DE3133467A1 - METHOD AND DEVICE FOR PREHEATING POWDERED MATERIALS BEFORE ITS INTRODUCTION IN A Melting Furnace - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR PREHEATING POWDERED MATERIALS BEFORE ITS INTRODUCTION IN A Melting FurnaceInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Vorerhitzen von pulverförmigen Materialien vor deren Einführung in einen Schmelzofen Method and device for preheating powdery materials before they are introduced into a melting furnace
Es sind verschiedenartige Typen von Herstellungsverfahren "bekannt, bei denen die sich im kalten Zustand oder auf Raumtemperatur befindlichen Ausgangsmaterialien durch den Einsatz von entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen in einen Schmelzofen eingeführt werden. Derartige Vorrichtungen werden häufig durch eine hydraulische oder eine andere Kühlvorrichtung geschützt, die die Wärme vom Schmelzofen absorbiert und zusätzlich die Kühlung der in den Schmelzofen eingeführten Materialien intensiviert. Bei diesen Verfahren werden die Ausgangsmaterialien erst dann erhitzt, nachdem sie in den Schmelzofen eingeführt sind, wo sie dann bei hoher Temperatur die zur Vervollständigung der endothermischen Reaktionen erforderliche Wärmemenge empfangen und eine ausreichende Fluidität erhalten, die eine Homogenisierung und Läuterung der entstehenden geschmolzenen Glasmasse sichert. Bei der Glasherstellung wurde festgestellt, daß der größere ■ Teil der den Ausgangsmaterialien zugeführten Wärmeenergie zum Erhöhen der Temperatur der Ausgangsmaterialien benötigt wird und nicht zum Zustandekommen der Reaktionen. Bei den meisten bekannten Verfahren werden die Ausgangsmaterialien am oberen Ende des Schmelzbades angeordnet und der Strahlung der Flammen ausgesetzt, die mit großer Turbulenz über ihnen zirkulieren. Da die neu eingeführten Materialien schlechte Wärmeleiter sind, ist der Wärmeaustausch schlecht, wodurch der Schmelzvorgang verlangsamt wird.There are various types of manufacturing processes "known in which the starting materials in the cold state or at room temperature by the Use of either continuous or discontinuous working devices are introduced into a melting furnace. Such devices are often by a hydraulic or other cooling device protected, which absorbs the heat from the melting furnace and additionally the cooling of the materials introduced into the melting furnace stepped up. In these processes, the starting materials are only heated after they have been introduced into the melting furnace, where they are then heated at a high temperature receive the amount of heat required to complete the endothermic reactions and a sufficient amount Maintain fluidity that allows for homogenization and refinement of the resulting molten glass mass. In glass production it was found that the larger ■ Part of the thermal energy supplied to the raw materials is required to raise the temperature of the raw materials becomes and does not cause the reactions. Both most of the known processes are the starting materials placed at the top of the molten pool and exposed to the radiation of the flames, which with great turbulence over them circulate. Because the newly introduced materials are bad Conductors of heat, the heat exchange is poor, which slows down the melting process.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Steigerung des Wirkungsgrades und der Leistung von Glasschmelz-30 The present invention particularly relates to augmentation the efficiency and performance of Glass Melt-30
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einrichtungen. Es werden Einrichtungen geschaffen, mit denen ein Glasschmelzofen mit voller Kapazität oder falls gewünscht darunter kontinuierlich und gleichmäßig betrieben werden kann. Es wird eine Vorrichtung zum Vorerhitzen der gründlich gemischten, glasbildender, Bestandteile geschaffen, bevor diese in den Schmelzofen eingegeben werden, wobei vorzugsweise die Wärme der Abgase vom Schmelzofen für ein derartiges Vorerhitzen des Glasgemisches nutzbar gemacht und ein kontinuierlicher Durchgang des Glasgemisches durch den Vorerhitzer zum Schmelzofen möglich gemacht wird.facilities. Facilities are being created with those of a glass melting furnace at full capacity or below if desired continuously and evenly can be operated. It becomes a device for preheating the thoroughly mixed glass-forming ingredients created before these are fed into the melting furnace, preferably the heat of the exhaust gases from the melting furnace made available for such preheating of the glass mixture and a continuous passage of the Glass mixture is made possible through the preheater to the melting furnace.
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, um die vorstehend aufgezeigten Ziele zu erreichen. Es wird dabei eine verbesserte Vorrichtung zum Vorerhitzen des Glasgemisches und zur Nutzbarmachung der Abgase von Glasschmelzöfen oder der heißen vorerhitzten luft von derartigen Öfen geschaffen, wie in der nachfolgenden Beschreibung sowie den zugehörigen Patentansprüchen genauer ausgeführt ist.The invention relates to an improved method and an associated device for performing the method, to achieve the goals outlined above. It is an improved device for preheating the Mixtures of glass and for the utilization of the exhaust gases from glass melting furnaces or the hot preheated air from such Furnaces created as in the description below and the associated claims is detailed.
