生产设施。
浮法玻璃生产方法(简言之“浮法”)是由皮尔金顿兄弟有限公司(companyPilkington Brothers Limited)在1954年或之前开发的平板玻璃成形方法。
在浮法中，将来自玻璃熔化炉的熔融玻璃的连续流倒在被称为“浮浴”的室内部的熔融锡浴的表面上。熔融玻璃铺展在锡熔体的表面上方并且形成浮在锡浴上的玻璃带。玻璃带通过位于熔融玻璃入口对面的输送机辊沿着锡浴移动。
最初，即在熔融玻璃入口附近，将玻璃维持在足够高的温度下用于使玻璃在锡浴的顶部上铺展并分布均匀。进一步在下游，带被逐渐地冷却，直到其粘度足够高以使带通过输送机辊从锡浴中提升，而不被损坏。
因此，浮法的第一关键方面是浮室中的玻璃带的严密控制的温度分布。
在转让给皮尔金顿兄弟有限公司的US-A-2911756中的原始浮法的说明中，披露了若干种温度控制方法。
在第一说明的温度控制工艺中，熔融金属的浴的温度用位于熔融金属的浴中的热调节装置来控制。所述温度控制装置可以例如是用于使冷却流体通过浴的导管，目的是将浴维持在带离开浴之前将使带冷却的温度。当具有“火抛光”的玻璃是所希望的时，接近槽的入口端的热调节装置可以是浸入式加热器以再熔化玻璃带的下面并对其上釉。加热电极还可以被布置在浴的每一端处。为了确保维持位于浴和玻璃带上方的浮槽的顶部空间中的必需的温度条件，可以在所述顶部空间中提供热调节器。所述热调节器可以是被布置在顶部空间中的辐射加热器以在玻璃带的上表面上产生所希望的热处理。
根据US-A-2911759的浮槽的替代说明构造，多组燃烧器被用于加热熔融金属的浴以及被引入到浮槽的顶部空间中的气体。在槽的加热和冷却区段中，顶盖形成烟道的底板。将非氧化气体进料到顶部空间中的管道被布置在烟道内部。烟道配备有入口，通过该入口将燃烧器火焰和热燃烧气体引入到烟道中。安排是使得非氧化气体通过与通过管道壁的热燃烧气体进行热交换而被预热。
通过将顶盖构成为烟道的底板，使顶盖直接经受火焰和气体的热量，并因此将均匀的辐射热量通过顶部空间引导到浮在顶盖下面的带上。便利地，提供用于使冷却流体通过浴的导管，目的是将浴维持在带离开槽之前将使带冷却的温度。
为了在通过浴上方的玻璃中产生“火抛光”，可以在接近槽的入口端提供浸入式加热器以再熔化带的下面。
浮槽还配备有两个与含有玻璃带的中心通道分开的侧通道。在浮槽的两个侧通道中提供附加的燃烧器以加热远离玻璃带的熔融金属。
在根据US-A-2911759的浮槽的进一步说明的实施例中，借助于具有位于顶盖中的燃烧器的耐火罩结构获得“火抛光”，其中每个所述燃烧器产生一片火焰，其吹扫在火焰下面移动的玻璃带的上部结构。
自1954年或之前浮法的概念以来，浮法已成为并依然是全世界主要的平板玻璃成形方法。
在工业实践中，浮浴内的温度控制借助于浮浴的顶盖中或附近的电加热元件来实现，任选地与在浮浴下游端处的玻璃带最近的冷却元件组合。
这在WO 2014/148510中说明。
根据如在US-A-3976460中描述的这种类型的温度控制的特定实施例，在浮室的上部部分中提供多个热交换器以冷却从浮室的顶盖悬挂的电加热元件的电连接。此外，所述热交换器用于在保护性气氛气体在通常远离热交换器的选定位置处被引入到浮室中之前将它们预热。
典型的浮浴可以配备有数百个加热浮浴的不同区的加热电极。适当的温度控制节约能量并减少玻璃不合格品的量，因此增加浮室的生产率。
第二关键方面是需要防止熔融锡的氧化。这通过在整个浮浴中维持还原气氛来实现。
良好实践要求气体周转时间是每小时至少3至5次，气体周转时间是每小时浮浴中的还原气氛被完全替换的次数。
典型的浮槽消耗约1200至1500Nm3/h的高纯度氮气和70至100Nm3/h的高纯度氢气以为锡浴提供氮气/氢气还原气氛。
还原气氛的附加功能是覆盖浮槽的玻璃入口和出口以防止含氧空气的渗透。
常规地，对应于还原气氛的气体在接近环境温度下被注射到浮浴的顶部中，并且在其与玻璃带和熔融锡接触之前通过电加热元件加热。此后，气体从浮室中排出并排放到大气中。
为了减少浮室的气体消耗，已经提出了用于还原气氛的再循环系统，其中使排出的气体经受冷却、过滤、H2S去除、O2去除、H2O去除以及任选地其他纯化步骤。然后将冷却且纯化的气体在以先前描述的方式再注射到浮室中之前用新鲜气体(例如新鲜的氮气和氢气)补足。
