DE2750746C2

DE2750746C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung

Info

Publication number: DE2750746C2
Application number: DE2750746A
Authority: DE
Inventors: Kyohei Hatanaka; Hajime Matsusaka Mie Inoue; Mikio Murao; Takeshi Suzuki; Susumu Kobe Hyogo Utiyama
Original assignee: Central Glass Co Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Central Glass Co Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-11-12
Publication date: 1986-04-24
Also published as: FR2370701A1; GB1554677A; US4135904A; FR2370701B1; DE2750746A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung, bei dem ein Brennstoff unter Zerstäubung in einer Brennkammer verbrannt wird, während Verbrennungsluft in einem Wirbel längs der Innenwandfläche der Brennkammer in diese eingeblasen wird, das Gemenge in die Brennkammer eingeführt und darin durch Erwärmung an- oder vorgeschmolzen wird.

und das so vorgeschmolzenc Gemenge zusammen mit dem Verbrennungsabgas über eine schräg nach unten geneigte Leitung aus dem unteren Teil der Brennkammer ausgetragen wird.
Bei der industriellen Herstellung von Flach- bzw. Tafelglas, Glasfasermaterial usw. wird üblicherweise sin Glaswannenofen großer Abmessungen eingesetzt, wobei alle Verfahrensschritte wie Erhitze ■; des Gemenges, Schmelzen und Läutern, bisher zumeist in einem einzigen Glaswannenofen durchgeführt wurden.

In einem solchen Glaswannenofen wird die Temperaturverteilung so geregelt, daß das Maximum etwa in der Mitte des Ofens erreicht ist, wobei sich dort der sogenannte Quellpunkt des Ofens befindet. Der Wannenbereich des Ofens vor dem Quellpunkt stellt eine Vorschmelzzone dar, in welcher das eingegebene Glasgemenge erwärmt und angeschmolzen wird. Eine weitere Zone zwischen dem Quellpunkt und der Gicht stellt die Üchmelzzone dar, in welcher das Vorschmelzen des Glasgemenges zur Homogenisierung und Entschäumun? weitergeführt wird. Der hinter der Gicht gelegene austragsseitige Teil der Ofenwanne stellt die Läuterzone zur Beschleunigung der Glasläuterung dar.

In der Vorschmelzzone wird Nachfüllmenge entsprechend der aus dem Ofen abgezogenen Glasmenge in Form einer Anhäufung auf dem vorgeschmolzenen Gemenge aufgegeben. Hierauf erfolgen das Erwärmen und An- oder Vorschmelzen mit Hilfe von Brennerflammen, welche die Oberflächenschicht des Gemenges beaufschlagen, in Verbindung mit der Wärmeableitung zum unteren Bereich der Charge.

In der inneren Schicht des Gemenges wird jedoch das Anschmelzen verzögert, weil die Wärmeableitung durch die angeschmolzene Oberflächenschicht des Gemenges behindert wird. Zudem ist aufgrund der hohen Viskosität der angeschmolzenen Materialien die Konvektionsgeschwindigkeit in bezug auf das vorher angeschmolzene Glas sehr niedrig.
Aus diesen Gründen ist der thermische Wirkuneserad

des großen Wannenofens äußerst schlecht, es wird folglich eine vergleichsweise sehr große Brennstoffmenge benötigt Weil die vorstehend erwähnten thermischen Vorgänge im Glaswannenofen mit mangelhaftem Wärmeübertragungswirkungsgrad durchgeführt werden, ergeben sich hieraus die an sinh widersprüchlichen Erfordernisse, daß der Ofen einerseits vergleichsweise große Abmessungen aarweisen muß, und andererseits infolge dieser großen Abmessungen eine Tendenz zur Zunahme der Abstrahlungs-Wärmeverluste gegeben ist
Weiter ist ein Wannenofen großer Abmessungen mit den Mangeln behaftet, daß er große Mengen an feuerfesten Materialien hoher Güte benötigt und außerdem häufigen Störungen oder Beschädigungen ausgesetzt ist, so daß sein Betrieb überhöhte Investitions-, Unterhaltungs- und Betriebskosten verursacht

Zur Abhilfe dieser Nachteile wurde bereits versucht, einen Glasschmelzofen mit einem Vorschmelzofen zu kombinieren, um hierdurch zu einem besseren wirtschaftlichen und insgesamt weniger aufwendigen Schmelzverfahren zu gelangen.

Beispielsweise ist aus der US-PS 37 48 113 ein Glasschmelzaggregat mit einem Vorschmelzofen in Form eines Zyklonofen bekannt Bei diesem werden die Glasrohmaterialien durch tangential zur Brennkammerwand gerichtete Brenner in die als Zyklon ausgebildete Schmelzkammer eingebracht Von dort erfolgt die Einleitung sowohl der Verbrennungsgase als auch des erwärmten bzw. vorgeschmolzenen Gemenges in einen Drehrohrofen. Hierfür wird nach erfolgter Gemengevorwärmung und Ableitung des Vorgeschmolzenen über eine schräge Leitung ein in seiner Bauart äußerst aufwendiger Drehrohrofen erforderlich.