Durch die Anordnung eines Vorerhitzers für das Glasgemisch kann die Wärmeenergie der Abgase vom Schmelzofen, die sonst durch den Kamin abgeführt würden, zum Erhitzen des Gemisches nutzbar gemacht werden. Obwohl die Verwendung von heißen Abgasen bevorzugt wird, um den Vorerhitzer zu betreiben, kann auch vorerhitzte Luft aus dem Wärmerückgewinnungs-■bereich, des Schmelzofens, die zur Verbrennung eingesetzt wird, oder auch eine zusätzliche Wärmequelle, wie beispielsweise ein Öl- oder Gasbrenner, allein oder in Kombination, zum Erhitzen der Luft oder der Abgase zum Betreiben des Vorerhitzers eingesetzt werden. Es kann auch atmosphärische Luft zum Betreiben des Vorerhitzers Verwendung finden. Durch die Anordnung des Vorerhitzers kann das Glasgemisch auf einer geeigneten vorgegebenen erhöhten Temperatur kontinuierlich einem Schmelzofen zugeführt werden, der entweder kontinuierlich oder Chargen-By arranging a preheater for the glass mixture can use the thermal energy of the exhaust gases from the furnace, which would otherwise be discharged through the chimney, to heat the mixture can be made usable. Although the use of hot exhaust gases is preferred to operate the preheater, can also be preheated air from the heat recovery ■ area, of the melting furnace, which is used for combustion, or an additional heat source, such as an oil or gas burner, alone or in combination, to heat the air or the exhaust gases to operate of the preheater. Atmospheric air can also be used to operate the preheater Find. By arranging the preheater, the glass mixture can be set on a suitable continuously fed to a melting furnace at an elevated temperature, which is either continuous or batch
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weise betrieben wird, wodurch eine gleichmäßigere Betriebsweise des Schmelzofens mit einem signifikanten Anstieg des Wirkungsgrades und der leitung erzielt werden kann. ■operated wisely, resulting in a more uniform operation of the melting furnace with a significant increase the efficiency and the line can be achieved. ■
Es existiert eine beträchtliche Anzahl von älteren US-Patenten, die sich mit dem Vorerhitzen eines Glasgemisches vor seiner Einführung in den Schmelzofen befassen. In der US-PS 3 607 170 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, gemäß dem bzw. der das Glasgemisch in einer nichtoxidierenden Atmopshäre vorerhitzt wird, während es in einer vorgegebenen Richtung durch eine Vorheizzone eines Tunnelofens befördert wird. Ein Gemisch aus Glaspulver und einem Schäummittel wird in einen Trichter eingeführt, der eine Reihe von Rohren besitzt, durch die das Gemisch hindurchläuft.There are a considerable number of prior U.S. patents which deal with preheating a glass mixture prior to its introduction into the furnace. In the US Pat. No. 3,607,170 describes a method and an apparatus according to which the glass mixture in a non-oxidizing atmosphere is preheated while moving in a predetermined direction through a preheating zone a tunnel kiln is conveyed. A mixture of glass powder and a foaming agent is introduced into a funnel, which has a series of tubes through which the mixture passes.
Die US-PS 3 172 648 betrifft das Vorerhitzen von pulverförmigen Materialien, wobei sich die Rauchgase in der Vorheizzone in direktem Kontakt mit den glasbildenden Bestandteilen befinden. Dieser Kontakt bewirkt Jedoch ein Mitreißen von Staub in den austretenden Rauchgasen.US Pat. No. 3,172,648 relates to the preheating of powdery Materials in which the flue gases in the preheating zone are in direct contact with the glass-forming Components are located. However, this contact causes dust to be entrained in the exiting smoke gases.
Die US-PS 4 045 197 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wiedergewinnung der Abgaswärme aus den Abgasen eines Glasschmelzofens, wobei diese Abgase über Heizrohre in eine Umfassung geleitet werden, in der die eingegebenen Glasmaterialien vorerhitzt werden, bevor sie einem Schmelzofen zugeführt werden. Die Heizrohre enthalten metallisches Natrium als Arbeitsmittel.U.S. Patent No. 4,045,197 relates to an apparatus and method for recovering exhaust heat from the Exhaust gases from a glass melting furnace, these exhaust gases being passed through heating pipes into an enclosure in which the input glass materials are preheated before they are fed to a melting furnace. The heating pipes contain metallic sodium as a working medium.
Die US-PSen 3 788 832 und 3 880 639 betreffen beide das Vorerhitzen von angesammelten Glasmaterialien durch direkten Kontakt mit einem Abgas, das von einem Glasschmelzofen abgegeben wird.U.S. Patents 3,788,832 and 3,880,639 both relate to this Preheating of accumulated glass materials by direct contact with an exhaust gas from a glass melting furnace is delivered.
Die US-PS 3 185 554 betrifft ein Verfahren zum Vorerhitzen von Glasmaterialien durch von den Abgasen unabhängige Heizeinrichtungen, so daß keine unvorhersehbare BeziehungU.S. Patent 3,185,554 relates to a method of preheating of glass materials by heating devices independent of the exhaust gases, so that no unpredictable relationship
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zwischen varrierenden Mengen an Abgaswärme und der zum Vorerhitzen der nicht geschmolzenen Materialien benötigten Wärmemenge existieren.between varying amounts of exhaust gas heat and the Preheating the unmelted materials requires amount of heat exist.