在有或没有用于还原气氛的再循环系统的情况下，浮浴的电能消耗的相当一部分被用于加热浮浴内部的气体，之后该气体与玻璃带和锡浴接触。
本发明的目的是提供具有提高的能量效率的浮法。
根据本发明，这借助于玻璃生产方法来实现，其中熔融玻璃在通过燃烧燃料与氧化剂而加热的熔化炉中生产。
该氧化剂可以是空气，但是优选地是富氧的氧化剂，即具有大于21％vol并且最高达100％vol的氧含量的氧化剂。该富氧的氧化剂的氧含量有利地至少50％vol、更有利地至少80％vol、优选地至少90％vol并且更优选地至少97％vol。以下将燃料和氧化剂统称为“燃烧反应物”。
燃料在该熔化炉中的燃烧产生热量和燃烧气体或烟。将烟从该熔化炉中在至少900℃并且最高达1550℃的温度下排出。
从该熔化炉，将该熔融玻璃连续地倒入该浮室中，即倒入该浮浴中。
该熔融玻璃形成浮在该浮室内部的熔融锡浴上的玻璃带。此后，将该玻璃带借助于输送机辊连续地从该浮室中排出。
在所述方法期间，将还被称为“还原气体组合物”并且由至少99.9％vol且最高达100％vol的惰性气体和还原气体组成的气体组合物引入到该浮室中以维持该锡浴和该玻璃带上方的还原气氛。
将该气体组合物连续地或间歇地从该浮室中排出并用新的还原气体组合物替换。以这种方式，可以维持该浮室中的还原气氛的组成有效且基本上恒定。
根据本发明，在将所述预热的气体组分作为该气体组合物的一部分引入到该浮室中之前，对应于该气体组合物的至少一部分的气体组分通过与从该熔化室排出的烟进行热交换而被预热，其中所述部分可以是该气体组合物的100％，即该气体组合物本身。
根据本发明的优选实施例，该气体组分通过与从该熔化炉排出的烟进行间接热交换而被预热。
在本发明上下文中，表述在第一流体与第二流体之间的“间接热交换”是指以下过程，其中第一流体(其为相对热的流体)被用于通过跨越使两种流体分开的第一壁的热交换或热传递来加热中间传热流体。此后，如此加热的传热流体被用于通过跨越使传热流体和第二流体分开的第二壁的热交换或热传递来加热第二流体。
表述在第一流体与第二流体之间的“直接热交换”是指以下过程，其中第一流体(其为相对热的流体)被用于通过跨越使第一流体和第二流体分开的壁的热传递来加热第二流体。
因此，在以上描述的间接热交换中，第一流体通过直接热交换来加热中间传热流体，并且加热的传热流体通过直接热交换来加热第二流体。
根据其中该气体组分通过与烟进行间接热交换而被预热的玻璃生产方法的一个实例，将从该熔化炉排出的烟引入到锅炉、特别是热回收锅炉中以产生蒸汽。此后，该产生的蒸汽被用作加热的传热流体用于通过与蒸汽进行直接热交换来预热该气体组分。
根据替代实施例，从该熔化炉排出的烟被用于通过与烟进行直接热交换来加热被称为“中间气体”的气态中间传热流体，并且如此获得的加热的中间气体被用于通过与该加热的中间气体进行直接热交换来预热该气体组分。在那种情况下，该加热的中间气体优选地还被用于通过直接热交换来预热这些燃烧反应物中的至少一种。
换言之，然后该加热的中间气体还被用于通过在该熔化炉上游的直接热交换来加热部分或全部该燃料和/或该氧化剂，优选至少(一部分)该氧化剂，并且更优选(至少一部分)该氧化剂和(至少一部分)该燃料两者。
该气体组分和该至少一种燃烧反应物的预热可以并联或串联进行，特别地取决于所述流体将被预热到的温度。
该中间气体可有利地是空气，其是自由可获得的且通常使用安全。还可以使用其他中间气体。
在一个或多个预热步骤之后，该中间气体可以被释放到大气中，特别是当该中间气体是空气时。
当空气被用作该玻璃熔化炉中的氧化剂并且用作该中间气体时，至少部分并且任选地全部该加热的中间气体(即加热的空气)可以被用作该玻璃熔化炉中的氧化剂(在已经用于预热玻璃组分(如以上描述的)之后并且任选地在还已经用于预热(至少一部分)该燃料(也如以上描述的)之后)。
该中间气体还可以在闭合回路中循环。在那种情况下，在一个或多个预热步骤之后，该中间气体再次通过与从该炉中排出的烟进行直接热交换而被加热。当该中间气体是除空气之外的气体时，该实施例是特别令人希望的，但当该中间气体是空气时也是有用的。
该气体组合物同样可以以闭环循环。在那种情况下，将从该浮室中排出的气体组合物冷却，纯化，并且在必要时用附加的气体组合物、特别是用附加的还原气体和/或附加的惰性气体补足，之后将其按以上描述的方式再引入到该浮室中。