Eine andere Ausführungsform eines Zyklonofens ist der DE-FS 5 51 272 zu entnehmen. Dort werden Gemenge, Brennstoff und Verbrennungsluft dem zyklonartig ausgebildeten Vorschmelzaggregat getrennt zugeführt Die Mischung von Verbrennungsgas und vorgeschmolzenem Gemenge wird senkrecht auf die Badoberfläche eines Schmelzofens geleitet, in welchem offensichtlich keine weitere zusätzliche Erhitzung erfolgt Weil eine Trennung von Gas und Gemenge nicht erfolgt, ist daher dieser Anordnung die Lehre zu entnehmen, daß zur Weiterverarbeitung de? vorerhitzten und vorgeschmolzenen Gemenges ein weiterer Spezialofen erforderlich ist

Einen Glasschmelzofen mit einer Einrichtung zur Erwärmung des Gemenges zeigt die US-PS 31 90 625. Es handelt sich hierbei um einen Schmelzwannenofen mit aufgesetztem Schacht, in welchem das Gemenge in feindisperser Form im Gegenstrom durch die austretenden Verbrennungsgase auf das in der Wanne vorgeschmolzene Gemenge aufgegeben wird. Ein Hinweis auf die Ausbildung eines Schmelzofens mit zusäztlicher Brennkammer ist dieser Schrift jedoch nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung, bei dem ein Brennstoff unter Zerstäubung in einer Brennkammer verbrannt wird, während Verbrennungsluft in einem Wirbel längs der Innenwandfläche der Brennkammer in diese eingeblasen, das Gemenge in die Brennkammer eingeführt und darin durch Erwärmung an- oder vorgeschmolzen wird, und das so vorgeschmolzene Gemenge zusammen mit dem Verbrennungsabgas über eine schräg nach unten geneigte Leitung aus dem unteren Teil der Brennkammer ausgetragen wird, unter Vermeidung der bisherigen Nac'iteile und Gewährleistung eines verbesserten Wirkungsgrades sowie einer verbesserten Regelfähigkeit des Ofens insbesondere unter Verwendung eines herkömmlichen Ofens soweit zu verbessern, um dadurch eine Störung des Ofenbetriebes auszuschließen und durch verbesserte Ausnutzung der in dem Abgas enthaltenen Wärmeenergie eine Verbesserung der Wärmebilanz insgesamt zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vorgeschmolzene Gemenge am unteren Ende der schräg nach unten geneigten Leitung vom Abgas getrennt wird, indem das Verbrennungsabgas durch eine Leitung nach oben abgeleitet wird, während das vorgeschmolzene Gemenge durch eine senkrechte Falleitung einem Schmelzofen zugeführt wird.

Mit Vorteil richtet sich die Lehre des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Trennung des Verbrennungsabgases aus der Brennkammer von de. α Gemenge. Die- se im Stand der Technik nicht vorgesehf ne Trennung wird bewirkt durch die Umlenkung des Gemenges von einer schräg verlaufenden Leitung in eine senkrecht verlaufende Leitung bei gleichzeitigem Abzug der Verbrennun.'^sgase in eine nach oben verlaufende Leitung.

Die Trennung des Abgases vom Gemenge ist außerordentlich vorteilhaft, v/eil dadurch eine Störung des Ofenbetriebes ausgeschlossen wird, ein herkömmlicher Ofen verwendet werden kann, und insbesondere durch Nutzung der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie die angestrebte Verbesserung der Wärmebilanz nunmehr ermöglicht wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie HI-III in F i g. 1;
Fig.3 eine Detailansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig.4 eine Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 5 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge-

•',5 mäßen Verfahrens;

F i g. 6 eine Seitenansicht auf eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß F i g. 1, die eine längs der Linie II-II in F i g. 2 geführte Schnittansicht zeigt, ist an das untere Ende einer geradzylindrischen 3rennkammer 2 mit kreisförmigen Querschnitt eine nach unten geneigte Leitung 3 zum Abziehen des vorgeschmolzenen Glasgemenges angeschlossen. Diese Leitung 3 besitzt einen kf eisförmigen Querschnitt, und sie ist mit ihrem unteren Ende mit einer Leitung 6 verbunden, über welche das angeschmolzene Glasgemenge nach unten strömt. An der Übergangsstelle zwischen diesen beiden Leitungen 3 und 6 ist eine nach oben geneigte Leitung 5 für die Abfuhr von Verbrennungsabgas angeschlossen. Der Auslaß der Brennkammer 2 ist mit der nach unten geneigten Leitung 3 über einen konischen Einschnür- bzw. Drosselabschnitt 8 ve-bunden. Eine Lufteinlaßleitung 10 mündet in der Weise in den Oberteil der Brennkammer 2 ein, daß die Luft in letztere in tangentialer Richtung eingeblasen wird und die so eingeblasene Luft in der Brennkammer 2 eine Wirbelströmung bildet. In der Brennkammer 2 wird durch Brennstoff-Einspritzdüsen