Eine beträchtliche Anzahl von anderen Patenten betrifft den direkten Wärmeaustausch zwischen den eingegebenen Chargenmaterialien und den Abgasen eines Glasschmelzofens ο Hierzu zählen die ÜS-PSen 3 607 190, 4 026 691, 3 526 492, 3 350 213, 1 543 770, 3 753 743, 1 610 377 und 4 099 953.A significant number of other patents relate to direct heat exchange between the entered ones Batch materials and the exhaust gases of a glass melting furnace ο These include the ÜS PSs 3 607 190, 4 026 691, 3 526 492, 3,350,213, 1,543,770, 3,753,743, 1,610,377 and 4,099,953.
In· der Patentliteratur sind viele Techniken zur Durchführung eines direkten oder indirekten Wärmeaustausches zwischen den heißen Abgasen eines Glasschmelzofens und den eingegebenen Chargenmaterialien beschrieben. Keine dieser Techniken ist jedoch in der Lage, die mit der Erfindung erreichten Ergebnisse zu erzielen.There are many techniques for performing this in the patent literature a direct or indirect heat exchange between the hot exhaust gases of a glass melting furnace and the input Batch materials described. However, none of these techniques are capable of working with the invention to achieve the results achieved.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben.The invention is now based on an exemplary embodiment described in detail in connection with the drawing.
Es zeigen:
20Show it:
20th
Figur 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise weggebrochen, einer Vorrichtung zum Vorerhitzen von Glasausgangsmaterialien; undFigure 1 is a perspective view, partially broken away, a device for preheating glass raw materials; and
Figur 2 einen vergrößerten Teilvertikalschnitt durchFigure 2 is an enlarged partial vertical section
die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung.the device shown in FIG.
In der Zeichnung ist ein Glasschmelzofen 10 vom fiegenerativtyp dargestellt, der einen Boden aus feuerfesten Steinen aufweist, auf dem die Schmelze aus den glasbildenden Bestandteilen angeordnet ist. Gas und Luft werden normalerweise gemischt und im Schmelzofen über den glasbildenden Materialien verbrannt. Durch die dabei entstehende Wärme wird das Materialgemisch in eine Masse geschmolzenen Glases überführt, die von einem Ende abgegeben oder zum Läutern weiterverarbeitet wird. Die Regenerativ- oder Wärmespeicherkammern oder Kanäle sind normalerweiseIn the drawing, a glass melting furnace 10 is of the aeronautical type shown, which has a bottom made of refractory bricks, on which the melt from the glass-forming Components is arranged. Gas and air are usually mixed and placed in the furnace over the glass-forming ones Burned materials. The resulting heat melts the material mixture into a mass Transferred glass, which is delivered from one end or further processed for refining. The regenerative or Heat storage chambers or channels are usually
unterhalb der Schmelzkammer des Ofens angeordnet.arranged below the melting chamber of the furnace.
Gas und luft werden normalerweise durch die Regenerativkanäle unter dem Boden des Ofens zum Vorerhitzen undGas and air are normally passed through the regenerative channels under the bottom of the oven for preheating and
• 5 durch Seitenöffnungen, die in die Schmelzkammer des Ofens führen, geführt, wo sie zum Schmelzen der glasbildenden Bestandteile verbrannt werden. Die heißen Abgase werdendanach durch gegenüberliegende Seitenöffnungen geschickt und dann durch die Regenerativkanäle zur Wärmewiedergewinnung und schließlich durch Abgaskanäle und einen Entleerungsschacht. Fach einer begrenzten Zeitdauer einer solchen Betriebsweise wird die Bahn des einströmenden Gases und der Luft durch geeignete Schieber und Zeitschalter umgelenkt, so daß die brennbaren Gase danach 5 aus gegenüberliegenden Öffnungen in die Schmelzkammer eindringen. Die heißen Abgase verlassen hierbei die Schmelzkammer durch gegenüberliegende Abgaskanäle, die zum Schacht bzw. Kamin führen. Durch diese alternierende Betriebsweise der Regenerativkanäle in bezug auf den eindringenden Brennstoff und die austretenden heißen Abgase wird der Brennstoff durch die feuerfesten Steine der Regenerativkanäle, die durch die austretenden Abgase, die die Kanäle vorher durchströmt haben, erhitzt worden sind, vorerhitzt. Die vorstehend wiedergegebene Beschreibung betrifft eine bekannte Konstruktion eines Glasschmelzofens und wird hier nur als Ausführungsbeispiel wiedergegeben. Zum Betreiben der Vorrichtung zur Vorerhitzung können nämlich sovohl die Abgase vom Schmelzofen als auch vorerhitzte Verbrennungsluft aus dem Schmelzofen oder zusätzliche at-nosphärische Luft, die in geeigneter Weise vorerhitzt worden ist, Verwendung finden.• 5 through side openings into the melting chamber of the furnace lead, led, where they are burned to melt the glass-forming components. The hot exhaust gases are afterwards sent through opposite side openings and then through the regenerative channels for heat recovery and finally through exhaust ducts and an emptying shaft. A limited period of time one drawer such operation, the path of the inflowing gas and air is diverted by suitable slide and time switch, so that the combustible gases afterwards 5 penetrate into the melting chamber from opposite openings. The hot exhaust gases leave the melting chamber through opposite flue gas ducts that lead to the shaft or chimney. Through this alternating mode of operation of the regenerative channels with regard to the penetrating fuel and the hot exhaust gases exiting is the Fuel through the refractory bricks of the regenerative ducts, which are carried by the exhaust gases that enter the ducts have previously flowed through, have been heated, preheated. The description given above relates to a known construction of a glass melting furnace and is shown here only as an exemplary embodiment. To operate the device for preheating can namely both the exhaust gases from the melting furnace and preheated Combustion air from the furnace or additional atmospheric air that is suitably preheated has been used.
