DE60214156T2

DE60214156T2 - Verfahren und system zur zuführung und verbrennung eines pulverisierten brennstoffs in einem glasschmelzereiofen und damit zu verwendender brenner

Info

Publication number: DE60214156T2
Application number: DE60214156T
Authority: DE
Inventors: Miguel Angel Monterrey OLIN NUNEZ; Roberto Marcos Monterrey CABRERA LLANOS; Jorge Monterrey LOREDO MURPHY; Gustavo Garza Garcia MARGAIN ORTIZ; Rafael Garza Garcia VALADEZ CASTILLO; Juan Gabriel Monterrey FLORES PONCE
Original assignee: Vitro Global SA
Current assignee: Vitro Global SA
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: CO5370691A1; ATE337523T1; CN1507548A; US20040031425A1; KR100887306B1; KR100910353B1; PT1384947E; AU2002253705B8; KR20030093276A; DE60214156D1; WO2002076580A8; AU2002253705B2; JP2009196886A; CA2447635C; MY135219A; MXNL03000031A; JP2004530617A; ES2271245T3; US20020134287A1; HUP0401399A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brenner, auf ein System und auf ein Verfahren zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in einem Glasschmelzofen und insbesondere auf einen Brenner und ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Verbrennen von pulversiertem Petrolkoks in einem Glasschmelzofen. Solch ein Brenner, System und Verfahren sind bekannt aus Dokument US-A-3 969 068.
VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Das Schmelzen von Glas ist in unterschiedlichen Arten von Öfen und Arten von Brennstoffen vorgenommen worden, in Abhängigkeit von den letztendlichen Merkmalen des Produkts und auch hinsichtlich der thermischen Effizienz der Schmelz- und Veredelungsvorgänge. Elementschmelzöfen sind verwendet worden, um Glas (mittels Gasbrennstoff) zu schmelzen, wobei diese Öfen verschiedene Brenner entlang den Seiten der Öfen aufweisen, wobei die gesamte Einheit wie eine geschlossene Kiste aussieht, wo dort ein Kamin ist, der entweder am Anfang des Zuführers oder ganz am Ende des Ofens platziert ist, d.h. Richtung stromabwärts. Jedoch gibt es dort einen enormen Wärmeverlust in dem Glas, welches die bei hoher Temperatur arbeitenden Öfen verlässt. Zum Beispiel ist bei 1407°C (2500°F) die Hitze in den Abzugsgasen 62% der Hitzeeinbringung für einen Ofen, welcher mit Erdgas befeuert wird.
Um aus der verbleibenden Hitze der Abzugsgase einen Vorteil zu ziehen, ist eine durchdachtere und teurere Gestaltung herausgekommen, welche als regenerativer Ofen bezeichnet wird. Es ist gut bekannt, dass, um einen regenerativen Glasschmelzofen zu betreiben, eine Mehrzahl von Gasbrennern einem Paar von abgedichteten Regeneratoren zugeordnet ist, welche Seite an Seite angeordnet sind.
Jeder Regenerator weist eine untere Kammer, eine hitzebeständige bzw. feuerfeste Struktur oberhalb der unteren Kammer und eine obere Kammer oberhalb der Struktur auf. Jeder Regenerator weist eine jeweilige Mündung auf, welche die jeweilige obere Kammer mit einer Schmelz- und Veredelungskammer des Ofens verbindet. Die Brenner sind angeordnet, um Brennstoff zu verbrennen, wie etwa Erdgas, flüssiges Erdöl, Ölbrennstoff oder andere gasförmige oder flüssige Brennstoffe, welche geeignet sind zur Verwendung in dem Glasschmelzofen, und dabei Hitze zum Schmelzen und Veredeln der Glasherstellungsmaterialien in der Kammer zuzuführen. Die Schmelz- und Veredelungskammer wird mit Glasherstellungsmaterial an einem Ende davon beschickt, bei welchem ein Einlegevorbau angeordnet ist, und sie weist einen Schmelzeverteiler, angeordnet an dem anderen Ende davon, auf, welcher eine Reihe von Mündungen aufweist, durch welche geschmolzenes Glas von der Schmelz- und Veredelungskammer entfernt werden kann.
Die Brenner können in einer Anzahl von möglichen Konfigurationen montiert sein, z.B. in einer Durchmündungskonfiguration, einer Seitenmündungskonfiguration oder einer Untermündungskonfiguration. Brennstoff, z.B. Erdgas, wird von dem Brenner in den hereinkommen Strom von vorgeheizter Luft zugeführt, welche von jedem Regenerator während des Befeuerungszyklus kommt, und die sich ergebende Flamme und die Verbrennungsprodukte, welche in der Flamme erzeugt werden, erstrecken sich über die Oberfläche des schmelzenden Glases und übertragen Hitze auf das Glas in der Schmelz- und Veredelungskammer.
Im Betrieb werden die Regeneratoren abwechselnd in einem Zyklus betrieben zwischen Luftverbrennungs- und Hitzeauslasszyklen. Alle 20 Minuten oder 30 Minuten, abhängig von den spezifischen Öfen, wird der Weg der Flamme umgedreht. Es ist die Aufgabe eines jeden Regenerators, die ausgestoßene Hitze zu speichern, was eine größere Effizienz und eine höhere Flammentemperatur gestattet als dies mit kalter Luft andererseits der Fall wäre.
Zum Betreiben des Glasschmelzofens werden der zu den Brennern zugeführte Brennstoff und die Verbrennungsluft, welche zugeführt wird, gesteuert durch Messung an der Mündungsöffnung und der Oberseite der Struktur, der Menge an Sauerstoff und verbrennbarem Material, welches vorhanden ist, um so sicherzustellen, dass innerhalb der Schmelzkammer oder an Punkten entlang der Schmelzkammer die zugeführte Verbrennungsluft weniger ist als zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs, welcher zugeführt ist, erforderlich ist.
In der Vergangenheit war der Brennstoff, welcher verwendet wurde, um Glas zu schmelzen, Ölbrennstoff, welcher aus der Destillation von Petroleum herrührte. Für viele Jahre wurde diese Art von Brennstoff verwendet, aber die Verschärfung der Umweltbestimmungen hat zu einer Verringerung des Ölbrennstoffs gezwungen, da diese Art von Öl Verunreinigungen aufweist, welche von dem Petroleumrohöl kommen, wie etwa Schwefel, Vanadium, Nickel und einige andere Schwermetalle. Diese Art von Ölbrennstoff erzeugt Schadstoffe, wie etwa SOx, NOx und Partikelchen. In jüngster Zeit hat die Glasindustrie Erdgas als reineren Brennstoff verwendet. All die Schwermetalle und Schwefel, welche in den Flüssigstrom von Petroleumresten von der Destillation herrühren, sind im Erdgas nicht enthalten. Jedoch ist die hohe Temperatur, welche in der Flamme von Erdgas geherrscht hat, sehr wirksam zur Erzeugung von mehr NOx als anderen Schadstoffen. In diesem Sinne wurden große Anstrengungen unternommen, um Niedrig-NOx-Brenner zu entwickeln zum Verfeuern von Erdgas. Zusätzlich sind verschiedene Technologien entwickelt worden, um die Bildung von NOx zu verhindern. Ein Beispiel dafür ist die Oxy-Brennstofftechnologie, welche Sauerstoff anstelle von Luft für den Verbrennungsvorgang verwendet. Diese Technologie hat den Nachteil, einen Schmelzeinheitsofen mit einer bestimmten Vorbehandlung der Hitzeschutzmaßnahmen zu erfordern, da eine Infiltration von Luft verhindert werden muss. Die Verwendung von Sauerstoff erzeugt auch eine Flamme von höherer Temperatur, aber durch die Abwesenheit von Stickstoff ist die Erzeugung von NOx drastisch reduziert.
Der andere Nachteil des Oxy-Brennstoffvorgangs liegt in den Kosten des Sauerstoffs selbst. Um ihn günstiger zu machen, bedarf es der Platzierung einer Sauerstoffanlage neben dem Ofen, um den durch den Schmelzprozess erforderten Sauerstoff zuzuführen.
Jedoch sind durch die kontinuierlich nach oben gehende Spirale der Energiekosten (primär von Erdgas) die großen Spiegelglas-Hersteller gezwungen, "Aufpreise" auf Wagenladungen von Flachglas aufzuschlagen. Naturglaspreise sind dieses Jahr über 120% gestiegen (nur in Mexiko oder anderswo), weit oberhalb vorheriger Schätzungen.
Es herrscht unter den Insidern der Glasindustrie allgemeine Übereinstimmung, dass Vertreiber gezwungen sein werden, genauer auf diese neuen "Preiserhöhungen" zu achten und höchstwahrscheinlich gezwungen sein werden, diese weiterzugeben.
Zieht man die vorbekannte Technik in Betracht, bezieht sich die vorliegende Erfindung darauf, unterschiedliche Technologien anzuwenden, um die Schmelzkosten zu verringern, wobei ein Festbrennstoff verwendet wird, welcher aus Petroleumrückständen der Destillationstürme stammt, wie etwa Petrolkoks, um zur Glasherstellung in einer für die Umwelt sauberen Weise verwendet zu werden.
Der Hauptunterschied dieser Art von Brennstoff bezüglich Ölbrennstoff und Erdgas liegt in dem physikalischen Zustand der Materie, da Ölbrennstoff in einer flüssigen Phase vorliegt, Erdgas in einer gasförmigen Phase vorliegt, wohingegen Petrolkoks z.B. fest ist. Ölbrennstoff und Petrolkoks weisen die gleichen Arten von Verunreinigungen auf, da beide von ihnen von Rückständen des Destillationsturms von Rohöl herstammen. Der signifikante Unterschied liegt in der Menge der Verunreinigungen, welche jeweils in jedem davon enthalten sind. Petrolkoks wird hergestellt in drei Arten von unterschiedlichen Verfahren, genannt verzögert, flüssig und flexi. Die Rückstände des Destillationsvorgangs werden in Trommeln platziert und dann aufgeheizt von 518°C bis 537°C (900° bis 1000°F) für bis zu 36 Stunden, um die meisten der verbleibenden flüchtigen Stoffe von den Rückständen herauszunehmen. Die flüchtigen Stoffe werden von der Oberseite der Verkokungstrommeln abgezogen und das verbleibende Material in den Trommeln ist eine harte Steinherstellung von um die 90% Kohlenstoff und dem Rest all der Verunreinigungen von dem verwendeten Rohöl. Der Stein wird von der Trommel abgezogen unter Verwendung von hydraulischen Bohrern und Wasserpumpen.
Eine typische Zusammensetzung von Petrolkoks ist wie folgt gegeben: Kohlenstoff etwa 90%; Wasserstoff etwa 3%; Stickstoff von etwa 2% bis 4%; Sauerstoff etwa 2%; Schwefel von etwa 0,05% bis 6%; und anderes etwa 1%.
VERWENDUNG VON PETROLKOKS
Feste Petroleumbrennstoffe sind bereits verwendet worden in der Zement- und Dampfkraftwerk-Erzeugungsindustrie. Gemäß Pace Consultants Inc. lag die Verwendung von Petrolkoks im Jahr 1999 jeweils für die Zement- und Energieerzeugung zwischen 40% und 14%.
In beiden Industriezweigen wird die Verbrennung von Petrolkoks verwendet als ein direktes Befeuerungssystem, in welchem die durch die Verbrennung des Brennstoffs erzeugte Atmosphäre in direktem Kontakt mit dem Produkt ist. Im Fall der Zementherstellung ist ein Drehofen erforderlich, um ein vom Produkt erfordertes thermischen Profil vorzusehen. In diesem Drehofen wird immer eine Schale aus geschmolzenem Zement ausgebildet, welche den direkten Kontakt der Verbrennungsgase und -flammen mit den hitzebeständigen Elementen des Ofens vermeidet, wodurch ein Angriff davon vermieden wird. In diesem Fall absorbiert das kalzinierte Produkt (Zement) die Verbrennungsgase, was erosive und abrasive Wirkungen von Vanadium, SO3 und NOx in dem Drehofen vermeidet.