14 Brennstoff zerstäubt und eingespritzt. Die Einspritzdüsen 14 sind mit Brennstoff-Speiseleitungen 12 verbunden, die einander (diametral) gegenüberliegend dicht an der Tangentialrichtung der in der Brennkammer 2 einmündenden Lufteinlaßleitungen 10 angeordnet sind, so daß der Brennstoff mit dem wirbelnden Luftstrom vermischt und dadurch eine Hochleistungsverbrennung erzielt wird. An die Lufteinlaßleitung 10 ist ein Gemengeeinlaß 19 angeschlossen. Da das pulverförmige Glasgemenge über eine Rutsche bzw. einen Schacht 17 über die Lufteinlaßleitung 10 in die Brennkammer 2 eingeführt wird, kann es zufriedenstellend in der Brennkammer 2 dispergiert werden.

Da in der Brennkammer 2 eine wirksame Wärmeübertragung zwischen den in dispergiertem Zustand zugeführten Ausgangsstoffen bzw. dem Gemenge und item Verbrennungsgas erzielt wird, erfeigen das Erwärmen und An- oder Vorschmelzen des Glasgemenges mit hohem Wirkungsgrad. Das angeschmolzene Glasgemenge strömt dann über die an den unteren Teil der Brennkammer 2 angeschlossene, geneigte Leitung 3 nach unten, während das Verbrennungsabgas mittels eines nicht dargestellten Gebläses an der Seite der Abgasleitung 5 nach unten in die schräge Leitung hineingesaugt wird. Dabei strömen das angeschmolzene Gemenge und das Abgas an einer Trennstelle 4 vorbei. Das angeschmolzene Gemenge strömt dabei längs der Leitungswand und durch die Leitung 6 nach unten, während das Abgas in die nach oben führende Abgasleitung 5 hineingesaugt wird Der nicht in der Brennkammer 2 angeschmolzene Teil des Gemenges wird während seiner Abwärtsbewegung innerhalb der abwärts geneigten Leitung 3 von dem Abgas angeschmolzen, um längs der Innenwand der Leitung 3 nach unten zu fließen. Die schräge Leitung 3 besitzt dabei eine dieses Anschmelzen begünstigende Länge. Der hierbei noch nicht angeschmolzene Teil des pulverförmigen Gemenges kommt zusammen mit dem Abgas an der Trennstelle 4 an, an welcher das Abgas eine plötzliche Richtungsumkehrung in die Abgasleitung 5 hinein erfährt und sich vom Glasgemenge trennt, während das (noch) pulverförmige Gemenge aufgrund seiner Trägheit in der Nähe der Trennstelle auf einen Abschnitt 4a der Leitungswandfläche aufprallt An dieser Stelle vereinigt sich das noch pulverförmige Gemenge mit dem angeschmolzenen Gemenge am Abschnitt 4a, um ebenfalls an- oder vorgeschmoizen zu werden. Da das Glasgemenge nicht in den auf beschriebene Weise in die Abgasleitung 5 strömenden Abgasstrom hineingezogen wird, treten keine Änderungen der chemischen Zusammensetzung des Gemenges auf. Das längs der Leitung 6 in einem Abwärtsstrom fließende, angeschmolzene Gemenge tritt sodann in den nachgeschalteten Glaswannenofen 40a ein, um in diesem weiter aufgeschmolzen und geläutert zu werden. Der Glaswannenofen 40a benötigt in diesem Fall keine Vorschmelzone 42, wie sie beim herkömmlichen Glaswannenofen vorhanden ist, so daß er die Bezeichnung »Schmelzofen« verdient Zur Gewährleistung der richtigen Ofentemperatur sind die Brenner und dgL so angeordnet daß sich der Abschnitt höchster Temperatur zwischen der Schmelzzone 44 und dem Auslaß 43 befindet wobei in diesem Teil des Ofens ein Quellpunkt 46 gebildet wird. Aufgrund der Lage der Quelle mit aufsteigendem, heißen Glas in diesem Bereich werden die Konvektionsstrecke sowie die Konvektionsperiode des geschmolzenen Glases verlängert so daß eine wirkungsvolle Homogenisierung und Entschäumung des Glases gewährleistet werden.

Zur wirksameren Abtrennung des vorgeschmolzenen Glases vom Abgas empfiehlt es sich, speziell die Querschnittsfläche des unteren Endabschnitts 5a der Abgasleitung 5 gemäß F i g. 3 zu vergrößern und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in diesem Teil herabzusetzen, oder aber den unteren Endabschnitt 3a der schrägen Leitung 3 zu verengen und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Teil zu erhöhen. Wahlweise kann zu diesem Zweck auch die Abgasleitung 5 für das Verbrennungsgas mehr lotrecht angeordnet werden. Die Konfiguration der Brennkammer 2 ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt, vielmehr kann die Brennkammer auch eine konische oder ähnliche Form besitzen.