Nach der erfindungsgemäßen Lehre ist ein Vorerhitzer in der Nähe des Materialeingabeendes des Glasschmelzofens auf einer Höhe angeordnet, die über der normalen Höhe der Beschickungsvorrichtungen 12 des Ofens liegt. Die glasbildenden Bestandteile werden in einem in geeigneter Weise vermischten Zustand über geeignete Einrichtungen, bei-According to the teaching of the invention, a preheater is located near the material input end of the glass melting furnace located at a level which is above the normal level of the loaders 12 of the furnace. The glass-forming ingredients are used in an appropriate manner mixed state via suitable facilities, both
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spielsweise einen Vertikalförderer 32, dem oberen Ende des Vorerhitzers 11 zugeführt. Bei dem Vertikalförderer kann es sich um irgendeine übliche Konstruktion eines Endlosketten- oder Eimerförderers handeln, die in der lage ist, das Materialgemisch von einem Haufen oder einem Bunker aufzunehmen und dieses auf eine Sinne zu geben, durch die es in das obere Ende des Vorerhitzers einströmt. Das glasbildende Gemisch umfaßt die normalen miteinander vermischten Chargenbestandteile und kann oder kann auch nicht Glasbruch zur Bildung der Schmelze enthalten. Der Glasbruch besitzt normalerweise eine Größe von etwa i/2 bis 1 Zoll U.S. mesh size, wobei die kleinere Größe bevorzugt wird, um einen Durchgang durch den Vorerhitzer ohne Brückenbildung zu ermöglichen.for example a vertical conveyor 32, the upper end of the preheater 11 is supplied. The vertical conveyor can be of any conventional construction Acting endless chain or bucket conveyor, which is able to transfer the material mixture from a pile or a bunker and to give this to a sense through which it is in the upper end of the preheater flows in. The glass-forming mixture comprises the normal batch ingredients mixed together and can or may not contain broken glass to form the melt. The broken glass usually has one From about 1/2 to 1 inch U.S. mesh size, with the smaller size preferred, to allow one pass through to enable the preheater without bridging.
Der Vorerhitzer umfaßt typischerweise eine vertikale Kammer 13 niit einem rechteckigen Querschnitt, die mit einer pyramidenstumpfförmigen oberen Abdeckung 14 versehen ist. Die Hauptmasse des Glasmaterials wird durch eine Rinne 15 in den Bodenbereich eines Vertikalförderers 32 eingeführt, um zum oberen Ende des Vorerhitzers 11 gefördert zu werden. Zwischen der umschlossenen oberen Abdeckung und dem Hauptabschnitt des Vorerhitzers ist eine innere horizontale obere Platte 16 angeordnet, in die eine Vielzahl von offenendigen Rohren 17 an ihren oberen Enden eingeführt ist. Die Rohre sind im Abstand voneinander und parallel zueinander in vertikaler Ausrichtung montiert, so daß das Glasmaterial durch die Rohre hindurchgeführt werden kann. Sie weisen vorzugsweise einen Innendurchmesser von etwa 4 Zoll auf und erstrecken sich über den mittleren Abschnitt des Vorerhitzers bis zu einer inneren unteren Horizontalplatte 18, in die sie in ähnlicher Weise eingeführt sind. Somit umfaßt der mittlere Abschnitt des Vorerhitzers ein Gehäuse mit einer Rohranordnung. Die Anzahl der Rohre und die Abmessungen des Vorerhitzers hängen von der Größe des Glasschmelzofens ab, mit dem der Vorerhitzer zusammen verwendet wird, und den gewünschten Betriebsbedingungen.The preheater typically comprises a vertical chamber 13 having a rectangular cross-section, which with a frusto-pyramidal top cover 14 is provided is. The main mass of the glass material is through a channel 15 in the bottom area of a vertical conveyor 32 to be conveyed to the top of the preheater 11. Between the enclosed upper Cover and the main section of the preheater is an inner horizontal top plate 16 arranged in which a plurality of open ended tubes 17 at their upper ends is inserted. The tubes are spaced from one another and parallel to one another in a vertical orientation mounted so that the glass material can be passed through the tubes. They preferably wise have an inside diameter of about 4 inches and extend across the central portion of the preheater up to an inner lower horizontal plate 18, into which they are inserted in a similar manner. Consequently the central portion of the preheater includes a housing with a tube assembly. The number of pipes and the Dimensions of the preheater depend on the size of the glass furnace with which the preheater is associated is used and the desired operating conditions.
Die Rohre sind an Mittelpunkten von etwa 6 bis 8 Zoll Entfernung montiert, wenn Rohre mit einem Innendurchmesser von 4 Zoll Verwendung finden, und die Eckrohre werden normalerweise weggelassen, wenn der Vorerhitzer eine rechteckige oder quadratische Querschnittsform besitzt. Die Rohre bestehen vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl, so daß sie ohne Rosten oder Korrosion über einen längen Zeitraum benutzt werden können. Sie sind normalerweise in gleichen Abständen angeordnet, um einen optimalen Durchfluß des partikelförmigen Glasmaterials zu ermöglichen. The tubes are about 6 to 8 inches at midpoints Distance mounted if 4 inch ID tubes are used, and the corner tubes are usually omitted when the preheater has a rectangular or square cross-sectional shape. The tubes are preferably made of carbon steel or stainless steel so that they can be used for a long period of time without rusting or corrosion. They are usually evenly spaced to allow optimal flow of the particulate glass material.