在本发明上下文中，“惰性气体”是指不与该熔融锡或者该浮室中的玻璃反应的气体。该惰性气体可以特别是氮气、氩气或氦气或所述气体中的至少两种的混合物。通常优选氮气作为用于在本发明中使用的惰性气体。
该还原气体可以是乙烷、甲烷、氢气、氨或一氧化碳或所述气体中的至少两种的混合物。通常优选氢气作为用于在本发明中使用的还原气体。
因此，优选的还原气体组合物由至少99.9％vol并且最高达100％vol的氮气和氢气组成。
特别是当从该熔化炉排出的烟在预热步骤期间没有大量地装有灰尘和/或易于冷凝的物质时，该气体组分还可以通过与从该熔化炉中排出的烟进行直接热交换来预热。
在那种情况下，从该熔化炉排出的烟还可以用于预热(部分)这些燃烧反应物中的至少一种。优选的是借助于排出的烟来预热(部分或全部)该氧化剂，更优选(部分或全部)该氧化剂和(部分或全部)该燃料。在这种情况下，这些燃烧反应物中的至少一种的这种预热优选地通过在排出的烟与该一种或多种燃烧反应物之间的直接热交换来实现。
根据替代实施例，该气体组分通过与从该熔化炉排出的烟进行直接热交换来预热，然后该预热的气体组分被用于通过在该至少一种燃烧反应物与该预热的气体组分之间的直接热交换来预热(全部或部分)这些燃烧反应物(即该氧化剂、该燃料、或该氧化剂和该燃料)中的至少一种。
在预热该至少一种燃烧反应物之后，如以上描述的将该预热的气体组分引入到该浮室中，并且将该至少一种预热的燃烧反应物供应到该熔化炉以在其中燃烧。
根据一个实施例，气体组分流在不包括该浮室的闭合回路中循环。
在那种情况下，所述气体组分流可以通过与从该熔化炉排出的烟进行直接热交换而被加热。然后如此加热的气体组分流被用来预热(部分或全部)这些燃烧反应物(即部分或全部该氧化剂、该燃料、或该氧化剂和该燃料两者)中的至少一种。
另外，从该至少一种燃烧反应物的预热的上游或下游的闭合回路或者可替代地在两种燃烧反应物的加热之间取出该加热的气体组分流的一部分。按以上描述的方式将取出的加热的气体组分流的部分作为该气体组合物的一部分引入到该浮室中。
根据本发明预热的气体组分可以是惰性气体，特别是氮气。可替代地，被引入到该浮室中的气体组分和气体组合物可具有相同或基本上相同的化学组成。
根据一个实施例，将从该浮室中排出的气体组合物释放到大气中，优选地在去除存在于其中的至少一些污染物之后。
根据另一个实施例，预热的气体组分包含先前已经从该浮室中排出的气体组合物或由其组成。
在那种情况下，从该浮室中排出的还原气体组合物的至少一部分被再循环并且被预热(在被再引入到该浮室之前)。
在那种情况下，通常明智的是在将该排出的气体组合物的再循环部分再引入到该浮室中之前将其纯化。因为该排出的气体组合物的此种纯化通常要求冷却该气体组合物，所以在根据本发明预热该气体组合物的再循环部分并将其再引入到该浮室中之前，有利地进行该排出的气体组合物的纯化。
当该气体组分包含先前已经从该浮室中排出的气体组合物或由其组成时，在被预热之前或之后并且在被再引入到该浮室中之前，将该气体组分用新鲜的还原气体如氢气和/或新鲜的惰性气体如氮气补足。以这种方式，可以确保被引入到该浮室中的气体组合物具有所要求的还原气体组合物并且足够的气体组合物是可供使用的以确保该浮室中所要求的气体周转时间。
因此，根据本发明的方法使用从上游熔化炉排出的烟中存在的热量以在将该气体组合物引入到该浮室中之前预热该还原气体组合物的气体组分，以便在该浮室内部产生定期地更新的还原气氛。通过如此预热该气体组合物的气体组分，促进了对该浮室的基本温度控制，并且典型地借助于在该浮浴的顶盖中或附近的加热元件非常显著地减少了对于该浮室内的温度控制所要求的附加的能量、特别是电的量，因此提高了该玻璃生产方法的整体能量效率。
根据优化的实施例，本发明的方法包括检测将该气体组合物引入到该浮室中的温度的步骤以及针对所检测的温度调节由所述加热元件供应的热量的步骤，由此确保通过所述加热元件用最低的能量消耗维持该浮室内部所希望的温度分布。
本发明还涉及一种适合于在本发明的方法中使用的玻璃生产设施。
所述设施包括配备有一个或多个燃烧器的玻璃熔化炉。该熔化炉具有熔融玻璃出口和烟出口。
该设施还包括在该熔化炉的熔融玻璃出口下游的浮室。
该浮室具有用于容纳熔融锡浴的池。该浮室具有在该池上方的顶盖、熔融玻璃入口以及用于经由玻璃出口从该浮室排出玻璃带的输送机辊。
该浮室进一步包括一个或多个用于将还原气体组合物引入到该浮室中的气体入口以及用于从该浮室排出该还原气体组合物的气体出口。该一个或多个气体入口位于该浮室的顶盖中或附近。