Da beim erfindungsgemäßen Verfahren, wie vorstehend erläutert, Gas und pulverförmiges Glasgemenge in der Brennkammer unter Erzielung einer Wärmeübertragung wirksam miteinander vermischt werden und diese Wärmeübertragung bei der Strömung dieser Stoffe aus der Brennkammer heraus weitergeführt wird, werden der thermische Wirkungsgrad erheblich verbessert und der Brennstoffverbrauch ganz beträchtlich verringert. Gleichzeitig kann aufgrund der Kombination einer kompakten Brennkammer mit einer schräg nach unten führenden Leitung das Vor- oder Anschmelzen des Gerne.-ges für die Glasherstellung nahezu vollständig bewirkt werden. Da der für das nachfolgende Verfahren verwendete Glaswannenofen nur für das vollständige Aufschmelzen und für die Läuterung eingesetzt wird, kann er geringere Größe besitzen, wodurch nicht nur die Kosten für die Ausrüstung herabgesetzt werden, sondern auch eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads aufgrund einer Verringerung der Abstrahlungsverluste in Verbindung mit einer ganz beträchtüchen Senkung des Bedarfs an hcchquaütativem Feuerfestmaterial für den Glaswannenofen erwartet werden kann. Da weiterhin beim erfindungsgemäßen Glasofen der Glasvorschmelzvorgang vermieden wird, der im herkömmlichen Wanneofen unter äußerst instabilen Bedingungen abläuft, weil das pulverförmige Glasgemenge bestrebt ist. sich mit dem bereits vorgeschmolzenen Glas zu vermengen, und stattdessen ein unter stabilen Bedingungen ablaufender Aufschmelz- und Läuterungsprozeß gewährleistet wird, wird der Betrieb des Schmelzofens vereinfacht und seine Regelbarkeit verbessert. Durch die Erfindung werden daher zahlreiche vorteilhafte Ergebnisse geboten.

Erfindungsgemäü ist darüber hinaus möglich, das Gemenge der Glasausgangsstoffe der Brennkammer nach

so dem Vorwärmen des Gemenges in einem Dispersionszustand mittels des im Vorschmelzofen und/oder im Schmelzofen erzeugten Abgases zuzuführen. Fig.4 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens in Vorderansicht

Bei dieser abgewandelten Vorrichtung wird das hohe Temperatur besitzende Abgas vom Vorschmelzofen 50 und vom Schmelzofen 40a mittels einer Leitung 71 in einen Zyklon 70 zum Vorwärmen des Gasgemenges eingeführt An der Seite der Einlaßöffnung der Leitung 71 des Zyklons 70 ist ein Speiserohr 9 für das pulverförmige Gemenge der Glasausgangsstoffe angeordnet die gewogen, proportioniert bzw. dosiert und gemischt worden sind. Diesem Speiserohr 9 werden die Glasausgangsstoffe, mit Ausnahme von Kohlenstoff und Glasbruch, mittels der üblichen Fördereinrichtung zugeführt

Das das pulverförmige Glasgemenge mitführende Hochtemperatur-Abgas wird im Zyklon 70 von diesem

getrennt und über eine Abgasleitung 72, ein Sauggebläse 11, eine Entschwefelungs/Denitrierungsvorrichtung 7 und eine Esse 80 zur Außenluft entlassen. Das über das Speiserohr 9 zugeführte Glasgemenge wird während der Kontaktierung mit dem heißen Abgas in suspendiertem Zustand erwärmt, im /Zyklon 70 gesammelt und mittel einer Speiseleitung 68 von einer Rutsche 67 her in den Vorschmelzofen 50 eingeführt.

Vom Vorschmelzofen 50 wird das vorgeschmolzene Glasgemenge in den Schmelzofen 40a eingeleitet, in welchem zwei Gruppen von Brennern 73a und 736 in Abständen angeordnet sind. Die jeweils in Betrieb befindliche Brennergruppe 73a (oder 73b) wird mit der durch einen Winderhitzer 23a (oder 23b) erwärmten Verbrennungsluft beschickt. An den jeweils nicht in Betrieb befindlichen Brennern 73a (bzw. 73/j^wird das heiße Verbrennungsabgas abgeführt, welches die Ver-

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15 den abwechselnd in Betrieb genommen. Über die öffnungen 13a oder 136 der jeweils in Betrieb befindlichen Brenner wird Verbrennungsluft zugeführt, während über die Öffnungen 136 bzw. 13a der nicht in Betrieb befindlichen Brenner die heißen Abgase abgeführt werden.