Jedoch ist die Verwendung von Petrolkoks als Brennstoff aufgrund des hohen Schwefelgehalts und von Vanadium in der Glasindustrie nicht üblich, aufgrund der negativen Wirkung auf die Struktur der hitzebeständigen Elemente und aufgrund von Umweltproblemen.
PROBLEME BEI DEN HITZEBESTÄNDIGEN ELEMENTEN
Die Glasindustrie nutzt verschiedene Arten von hitzebeständigen Materialien und die meisten von ihnen werden verwendet, um unterschiedliche Funktionen zu erreichen, nicht nur die thermischen Bedingungen, sondern auch den chemischen Widerstand und mechanische Erosion aufgrund der Verunreinigungen, welche in fossilen Brennstoffen enthalten sind.
Eine Verwendung von fossilem Brennstoff als Hauptenergiequelle stellt eine Eingabe von unterschiedlichen Arten von Schwermetallen in den Ofen dar, enthalten in dem Brennstoff, wie etwa: Vanadiumpentoxid, Eisenoxid, Chromoxid, Kobalt usw. Beim Vorgang der Verbrennung gasen die meisten schweren Metalle aus aufgrund des niedrigen Dampfdrucks der Metalloxide und der hohen Temperatur des Schmelzofens.
Die chemische Eigenschaft der Abzugsgase, welche aus dem Ofen kommen, ist meist sauer, aufgrund des hohen Schwefelgehalts von dem fossilen Brennstoff. Auch das Vanadiumpentoxid zeigt ein saures Verhalten, wie etwa die Schwefelabzugsgase. Vanadiumoxid ist eines der Metalle, welches eine Quelle der Beschädigung an grundlegenden hitzebeständigen Elementen ist, aufgrund des sauren Verhaltens dieses Oxids im gasförmigen Zustand. Es ist gut bekannt, dass das Vanadiumpentoxid stark mit Kalziumoxid reagiert, wobei sich Dikalziumsilikat bei 1275°C ausbildet.
Das Dikalziumsilikat führt die Beschädigung fort, um eine Phase auszubilden von Merwinit und Monticelit und letztlich Forsterit, welche mit Vanadiumpentoxid reagieren, um einen niedrigen Schmelzpunkt von Trikalziumvanadat zu bilden.
Der einzige Weg, um die Beschädigung, bewirkt an grundlegenden hitzebeständigen Elementen, zu reduzieren, ist die Verringerung der Menge von Kalziumoxid in dem hauptgrundlegenden hitzbeständigen Element, um die Erzeugung von Dikalziumsilikat zu vermeiden, welches fortschreitend reagiert mit Vanadiumpentoxid bis das hitzebeständige Element kaputtgehen kann.
Andererseits hängt das Hauptproblem bei der Verwendung von Petrolkoks zusammen mit dem hohen Schwefel- und Vanadiuminhalt, was eine negative Wirkung auf die Struktur der hitzebeständigen Elemente in den Öfen hat. Das wichtigste erforderliche Merkmal eines hitzebeständigen Elements ist es, dem Ausgesetzsein bei erhöhten Temperaturen für ausgedehnte Zeitdauern zu widerstehen. Zusätzlich muss es in der Lage sein, plötzlichen Änderungen in der Temperatur zu widerstehen, der erosiven Wirkung von geschmolzenem Glas zu widerstehen, der korrosiven Wirkung von Gasen, und den abrasiven Kräften von Partikeln in der Atmosphäre.
Die Wirkung von Vanadium auf die Öfen ist in verschiedenen Papieren untersucht worden, z.B. Roy W. Brown und Karl H. Sandmeyer in dem Papier "Sodium Vanadate's effect on superstructure refractories", Teil I und Teil II, The Glass Industry Magazine, Ausgaben November und Dezember 1978. In diesem Papier haben die Prüfer unterschiedliche gusshitzebeständige Elemente getestet, welche ausgerichtet waren auf eine Überwindung des Vanadiumangriffs bei fließenden Gusszusammensetzungen, wie etwa Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Silica (AZS), Alpha-Beta-Aluminiumoxid, Alpha-Aluminiumoxid und Beta-Aluminiumoxid, welche allgemein in Glastank-Superstrukturen verwendet werden.
J.R. Mclaren und H.M. Richardson beschreiben in dem Papier "The action of Vanadium Pentoxide on Aluminum Silicate Refractories" eine Reihe von Experimenten, in welchen eine Konusdeformation durchgeführt wurde an Sätzen von Grundproben von Klötzen mit Aluminiumoxid-Inhalt von 73%, 42% und 9%, wobei jede Probe Beimischungen von Vanadiumpentoxid enthielt, allein oder in Kombination mit Natriumoxid oder Kalziumoxid.
Die Diskussion der Ergebnisse war gerichtet auf die Wirkung von Vanadiumpentoxid, die Wirkung von Vanadiumpentoxid mit Natriumoxid und die Wirkung von Vanadiumpentoxid mit Kalziumoxid. Sie kamen zu dem Schluss, dass:

1. – Mullit der Wirkung von Vanadiumpentoxid bei Temperaturen bis zu 1700°C widerstand.
2. – Es wurde kein Beweis gefunden für die Bildung von kristallinen Zusammensetzungen oder festen Lösungen von Vanadiumpentoxid und Aluminiumoxid oder von Vanadiumpentoxid und Silica.
3. – Vanadiumpentoxid kann als ein Mineralisierungselement wirken während der Verschlackung von Alumino-Silikate hitzebeständigen Elementen durch Ölasche, aber es ist kein Hauptverschlackungsmittel.
4. – Niedrigschmelzende Zusammensetzungen werden gebildet zwischen Vanadiumpentoxid und Natrium- oder Kalziumoxiden, insbesondere dem ersteren.
5. – In Reaktionen zwischen entweder Natrium- oder Kalziumvanadaten und Alumino-Silikate werden Schlacken mit niedrigerem Schmelzpunkt ausgebildet mit Brocken hoch im Silica als Brocken hoch im Aluminiumoxid.

T.S. Busby und M. Carter testeten in dem Papier "The effect of SO3, Na2SO4 and V2O5 on the bonding minerals of basic refractories", Glass Technology, Bd. 20, Nr. April 1979, eine Anzahl von Spinellen und Silikaten, die Bindemineralien von grundlegenden hitzebeständigen Elementen, in einer schwefelhaltigen Atmosphä re zwischen 600 und 1400°C, sowohl mit als auch ohne Zusätze von Na2SO4 und V2O5. Es wurde gefunden, dass einiges MgO oder CaO in diesen Mineralien zu dem Sulfat konvertiert wurde. Die Reaktionsrate wurde erhöht durch die Anwesenheit von Na2SO4 oder V2O5. Ihre Ergebnisse zeigen an, dass das CaO und MgO in grundlegenden hitzebeständigen Elementen zu dem Sulfat umgewandelt werden kann, wenn sie in einem Ofen verwendet werden, wo Schwefel in den Abgasen vorhanden ist. Die Bildung von Kalziumsulfat tritt auf unterhalb 1400°C, und diejenige von Magnesiumsulfat unterhalb etwa 1100°C.
Jedoch erzeugt, wie oben beschrieben wurde, die Wirkung von Vanadium auf die hitzebeständigen Elemente eine große Anzahl von Problemen in den Glasöfen, was in seiner Gesamtheit nicht gelöst wurde.
PETROLKOKS UND DIE UMWELT
Ein anderes Problem der Verwendung von Petrolkoks hängt mit der Umwelt zusammen. Der hohe Inhalt an Schwefel und Metallen, wie Nickel und Vanadium, erzeugt durch die Verbrennung des Petrolkoks, hat Umweltprobleme hervorgerufen. Jedoch bestehen bereits Entwicklungen zur Verringerung oder zur Entschwefelung von Petrolkoks mit einem hohen Gehalt von Schwefel (über 5 Gew.-%). Zum Beispiel betrifft das US-Patent Nr. 4 389 388 die Entschwefelung von Petrolkoks. Petrolkoks wird verarbeitet, um den Schwefelgehalt zu verringern. Grundkoks wird mit heißem Wasserstoff in Verbindung gebracht, bei unter Druck gesetzten Bedingungen, für eine Verweilzeit von etwa 2 bis 60 Sekunden. Der entschwefelte Koks ist für metallurgische oder Elektrodenverwendungen geeignet.
Das US-Patent Nr. 4 857 284, erteilt an Rolf Hauk am 15. August 1989, bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Schwefel vom Abgas eines Reduktionsschaftofens. In diesem Patent wird ein neues Verfahren zum Entfernen von Schwefel, enthalten in einer gasförmigen Zusammensetzung, beschrieben, durch Absorption von zumindest einem Teil des Abgases eines Reduktionsschaftofens für Eisenerz. Das Abgas wird zu Beginn in einem Wäscher gereinigt und gekühlt, gefolgt durch eine Entschwefelung, während welcher das Schwefel absorbierende Material zum Teil aus dem Schwämmeisen gebildet wird, welches in dem Reduktionsschaftofen erzeugt wird. Eine Entschwefelung findet vorteilhafterweise statt bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 60°C. Sie wird bevorzugt an dem CO2 ausgeführt, welches von dem Hochofengas und dem Hochofengasteil separiert wird, welches als Exportgas verwendet wird.
Das US-Patent Nr. 4 894 122 bezieht sich auf ein Verfahren zur Entschwefelung von Rückständen der Petroleumdestillation in Form von Kokspartikeln, welche einen ursprünglichen Schwefelgehalt größer als etwa 5 Gew.-% aufweisen. Eine Entschwefelung wird mittels eines kontinuierlichen elektrothermischen Verfahrens bewirkt, basierend auf einer Mehrzahl von aufeinanderfolgend verbundenen fluidisierten Betten, in welche die Kokspartikel nach und nach eingeführt werden. Die nötige Hitzeerzeugung, um die Kokspartikel zu entschwefeln, wird erhalten durch Verwendung der Kokspartikel als ein elektrischer Widerstand in jedem fluidisierten Bett durch Vorsehen eines Paars von Elektroden, welche sich in die fluidisierten Kokspartikel erstrecken, und Durchleiten eines elektrischen Stroms durch die Elektroden und durch die fluidisierten Kokspartikel. Ein letztes fluidisiertes Bett ohne Elektroden ist vorgesehen zum Kühlen der entschwefelten Kokspartikel, nachdem der Schwefelgrad auf weniger als etwa 1 Gew.-% reduziert worden ist.
Das US-Patent Nr. 5 259 864 bezieht sich auf ein Verfahren sowohl zum Entsorgen eines für die Umwelt unerwünschten Materials, das Petrolkoks enthält, als auch des Schwefels und schwerer Metalle, welche darin enthalten sind, und des Vorsehens von Brennstoff für ein Verfahren zum Herstellen von Produkten aus geschmolzenem Eisen oder Stahl, und eine Reduzierung von Gas in einem Schmelzvergaser, ein oberes Brennstoffbeschickungsende, ein Reduktionsgasauslassende, ein unteres Schmelzmetall- und Schlackesammelende und Mittel vorsehend, welche einen Eintritt zum Zuführen von eisenhaltigem Material in den Schmelzvergaser vorsehen; wobei Petrolkoks in den Schmelzvergaser an dem oberen Brennstoffzuführende eingeführt wird; wobei Sauerstoff enthaltendes Gas in den Petrolkoks eingeblasen wird, um zumindest ein erstes fluidisiertes Bett von Kokspartikeln von dem Petrolkoks auszubilden; wobei eisenhaltiges Material in den Schmelzvergaser durch die Eintrittsmittel eingebracht wird, reagierender Petrolkoks, Sauerstoff und Teilchen von eisenhaltigem Material, um den Hauptanteil des Petrolkoks zu verbrennen, um ein Reduktionsgas und Vorprodukte von geschmolzenem Eisen oder Stahl zu erzeugen, welche schwere Metalle enthalten, zugeführt von einer Verbrennung des Petrolkoks, und eine Schlacke, welche Schwefel enthält, freigesetzt von einer Verbrennung des Petrolkoks.