Der untere Abschnitt des Vorerhitzers umfaßt einen pyramidenstumpf förmigen Bodentrichter 20, in den die offenendigen Rohre 17 das erhitzte Glasmaterial abgeben. Der Bodentrichter endet an seinem unteren Ende in einer Abgabekammer 21 mit einem Schneckenförderer, welche mit einem Verteilerventil 22 in Verbindung steht. Das Verteilerventil weist einen Y-förmigen Ausgangsabschnitt auf, um den größeren Anteil des erhitzten Glasmaterials durch eine Rinne 23 einer Beschickungsvorrichtung 24 zuzuführen. Die Beschickungsvorrichtung ist in der Lage, das erhitzte Glasmaterial über ein mit einer Schnecke versehenes Beschickungselement oder andere bekannte Einrichtungen in den Schmelzofen 10 einzuführen.The lower portion of the preheater comprises a truncated pyramid-shaped bottom funnel 20 into which the open-ended Tubes 17 release the heated glass material. The bottom funnel ends at its lower end in a dispensing chamber 21 with a screw conveyor which is connected to a distribution valve 22. The distribution valve has a Y-shaped outlet portion to to feed the larger portion of the heated glass material through a channel 23 to a loading device 24. The loading device is able to feed the heated glass material via a screw conveyor Introduce the feed element or other known means into the furnace 10.
Unmittelbar über dem am Boden des Vorerhitzers angeordneten inneren Verteilerelement 18 ist ein Abgaskanal 25 zum Einleiten von heißen Abgasen in den unteren Bereich des Vorerhitzers montiert. Der Kanal ist so ausgebildet, daß er sich in einen relativ flachen, breiten Kanaleinlaß öffnet, der eine der Breite des Vorerhitzers vergleichbare Breite aufweist, um die heißen Abgase über die volle Breite des Vorerhitzers einführen zu können.Immediately above the one located at the bottom of the preheater inner distributor element 18 is an exhaust duct 25 for Introducing hot exhaust gases into the lower part of the preheater mounted. The channel is designed in such a way that that it opens into a relatively flat, wide channel inlet one the width of the preheater has a comparable width in order to introduce the hot exhaust gases over the full width of the preheater can.
Unmittelbar unter dem inneren Verteilerelement 16 am oberen Ende des Vorerhitzers ist ein Abgaskanal 26 zum Herausleiten der heißen Abgase aus dem oberen Bereich des Vorerhitzers montiert. Der Kanal besteht aus einem relativ flachen, breiten Kanalauslaß, der eine mit der Breite des Vorerhitzers vergleichbare Breite aufweist, um die heißen Gase über die vollständige Breite des Vorerhitzers entfernen zu können.Immediately below the inner distributor element 16 at the top The end of the preheater is an exhaust gas duct 26 for guiding the hot exhaust gases out of the upper region of the preheater assembled. The channel consists of a relatively flat, wide channel outlet, the one with the width of the preheater has a comparable width to the to be able to remove hot gases over the full width of the preheater.
Eine Vielzahl von flachen Leitplatten 27 ist versetzt zueinander und im Abstand voneinander zwischen der oberen 16 und der inneren 18 Innenplatte des Vorerhitzers montiert. Die Leitplatten 27 sind mit Öffnungen versehen, durch die sich die Rohre 17 zwischen ihrem oberen und unteren Ende erstrecken. Sie sind desweiteren in der Lage, die nach oben strömenden heißen Abgase in einer kreisförmigen Bahn zu leiten, um die Gasströmung turbulent zu machen und dadurch die Wärmeübertragung auf die Rohre und das sich durch diese durch Schwerkraftwirkung nach unten bewegende Glasmaterial zu verbessern.A plurality of flat guide plates 27 are staggered mounted to each other and spaced from each other between the upper 16 and inner 18 inner plates of the preheater. The guide plates 27 are provided with openings through which the tubes 17 between their upper and extend lower end. They are also able to control the hot exhaust gases flowing upwards in one circular path to make the gas flow turbulent and thereby the heat transfer to the tubes and to improve the glass material moving down by gravity.
Das Materialgemisch verläuft allmählich und kontinuierlich vom oberen Ende zum unteren Ende des Vorerhitzers. Es wird dann in einem gleichmäßig erhitzten und gut gemischten Zustand vom Bodentrichter des Vorerhitzers der Beschickungsvorrichtung 24 des Schmelzofens zugeführt. Das Glasmaterial wird somit langsam und kontinuierlich nach unten in den Schmelzofenbereich gefördert, um dort geschmolzen zu werden.The material mixture gradually and continuously goes from the top to the bottom of the preheater. It is then in an evenly heated and well mixed state from the bottom funnel of the preheater fed to the charging device 24 of the melting furnace. The glass material thus becomes slow and continuous conveyed down into the melting furnace area in order to be melted there.