该浮室通常还在该浮室的顶盖中或附近配备有至少一个并且通常多于一个加热元件，并且可包括一个或多个在该玻璃出口附近在该池上方的冷却元件。
该玻璃生产设施还包括在该熔化炉的烟出口下游的热回收单元。
该热回收单元被适配成用于从经由其烟出口从该熔化炉排出的烟中回收热量。
根据本发明，将该热回收单元连接到气体组分的源上，该源在以下各项之中选择：
-惰性气体，
-由至少99.9％vol(即从99.9％至100％vol)的惰性气体和还原气体组成的气体组合物。
如更早提及的，该惰性气体优选为氮气并且该还原气体优选为氢气。优选的气体组合物由至少99.9％vol的氮气和氢气组成。
该热回收单元进一步被适配成用于通过与经由其烟出口从该熔化炉排出的烟进行直接或间接热交换来预热该气体组分。
该热回收单元具有气体组分出口。该气体组分出口与该浮室的至少一个气体入口并且优选地与该浮室的所有气体入口处于流体连接。借助于这种流体连接，可以将在该热回收单元中加热的气体组分引入到该浮室中。
在本发明上下文中，当两个元件例如借助于通道或导管连接时，所述两个元件是“处于流体连接”或“流体地连接的”，以便使流体能够从这些元件中的一个流动到这两个元件中的另一个中或内。
根据该设施的一个实施例，该浮室的气体出口与用于将经由其气体出口从该浮室排出的气体排放到大气中的烟囱处于流体连接。
该热回收单元还可以包括闭合循环回路，该闭合循环回路将该浮室的气体出口流体连接到该浮室的一个或多个气体入口，由此使从该浮室排出的还原气体组合物能够被再循环回到该浮室。如以上已经描述的，这总体上要求冷却并且纯化该排出的还原气体，使得所述闭合循环回路总体上包括至少一个冷却单元和至少一个纯化单元。由于该浮室中的还原气体组合物并且更确切地还原气体的化学反应以及在纯化期间还原气体组合物损失，总体上必需的是在将该再循环的还原气体组合物再引入到该浮室中之前将其补足。另外，该闭合循环回路至少与惰性气体源和还原气体源处于流体连接。
当该热回收单元包括此种闭合循环回路时，该热回收单元通常被适配成在冷却和纯化单元下游的所述回路中加热再循环的还原气体组合物。
在那种情况下，通过该热回收单元加热的气体组分是纯化的再循环的还原气体组合物并且该浮室充当所述气体组分的源。
在不存在此种闭合循环回路的情况下，在该热回收单元中待加热的气体组分典型地是：
-在该惰性气体与还原气体混合以形成该还原气体组合物之前，来自惰性气体的源的惰性气体，或者
-在将该还原气体组合物本身引入到该浮室中之前，该还原气体组合物本身。
根据本发明的设施的热回收单元可被适配成用于通过与烟进行间接热交换来加热该气体组分，在于所述单元包括：
-热回收锅炉，其用于通过与经由该烟出口从该熔化炉排出的烟进行热交换来产生蒸汽；以及在所述热回收锅炉的下游的，
-热交换器，其用于通过与在该热回收锅炉中产生的蒸汽进行直接热交换来加热该气体组分。
代替热回收锅炉，可以使用用于通过与烟进行间接热交换来加热该气体组分的热回收单元，该热回收单元包括：
-主热交换器，其用于通过与经由其烟出口从该熔化炉排出的烟进行直接热交换来加热中间气体，以及
-次热交换器，其用于通过与在该主热交换器中加热的该中间气体进行直接热交换来加热该气体组分。
在本发明上下文中，术语“热交换器”是指以下装置，其中两种流体在不同的回路中循环，这些不同的回路通过至少一个壁(热交换壁)彼此分开，该壁与两种流体接触并且通过该壁热量可以从这两种流体的较热流体传递到这两种流体的较冷流体中。
这些主热交换器和次热交换器可以是两种不同的热交换装置或者可以是单一热交换装置的一部分。
该主热交换器和该次热交换器可被整合在该中间气体的闭合循环回路中。借助于所述闭合循环回路，将在该主热交换器中加热的中间气体作为用于加热该气体组分的热源被运输到该次热交换器中。此后，该闭合循环回路将现在冷却的中间气体运输回到该主热交换器。
可替代地，可以将该中间气体在开放回路中运输，并且在已经用于加热该次热交换器中的气体组分之后不会返回到该主热交换器。
根据特定实施例，除了这些主热交换器和次热交换器之外，该热回收单元包括另外的热交换器。将所述另外的热交换器流体连接到燃烧反应物的源上，该燃烧反应物的源是：
-氧化剂，或
-燃料。