Ein in der Glasindustrie zusätzlich zu berücksichtigender Faktor ist die Steuerung bzw. Kontrolle der Umwelt, hauptsächlich der Luftverschmutzung. Der Schmelzofen trägt über 99% sowohl der Teilchen als der gasförmigen Verschmutzungen an den Gesamtemissionen einer Glasfabrik bei. Das Brennstoffabgas von Glasschmelzöfen besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserdampf, Schwefeloxiden und Stickoxiden. Die von Schmelzöfen freigesetzten Abgase bestehen hauptsächlich aus Verbrennungsgasen, welche durch Brennstoffe erzeugt werden, und aus Gasen, welche aus dem Schmelzen der Charge herrühren, was wiederum abhängt von chemischen Reaktionen, welcher innerhalb dieser Zeit stattfinden. Das Verhältnis von Chargen- bzw. Glasmassengasen von ausschließlich flammengeheizten Öfen stellt 3 bis 5% des Gesamtgasvolumens dar.
Der Anteil der luftverschmutzenden Komponenten in dem Brennstoffabgas hängt ab von der Art des verfeuerten Brennstoffs, seinem Heizwert, der Verbrennungslufttemperatur, der Brennergestaltung, der Flammenkonfiguration und der Überschussluftzufuhr; die Schwefeloxide in den Abgasen von Glasschmelzöfen, herrührend von dem verwendeten Brennstoff, wie auch von den geschmolzenen Glasmassen.
Verschiedene Mechanismen sind vorgeschlagen worden, welche einschließen eine Verflüchtigung dieser Metalloxide und als Hydroxide. In jedem Fall ist es gut bekannt als ein Ergebnis der chemischen Analyse der eigentlichen Teilchenmaterie, dass mehr als 70% der Materialien Natriumzusammensetzungen sind, etwa 10% bis 15% Kalziumzusammensetzungen sind und das Übrige hauptsächlich Magnesium, Eisen, Silika und Aluminiumoxid.
Andere wichtige Überlegungen in Glasschmelzöfen betreffen die Emission von SO2. Die Emission von SO2 ist eine Funktion des in den Ausgangsmaterialien und Brennstoff eingeführten Schwefels. Während der Zeit der Ofenheizung, wie nach einem Anstieg im Produktionsgrad, wird ein Überschuss an SO2 abgegeben. Die Emissionsrate von SO2 bewegt sich von etwa 2,5 Pfund pro Tonne von geschmolzenem Glas bis hoch zu 5 Pfund pro Tonne. Die Konzentration von SO2 im Ausstoß liegt allgemein im Bereich von 100 bis 300 ppm für Schmelzen mit Erdgas. Wenn man Brennstoff mit hohem Schwefel verwendet, wird etwa 4 Pfund von SO2 pro Tonne pro Glas für jedes 1% an Schwefel in dem Brennstoff hinzugefügt.
Andererseits ist die Bildung von NOx als Ergebnis von Verbrennungsvorgängen studiert und beschrieben worden von einer Anzahl Autoren (Zeldovich, J. The oxidation of Nitrogen in Combustion and Explosions, Acta. Physiochem. 21(4) 1946; Edwards, J.B. Combustion: The formation and emissions of trace species, Ann Arbor Science Publishers, 1974, Seite 39). Diese wurden berücksichtigt und durch die Emissions Standards Division, Office of Air Quality Planning and Standards, USEPA, in deren Report über "NOx Emissions from glass manufacturing" Zeldovich eingebunden über homogene NOx-Bildung und Edwards mit seiner Präsentation von empirischen Formeln. Zeldovich entwickelte Ratenkonstanten für die Bildung von NO und NO2 als Ergebnis von Hochtemperaturverbrennungsvorgängen.
Schließlich werden unter normaler Betriebsbedingung, wo Flammen richtig eingestellt sind und der Ofen nicht mit Verbrennungsluft unterversorgt ist, sehr wenig CO oder andere Schadstoffe aus einer unvollständigen Verbrennung von fossilem Brennstoff in dem Abgas gefunden. Die Gaskonzentration dieser Spezies wird weniger als 100 ppm betragen, wahrscheinlich weniger als 50 ppm, mit einer Produktionsrate von weniger als 0,2% pro Tonne. Die Steuerung dieser Schadstoffe ist einfach eine richtige Verbrennungseinrichtung.
Verarbeitungstechniken für die Verringerung von gasförmigen Emissionen sind im Wesentlichen beschränkt auf die richtige Auswahl von Befeuerungsbrennstoffen und Rohmaterialien, wie auch auf die Ofengestaltung und den -betrieb. Das US-Patent Nr. 5 053 210 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Reinigung von Abzugsgasen, insbesondere für die Entschwefelung und NO_x-Eliminierung von bzw. aus einem Abzugsgas durch eine mehrstufige Absorption und katalytische Reaktion in Schwerkraftstrom-Bewegungsbetten von granularen, Kohlenstoff tragenden Materialien, kontaktiert mit einem Querstrom von Gas, in welchem ein Minimum von zwei Bewegungsbetten in Reihe angeordnet ist bezüglich dem Gasweg, so dass eine NO_x-Eliminierung in dem zweiten oder irgendeinem stromabwärts liegenden Bewegungsbett stattfindet. Wo große Volumina von Abzugsgasen von industriellen Öfen gereinigt werden müssen, wird die Reinigung nachteilig beeinflusst durch die Bildung von Gasstreifen mit breit variierenden Schwefeldioxidkonzentrationen. Dieser Nachteil wird dadurch ausgeschaltet, dass das vorgereinigte Abzugsgas, welches das erste Bewegungsbett verlässt und einen lokal veränderbaren Schwefeldioxidkonzentrationsgradienten aufweist, einer wiederholten Mischung unterzogen wird, bevor Ammoniak als Reaktionsmittel zur NO_x-Eliminierung zugeführt wird.
Das US-Patent Nr. 5 636 240 bezieht sich auf eine Luftverschmutzungssteuerungsvorgang und eine Vorrichtung für Glasöfen zur Verwendung im Abgasauslass des Ofens, einschließend ein Durchführen der Abgase durch einen Sprühtyp-Neutralisierungsturm, um Sulfate in den Abgasen durch Sprühen eines Absorbie rungsmittels (NaOH) zu entfernen, um die Trübung des Abgases zu verringern, und Einsetzen einer pneumatischen Pulverzufuhrvorrichtung, um Flugasche oder Kalzium-Hydroxid periodisch in einen Weg zwischen dem Sprühtyp-Neutralisationsturm und einem Tütenhaus (bag house) zuzuführen, um ein normales Funktionieren der Filtertüten in dem Tütenhaus beizubehalten.
BRENNER FÜR PULVERISIERTEN BRENNSTOFF
Letztlich ist es zum Verbrennen von pulverisiertem oder staubförmigem Petrolkoks nötig, eine bestimmte Art von Brennergestaltung in Erwägung zu ziehen. Allgemein wird eine Zündenergie einer brennbaren Brennstoff-Luft-Mischung zugeführt zum Zünden der Flamme des Brenners. Einige Brennersysteme sind entwickelt worden, um pulverisierten Brennstoff, wie Kohle oder Petrolkoks zu verbrennen.
Die PCT-Anmeldung PCT/EP83/00036 beschreibt einen Brenner für pulverförmige, gasförmige und/oder flüssige Brennstoffe. Dieser Brenner weist eine Zündkammer auf mit einer Wand, welche sich heraus öffnet und eine Rotationssymmetrie aufweist, wie auch eine damit verbundene Abgasröhre bzw. -rohr. In der Mitte der Kammerwand ist dort ein Einlass für eine Röhre für einen Zugang eines Brennstoffstrahls wie auch eine Luftzufuhr angeordnet, welche den Einlass für den Zugang eines Wirbels von Verbrennungsluft umgibt, welcher im Inneren der Zündkammer einen heißen Umwälzstrom erzeugt, welcher den Brennstoffstrahl vermischt und den letzteren auf die Zündtemperatur aufheizt. Die Luftmenge des Wirbels, welcher zu der Zündkammer zugeführt wird, ist nur ein Teil der gesamten erforderlichen Verbrennungsluft. Im Bereich zwischen der Kammerwand und der Abgasröhre ist dort eine zweite Luftzugangsröhre vorgesehen, durch welche ein anderer Teil der Verbrennungsluft in die Zündkammer eingeführt werden kann, wobei der Teil ganz oder teilweise mit dem Brennstoffstrahl vermischt wird. Die Summe der Verbrennungsluftteile, welche innerhalb der Zündkammer zu der Mischung mit dem Brennstoffstrahl beitragen (und somit zur Zündung und dem Starten der Verbrennung) wird eingestellt, so dass sie nicht 50% der erforderlichen Gesamtverbrennungsluft übersteigen. Durch Verbinden all dieser Maßnahmen ist dort ein Brenner vorgesehen, welcher besonders geeignet ist für die Herstellung von Hitze für industrielle Verfahren, und welcher weiter bei dazwischen liegenden und veränderbaren Leistungsraten eine stabile Zündung aufweist, eine Flamme erzeugend mit einer länglichen und dünnen Form in der Verbrennungskammer, und somit mit einer niedrigen radialen Ablenkung von Partikeln.
Das US-Patent Nr. 4 412 810 bezieht sich auf einen Brenner für pulverisierte Kohle, der in der Lage ist, eine Verbrennung in einem stabilen Zustand durchzuführen mit einer Verringerung der Mengen an NOx, CO, und dem unverbrannten Kohlenstoff, der als Ergebnis der Verbrennung erzeugt wird.
Das US-Patent Nr. 4 531 461 bezieht sich auf ein System zum Pulverisieren und Verbrennen von festem Brennstoff, wie etwa Kohle oder anderem fossilen Brennstoff, und zum Verbrennen solcher pulverisierter Brennstoffe, suspendiert in einem Strom von Luft, prinzipiell in Verbindung mit industriellen Öfen, wie solche, welche verwendet werden, um Gipsherstellungskessel und metallurgische Öfen zu beheizen.
Das US-Patent 4 602 575 bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbrennen von Petrolkoksstaub in einer Brennerflamme, welche eine intensive interne Verwirbelungszone aufeist. Der Petrolkoksstaub wird zu einem Bereich einer intensiven Verwirbelungszone zugeführt, welche die Zündenergie für den Petrolkoksstaub, welcher verbrannt werden soll, vorsieht. Jedoch beschreibt dieses Patent, das in Abhängigkeit von der Art der Verarbeitung, dem das Rohöl unterzogen worden ist, der Petrolkoks schädliche Materialien enthalten kann, wie etwa Vanadium, welche nicht nur zu korrosiven Verbindungen während einer Verbrennung in Dampfgeneratoren führen können, sondern des Weiteren die Umwelt in erheblicher Weise verschmutzen, wenn sie den "Dampfgenerator" mit dem Abzugsgas verlassen. Vorgeschlagen dass, wenn dieser Brenner verwendet wird, diese negativen Wirkungen oder schädlichen Vorgänge extensiv verhindert werden können durch Hinzufügen von Vanadium bindenden Zusätzen zu der Verbrennung über den Zuwachs an Luft.
Eine andere Entwicklung von Kohlebrennern ist in dem US-Patent Nr. 4 924 784 dargestellt, welches sich auf das Verfeuern von mit pulverisiertem Lösungsmittel veredelter Kohle in einem Brenner für einen "Kessel oder dergleichen" bezieht.
Schließlich ist US-Patent Nr. 5 829 367 auf einen Brenner zur Verbrennung eines pulverisierten Kohlegemischs gerichtet, welches zwei Arten von reicher und magerer Konzentration aufweist, der eine Höhe einer Brennerplatte einer reduzierten Brennerplatte aufweist, und wobei der gesamte Brenner vereinfacht ist. Die Brenner werden eingesetzt für einen Kesselofen oder einen Ofen der chemischen Industrie.