Das über die öffnungen 13a oder 136 abgeführte Abgas wird in einen Zyklon 16 zur Vorwärmung des Wärmeaustauschmediums über eine Leitung 82a oder 826, die Klappe 15 und eine Abgas-Leitung 18 eingeführt. Das über die Abgasleitung 55 des Vorschmelzofens 50 abgeführte Abgas wird in die Leitung 18 geleitet. An einen dicht am Zyklon 16 befindlichen Teil der Leitung 18 ist eine Rutsche bzw. Leitung 20 für die Zufuhr des Wärmeaustauschmediums zur Leitung 18 angeschlossen. Dieser Rutsche 20 wird das Wärmeaustauschmedium mittels einer Fördereinrichtung 21 kontinuierlich zu-

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und dann zur Abgasleitung 24b bzw. 24a geleitet wird. Das zur Abgasleitung 246 (bzw. 24b) geführte Abgas wird mittels der Klappe 15 zur Leitung 71 geleitet und zum Vorwärmen des Glasgemenges benutzt. Die Klappe 15 wird umgeschaltet, je nachdem, welche der beiden Brennergruppen 73a und 73b in Betrieb genommen werden soll. Das aus dem Vorschmelzofen 50 austretende Abgas wird über die Leitung 55 in die Leitung 71 geführt.

Die Verbrennungsluft für den Vorschmelzofen 50 und den Schmelzofen 40a wird von einem Gebläse 29 angesaugt und über eine Klappe 30 zum Winderhitzer 23a oder 236 der jeweils in Betrieb befindlichen Brennergruppe 73a bzw. 736 gefördert. Beim Durchlauf durch den Winderhitzer 23a oder 23b wird die Luft auf hoher Temperatur vorgewärmt. Ein Teil der so vorgewärmten Luft wird über die Leitung 24a oder 24b, die Klappe 32 MnH Hjg Lsitun*¹31 zuni Vorschmelzofsn 50 ^eeie!t£t Die Klappe 32 verbindet dabei die Leitung 31 mit der Leitung 24a oder 24b, welcher die vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt werden soll.

Kohlenstoff, der einen der Bestandteile der Glasausgangsstoffe darstellt und der in kleiner Menge zugegeben werden soll, neigt zum Verstreuen, so daß die Gefahr besteht, daß er zusammen mit dem Abgas aus dem Zyklon 70 ausgetragen wird, wenn er über das Speiserohr 9 eingegeben wird. Aus diesem Grund wird der Kohlenstoff über ein Speiserohr 81 eingegeben, das zwischen der Speiseleitung 68 und der Lufteinlaßleitung 60 angeordnet ist.

Glasbruch zur Begünstigung des Vorschmelzens des Glasgemenges liegt normalerweise in Form grober Teilchen vor. Bei seiner Zufuhr über das Speiserohr 9 besteht daher die Gefahr, daß er die Ausfutterung des Zyklons 70 beschädigt Aus diesem Grunde wird Glasbruch zusammen mit Kohlenstoff über das Speiserohr 81 eingeführt. Ebenso ist es möglich, den Glasbruch von Zeit zu Zeit zusammen mit den zugehörigen Ausgangsstoffen für die Glasherstellung über das Speiserohr 9 einzuleiten und dadurch unter Ausnutzung des Umstands, daß der Glasbruch in Form grober Teilchen vorliegt, den Belag abzutragen, der sich an der Innenwand des Zyklons 70 absetzen kann. Vor der Förderung durch die Speiseleitung 9 kann der Glasbruch durch einen Teil des Abgases vorgewärmt werden.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 5 sind die Abschnitte des Schmelzofens 40a, in denen die Brenner 73a und 736 angeordnet sind, mit öffnungen 13a bzw. 136 versehen, die einen kombinierten Einlaß für Verbrennungsluft und Auslaß für Abgas bilden. Die Brenner 73a und 736 wergciicicit. Uni VYaiiiicaüMaüsi.miicuiüiu kanu cift Bestandteil der Glasausgangsstoffe sein, z. B. Quarzsand, doch kann anstelle von Quarzsand auch ein anderes Wärmeaustauschmedium benutzt werden, das ein zufriedenstellendes Wärmeaustauschvermögen, d. h. eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und eine große Wärmekapazität besitzt, sich leicht vom Gas abtrennen läßt und an der Ausfutterung des Zyklons kaum einen Verschleiß verursacht. Das Wärmeaustauschmedium wird im Abgas dispergiert einem Wärmeaustausch unterworfen und dann mittels Zyklon 16 vom Abgas getrennt, um für die Vorwärmung der Verbrennungsluft herangezogen zu werden. Nach der Wärmeübertragung auf das Wärmeaustauschmedium wird das Abgas durch ein Gebläse 22 vom Zyklon 16 abgesaugt und nach dem Durchgang durch die Entschwefelungs/Denitrierungsvorrichtung 7 über die Esse 80 zur Außenluft entlassen.