此外，还将该另外的热交换器流体连接到该熔化炉的至少一个燃烧器上用于将在该另外的热交换器中加热的燃烧反应物供应到所述至少一个燃烧器
该氧化剂优选是如以上定义的富氧的氧化剂。
该次热交换器和该另外的热交换器可以相对于已经在该主热交换器中加热的该中间气体的流彼此串联或并联放置。当该次热交换器和另外的热交换器串联放置时，该次热交换器可以在该另外的热交换器的上游或下游。该另外的热交换器可以包括用于通过与该中间气体进行直接热交换来预热燃料的热交换器以及用于通过与所述中间气体进行直接热交换来预热氧化剂的热交换器。
所述热交换器中的每一个可与该次热交换器并联或串联(上游或下游)放置，同样地如以上关于该另外的热交换器描述的。如以上描述的，该主热交换器、该次热交换器和该另外的热交换器所有可被整合在该中间气体的闭合循环回路中。
根据替代实施例，该热回收单元可以包括第一热交换器，该第一热交换器被适配成用于通过与经由其烟出口从该熔化炉排出的烟进行直接热交换来加热该气体组分。如以上已经提及的，当所述烟没有大量地负载有可在该第一热交换器中冷凝的灰尘和/或污染物时，该实施例是特别有用的。
同样在那种情况下，该设施可以包括在具有间接气体组分加热的实施例的上下文中的如以上描述的另外的热交换器。任选地，该另外的热交换器包括燃料热交换器和氧化剂热交换器。
在一些情况下，该另外的热交换器可以被适配成用于借助于与从熔化炉排出的烟进行直接热交换来预热燃料和/或氧化剂。
根据优选的实施例，该另外的热交换器被适配成用于借助于与在该第一热交换器中加热的气体组分进行直接热交换来加热燃料和/或氧化剂。
在那种情况下，该热回收单元可以包括在其中加热该气体组分的该第一热交换器与其中该加热的气体组分用于预热燃料和/或氧化剂的该另外的热交换器之间的用于使该气体组分的流(例如惰性气体的流或具有与被引入到该浮室中的还原气体组合物相同的化学组成的气体的流)循环的闭合气体循环回路。此种闭合气体循环回路进一步具有排放开口和进料开口。
该排放开口与该浮室的至少一个气体入口处于流体连接。
因此，该排放开口被适配成用于取出在该第一热交换器中加热的该气体组分的一部分并且用于将其作为该气体组合物的至少一部分引入到该浮室中。
该气体循环回路的进料开口与该气体组分的源处于流体连接，并且因此被适配成用于用来自所述源的新气体组分替换气体组分的取出部分。
该玻璃生产设施的浮室典型地包括位于其顶盖中或附近的加热元件以及用于控制由每个所述加热元件产生的热量的控制单元。
根据该设施的优选实施例，其还包括一个或多个用于检测经由该一个或多个气体入口被引入到该浮室中的气体组合物的温度的温度检测器。在那种情况下，该控制单元有利地被适配成针对被引入到该浮室中的气体组合物的一个或多个检测的温度并且特别地针对经由最接近于各自加热元件的一个或多个气体入口注射的气体组合物的一个或多个检测的温度来控制由每个加热元件产生的热量。
在以下实例中说明了本发明及其优点，参考图1至图3，其中：
-图1是本发明的第一实施例的示意图；
-图2是本发明的第二实施例的示意图；以及
-图3是适合于在本发明中使用的浮室的截面示意图。
在以下实例中，该惰性气体是氮气并且该还原气体是氢气。
如图1和图2中说明的，将经常被称为“批料”的固体玻璃形成材料1引入到熔化炉2中。
在熔化炉2中，玻璃形成材料1被加热并熔化。
将如此获得的熔融玻璃3引入到在熔化炉2的下游的浮室4中。如图3中说明的，在浮室4内部，熔融玻璃3铺展跨过熔融锡的浴41的表面。当熔融玻璃3行进通过浮室4时，然后其逐渐地冷却，直到形成玻璃带5，该玻璃带可以借助于输送机辊42从浮室4中排出。
还如图3中说明的，将气体组合物100引入到浮室4的顶盖44中的一个或多个开口43中(在图3中示出了四个这样的开口43)，以便维持在该锡浴和该玻璃带上方的还原气氛。未示出出口开口，通过该一个或多个出口开口该气体组合物定期地从浮室4中排出。
此外，浮室4还包括多个加热元件45，如电加热器，其用于维持浮室4中的所希望的温度分布，以便获得玻璃-5的所希望的温度分布(当其行进通过室4时)。加热元件45的数目可以达到数百个。在一些情况下，浮室4还可以含有在室4的玻璃出口附近以及在该玻璃带附近的冷却元件(未示出)，以便当玻璃带5离开室4时进一步控制其温度。
熔化炉2借助于至少一个燃烧器21加热(在图1和图2中仅示出单个燃烧器21)。