Wie oben beschrieben worden ist, waren die Entwicklungen auf die Steuerung bzw. Kontrolle der Verschmutzung durch Petrolkoks gerichtet, jedoch haben sich diese auf eine Entschwefelung oder Entgiftung des Petrolkoks gerichtet.
Andererseits, obwohl der Petrolkoks bereits in anderen Industrien verwendet worden ist, absorbiert in einigen Fällen das gleiche Produkt die Verschmutzungsgase, wie auch erosive oder abrasive Wirkungen von Vanadium auf die Öfen (siehe die Zementindustrie).
In jedem Fall hängen die Verschmutzungsproblematiken und deren Lösung von jeder Industrie ab. Jede Industrie und Öfen weisen unterschiedliche thermische Eigenschaften und Probleme mit Verunreinigungen auf, mit der Art der hitzebeständigen Elemente – welche auch Energieverbrauch und Produktqualität beeinflussen – und über die Ofenstruktur und über das sich ergebende Produkt.
VORGESCHLAGENE LÖSUNG
Ungeachtet des Obigen hat die Glasindustrie zu diesem Zeitpunkt nicht in Erwägung gezogen, Petrolkoks für das Schmelzen von Glasrohmaterialien aufgrund der in Erwägungziehung all der oben beschriebenen Faktoren in Erwägung zu ziehen, wie etwa Verschmutzung und die hohen Schwefel- und Vanadiumgehalte, welche eine negative Wirkung auf die Struktur der hitzebeständigen Elemente in den Öfen aufweisen und auch ernsthafte Probleme mit der Umwelt.
Berücksichtigt man alle oben beschriebenen Vorgänge, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung eines festen Brennstoffs von niedrigen Kosten von einem Petroleumdestillationsabfallprodukt (Petrolkoks), um kommerziell Glas herzustellen auf einem für die Umwelt sauberen Weg, wobei das Risiko der Beschädigung von hitzebeständigen Elementen des Glasofens verringert wird, und wobei der Ausstoß von Verschmutzungen in die Atmosphäre verringert wird. Dieser feste Brennstoff, wie er in dem verwandten Stand der Technik beschrieben wurde, ist nicht in Erwägung gezogen worden, dass er bei dem Schmelzen von Glasmaterialien verwendet wird, aufgrund der vorher beschriebenen Probleme.
Für die Verwendung dieser Erfindung wurde eine Verbrennungsausrüstung zum Zuführen und Verbrennen von Petrolkoks entwickelt, um eine wirksame Verbrennung durchzuführen. Die Erfindung berücksichtigt auch ein Emissionssteuer- bzw. Kontrollsystem, welches hinter dem Ofen platziert wurde, um die Abzugsgase zu reinigen, wobei die Emission von Verunreinigungen von dem Brennstoff, wie etwa SOx, NOx und Teilchen, vermieden wird. Durch die Integration der entwickelten Ausrüstung, die Auswahl der richtigen Konfiguration der Ausrüstung und Systeme, ist es möglich, einen Brennstoff von niedrigen Kosten zu verwenden, kommerzielles Glas herzustellen und Abzugsgase innerhalb von Umweltauflagen zu erzeugen.
Gemäß dem Obigen liegt die vorliegende Erfindung in der Gestaltung von einigen Systemen, welche in einem einzelnen Prozess angeordnet sind, um kommerziell Glas in einem Seitenmündungstypofen herzustellen. So wird in einem Glasschmelzofen vom Seitenmündungstyp pulverisierter Brennstoff derart zusammengesetzt aus Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickel zum Schmelzen von Glasrohmaterialien verbrannt für die Herstellung von Glasscheiben oder -behältern. Mittel zum Zuführen des pulverisierten Brennstoffs werden zugeführt in zumindest einem Brenner, welcher angeordnet ist bei jeder der Mehrzahl der ersten und zweiten Seitenmündungen eines Glasschmelzbereichs des Glasschmelzofens zum Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs während Glasschmelzzyklen, wobei der Glasschmelzofen einschließt hitzebeständige Mittel an regenerierenden bzw. sich erneuernden Kammern eines Glasschmelzofens zum Widerstehen der erosiven Wirkung des schmelzenden Glases, der korrosiven Wirkung der Verbrennungsgase und der abrasiven Kräfte der Partikel in der Atmosphäre, hervorgerufen durch die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs in dem Ofen. Letztlich Mittel zum Steuern bzw. Kontrollieren der Luftverschmutzung in einem Abgasauslass, nachdem die Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff in dem Glasschmelzofen ausgeführt worden ist, wobei die Mittel zum Steuern der Luftverschmutzung die Emissionen von Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickelzusammensetzungen an der Atmosphäre verringern.
Um des Weiteren eine mögliche Beschädigung an Magnesiumoxid zu verringern oder zu verhindern, ist es erforderlich, zumindest 98% Magnesiumoxid zu haben, wobei die Reinheit der Ausgangsmaterialien, welche die Hitzebeständigkeit ausbilden, die Menge an Kalziumoxid, vorhanden in dem Material, verringern und die Bildung einer geschmolzenen Phase verzögern. Dieses hitzebeständige Material soll, um die Verunreinigungen durch Magnesiumoxid ummantelt aufzuweisen, bei hohen Temperaturen gesintert werden, eine keramische Bindung in dem Hauptmaterial erzeugend.
Das hitzebeständige Grundmaterial von 98% Magnesiumoxid oder größer wird meist verwendet in den oberen Reihen der Regenerationskammern des Glasofens.
Ein anderes Beispiel von hitzebeständigem Material, das in den Regenerationskammern oder oberen Riffelungen (checkers) verwendet werden kann, sind Zirkon-Silika-Aluminiumoxid, Schmelzgussmaterialien, welche auch ein saures Verhalten zeigen, wie das Vanadiumpentoxid, wodurch die Wirkung der Beschädigung an den hitzebeständigen Elementen verringert wird.
Die richtige Auswahl von hitzebeständigem Material innerhalb des Glasofens kann die Einwirkung von Verunreinigungen, enthalten in dem fossilen Brennstoff, verringern, basierend auf der thermodynamischen Analyse und der chemischen Zusammensetzung der Verunreinigungen und den chemischen Zusammensetzungen, welche die hitzebeständigen Elemente ausbilden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System vorzusehen zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in einem Glasschmelzofen, zum Zuführen und Verbrennen von pulverisiertem Petrolkoks und Verringern der Kosten des Glasschmelzens.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine System vorzusehen zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs, welcher Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickel enthält, in einem Glasschmelzofen, was die Emissionen steuert bzw. kontrolliert, erzeugt durch das Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs, um die Abzugsgase zu reinigen und die Emission von Verunreinigungen des pulverisierten Brennstoffs zu verringern, wie etwa SOx, NOx und Partikel, wobei die Verringerung der Emissionen gesteuert bzw. kontrolliert wird, nachdem die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen ausgeführt worden ist.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff in einem Glasschmelzofen vorzusehen, wobei eine Mischung von pulverisiertem Brennstoff in Kombination mit einer Hauptluft oder -gas mit hoher Geschwindigkeit in jeden der Brenner eingespritzt wird.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff in einem Glasschmelzofen vorzusehen, was bestimmte hitzebeständige Elemente für die Konstruktion der Kammern des Glasschmelzofens verwendet mit der Aufgabe, die erosiven und abrasiven Wirkungen zu verringern, produziert durch das Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs, insbesondere durch die Wirkungen, hervorgerufen durch V2O5.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in einem Glasschmelzofen vorzusehen, wobei ein pulverisierter Brennstoff direkt zu dem Ofen zugeführt wird im Verhältnis Brennstoff-Luft von etwa 16% von Luft im Überschuss bezüglich einer stöchiometrischen Luft.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff in einem Glasschmelzofen vorzusehen, was auch gleichzeitig geschmolzen werden kann mit zwei oder drei Arten von Brennstoff. Reihen von Brennern können in der Schmelzkammer angeordnet sein zum unabhängigen Verbrennen von Petrolkoks, Gas oder Ölbrennstoff.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff in einem Glasschmelzofen vorzusehen, wobei der pulverisierte Brennstoff durch pneumatische Mittel zugeführt wird, mit einem angehobenen Verhältnis von Feststoff-Luft.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Experten auf dem Gebiet deutlich werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, welche dargestellt ist in den angehängten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche hauptsächlich enthält: ein System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in zumindest einem Brenner eines Glasschmelzofens; hitzebeständige Mittel in unterschiedlichen Formen, die Wände und den Boden des Glasschmelzofens bildend, zum Widerstehen der erosiven Wirkung des schmelzenden Glases, der korrosiven Wirkung der Verbrennungsgase und den abrasiven Kräften der Partikel in der Atmosphäre, hervorgerufen durch die Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff in dem Ofen; und ein Umweltsteuerungs- bzw. Kontrollsystem zum Steuern bzw. Kontrollieren der Luftverschmutzung in einem Abgasauslass, nachdem die Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff in dem Ofen ausgeführt worden ist.
2 stellt ein anderes Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform des Systems zum Zuführen und Verbrennen des Petrolkoks dar in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Draufsicht auf einen Glasschmelzofen vom regenerierenden Typ;
4 ist eine schematische Längssicht auf den Ofen, dargestellt in 1;
5 ist eine schematische Ansicht des Systems zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Queransicht des Systems zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in Kombination mit dem Glasschmelzofen vom regenerierenden Typ;
7 ist eine detaillierte Ansicht einer Anordnung eines Brenners zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Seitenansicht, welche aus 7 genommen ist, in einer bevorzugten Ausführungsform eines Brenners zum Verbrennen von pulverisiertem Petrolkoks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Vorderansicht, welche aus 8 genommen ist;
10 ist eine detaillierte Ansicht eines vertikalen Schnitts des Brenners der 8;
11 ist eine Draufsicht, welche entlang der Linie "A-A" der 10 genommen wird, den Brenner mit zwei Austrittsdüsen zeigend; und
12 ist eine andere Draufsicht, welche den Brenner der zweiten Ausführungsform mit einer Austrittsdüse zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nun beschrieben in Bezug auf eine spezifische Ausführungsform, wobei auf die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen Bezug genommen wird, und wobei die 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welche hauptsächlich aufweist: ein System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in zumindest einem Brenner A eines Glasschmelzofens vom Seitenmündungstyp, wie er später beschrieben werden wird. Hitzebeständige Mittel B, ausgebildet in unterschiedlichen Formen, zum Ausbilden der Wände und des Bodens von regenerierenden Kammern eines Glasschmelzofens, wobei die hitzebeständigen Mittel ausgewählt sind aus einem Material mit zumindest 98% Magnesiumoxid, wobei die Reinheit der Ausgangsmaterialien, welche das hitzebeständige Material ausbilden, die Menge an Kalziumoxid verringern, welches in dem Material vorhanden ist, und die Bildung einer geschmolzenen Phase verzögern. Dieses hitzebeständige Material muss, um die Verunreinigungen mit Magnesiumoxid ummantelt zu haben, bei einer hohen Temperatur gesintert werden, eine keramische Bindung in dem Hauptmaterial erzeugend. Andere Materialien, welche in den oberen Riffelungen oder regenerierenden Kammern, wo die Temperaturen so hoch wie 1350 bis 1450°C, verwendet werden, sind Zirkon-Silika-Aluminiumoxid-Schmelzgussmaterialien, welche auch ein saures Verhalten wie das Vanadiumpentoxid zeigen, wobei sie die Einwirkung der Beschädigung an den hitzebeständigen Elementen verringern. Ein anderer Typ von hitzebeständigen Materialien, welcher verwendet werden kann, sind solche, ausgewählt aus einem Material, welches in etwa 80% Magnesium und etwa 20% Zirkonium-Silikat enthält. Diese Materialien werden verwendet zum Widerstehen der erosiven Kräfte des schmelzenden Glases, der korrosiven Wirkung der Verbrennungsgase und den abrasiven Kräften der Partikel in der Atmosphäre, hervorgerufen durch das Verbrennen des pulverisiertem Brennstoffs (Petrolkoks) in dem Ofen. Letztlich ist ein Umweltsteuer- bzw. Kontrollsystem bzw. ökologisches Steuersystem C erforderlich zum Steuern bzw. Kontrollieren der Luftverschmutzung in einem Abgasauslass, nachdem die Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff in dem Ofen ausgeführt worden ist.