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Das in dem Vorerhitzer befindliche Glasmaterial wird durch die heißen Abgase, die von dem Schmelzofen vor ihrem Eintritt in den Kamin abgezogen werden, indirekt erhitzt. Wie man der Darstellung entnehmen kann, dringen die heißen Gase in den unteren Bereich des Vorerhitzers in der Nähe des unteren Endes der Rohre und über der unteren Platte 18 in diesen ein, strömen in einer serpentinenförmigenThe glass material in the preheater is replaced by the hot exhaust gases emitted from the furnace in front of it Entrance to the chimney can be deducted, indirectly heated. As you can see from the illustration, the hot ones penetrate Gases in the lower part of the preheater nearby of the lower end of the tubes and into them above the lower plate 18 flow in a serpentine manner
3 1 33A673 1 33A67
Bahn um die Leitplatten 27 herum bis zum oberen Ende des Vorerhitzers an der oberen Platte 16 und verlassen danach den Vorerhitzer durch den Kanal 26. Die Ein- und Auslaßkanäle 25 und 26 können mit Schiebern versehen sein, so daß die Strömung der heißen Gase durch den Vorerhitzer genau reguliert werden kann. Die sich im Gegenstrom zu den nach unten innerhalb der Rohre geförderten glasbildenden Materialien strömenden Gase bewegen sich zwischen den Rohren und um diese herum, wobei sie die Rohre und das darin enthaltene Glasmaterial indirekt erhitzen. Die heißesten Gase wirken somit auf den heißesten Teil der glasbildenden Bestandteile im unteren Bereich des Vorerhitzers ein und erhitzen die Bestandteile somit um eine weitere Stufe, bevor sie in den Schmelzofen eingegeben werden. Wie bereits vorher erwähnt, können die heißen Gase aus Abgasen aus der Heizzone des Schmelzofens oder vorerhitzter Luft aus dem Gitterbereich des Ofens oder vorerhitzter Außenluft bestehen, die vor der Abgabe an den Vorerhitzer zusätzlich erhitzt worden ist.Track around the guide plates 27 to the top of the Preheater on the upper plate 16 and then leave the preheater through the channel 26. The inlet and outlet channels 25 and 26 can be provided with slides, so that the flow of hot gases through the preheater can be precisely regulated. Which are in countercurrent to the glass-forming ones conveyed downwards inside the tubes Materials flowing gases move between and around the pipes, taking them down the pipes and indirectly heat the glass material contained therein. The hottest gases thus act on the hottest part of the glass-forming components in the lower area of the preheater and thus heat the components by one another stage before they are fed into the furnace. As mentioned before, they can be called Gases from exhaust gases from the heating zone of the melting furnace or preheated air from the grille area of the furnace or exist preheated outside air, which has been additionally heated prior to delivery to the preheater.
Durch richtige Ausbildung der oberen und unteren Trichterabschnitte des Vorerhitzers, die wie erwähnt kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wird ein relativ gleichmäßiger und glatter Durchfluß der Materialien über die gesamte Vertikalhöhe des Vorerhitzers erreicht. Somit werden Durchflußgeschwindigkeiten durch alle Wärmetauscherrohre erzielt, mittels denen diese zu allen Zeiten gefüllt gehalten werden können, was eine gleichmäßige Vorerhitzung möglich macht. Die bevorzugte Konstruktion weist einen geraden Abschnitt mit abgerundeten Ecken am oberen Bereich oberhalb der Rohre und einen keilförmigen Trichter mit abgerundeten Ecken am Boden an den unteren Rohrenden auf, so daß eine kontinuierliche Bewegung des heißen und trockenen Materials möglich ist. Damit wird eine ausreichende Druckhöhe über den Rohren aufrechterhalten, um einen derartigen Durchfluß sicherzustellen. Desweiteren findet eine geeignete Beschickungseinheit Verwendung, um das vorerhitzte Material vom Boden des Trichters entfernen zu können.By properly designing the upper and lower funnel sections of the preheater, which, as mentioned, are frustoconical, becomes a relatively more uniform and smooth flow of materials is achieved across the entire vertical height of the preheater. Thus become Flow rates achieved through all heat exchanger tubes, by means of which these kept filled at all times which makes uniform preheating possible. The preferred construction has a straight section with rounded corners at the top above the tubes and with a wedge-shaped funnel rounded corners on the floor at the lower pipe ends, so that continuous movement of the hot and dry material is possible. This will be a sufficient Maintain pressure head above the pipes to ensure such flow. Further a suitable loading unit is used to remove the preheated material from the bottom of the hopper to be able to.
Das Verteilerventil 22 dient dazu, das abwärts strömende Materialgemisch in einen größeren und kleineren Teil aufzuteilen. Der größere Teil wird über die Rinne 23 in die Beschickungsvorrichtung 24 abgegeben, während der kleinere Teil in eine Rinne 30 eingeführt wird, in der er mit dem eingeführten kalten Material von der Materialquelle vermischt wird. Das heiße und kalte Material wird dann nach unten zum Boden des Vertikalförderers 32 transportiert, der die Aufwärtsförderung des Materials übernimmt und dieses über die Einlaßrinne 33 dem oberen Ende des Vorerhitzers zuführt.The distribution valve 22 is used to the downward flowing Divide the material mixture into a larger and a smaller part. The greater part is over the gutter 23 in the feeder 24 is discharged while the smaller part is introduced into a chute 30 in the it is mixed with the introduced cold material from the material source. The hot and cold material will then transported down to the bottom of the vertical conveyor 32, which takes over the upward conveyance of the material and this via the inlet channel 33 to the upper end of the preheater.