一个或多个燃烧器21将燃料23和燃烧氧化剂24注射到熔化炉2中，在该熔化炉中该燃料与该燃烧氧化剂一起燃烧以产生用于熔化玻璃形成材料1的热量。在说明的实施例中，该燃烧氧化剂是具有约92％vol的纯度的“工业氧气”。
其他加热元件(未示出)，如电回路电极，还可以存在于熔化炉2中。
燃料23的燃烧产生离开该熔化炉的在约1450℃的温度下的烟25。
在图1中说明的实施例中，所述热烟25被引入到热交换器60中，在该热交换器中热烟25被用于直接预热气体组分101，该气体组分对应于被注射到浮室4中的气体组合物100的氮气部分。在热烟25与气体组分101之间进行热交换之后，将烟26从热交换器60中排出并且优选地在被释放到大气中之前经受污染物去除过程。
在图1中说明的实施例中，已经在热交换器60中被加热的气体组分102首先被引入到热交换器80中，其中燃烧氧化剂23通过与加热的气体组分102进行直接热交换而被预热。然后将如此预热的燃烧氧化剂27供应到炉2的一个或多个燃烧器21。将加热的气体组分103从热交换器80送到热交换器90，其中燃料24通过与加热的气体组分103进行直接热交换而被预热。同样地，将如此预热的燃料28供应到一个或多个燃烧器21。
然后将离开热交换器90的加热的气体组分(氮气)104与氢气105(以及任选地与存在于该气体组合物中的其他气体)混合，以便获得如以上描述的被引入到浮室4中的气体组合物100。
使用存在于熔化炉2的烟中的废能量，气体组合物100可以在实质上较高的温度下(例如在400℃下)被注射到浮室4中，从而减少浮室4的附加的热要求以及加热元件45的能量消耗。
虽然优选的是在本发明的方法中结合燃烧氧化剂23和燃料24的预热，但该方法还可以在没有此种预热下进行，即没有热交换器80和90(在这种情况下，该气体组合物被注射到浮室4中的温度可以更高，例如约650℃)。
在图2中说明的实施例中，气体组合物100在闭合回路中循环。此种闭合回路减少了该浮室的氮气和氢气消耗。
此外，出于环境或经济原因，例如当惰性气体是或含有氩气或氦气时或当还原气体是或含有一氧化碳或氨时，该气体组合物的再循环可能是必需的。
在从室4控制排出该气体组合物之后，排出的气体组合物110。在此种闭合回路中，典型地将排出的气体组合物在冷却单元111中冷却。
此后，在干燥单元113中从气体组合物中去除湿气(H2O)112。此外，在一个或多个纯化单元115中去除其他污染物114，如H2S。
然后将干燥且纯化的气体组合物115用附加的氮气116和氢气117(如果必要的话)以及任选地还用该气体组合物的其他所希望的组分补足。
在图2中说明的实施例中，然后通过与来自熔化炉2的热烟25进行间接热交换来加热气体混合物118。
在热交换器60中，通过与热烟进行直接热交换来加热中间流体如空气、氮气、CO2等。然后将如此加热的中间流体201引入到热交换器70中，在该热交换器中通过与加热的中间流体201进行直接热交换来加热气体混合物118。此后，将加热的气体混合物作为气体组合物100引入到浮室4中。
该中间流体可以在开放回路中流动，特别是当该中间流体是空气时。在说明的实施例中，然而，中间流体在闭合回路中流回到热交换器60。还可能的是将该气体组合物的加热与燃料和/或氧化剂预热组合。在说明的实施例中，将离开热交换器70的加热的中间流体引入到热交换器80中，在该热交换器中燃烧氧化剂23通过与中间流体202进行直接热交换而被预热，并且此后被引入到热交换器90中用于通过与加热的中间流体203进行直接热交换来预热燃料24。最后，将该中间流体送回到热交换器60以通过与热烟25进行直接热交换而被加热。
如之前提及的，氧化剂23和燃料24的预热是不必需的，但是优选的。
将理解的是，可以设想许多变体。
例如，在图1中示出的实施例中，热交换器80和90的顺序可以颠倒或者热交换器80和90可以相对于加热的气体组分102的流平行。
同样地，在图2的实施例中，不同的顺序可以用于一系列热交换器70、80和90。干燥的纯化的气体组合物115的补足还可发生在热交换器70的下游。
当中间流体200是氮气，即该气体组合物的惰性气体时，来自该闭合回路的加热的氮气201、202可用作用于该气体组合物的补足氮气116，其后将附加的(未加热的)氮气118添加到该闭合回路中(如图2中的虚线和箭头示出的)。