Bezug nehmend nun auf 2, wird das System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs (A) zu jedem der Brenner 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g und 48h verbunden, wie auch zu jedem der Brenner 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g und 50h (siehe 3 und 5) zum Zuführen und Verbrennen des pulverisierten Petrolkoks innerhalb eines Glasschmelzofens. Das System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs (A) weist auf in Kombination: ein Dosiersystem (D) zum Dosieren des pulverisierten Petrolkoks und ein Verbrennungssystem (E) zum Verbrennen des pulverisierten Petrolkoks innerhalb des Glasschmelzofens. Das Dosiersystem (D) kann gespeist werden durch ein System zum Zuführen und Verarbeiten des pulverisierten Petrolkoks (F), in der Industrie bereits bekannt.
Das System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs (A) wird nun mit Bezug auf 3 bis 5 beschrieben werden, d.h. die 3 und 4 zei gen schematische Ansichten eines Glasschmelzofens vom regenerierenden Typ, welcher eine Schmelzkammer 10, eine Veredelungskammer 12, eine Konditionierungskammer 14 und eine Einschnürung 16 zwischen der Veredelungskammer 12 und der Konditionierungskammer 14 aufweist. An einem vorderen Ende 18 der Veredelungskammer 12 weist sie eine Reihe von Wärmekammerverbindungen 20 auf, durch welche geschmolzenes Glas von der Veredelungskammer 12 entfernt wird. Das rückwärtige Ende 22 der Schmelzkammer 10 schließt ein einen Einlegevorbau 24, durch welchen Glasherstellungsmaterialien mittels eines Beschickungseinfüllers 26 zugeführt werden. Ein Paar von Regeneratoren 28, 30 sind an jeder Seite der Schmelzkammer 10 vorgesehen. Die Regeneratoren 28 und 30 sind versehen mit Befeuerungsmündungen 32, 34, welche jeden Regenerator 28, 30 mit der Schmelzkammer 10 verbinden. Die Regeneratoren 28, 30 sind versehen mit einer Gasregeneratorkammer 36 und einer Luftregeneratorkammer 38. Beide Kammern 36 und 38 sind mit einer unteren Kammer 40 verbunden, welche angeordnet ist, dass sie mittels Dämpfern 42 zu einem Tunnel 44 und einem Kamin 46 für die Abgase in Verbindung steht. Brenner 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g und 48h, wie auch Brenner 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g und 50h sind an jeder Öffnung 32, 34 in einem Hals- bzw. Stutzenabschnitt 52, 54 einer jeden Befeuerungsmündung 32, 34 angeordnet, um Brennstoff, wie etwa Erdgas, Petrolkoks oder eine andere Art von Brennstoff zur Verwendung in dem Glasschmelzofen zu verbrennen.
Wenn so die Glasherstellungsmaterialien durch den Einlegevorbau 24 in dem hinteren Ende der Schmelzkammer 10 zugeführt werden, wird das Schmelzglas durch die Brenner 48a–h, 50a–h geschmolzen und strömt in eine Richtung nach vorn bis es komplett geschmolzen ist, um von der Schmelzkammer 10 zu der Konditionierungskammer 14 durchzutreten. Während des Betriebs des Ofens werden die Regeneratoren 28, 30 abwechselnd zyklisch betrieben zwischen Luftverbrennungs- und Abgaszyklen. Alle 20 Minuten, oder 30 Minuten, abhängig von den spezifischen Öfen, werden die Wege der Flammen der Reihen von Brennern 48a–h oder 50a–h umgedreht. Somit treten die sich ergebenden Flammen und Verbrennungsprodukte, erzeugt in jedem Brenner 48a–h, 50a–h über die Oberfläche des schmelzenden Glases und übertragen Hitze zu dem Glas in der Schmelzkammer 10 und der Veredelungskammer 12.
ZUFÜHREN DES PULVERISIERTEN PETROLKOKS (F)
Nun Bezug nehmend auf 5 und 6 weist das System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs (A) in einem Glasschmelzofen in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf erste Speichersilos oder Tanks 56 und 58 zum Speichern von pulverisiertem Petrolkoks oder einem anderen Typ von Brennstoff zur Verwendung in dem Glasschmelzofen. Die Speichersilos 56, 58 werden gespeist durch einen Wagon oder einen Wagonzug 60 mittels einer ersten Einlassröhre 62, verbunden zwischen dem Wagonzug 60 und den Silos 56, 58. Die erste Hauptröhre 62 weist erste Abzweigröhren 64, 66 auf, welche jeweils mit jedem Silo 56, 58 verbunden sind zum Befüllen eines jeden Silos 56, 58. Ventile 68, 70 sind mit jeder der ersten Abzweigröhren 64 und 66 verbunden, um das Befüllen eines jeden Silos 56, 58 zu regulieren. Jeder Silo 56, 58 wird mittels einer Vakuumwirkung durch eine Vakuumpumpe 70 mittels einer ersten Auslassröhre 72 gefüllt. Die erste Auslassröhre 72 weist zweite Abzweigröhren 74, 76 auf, um mit jedem Silo 56, 58 verbunden zu werden. Ventile 78, 80 sind durch jede der zweiten Abzweigröhren 74, 76 verbunden, um die Vakuumwirkung zu regulieren, welche durch die Vakuumpumpe 70 zum Befüllen eines jeden Silos 56, 58 vorgesehen ist.
Am Boden eines jeden Silos 56, 58 sind ein konischer Abschnitt 82, 84 und ein gravimetrisches Kokszufuhrsystem 86, 88 enthalten zum Verflüssigen bzw. Fluidisieren und zum Sicherstellen eines konstanten Entladestroms des pulverisierten Koks in die zweite Auslassröhre 90, wo das pulverisierte Material zu einem Festbrennstoff-Dosiersystem SD-5, SD-6 und SD-7 weitergeleitet wird. Die zweite Auslassröhre 90 schließt dritte Abzweigröhren 92, 94 ein, verbunden mit dem Boden eines jeden konischen Abschnitts 82, 84 eines jeden Silos oder Tanks 56, 58. Ventile 96, 98 sind an jeder dritten Abzweigröhre 92, 94 angebracht, um den Strom von pulverisiertem Petrolkoks zu der zweiten Auslassröhre 90 zu regulieren.
DOSIERSYSTEM (D) FÜR DEN PULVERISIERTEN PETROLKOKS
Bezug nehmen nun auf das Dosiersystem (D) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der pulverisierte Petrolkoks in jedem Festbrennstoff-Dosiersystem SD-5, SD-6 und SD-7 durch die zweite Auslassröhre 90 aufgenommen. Vierte Abzweigröhren 100, 102 und 104 sind mit der zweiten Auslassröhre 90 verbunden, um den pulverisierten Koks der ersten Silos oder Tanks 56 und 58 zu dem Festbrennstoff-Zufuhrsystem SD-5, SD-6 und SD-7 zu transportieren. Jedes Festbrennstoff-Zufuhrsystem SD-5, SD-6 und SD-7 schließt eine zweite Reihe von Silos oder Tanks 106, 108, 110 ein. Die zweite Serie von Silos 106, 108, 110 weist einen konischen Abschnitt 112, 114, 116 auf; ein gravimetrisches Kokszufuhrsystem 118, 120, 122; ein Belüftungssystem 124, 126, 128; einen Zuführer 130, 132, 134; und einen Filter 136, 138 und 140 zum Entladen eines konstanten Stroms von pulverisiertem Koks zu jedem der Brenner 48f, 48g, 48h und Brennern 50f, 50g und 50h, wie später beschrieben werden wird.
Ein pneumatischer Luftkompressor 142 und ein Lufttank 144 sind mittels einer zweiten Hauptröhre 146 verbunden. Erste Einlassabzweigröhren 148, 150, 152 sind mit der zweiten Hauptröhre 146 verbunden zum Zuführen einer gefilterten Luft durch die Filter 136, 138 und 140, um den Koks zu dem Inneren einer jeden zweiten Reihe der Silos oder Tanks 106, 108, 110 zu transportieren. Die zweite Hauptröhre 146 schließt auch erste Rücklaufabzweigröhren 154, 156, 158 ein, welche mit jedem Belüftungssystem 124, 126, 128 verbunden sind zum Gestatten eines adäquaten Stroms von Koks zu dritten Auslassröhren 160, 162, 164, wie später beschrieben werden wird. Zusätzlich ist eine zweite Einlassröhre 166 mit der zweiten Hauptröhre 146 verbunden – nach dem Lufttank 144 –, welche zweite Einlassabzweigröhren 168, 170 einschließt, welche an dem oberen Teil eines je den Silos oder Tanks 56, 58 verbunden sind zum Einblasen von Luft zu dem Inneren eines jeden Silos oder Tanks 56, 58.
Das Festbrennstoff-Zufuhrsystem SD-5, SD-6 und SD-7 schließt vierte Auslassröhren 172, 174, 176 ein, verbunden unterhalb eines jeden Zuführers 130, 132, 134. Ein Drei-Wege-Regulierungsventil 178, 180, 182 ist jeweils mit den vierten Auslassröhren 172, 174, 176 durch einen ersten Weg verbunden; ein zweiter Weg ist mit ersten Rückführröhren 179, 181, 183 verbunden zum Zurückführen des pulverisierten Koks zu jeder zweiten Serie von Silos oder Tanks 106, 108, 110, wohingegen der dritte Weg verbunden ist mit den dritten Auslassröhren 160, 162, 164, welche verwendet werden, um ein Luft-Brennstoff-Gemisch zu einer Anordnung einer Vier-Wege-Röhre 184, 186 und 188 zuzuführen, bezogen auf das Verbrennungssystem (E) wie nun beschrieben.
VERBRENNUNGSSYSTEM (E)
Nun Bezug nehmen auf das Verbrennungssystem (E), ist dieses mit jedem Festbrennstoff-Zufuhrsystem SD-5, SD-6 und SD-7 durch einen ersten Weg der Vier-Wege-Röhre 184, 186 und 188 verbunden, welche mit jeden dritten Auslassröhren 160, 162, 164 des Festbrennstoff-Zufuhrsystems SD-5, SD-6 und SD-7 verbunden sind. Ein zweiter Weg ist jeweils mit den vierten Auslassröhren 190, 192, 194 verbunden zum Zuführen der Luft-Brennstoff-Mischungszufuhr zu den Brennern 48h, 48g und 48f. Ein dritter Weg der Vier-Wege-Röhre 184, 186 und 188 ist mit den fünften Auslassröhren 196, 198, 200 verbunden zum Zuführen der Luft-Brennstoff-Mischung zu den Brennern 50h, 50g und 50f; und ein vierter Auslass der Vier-Wege-Röhre 184, 186, 188 ist jeweils verbunden mit zweiten Rücklaufröhren 202, 204, 206, zum Zurückführen des Überschusses an pulverisiertem Koks zu jedem der zweiten Serie von Silos oder Tanks 106, 108, 110. Die Vier-Wege-Röhre 184, 186 und 188 weist jeweils Kugelventile 208A bis C, 210A bis C, 212A bis C auf zwischen einem Verbindungsabschnitt der Vier-Wege-Röhre 184, 186 und 188 und den vierten Auslassröhren 190, 192, 194; den fünften Auslassröhren 196, 198, 200; und den zweiten Rückführröhren 202, 204, 206.