Das auf hohe Temperatur erwärmte Wärmeaustauschmedium wird über die Leitung 25 in einen Wirbelschicht-Kühler 27 eingeleitet und auf einem Verteiler 27a abgelagert Ein Gebläse 276 fördert die Verbrennungsluft derart in den Kühler 27, daß sie von der Unterseite des Verteilers 27a her gleichmäßig verteilt nach oben austritt Das Wärmeaustauschmedium wird intensiv mit der Luft vermischt und im Fließzustand abgekühlt, um dann über eine Rutsche 27c ausgetragen zu werden. Gleichzeitig wird in diesem Kühler 27 die eingeblasene Luft durch das Wärmeaustauschmedium erwärmt

Ein Teil des dem Wirbelschicht-Kühler 27 über die Rutsche oder Leitung 25 zugeführten Wärmeaustauschmediums wird nach der Einführung in den Zyklon 33 von der Leitung 83 abgezweigt und zur Vorwärmung der Verbrennungsluft benutzt Die durch das Wärmeausiauschmedium im Wirbelschicht-Kühler 27 erwärmte Verbrennungsluft wird durch ein Gebläse 34 abgesaugt und zum Teil von der Leitung 84 über die Leitung 83, den Zyklon 33 und die Leitung 35 dem Vorschmelzofen 50 zugeführt, während der Rest über die Leitung 82a oder 826 und Ober die Klappe 15 zu den öffnungen 13a oder 136 der jeweils in Betrieb befindlichen Brenner 73a bzw. 736 geleitet wird. Diese Verbrennungsluft wird nach Verbrennung im Vorschmelzofen 50 und im Schmelzofen 40a zu Abgas, das zum Zyklon 16 zum Erwärmen des Wärmeaustauschmediums geleitet wird. Die Klappe 15 ist mit der Betätigung der Brenner 73a und 736 gekoppelt

Das Glasgemenge wird über eine Leitung 67 in der Mitte der Leitung 84 eingegeben.

Das über die Rutsche 27c des Wirbelschicht-Kühlers 27 ausgetragene Wärmeaustauschmedium wird mittels

eines Elevators 26 nach oben transportiert und über eine Rutsche 85 auf die Fördervorrichtung 21 aufgegeben, so daß es im Kreislauf eingesetzt werden kann. Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann darin bestehen, daß eine Vorrichtung verwendet wird, in welcher ein Ausgangsstoff für die Glasherstellung, etwa Quarzsand, als Wärmeaustauschmedium benutzt wird, das mit Hilfe des Elevators 26 über die Leitung 67 dem Vorschmelzofen 50 zugeführt wird, ohne auf vorstehend beschriebene Weise rückgeführt zu werden. Da hierbei der als Wärmeaustauschmedium benutzte Ausgangsstoff des Glasgemenges vor der Einführung in die Leitung 67 erwärmt wird, kann Brennstoff für das Vorschmelzen eingespart werden. Anstelle des Wirbelschichtkühlers 27 kann auch ein anderer passender Wärmetauscher verwendet werden.

Wenn der herkömmliche Winderhitzer gemäß F i g. 5 für den Schmelzofen 40a weggelassen wird, kann das Problem der Temperaturschwankungen vermieden werden, so daß die Verbrennungsluft stets auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten, hierdurch der Betrieb vereinfacht und der wirtschaftliche Aufwand erheblich verringert werden kann.

Gemäß Darstellung in F i g. 6 werden zur Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs für die Glasherstellung durch wirksame Ausnutzung der latenten Wärme des vom Vorschmelzofen 50 und vom Schmelzofen 40a kommenden Abgases folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

1. Nach dem Erwärmen des über die Rutsche bzw. Leitung 85 zugeführten, pulverförmigen Wärmeaustauschmediums wird das zu dessen Erhitzung benutzte Abgas im Zyklon 16 durch Absaugen abgetrennt

2. Der Wärmeaustausch zwischen diesem Wärmeaustauschmedium und der Verbrennungsluft erfolgt im Wirbelschicht-Kühler 27, um die Verbrennungsluft für den Vorschmelzofen 50 und den Schmelzofen 40a vorzuwärmen.

3. Das über die Rutsche 86 zugeführte Glasgemenge und das Abgas werden zum Zyklon 70 geleitet, um das Gemenge durch Wärmeaustausch in dispergiertem Zustand zu erwärmen, worauf Gemenge und Abgas wieder voneinander getrennt werden. Hierdurch wird das Vorschmelzen des Glasgemenges begünstigt und der thermische Wirkungsgrad wesentlich erhöht, während der Winderhitzer für den Vorschmelzofen 40a entfallen kann.