如图3中进一步说明的，控制单元300可以用于调节浮室4中的加热元件45(以及任选地还有存在的任何冷却元件)的操作。该控制单元调节加热(和冷却)元件45的操作，为了浮室4和玻璃3、5的所希望的温度分布。
通常，该控制单元以确切地被适配成玻璃的类型、带厚度以及在浮室2中发生的任何涂覆或其他玻璃处理工艺的方式被编程。
还可以将控制单元连接到该浮室中的温度检测器上，使得加热(和冷却)元件45的操作可以根据该浮室中的一个或多个检测到的实际温度来调节。
根据本发明，当对应于该气体组合物的至少一部分的气体组分已经通过与从熔化炉2排出的烟25进行直接或间接热交换而被预热时，这样将气体组合物100在较高的温度下引入到浮室4中，令人希望的是例如借助于连接到控制单元300上的温度检测器301来确定所述气体组合物100被进料到浮室2中的温度。以这种方式，该控制单元可以根据气体组合物100被引入到浮室4中的温度来调节加热元件45的操作。该实施例还允许考虑该气体组合物被加热到的温度的任何改变，例如由于熔化炉2的操作的变化以及从炉2排出的烟的温度和/或体积的相应变化。
Claims (15)
1.一种玻璃生产方法，其中：
·在通过燃烧燃料(24)与氧化剂(23)而加热的熔化炉(2)中生产熔融玻璃(3)，所述燃烧产生热量和烟，所述烟(25)从该熔化炉(2)在900℃与1550℃之间、优选至少1000℃的温度下排出，
·将该熔融玻璃(3)连续地倒入浮室(4)中以形成浮在该浮室(4)内部的熔融锡浴(41)上的玻璃带(5)，然后所述玻璃带(5)通过输送机辊(42)从该浮室(4)连续排出，
·将由99.9％vol至100％vol的惰性气体，优选氮气，和还原气体，优选氢气组成的气体组合物(100)引入到该浮室(4)中以维持该锡浴(41)和该玻璃带(5)上方的还原气氛，将所述气体组合物连续地或间歇地从该浮室(4)中排出并用新的气体组合物混合物替换，
其特征在于：
·对应于该气体组合物(100)的至少一部分的气体组分在作为该气体组合物(100)的一部分被引入该浮室(4)中之前通过与从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行热交换而被预热。
2.根据权利要求1所述的玻璃生产方法，其中，该气体组分通过与从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行间接热交换而被预热。
3.根据权利要求1所述的玻璃生产方法，其中，中间气体(200)通过与从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行直接热交换而被加热，并且其中，如此获得的该加热的中间气体(201)被用于通过与该加热的中间气体(201)进行直接热交换来预热所述气体组分，并且优选地还通过与该加热的中间气体(202，203)进行直接热交换来预热选自该氧化剂(24)和该燃料(23)的至少一种燃烧反应物。
4.根据权利要求2或3所述的玻璃生产方法，其中，该中间气体在闭合回路中循环。
5.根据权利要求1所述的玻璃生产方法，其中，该气体组分(101)通过与从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行直接热交换而被预热。
6.根据权利要求5所述的玻璃生产方法，其中，在通过与从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行直接热交换而已经被预热之后并且在被引入到该浮室(4)中之前，该预热的气体组分(102)被用于通过直接热交换来预热选自该氧化剂(24)和该燃料(23)的至少一种燃烧反应物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的玻璃生产方法，其中，该气体组分主要由惰性气体，优选氮气组成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃生产方法，其中，该浮室(4)具有在该熔融锡浴(41)上方的顶盖(44)，并且其中，加热元件(45)安装在该顶盖(44)中或附近，该方法进一步包括以下步骤：
-确定将该气体组合物(100)引入到该浮室(4)中的温度，并且
-根据所确定的温度调节由加热元件(45)产生的热量。
9.一种玻璃生产设施，其包括：
·玻璃熔化炉(2)，其配备有一个或多个用于加热该炉(2)的燃烧器，所述炉(2)包括烟出口和熔融玻璃出口；