Durch richtige Dosierung und gründliches Mischen des umgewälzten heißen Materialanteils und des neu eingeführten kalten Materialanteils kann eine gleichmäßige und kontinuierliche Betriebsweise des Vorerhitzers aufrechterhalten werden. Dies kann erreicht werden, wenn die Temperaturbedingungen und die Strömungsparameter der Gase und des Ausgangsmaterials richtig eingestellt werden= Eine derartige gleichmäßige Betriebsweise ermöglicht das Aufrechterhalten von im wesentlichen konstanten Bedingungen im Vorerhitzer, so daß merklich heißeres Material dem Schmelzofen zugeführt werden kann, wodurch dessen Wirkungsgrad wesentlich verbessert wird. By correct dosage and thorough mixing of the circulated hot material portion and the newly introduced cold material portion can be a uniform and continuous Maintain preheater operation will. This can be achieved if the temperature conditions and the flow parameters of the gases and the starting material are set correctly = such a uniform mode of operation makes this possible Maintaining substantially constant conditions in the preheater so that noticeably hotter material will result Melting furnace can be fed, whereby its efficiency is significantly improved.
Die Temperatur der Kamingase, die in den Vorerhitzer eindringen, ander11 sich naturgemäß mit den Schmelzofenbedingungen. Die Temperatur beträgt jedoch normalerweise 900 bis 11000P und befindet sich häufig über beträchtliche Zeitperioden auf einem Durchschnittswert von etwa 1000 P. Die den Vorerhitzer verlassenden Gase besitzen eine Temperatur von etwa 400 P bis 600 F, wobei der Durchschnittswert bei etwa 5000P liegt.The temperature of the fire gases that enter the preheater, the other 11 are naturally with the furnace conditions. However, the temperature is normally 900 to 1100 0 P and is often considerable time periods on an average value of about 1,000 P. The preheater gases leaving have a temperature of about 400 P to 600 F, with the average value at about 500 0 P is .
Offensichtlich können zusätzliche Heiζeinrichtungen für den Vorerhitzer vorgesehen werden, falls dies gewünscht wird, obwohl die Abgase des Schmelzofens normalerweise für die wirtschaftlichste Betriebsweise vollständigObviously, additional heating devices for the preheater can be provided if so desired, although the furnace exhaust gases normally for the most economical operating mode completely
ausreichen. Die Abgase oder die Heißluft dringen normalerweise in den Vorerhitzer mit einer Temperatur von etwa 90O0P bis 1100°F ein, nachdem sie den Verbrennungs- oder Gitterbereich des Schmelzofens verlassen haben. Wie erwähnt, kann auch vorerhitzte Verbrennungsluft, die den Wärmerückgewinnungsbereich des Schmelzofens durchströmt hat, zum Erhitzen des Materials im Vorerhitzer verwendet werden, oder es kann eine getrennte zusätzliche Wärmequelle, wie beispielsweise ein Brenner, Verwendung finden. Die Abgase oder die Heißluft verlassen normalerweise den Vorerhitzer mit einer Temperatur von etwa 4000P bis 60O0F.sufficient. The exhaust gases or the hot air normally penetrate into the preheater with a a temperature of about 90O 0 P to 1100 ° F, after they have left the incineration or grid area of the furnace. As mentioned, preheated combustion air that has flowed through the heat recovery area of the melting furnace can also be used to heat the material in the preheater, or a separate additional heat source, such as a burner, can be used. The exhaust gases or the hot air normally leave the preheater at a temperature of around 400 0 P to 60 0 F.