Im folgenden ist der Strömungsverlauf des Abgases zur Vorwärmung des Glasgemenges sowie der Verbrennungsluft erläutert Gemäß F i g. 6 wird das im Vorschmelzofen 50 anfallende Abgas durch das Sauggebläse 11 von der Abgasleitung 55 angesaugt und über die Leitung 87 in den Zyklon 16 eingeführt um das Wärmeaustauschmedium zu erhitzen. Das von den Brennern 73a oder 736 des Schmelzofens 40a erzeugte Abgas strömt über die Leitung 13a oder 136, die Leitung 82a oder 826 und die Klappe 15 in den Zyklon 16, um zusammen mit dem im Vorschmelzofen 50 anfallenden Abgas das Wärmeaustauschmedium zu erwärmen. In die Leitung 87 wird ein als Wärmeaustauschmedium dienend sr Glasbestandteil, etwa Quarzsand, über die Leitung 85 eingeführt Dieser Glasbestandteil wird in dem die Leitung 87 durchströmenden Abgas vom Vorschmelzofen 50 und vorn Schmelzofen 40a dispergiert und in den Zyklon 16 eingeleitet um darin erwärmt zu werden.

Nach Erwärmung des Wärnieausiauschmediums strömt das Abgas in den Zyklon 70, um bei seiner Strömung durch die Leitung 88a die über die Rutsche 86 zugeführten Glasausgangsstoffe mit Ausnahme von Glasbruch und Kohlenstoff vorzuwärmen, worauf das Abgas über das Sauggebläse 11 und einen Staubabscheider 74 durch die Esse 80 zur Außenluft entlassen wird.

Das Wärmeaustauschmedium wird im Zyklon 16 vom Abgas getrennt und über die Leitung 886 in den Wirbelschicht-Kühler 27 eingeführt, in welchem es auf dem Verteiler 17a abgelegt wird. Hierbei bläst das Gebläse i7b von der Unterseite des Verteilers 17a her Verbrennungsluft ein, so daß das Wärmeaustauschmedium intensiv mit Luft durchmischt, abgekühlt und über die Rutsche 17c ausgetragen wird. Dabei wird die Luft durch das Wärmeaustauschmedium vorgewärmt.

Ein Teil des über die Leitung 88b zum Wirbelschicht-Kühler 27 geleiteten Wärmeaustauschmediums wird nach Eintritt über die Leitung 89a in den Zyklon 35 abgetrennt und für die Erwärmung der Verbrennungsluft wiederverwendet. Die durch das Wärmeaustauschmedium im Wirbelschicht-Kühler 27 vorgewärmte Verbrennungsluft wird durch das Gebläse 34 abgesaugt, um durch die Leitung 89a den Zyklon 33 und die Leitung 896 zu strömen, und ein Teil dieser Luft wird über die Leitung 90 zum Vorschmelzofen 50 geführt, während der Rest von der Klappe 15 über die Hauptleitung 82a oder 826 zum Schmelzofen 40a geleitet wird. Diese Luft wird nach Verbrennung im Vorschmelzofen 50 und im Schmelzofen 40a zu Abgas, das über den beschriebenen Strömungsweg in den Zyklon 16 zur Erwärmung des Wärmeaustauschmediums geleitet wird.

Die Gemengebestandteile, mit Ausnahme von Kohlenstoff und Glasbruch, werden miteinander vermischt über die Rutsche 86 in die Leitung 88a eingegeben, in welcher sie durch das Abgas vorgewärmt werden. Anschließend werden die so vorgewärmten Glasbestandteile zum Vorwärmen in den Zyklon 70 eing 'führt in diesem vom Abgas getrennt und über die Leitung 67 in den Vorschmelzofen 50 eingegeben.

Das Wärmeaustauschmedium, d. h. der Quarzsand bei der dargestellten Ausführungsform, wird vom Fülltrichter 76a durch den Schneckenförderer 75 über die Rutsehe 85 in die Leitung 87 gefördert, um darin vorgewärmt zu werden. Danach wird das so vorgewärmte Wärmeaustauschmedium in dem Zyklon 16 aufgefangen und über die Leitung 886 in den Wirbelschicht-Kühler 27 eingegeben, um in diesem die Verbrennungsluft vorzuwärmen. Danach wird dieses Medium von der Austragrutsche 17c durch den Eimerförderer 26 zum Fülltrichter 28 gefördert Das Wärmeaustauschmedium wird mittels einer Wägeeinrichtung 76 dosiert Die anderen Bestandteile, nämlich Soda, Pottasche, Dolomit, Kalkstein usw., werden ebenfalls gravimetrisch hinzudosiert und mittels des Förderers 37 zu einem Mischer 91 gefördert, in diesem vermischt über die Rutsche 86 durch den Förderer 36 in die Leitung 88a eingeführt und in den Zyklon 70 eingeleitet

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird Quarzsand als Wärmeaustauschmedium verwendet wobei der zum Fülltrichter 20 gefördert in der Leitung 88a erhitzt und über den Zyklon 70 in den Vorschmelzofen 50 eingegeben wird; dies bedeutet daß der Quarzsand nicht rückgeführt wird. In abgewandelter Ausführungsform kann der Quarzsand nach dem Austrag über die Rutsche 17c des Wirbelschicht-Kühlers 27 wieder mittels des Elevators 26 in den Fülltrichter 76a gefördert und

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zur Wiederverwendung umgewälzt werden.