So werden auf diesem Weg während des Betriebs des Ofens die Brenner 48a–h oder 50a–h alternativ zyklisch betrieben zwischen Verbrennungs- und Nichtverbrennungszyklen. Alle 20 Minuten, oder 30 Minuten, abhängig von den spezifischen Öfen, wird der Weg der Flamme einer Serie von Brennern 48a–h oder 50a–h umgekehrt. Die Luft-Brennstoff-Mischung, welche durch die dritten Auslassröhren 160, 162, 164 ankommt, wird reguliert durch die Vier-Wege-Röhre 184, 186 und 188 und Kugelventile 208A bis C, 210A bis C, 212A bis C, um die Einspritzung der Luft-Brennstoff-Mischung zwischen den Brennern 48a–h und 50a–h zu alternieren. Wenn der alternierende Betriebszyklus zwischen den Brennern 48a–h und 50a–h ausgeführt wird, wird eine Menge an Luft-Brennstoff zu der zweiten Serie von Silos oder Tanks 106, 108, 110 mittels der zweiten Rückströmröhren 202, 204, 206 zurückgeführt.
Die Zufuhrluft, welche durch die dritten Auslassröhren 160, 162, 164 zugeführt wird, wird verwendet zum Transportieren des Petrolkoks und zum Hervorrufen hoher Geschwindigkeiten einer Kokseinspritzung zu der Düse eines jeden Brenners 48a–h und 50a–h. Die Zufuhrluft wird mittels eines pneumatischen Luftzufuhrgebläses 214 zugeführt durch eine dritte Hauptröhre 216.
Vierte Auslassröhren 218, 220 und 222 sind mit der dritten Hauptröhre 216 und den dritten Auslassröhren 160, 162, 164 verbunden zum Beibehalten eines angehobenen Verhältnisses der Brennstoff-Luft-Mischung, welche zu den Brennern 48a–h und 50a–h zugeführt wird.
Zum Bewirken des Verbrennungszyklus der Brenner 48a–h oder 50a–h wird jeder der Brenner 48a–h oder 50a–h individuell mit einer Luft-Brennstoff-Mischung versorgt. Diese Mischung wird zugeführt durch eine interne Röhre eines jeden Brenners 48a–h oder 50a–h und sie wird an der Verteilungskammer ankommen, um zu den diversen Einspritzdüsen eines jeden Brenners 48a–h oder 50a–h verteilt zu werden.
Zur Erhöhung der Turbulenz der Ströme und der Mischung des pulverisierten Brennstoffs mit einer vorgeheizten Verbrennungsluft in jedem Brenner 48a–h oder 50a–h wird eine Hauptluft injiziert von einem Hauptluftgebläse 224, welche unter Druck zugeführt wird durch die Einspritzdüsen eines jeden Brenners 48a–h oder 50a–h. Somit wird der Betrieb der Brenner 48a–h oder 50a–h eine Einspritzung von Koks durch pneumatisches Transportieren mit einem erhöhten Verhältnis Feststoff-Luft und mit einem Verhältnis von Primärluft von ungefähr 4% der stöchiometrischen Luft aufweisen.
Eine sechste Auslassröhre 226 und eine siebte Auslassröhre 228 sind mit dem Hauptluftgebläse 224 verbunden. Die sechste Auslassröhre 226 ist verbunden mit fünften Abzweigröhren 230, 232, 234 und die siebte Auslassröhre 228 ist verbunden mit sechsten Abzweigröhren 236, 238, 240. Das Auslassende einer jeden fünften und sechsten Abzweigröhre 230, 232, 234, 236, 238, 240 ist auf direktem Weg verbunden mit einem jeden Brenner 48f–h oder 50f–h. Der Strom von Primärluft in jeder der fünften und sechsten Abzweigröhren 230, 232, 234, 236, 238, 240 wird individuell geregelt durch eine Anordnung eines ersten Fingerventils 242, eines ersten Kugelventils 240 und eines zweiten Fingerventils 246.
Zusätzlich schließt die sechste Auslassröhre 226 siebte Auslassröhren 248, 250 und 252 ein, welche jeweils mit den fünften Auslassröhren 196, 198, 200 verbunden sind. Und die siebte Auslassröhre 228 schließt ein sechste Auslassröhren 254, 256, 258, welche jeweils mit den vierten Auslassröhren 190, 192, 194 verbunden sind. Jede der sechsten und siebten Auslassröhren 248, 250, 252, 254, 256, 258 weist ein Absperrventil bzw. Rückschlagventil 260 und ein Kugelventil 262 auf.
Durch die oben beschriebene Anordnung wird das Primärluftgebläse 224 Primärluft zu den Brennern 48f–h (linke Brenner) oder Brennern 50f–h zuführen durch die sechste Auslassröhre 226 und die siebte Auslassröhre 228 und durch jede fünfte und sechste Abzweigröhre 230, 232, 234, 236, 238, 240. Das Luftgebläse 224 wird arbeiten, um einen maximalen Luftstrom durch den Betrieb eines jeden Brenners 48f–h oder Brenners 50f–h zuzuführen, während ein minimaler Luftstrom zugeführt werden wird für die Brenner 48f–h oder 50f–h, welche nicht arbeiten, mittels jeder sechsten und siebten Auslassröhre 248, 250, 252, 254, 256, 258, um die besseren Bedingungen um gekühlt zu werden zu garantieren.
Obwohl die Erfindung beschrieben wurde auf der Basis von drei Brennern 48f 48g, 48h und Brennern 50f, 50g und 50h, soll verstanden werden, dass das in der vorliegende Erfindung beschriebene System für all die Brenner 48a–h und 50a–h angewandt wird.
In einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Schmelzen des Glases geschmolzen werden mit zwei oder drei Arten von Brennstoff, z.B. in 3 können die Brenner 48a–48d und 50a–50d versorgt werden mit einem pulverisierten Brennstoff als Petrolkoks; und die Brenner 48e–48h und 50e–50h können mit Gas oder Ölbrennstoff versorgt werden. In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Brenner 48a–48d und 50a–50d versorgt werden mit einem pulverisierten Brennstoff als Petrolkoks; die Brenner 48e–48f und 50e–50f können versorgt werden mit Gas; und die Brenner 48g–48h und 50g–50h können versorgt werden mit Ölbrennstoff. Diese Kombinationen berücksichtigen, dass zu diesem Zeitpunkt bereits Glasschmelzöfen existieren, welche Gas oder Ölbrennstoff als Hauptbrennstoff zum Schmelzen von Glas verwenden, und dass das Verhalten von solchem Gas und Ölbrennstoff gut in der Technik bekannt ist.
PULVERISIERTER BRENNSTOFFBRENNER
Zusätzlich wurde zum Ausführen einer guten Verbrennung des pulverisierten Petrolkoks ein Spezialbrenner gestaltet, um mit dem System zum Zuführen und Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen verwendet zu werden. Die 7 bis 12 zeigen eine detaillierte Ansicht des Brenners (48f) zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Der pulverisierte Brennstoffbrenner (48f) weist auf einen Hauptkörper 264, welcher aus einer äußeren Röhre 266, einer dazwischen liegenden Röhre bzw. Zwischenröhre 268 und einer inneren Röhre 270 konstruiert ist (10), welche konzentrisch eine in der anderen angeordnet sind. Die äußere Röhre 266 ist in dem oberen Ende 272 abgeschlossen (9). Eine erste Kammer 276 ist in dem Raum, welcher durch die äußere Röhre 266 und die dazwischen liegende Röhre 268 definiert ist, ausgebildet. Die äußere Röhre 266 weist eine Einlassröhre 278 und eine Auslassröhre 280 auf (8), durch welche Kühlwasser eingeführt wird in die erste Kammer 276 zum Kühlen des Brenners (48f). Die dazwischen liegende Röhre 268 und die innere Röhre 270 werden erstreckt über das obere Ende 272 der äußeren Röhre 266 hinaus.
An dem oberen Teil des Brenners 48f ist eine Lufteinlassröhre 282 in einer geneigten Form um die dazwischen liegende Röhre 268 verbunden, um mit der sechsten Abzweigröhre 236 verbunden zu sein (siehe 7) zum Einführen eines Stroms von Primärluft oder Erdgas in eine zweite Kammer 284, ausgebildet in dem Raum definiert durch die innere Röhre 270 und die dazwischen liegende Röhre 268. Die zweite Kammer 284 dient dazu, die Primärluft oder das Erdgas von der Lufteinlassröhre 236 zu führen (7) und sie wird zugeführt zu dem unteren Ende des Brenners 48f. Der Strom der Primärluft in der zweiten Kammer 284 wird reguliert durch die Anordnung des ersten Fingerventils 242, des ersten Kugelventils 240 und des zweiten Fingerventils 246.
Auf demselben Weg wird eine Mischung von Sekundärluft und pulverisiertem Petrolkoks in ein oberes Ende 286 der inneren Röhre 270 eingeführt und wird zu dem unteren Ende des Brenners 48f transportiert. Das obere Ende 286 der inneren Röhre 270 ist jeweils mit der vierten Auslassröhre 194 verbunden zum Zuführen der pulverisierten Brennstoff-Sekundärluft-Mischungszufuhr zu dem Brenner (48f). Somit werden, wenn die Primärluft und die Mischung von Sekundärluft und pulverisiertem Petrolkoks das untere Ende des Brenners (48f) erreicht, die Primärluft oder Erdgas und die Mischung von pulverisiertem Brennstoff-Sekundärluft gemischt, um einen Verbrennungsprozess zu zünden, wie nun beschrieben werden wird.
Bezug nehmend nun auf die 10 bis 12, zeigen diese eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform des Brenners (48f) zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in Übereinstimmung der vorliegenden Erfindung.
Grundsätzlich weist der Brenner (48f) [10] einen Hauptkörper 264 auf, konstruiert aus einer äußeren Röhre 266, einer dazwischen liegenden Röhre 268 und einer inneren Röhre 270, welche konzentrisch eine mit der anderen angeordnet sind. Eine erste Kammer 276 ist in dem Raum ausgebildet, welcher durch die äußere Röhre 266 und die dazwischen liegenden Röhre 268 definiert wird. Die äußere Röhre 266 weist eine Einlassröhre 278 und eine Auslassröhre 280 auf, durch welche Kühlwasser in die erste Kammer 276 zum Kühlen des Brenners (48f) eingeführt wird.
Eine zweite Kammer 284 zum Einführen eines Stroms von Primärluft oder Gas, welche in dem Raum, definiert durch die innere Röhre 270 und die dazwischen liegende Röhre 268 ausgebildet ist. Die zweite Kammer 284 dient dazu, um Primärluft oder Gas von der Lufteinlassröhre 236 (7) zu leiten, und sie wird gefördert zu dem unteren Ende des Brenners 48f. Auf dem gleichen Weg wird eine Mischung von Sekundärluft und pulverisiertem Petrolkoks eingeführt in ein oberes Ende 286 der inneren Röhre 270 und wird gefördert zu dem unteren Ende des Brenners 48f.
Nun Bezug nehmend insbesondere auf die 10 und 12, schließt das untere Ende 274 des Brenners (48f) einen Strömungsverteiler 286 zum Aufnehmen und Verteilen gleichzeitig der Primärluft oder Gas und der Sekundärluft-pulverisierten Brennstoff ein. Der Strömungsverteiler 286 (11) ist verbunden unter dem unteren Ende 274 des Brenners (48f) und schließt einen Hauptkörper 288 ein, welcher eine erste Verteilerkammer 290 definiert zum Empfangen einer Mischung von Sekundärluft-pulverisiertem Brennstoff; eine zweite Verteilerkammer 292 zum Empfangen des Stroms der Primärluft oder Gas; und eine dritte Kammer 294, welche einen Abschnitt der ersten Verteilerkammer 290 und einen Abschnitt der zweiten Kammer 292 umgibt, durch welche Kühlwasser in die dritte Kammer 294 eingeführt wird, zum Kühlen des Brenners (48f). Die erste Kammer 290 wird definiert innerhalb einer halbsphärischen Wand 296. Die halbsphärische Wand 296, welche ausgeformt wird durch den oberen Teil, eine erste ringförmige Hülse 298, welche mit dem unteren Ende der inneren Röhre 270 verbunden ist, und eine dazwischen liegende ringförmige Hülse 300, welche mit dem unteren Ende der äußeren Röhre 268 verbunden ist, definieren die zweite Kammer 342, durch welche Primärluft oder Gas veranlasst wird zu strömen.