Das Materialgemisch dringt normalerweise in. das obere Ende des Vorerhitzers bei einer Temperatur von etwaThe mixture of materials normally penetrates into the upper one End of the preheater at a temperature of about
•j 5 25O°F ein und verläßt den Vorerhitzer am Verteilerventil 22 bei einer Temperatur von etwa 8000F bis 10000F. Die vorstehend genannten Temperaturen können mit einer Menge an wieder umgewälztem Material erreicht werden, die von etwa 25 bis 30 Gewi.-^ reicht. Derartige Temperaturen sind mit einem Glasschmelzofen möglich, der in der,Lage ist, etwa 240 Tonnen pro Tag herzustellen.• j 5 250 ° F and exits the preheater at manifold valve 22 at a temperature of about 800 0 F to 1000 0 F. The above temperatures can be achieved with an amount of recirculated material ranging from about 25 to 30 wt. - ^ is enough. Such temperatures are possible with a glass melting furnace capable of producing about 240 tons per day.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Vorerhitzer ist in der Lage, kontinuierlich zu arbeiten, wenn das Glasmaterial · im kühleren oberen Bereich des Vorerhitzers über der Siedetemperatur von Wasser gehalten wird. Wenn die Materialtemperatur in diesem Bereich unter den Siedepunkt von Wasser fallen kann, kann die Restfeuchtigkeit innerhalb des Materials in den Rohren und innerhalb der oberen Abdeckung 14 des Vorerhitzers kondensieren» was ein Verstopfen der Rohre und Brückenbildungen bei der normalerweise strömenden Masse hervorruft. Ein derartiges Verstopfen verhindert eine optimale Betriebsweise des Vorerhitzers und kann über eine längere Zeitdauer nicht toleriert werden. Indem alle Flächen des Vorerhitzers, die mit dem Material in Kontakt treten, über der Taupunkt- oder Siedetemperatur des im Material enthaltenen The preheater designed according to the invention is in the Able to work continuously when the glass material · In the cooler upper area of the preheater above the The boiling temperature of water is maintained. If the material temperature in this range is below the boiling point of Water can fall, the residual moisture can fall within of the material in the tubes and inside the top Preheater cover 14 condenses »which is a clogging which creates pipes and bridges in the normally flowing mass. Such clogging prevents optimal operation of the preheater and cannot be tolerated over a long period of time. By removing all surfaces of the preheater, that come into contact with the material, above the dew point or boiling temperature of that contained in the material
Wassers gehalten werden, kann ein Anhaften des Materials an den Flächen verhindert und ein glatter Durchfluß aufrechterhalten werden.Water can cause the material to stick on the surfaces and maintain a smooth flow will.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Wechselwirkung zwischen einem Vorerhitzer und einem Schmelzofen, wobei der Vorerhitzer mit heißen Gasen in Verbindung steht, die zu einem Kamin geführt werden, beschränkt. Falls dies wünschenswert ist, kann ein Vorerhitzer an eine Reihe von Schmelzöfen angeschlossen werden, oder eine Reihe von Vorerhitzern kann einem Schmelzofen und den davon herrührenden Abgasen zugeordnet werden.The present invention is not directed to the interaction between a preheater and a melting furnace, wherein the preheater is in communication with hot gases led to a chimney. If so If it is desirable, a preheater can be attached to a series of furnaces, or a series of Preheaters can be assigned to a melting furnace and the exhaust gases emanating from it.
Die vorliegende Erfindung kann auch zum Erhitzen von einzelnen Glasmaterialbestandteilen, wie beispielsweise Sand, Kalkstein, Sodaasche etc.,verwendet werden, um beispielsweise von diesen BestandteilenFeuchtigkeit vor der Einführung in einen Schmelzofen zu entfernen. Darüber hinaus können auch Glasbruch oder Mischungen aus Glasbruch und glasbildenden Materialien in einem breiten Bereich von Verhältnissen in der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung und durch das erfindungsgemäße Verfahren erhitzt werden, solange wie das partikelförmige Material einen oder mehrere flüchtige Bestandteile auf- .The present invention may also for heating individual glass material components, such as sand, limestone, soda ash etc., are used, for example, of these ingredients remove n moisture prior to introduction into a melting furnace to. In addition, broken glass or mixtures of broken glass and glass-forming materials can be heated in a wide range of ratios in the device designed according to the invention and by the method according to the invention, as long as the particulate material contains one or more volatile constituents.
weist, der innerhalb der Heizvorrichtung kondensiert.which condenses within the heater.
Derartige Bestandteile können einzeln oder in Verbindung mit anderen Bestandteilen auf Temperaturen erhitzt werden, die von etwa 6000F bis 8000F reichen. Wenn Glasbruch allein erhitzt wird, so können noch höhere Temperaturen Verwendung finden.Such ingredients can be heated individually or in conjunction with other ingredients to temperatures ranging from about 600 ° F to 800 ° F. If broken glass is heated alone, even higher temperatures can be used.
Das Gemisch aus Glasbruch und glasbildenden Materialien kann durch Recycling bis auf einen Gewichtsprozentsatz von etwa 70$ Glasbruch oder höher erhitzt werden, wobei durch das Recycling ein Verstopfen der Rohre in den kühleren Bereichen derselben aufgrund von Feuchtigkeitskondensation verhindert wird. Nahezu alle Bereiche der The mixture of broken glass and glass-forming materials can be heated by recycling to a weight percentage of about $ 70 broken glass or higher, with recycling prevents clogging of the pipes in their cooler areas due to moisture condensation. Almost all areas of the
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Rohre, insbesondere deren obere Bereiche, werden auf einer Temperatur über dem Siedepunkt von Wasser, d.h. 2120P, gehalten. Sas zu erhitzende partikelförmige Material kann einen flüchtigen Bestandteil, wie beispielsweise Wasser, oder einen zersetzbaren Bestandteil enthalten, der Wasser bei seiner Zersetzung erzeugt. Diese Bestandteile können beim Erhitzen ohne weiteres entfernt werden, ohne den . durch Schwerkraft verursachten kontinuierlichen Durchfluß des partikelförmigen Materials durch die Heizvorrichtung zu stören.Pipes, in particular their upper areas, are kept at a temperature above the boiling point of water, ie 212 ° P. The particulate material to be heated may contain a volatile component, such as water, or a decomposable component that generates water when it decomposes. These constituents can be easily removed on heating without the. to disrupt gravity-induced continuous flow of the particulate material through the heater.
L θ e r s e i t eL θ e r s e i t e
Claims (1)
2017 · Apparatus according to claim 14 »characterized in that the means for separating a larger and smaller proportion of the heated feed material components comprise a distribution valve which is arranged closely adjacent to the lower region of the preheater.
20th
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