·在该炉(2)的该熔融玻璃出口的下游的浮室(4)，所述浮室(4)包括用于容纳熔融锡浴(41)的池、在该池上方的顶盖(44)、熔融玻璃入口、用于经由玻璃出口从该浮室(4)排出玻璃带(5)的输送机辊(42)、一个或多个用于将还原气体组合物(100)引入到该浮室(4)中的气体入口(43)、以及用于从该浮室(4)排出所述还原气体组合物的气体出口，所述一个或多个气体入口(43)位于该顶盖(44)中或附近，
·热回收单元(60，70，80，90)，其在该熔化炉(2)的该烟出口的下游并且被适配成用于从经由所述烟出口从该熔化炉(2)排出的烟中回收热量
其特征在于：
·将该热回收单元(60，70，80，90)连接到选自惰性气体(101)，优选氮气，和气体组合物(118)的气体组分(101，118)的源上，该气体组合物由99％vol至100％vol的惰性气体，优选氮气，和还原气体，优选氢气组成，所述热回收单元被适配成用于通过与经由该烟出口从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行直接或间接热交换来加热所述气体组分(101，118)，
·其中该热回收单元(60，70，80，90)具有气体组分出口，该气体组分出口与用于将来自该热回收单元的加热的气体组分(100)引入到该浮室(4)中的该浮室(4)的至少一个气体入口(43)流体连接。
10.根据权利要求9所述的玻璃生产设施，其中，该热回收单元(60，70，80，90)包括：
·主热交换器(60)，其用于通过中间气体(200)与经由该烟出口从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行直接热交换来加热该中间气体(200)，以及
·次热交换器(70)，其用于通过与在该主热交换器(60)中加热的该中间气体(118)进行直接热交换来加热该气体组分(118)。
11.根据权利要求10所述的玻璃生产设施，其中，该主热交换器(60)和该次热交换器(70)被整合在中间气体(200，201，202，203)的闭合循环回路中。
12.根据权利要求10或11所述的玻璃生产设施，其中，该热回收单元(60，70，80，90)包括另外的热交换器(80，90)，该另外的热交换器用于通过与来自该主热交换器(60)的该加热的中间气体(202，203)进行直接热交换来预热燃烧反应物(23，24)，将所述另外的热交换器(80，90)流体连接
·到选自燃料(23)和氧化剂(24)的燃烧反应物的源上，并且
·到该熔化炉(2)的至少一个燃烧器上以将该加热的燃烧反应物(27，28)供应到所述至少一个燃烧器。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的玻璃生产设施，其中，该热回收单元(60，70，80，90)包括第一热交换器(60)，该第一热交换器用于通过与经由该烟出口从该熔化炉(2)排出的烟(25)进行直接热交换来加热该气体组分(101)。
14.根据权利要求13所述的玻璃生产设施，其包括另外的热交换器(80，90)，该另外的热交换器用于通过与来自该第一热交换器(60)的该加热的气体组分(102，103)进行直接热交换来预热燃烧反应物(23，24)，将所述另外的热交换器(80，90)流体连接：
·到选自燃料(23)和氧化剂(24)的燃烧反应物的源上，并且
·到该炉(2)的至少一个燃烧器上以将该加热的燃烧反应物(27，28)供应到所述至少一个燃烧器。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的玻璃生产设施，其中，该设施进一步包括：
-至少一个加热元件(45)，其被安装在该浮室(3)内部的该顶盖(44)中或附近，
-温度检测器(300)，其被适配成确定在该浮室(4)的至少一个气体入口(43)处的该还原气体组合物(100)的温度；以及
-控制单元(300)，其被适配成调节由该至少一个加热元件(45)产生的热量，
其中，将该控制单元(100)连接到该温度检测器(300)上并且被编程为根据由该热检测器(300)确定的温度来调节由该至少一个加热元件(45)产生的热量。
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