Der Strömungsverteiler 286 schließt auch ein Auslassende 302 ein, angeordnet in einer 90° Position bezüglich der halbsphärischen Wand 296 des Hauptkörpers 288, um den Strom von Primärluft oder Gas und der Sekundärluft-pulverisiertem Brennstoffmischung von einem vertikalen Strom zu einem Längsstrom abzulenken. Das Auslassende 302 schließt einen Durchgang 304 (10 und 12) ein, welcher in Längsrichtung in dem Hauptkörper 286 ausgebildet ist, die erste Verteilerkammer 290 mit der äußeren Peripherie des Körpers 286 verbindend. Der Durchgang 304 ist ausgebildet durch einen ersten inneren kreisförmigen Abschnitt 306, durch welchen die Mischung von pulverisiertem Brennstoff-Sekundärluft strömt. Der erste kreisförmige Abschnitt 306 ist intern ausgebildet in einer in etwa konischen Form mit einem Durchmesser geringer an der Front eines jeden Durchgangs. Und ein zweiter dazwischen liegender ringförmiger Abschnitt 308 umgibt den ersten inneren ringförmigen Abschnitt 306, durch welchen Primärluft oder Gas veranlasst wird zu strömen. Der erste innere kreisförmige Abschnitt 306 und der zweite dazwischen liegende kreisförmige Abschnitt 308 definieren einen Eingang zum Aufnehmen einer Düse 310 zum Mischen gleichzeitig des Primärga ses oder Luft wie auch der Mischung von Sekundärluft-pulverisiertem Petrolkoks innerhalb der Kammern des Glasschmelzofens. Schließlich definiert die Peripherie des Hauptkörpers 288 und der zweite dazwischen liegende ringförmige Abschnitt 308 die dritte Kammer 294, um Wasser für das Kühlen des Brenners (48f) strömen zu lassen.
Nun Bezug nehmend auf die Düse 310, schließt diese einen zylindrischen Kopf 312 und ein zylindrisches Element 264 ein, dass in dem rückwärtigen Teil des Kopfes 362 angeordnet ist. Das zylindrische Element 314 schließt ein eine zentrale Mündung 316 und zumindest eine Mehrzahl von Mündungen 318, welche transversal die Peripherie des zylindrischen Elements 314 quert. Das zylindrische Element 314 ist eingeführt in den Eingang, definiert durch den ersten inneren kreisförmigen Abschnitt 306 und den zweiten dazwischen liegenden kreisförmigen Abschnitt 308, welche einen geschlossenen Abschnitt in der zweiten Kammer 292 ausbilden. Wenn das zylindrische Element 314 in den Eingang eingeführt ist, ist die Mehrzahl von Mündungen 318 zusammenfallend mit der zweiten Kammer 292 platziert, um einen Austrittsstrom von Primärluft oder Gas aus dem Strömungsverteiler 286 zu gestatten. Eine erste ringförmige Aussparung 320 ist zwischen dem ersten inneren ringförmigen Abschnitt 306 und dem inneren Teil des zylindrischen Elements 314 definiert, zum Ablenken des Stroms von Primärluft oder Gas zu dem frontalen Teil des Strömungsverteilers 286.
In einer dritten Ausführungsform des Brenners (11) ist der Strömungsverteiler 286 gezeigt mit zwei Auslassenden 322, 324, lokalisiert in einer 90° Position bezüglich des Hauptkörpers 288. Düsen 326, 328 sind eingeführt durch jedes der Auslassenden 322, 324. Die Position der Auslassenden 322, 324 ist voneinander getrennt in einem Winkel ungefähr von etwa 10° bis etwa 20° zwischen jedem davon bezüglich einer Längsachse 330.
Nun tritt in Übereinstimmung mit dem Brenner (48f), gezeigt in 8 und 10, die Primärluft durch die Lufteinlassröhre 282 ein und führt den Strom von Primärluft oder Gas in die zweite Kammer 284 ein, ausgebildet in dem Raum, definiert durch die innere Röhre 270 und die dazwischen liegende Röhre 268. Danach fährt der Strom von Primärluft oder Gas fort, durch die zweite Verteilerkammer 342, um durch die Mehrzahl von Mündungen 318 der Düsen 310 oder 326 und 328 ausgestoßen zu werden.
Gleichzeitig wird die Mischung von Sekundärluft und pulverisiertem Petrolkoks eingeführt in das obere Ende 286 durch die innere Röhre 270 und wird geführt zu der ersten Verteilerkammer 290 und von diesem Abschnitt strömt die Mischung in den Durchgang 304 des Strömungsverteilers 286. Die Mischung wird durch den Durchgang 304 in eine axiale Richtung zugeführt, um in die Kammern des Glasschmelzofens eingeführt zu werden. Die Primärluft oder Gas und die Mischung von Sekundärluft und pulverisiertem Petrolkoks werden gleichzeitig an dem Ausgang der Düse 310 oder der Düsen 326 und 328 verbrannt.
Kühlwasser wird kontinuierlich durch die erste Kammer 276 und die dritte Kammer 294 eingeführt zum Kühlen des Brenners.
In Übereinstimmung mit dem Obigen ist ein Verfahren zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in einem Glasschmelzofen des Typs, welcher einen Glasschmelzbereich einschließt, ausgekleidet mit hitzebeständigem Material, und eine Mehrzahl von Brennern, zugeordnet mit abgedichteten Regeneratoren in dem Glasschmelzofen, welche als Wärmetauscher wirken, wobei das Verfahren aufweist:
Zuführen eines pulverisierten Brennstoffs des Typs, welcher festen Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien aus Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickel aufweist oder eine Mischung derselben, zu jedem der Brenner, zugeordnet zu den abgedichteten Regeneratoren des Glasschmelzofens, wobei der pulverisierte Brennstoff direkt zu dem Ofen zugeführt wird in einem Verhältnis Brennstoff- Luft von etwa 16% von Luft im Überschuss bezüglich einer stöchiometrischen Luft;
Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs durch jeden der Brenner in dem Schmelzebereich des Schmelzofens, eine Flamme vorsehend für jeden Brenner, um einen Verbrennungsvorgang auszuführen in dem Schmelzebereich, zum Schmelzen des Glases;
Steuern bzw. Kontrollieren von Emissionen von Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien, erzeugt durch die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs mit einem ökologischen Steuermittel bzw. Umweltsteuer- bzw. Kontrollmitteln, wobei das ökologische Steuermittel lokalisiert ist in einem Abgasauslass des Glasschmelzofens, um die Abzugsgase zu reinigen und die Emission von Verunreinigungen von dem pulverisierten Brennstoff zu verringern, wie etwa SOx, NOx und Partikel, wobei die Verringerung der Emissionen gesteuert wird während und nachdem die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen ausgeführt worden ist; und
Entgegenwirken erosiven und abrasiven Wirkungen des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen durch hitzebeständige Elemente, wobei der Glasschmelzofen konstruiert ist mit den hitzebeständigen Elementen zum Steuern bzw. Kontrollieren der erosiven und abrasiven Wirkungen, erzeugt durch die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs in dem Ofen.
Das Verfahren weist auch die Schritte auf des:
Zuführen eines pulverisierten Brennstoffmaterials zu einer Reihe von Verteilermitteln;
Verflüssigen bzw. Fluidisieren des pulverisierten Brennstoffmaterials innerhalb der Reihe von Verteilermitteln;
Ausgeben des fluidisierten pulverisierten Brennstoffmaterials von der Reihe von Verteilermitteln zu zumindest einer Hauptröhre;
Mischen des fluidisierten pulverisierten Brennstoffs mit einem ersten Strom von Primärluft zum Ausgeben eines konstanten Stroms von pulverisiertem Brennstoff zu der Hauptröhre;
Verteilen der Mischung von fluidisiertem pulverisiertem Brennstoff und der Primärluft in zumindest zwei Verteilerröhren, um das Brennstoff-Primärluft-Gemisch durch jede der zwei Verteilerröhren in einen alternativen Betriebszyklus zuzuführen;
Zuführen des Brennstoff-Luft-Gemisches von jeder der zwei Verteilerröhren zu einer ersten Serie von Brennern und zu einer zweiten Serie von Brennern eines Schmelzofens, zum Betreiben der ersten und zweiten Brenner in einem alternierenden Betriebszyklus zwischen einem Verbrennungs- und einem Nichtverbrennungszyklus; und
gleichzeitiges Zuführen eines zweiten Stroms von Luft durch jeden der ersten und zweiten Brenner, um einen besseren Verbrennungszyklus für jeden der Brenner beizubehalten.
Dabei weist der Schritt des Zuführens eines zweiten Stroms von Luft durch jeden der ersten und zweiten Brenner den Schritt auf des durch jeden Brenner gleichzeitigen Vorsehens eines internen Stroms von fluidisiertem pulverisiertem Brennstoff und der ersten Luft, und einen externen Strom des zweiten Stroms der Luft.
ÖKOLOGISCHE STEUERUNG BZW. KONTROLLE
Letztlich wird, nachdem die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen ausgeführt worden ist, eine Ausrüstung zum Verringern und Steuern bzw. Kontrollieren der Luftverschmutzung und der Emissionen von Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickelzusammensetzungen an der Atmosphäre am Ende des Tunnels 44 platziert und mit dem Kamin 46 für die Abgase verbunden. Das Schadstoffsteuer- bzw. Kontrollsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist angepasst in einem Abgasauslass des Glasschmelzofens.
Für die Steuerung bzw. Kontrolle von Verunreinigungen haben sich elektrostatische Abscheider als gut arbeitend erwiesen bei der Beseitigung von Glasofenpartikelmaterie. Die feine Partikelmaterie von Glasöfen stellt kein Problem für elektrostatische Abscheider dar.
Im Fall, wo SO2-Entfernung zusätzlich zur Partikelmaterie erforderlich ist, stellt ein Trocken- oder teilweise Nass-Wäscher eine gute Ergänzung zu elektrostatischen Abscheidern oder einem Stofffiltersystem dar. Tatsächlich ist unter Bedingungen von hochsaurem Gas ein Wäscher nötig, um die Konzentration von korrosiven Gasen zu verringern. Im Falle der Verwendung eines neuen Brennstoffs wird ein Wäscher erforderlich sein, um einen SO2-Gehalt zu verringern. Er wird nicht nur als Vorteil für das System zur Vorbeugung von Korrosion dienen, sondern er wird auch die Temperatur des Ausstoßes erniedrigen und daher das Gasvolumen verringern.
Trockenwaschen (das Einspritzen von trockenem reaktivem Pulver) und Halbnasswaschen wird in einer großen Reaktionskammer stromaufwärts der elektrostatischen Abscheider stattfinden. Sowohl im Fall trocken als auch nass werden die Wäschermaterialien einschließen Na2CO3, Ca(OH)2, NaHCO3 oder einige andere. Die sich ergebenden Reaktionsmaterialien sind Grundbestandteile für den Glasherstellungsvorgang und sie sind allgemein bis zu einem gewissen Punkt wieder verwendbar. Pi mal Daumen gilt, dass für jedes 1% von Schwefel in dem Brennstoff dort etwa 4 Pfund von SO2 pro Tonne geschmolzenem Glas erzeugt werden. So wird es für Brennstoffe mit hohem Schwefelgehalt eine Menge an trockenem Abfall, z.B. NaSO4, geben. Diese Menge an Abfall wird mit der Erfassungsrate und der Menge an Material, welches wiederverwertet werden kann, variieren, aber die Anzahl wird beachtlich sein. Für den Flussofen, welcher mit Brennstoff mit hohem Schwefelgehalt arbeitet, könnte sogar bis zu 5 Tonnen an Abfall pro Tag vorliegen.