GlasbrucM und Kohlenstoff als Bestandteile des Glases werden über eine Rutsche 91 eingegeben, die von der Rutsche für Quarzsand, Soda, Pottasche, Dolomit und Kalkstein, getrennt ist. Dabei werden die erstgenannten Bestandteile über die Rutsche 67 in den Vorschmelzofen 50 eingeführt. Da der Glasbruch normalerweise in Form grober Teilchen vorliegt, bewirkt er bei Einführung über die Rutsche 86 einen Verschleiß des Zyklons 70. ι ο

Es ist daher vorteilhaft, ihn von Zeit zu Zeit zusammen mit den anderen Glasbestandteilchen über die Rutsche 66 einzugeben, um auf diese Weise etwaige Ablagerungen abzutragen, die sich an der Innenwand des Zyklons 70 für die Vorwärmung der Glasbestandteile abgesetzt haben.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 6 kann bei Weglas-

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Temperaturscnwankungen der Verbrennungsluft vermieden weruen, wodurch der Betrieb vereinfacht und der wirtschaftliche Aufwand verringert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung, bei dem ein Brennstoff unter Zerstäubung in einer Brennkammer verbrannt wird, während Verbrennungsluft in einem Wirbel längs der Innenfläche der Brennkammer in diese eingeblasen, das Gemenge in die Brennkammer eingeführt und darin durch Erwärmung an- oder vorgeschmolzen wird, und das so vorgeschmolzene Gemenge zusammen mit dem Verbrennungsabgas über eine schräg nach unten geneigte Leitung aus dem unteren Teil der Brennkammer ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschmolzene Gemenge sodann am unteren Ende der schräg nach unten geneigten Leitung vom Abgas getrennt wird indem das Verbrennungsabgas durch eine Leitung nach oben abgeleitet wird, während das vorgeschmolzene Gemenge durch eine senkrechte Falleitung einem Schmelzofen zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge zum An- oder Vorschmelzen in der Verbrennungsluft dispergiert in der Schwebe in die Brennkammer eingebracht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß allein das vorgeschmolzene Gemenge in den Schmelzofen eingeführt wird, daß ein pulverförmiges Wärmeaustauschmedium in der Schwebe im Gas dispergiert durch das im v_OrschmeIi.ofen utj/oder im Schmelzofen anfallende Abgas er.värmt wird und daß die Verbrennungsluft für den Vorschi elzofen und/oder Schmelzofen mittels des so angewärmten Wärmeaustauschmediums vorgewärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Wärmeaustauschmedium in der Schwebe im Gas dispergiert durch das im Vorschmelzofen und/oder im Schmelzofen anfallende Abgas erwärmt wird und daß die Verbrennungsluft für den Vorschmelzofen und/oder den Schmelzofen mittels des so erwärmten Wärmeaustauschmediums vorgewärmt wird, und daß das Glasgemenge vor der Zufuhr zum Vorschmelzofen im dispergiertem Zustand in der Schwebe mittels des für das Erwärmen des Wärmeaustauschmediums benutzten Abgases und/oder des nicht dafür benutzten Abgases erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff und/oder Glasbruch zur Brennkammer getrennt vom Glasgemenge zugeführt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Brennkammer mit einem in waagerechter Richtung kreisförmigen Querschnitt, einer am Oberteil der Brennkammer vorgesehenen Lufteinlaßleitung, welche in die Brennkammer Luft in tangentialer Richtung einleitet, einen ebenfalls am Oberteil der Brennkammer angeordneten Brennstoffspeiserohr, einer mit der Lufteinlaßleitung verbundenen Einrichtung zur Zufuhr des Gemenges und einer an das untere Ende der Brennkammer angeschlossenen, schräg nach unten geneigten Leitung, gekennzeichnet durch eine mit dem unteren Ende der schrägen Leitung (3) verbundene Leitung (6) zur Förderung des vorgeschmolzenen Gemenges in Abwärtsrichtiing und durch eine sich nach oben erstreckende Leitung (5) für die Abfuhr des Verbrennungsabgases, die mit der Verbindungsstelle (4) zwischen der schrägen Leitung (3) und der Leitung (6) zur Abwärtsförderung des vorgeschmolzenen Glasgemenges verbunden ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff-Zerstäubungsdüsen (14) einander diametral gegenüberliegend dicht &n der Tangentialrichtung der Lufteinlaßleitung (10) an der Brennkammer (2) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endabschnitt der schräg nach unten geneigten Leitung (3) für den Austrag des vorgeschmolzenen Glasgemenges aus der Brennkammer (2) mit einer Verengung {4a) versehen ist und daß die Querschnittsfläche der an diesen unteren Endabschnitt angeschlossenen Abgas-Abfuhrleitung (5) besonders erweitert ist