Die Leistungsbereiche des Waschens variieren von 50% bis 90% unter Verwendung von trockenem NaHCO3 oder halbnassem Na2CO2. Eine Temperatursteuerung ist wichtig bei allen Wäscheralternativen mit Zielreaktionstemperaturen, welche von etwa 250°C bis 400°C an dem Wäschermaterial reichen.
Nasswäscher kommen in einer beinahe unendlichen Anzahl von Formen, Größen und Anwendungen vor. Die zwei Hauptanwendungen bezogen auf die Glasherstellung sind solche, welche gestaltet sind, um Gase (SO2) zu sammeln, und diese sind gestaltet, um Partikelmaterie einzufangen.
Aus dem Obigen ist ein System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in zumindest einem Brenner eines Glasschmelzofens beschrieben worden, und es wird für die Experten in der Technik klar sein, dass viele andere Merkmale und Verbesserungen vorgenommen werden können, welche innerhalb des Rahmens berücksichtigt werden können, bestimmt durch die folgenden Ansprüche.

Claims

Brenner (48f) zum Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs (A) zur Verwendung in einem Glasschmelzofen, welcher aufweist: einen Hauptkörper (264) aufweisend ein äußeres Rohr (266), ein dazwischen liegendes Rohr (268) und ein inneres Rohr (270), wobei die Rohre konzentrisch eines mit dem anderen angeordnet sind, wobei das äußere Rohr (266) und das dazwischen liegende Rohr (268) einen erste Kammer (276) bilden, wobei das äußere Rohr ein Einlassrohr (278) und ein Auslassrohr (280) enthält zum Einführen und zum Zirkulieren eines Kühlfluids innerhalb der ersten Kammer (276) für das Kühlen des Brenners (48f); wobei das dazwischen liegende Rohr einen ersten Einlass (282) zum Einführen eines ersten Stromes von Luft oder Gas in eine zweite Kammer (284) enthält, wobei die zweite Kammer definiert ist zwischen dem inneren Rohr (270) und dem dazwischen liegenden Rohr (268); wobei das innere Rohr einen zweiten Einlass enthält zum Einführen eines Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft durch das innere Rohr; und Verteilungsmittel (286), verbunden in einem unteren Ende (274) des Hauptkörpers (264), wobei die Verteilungsmittel eine erste Aufnahmekammer (290) einschließen, wobei die erste Aufnahmekammer an einem unteren Ende des zweiten Einlasses des inneren Rohrs (270) verbunden ist, zum Aufnehmen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft; eine zweite Aufnahmekammer (292), wobei die zweite Aufnahmekammer ausgebildet ist zwischen dem unteren Ende des inneren Rohrs und dem dazwischen liegenden Rohr; und eine dritte Kammer (294), welche einen äußeren Abschnitt der Verteilungsmittel (286) umgibt, zum Aufnehmen und Zirkulieren des Kühlfluids, welches eingeführt wird in die erste Kammer zum Kühlen der Verteilungsmittel, und zumindest einen Austrittsdurch gang (304), ausgebildet von der ersten Aufnahmekammer (290) zu einem Austrittsende (302) der Verteilungsmittel (286), wobei der Austrittsdurchgang (304) angeordnet ist zum Fördern des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft aus dem Austrittsende der Verteilungsmittel; und zumindest eine Auslassdüse (310), verbunden durch jeden der Austrittsdurchgänge der Verteilungsmittel, wobei die Auslassdüse eine zentrale Bohrung (316) einschließt zum Fördern des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft, und eine zweite Mehrzahl von Bohrungen (318), angeordnet zusammenfallend mit der zweiten Aufnahmekammer, um eine Wirbelbewegung des ersten Stroms von Luft oder Gas vorzusehen, wobei der erste Strom von Luft oder Gas und des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft gleichzeitig vermischt wird, um in einer Verbrennungszone eines Glasschmelzofens verbrannt zu werden.
Brenner nach Anspruch 1, wobei der Austrittsdurchgang (304) einen ersten inneren kreisförmigen Abschnitt (306) und einen zweiten dazwischen liegenden kreisförmigen Abschnitt (308) einschließt, wobei der erste innere kreisförmige Abschnitt und der zweite dazwischen liegende kreisförmige Abschnitt einen Zugang definieren zum Aufnehmen der Auslassdüse (310).
Brenner nach Anspruch 1, wobei der erste innere kreisförmige Abschnitt (306) einen ersten kreisförmigen Rücksprung (320) einschließt zum Ablenken des Stroms der Primärluft oder Gas zu dem frontalen Teil der Verteilungsmittel.
Brenner nach Anspruch 1, wobei das Kühlfluid Wasser ist.
Brenner nach Anspruch 1, wobei die Auslassdüse (310) aufweist: einen Kopf (312); ein zylindrisches Element (314), gekoppelt in den hinteren Teil des Kopfes, wobei das zylindrische Element (314) eine zentrale Boh rung (316) aufweist in einer fast konischen Form, mit einem Durchmesser geringer in der Front des Kopfes; zumindest eine Mehrzahl von Bohrungen (318), ausgebildet im Umfang des zylindrischen Elements, wobei die Bohrungen (318) transversal um den Umfang des zylindrischen Elements (314) ausgebildet sind, um eine Verbindung zwischen der zweiten Aufnahmekammer (292) und der zentralen Bohrung (316) der Auslassdüse (310) vorzusehen.
Brenner nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Bohrungen (318) des zylindrischen Elements (314) ausgebildet sind in einer rechtwinkligen Form bezüglich dem zylindrischen Element (314).
Brenner nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Bohrungen (318) des zylindrischen Elements (314) ausgebildet sind tangential mit einem Winkel von 0 bis 15 Grad, um eine Wirbelbewegung des ersten Stroms von Luft oder Gas um das Gemisch von pulverisiertem Brennstoff-Luft herum zu erzeugen.
Brenner nach Anspruch 1, wobei die Verteilungsmittel (286) getrennt sind mit einem Winkel von etwa 10° bis etwa 20° zwischeneinander.
Ein System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs (A) in einem Glasschmelzofen des Typs, welcher einen Glasschmelzbereich einschließt, ausgekleidet mit einem zurückstrahlenden Material und einer Mehrzahl von Brennern (48a–h, 50a–h) gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, versehen mit abgedichteten Regeneratoren (28, 30) in dem Glasschmelzofen, welche als Wärmetauscher wirken, wobei das System aufweist: Mittel zum Zuführen eines pulverisierten Brennstoffs (A) des Typs, welcher Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien von Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickel oder eine Gemisches derselben auf weist bei jedem der Brenner (48a–h, 50a–h), um den pulverisierten Brennstoff in dem Glasschmelzbereich des Glasschmelzofens zu verbrennen, eine Flamme vorsehend durch jeden Brenner, um Zyklen einer Glasschmelze auszuführen; Mittel zum Steuern der Emissionen von Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien, erzeugt durch das Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs, wobei die Mittel zum Steuern der Emissionen lokalisiert sind in einem Abgasauslass des Glasschmelzofens, um die Abgase zu reinigen und die Emission von Verunreinigungen von dem pulverisierten Brennstoff, wie etwa SOx, NOx, und Teilchen zu verringern, wobei die Verringerung der Emissionen gesteuert wird während und nachdem die Verbrennung des pulverisieren Brennstoffs in dem Glasschmelzofen durchgeführt worden ist; und, hitzebeständige Mittel (B) zum Entgegenwirken von erosiven und abrasiven Effekten, erzeugt durch das Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzbereich, wobei der Glasschmelzofen konstruiert ist mit den hitzebeständigen Mitteln zum Steuern der erosiven und abrasiven Effekte erzeugt durch das Verbrennen des pulverisierten Brennstoff in dem Ofen.
System nach Anspruch 9, wobei der Glasschmelzofen vom Seitenmündungstyp ist.
System nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Brenner (48a–h, 50a–h) in einer Mehrzahl von seitlichen Mündungen (32, 34) angeordnet sind, zugeordnet zu dem Glasschmelzbereich des Glasschmelzofens.
System nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die hitzebeständigen Mittel (B) ausgewählt sind aus einem Material mit zumindest 98% Magnesiumoxid, wobei das Material die Menge an Kalziumoxid verringert, welches in dem Material bei regenerativen Kammern vorhanden ist.
System nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die hitzebeständigen Mittel (B) ausgewählt sind aus einem eingegossenen gegossenem Material aus Zirkon-Silikat-Alumina, welches ein saures Verhalten zeigt zum Verringern von Schäden in den feuerfesten Materialien, erzeugt durch die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs.
System nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Mittel zum Zuführen des pulverisierten Brennstoffs aufweisen: Mittel zum Zuführen des pulverisierten Brennstoffmaterials in Verteilungsmittel (286); Mittel zum Ausgeben des pulverisierten Brennstoffmaterials von den Verteilungsmitteln zu zumindest einem Hauptrohr; Mittel zum Mischen des pulverisierten Brennstoffs mit einem ersten Strom von Luft und zum Ausgeben eines konstanten Stroms eines Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Hauptluft zu zumindest einem der Hauptrohre; Mittel zum Zuführen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft von jedem Hauptrohr zu zumindest einem Brenner des Glasschmelzofens, zum Betreiben der Brenner in einem abwechselnden Betriebszyklus zwischen einem Verbrennungs- und einem Nicht-Verbrennungszyklus; und Mittel zum Zuführen eines zweiten Stroms von Luft oder natürlichem Gas durch jeden der Brenner, wobei der zweite Strom simultan zugeführt wird mit dem Gemisch von pulverisiertem Brennstoff-Luft in jeden Brenner um den Verbrennungszyklus eines jeden Brenners in dem Glasschmelzofen auszuführen.
System nach Anspruch 14, wobei das System zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in zumindest einem Brenner eines Glasschmelzofens weiter aufweist: Mittel zum Verflüssigen des pulverisierten Brennstoffs innerhalb der Verteilungsmittel.
System nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Zuführen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft von jedem Hauptrohr aufweisen: Mittel zum Verteilen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft in zumindest zwei Verteilungsrohre, um das Gemisch von pulverisiertem Brennstoff-Hauptluft durch jeden der Brenner in dem Glasschmelzofen in einem abwechselnd betriebenen Zyklus zuzuführen.
System nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Ausgeben des pulverisierten Brennstoffs der Verteilungsmittel aufweisen: Mittel zum Rückführen des Überschusses an pulverisiertem Brennstoff zu den Verteilungsmiteln.
System nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Zuführen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft zu dem Hauptrohr aufweisen: Mittel zum Zurückführen des Überschusses des Gemisches des pulverisierten Brennstoffs- der Luft von dem Hauptrohr zu den Verteilungsmitteln.
System nach Anspruch 9, wobei die Mittel zum Steuern der Emissionen aufweisen: elektrostatische Abscheider, trocken- oder teilweise feuchte Wäscher, Trockenwaschen und Halbnasswaschen oder eine Kombination derselben.
System nach Anspruch 9, wobei das System weiter einschließt: eine zweite Serie von Brennern (50a–h), wobei die zweite Serie von Brennern in der Vielzahl von ersten und zweiten Mündungen in dem Glasschmelzbereich der Schmelzkammer zum Verbrennen von natürlichem Gas in der Schmelzkammer angeordnet sind.
System nach Anspruch 9, wobei das System weiter einschließt: eine dritte Serie von Brennern, wobei die dritte Serie von Brennern in der Vielzahl von ersten und zweiten Mündungen angeordnet ist in dem Glass schmelzbereich der Schmelzkammer zum Verbrennen von Brennstofföl in der Schmelzkammer.
System nach Anspruch 9, wobei der Glasschmelzofen von Seitenmündungstyp ist, wobei die Regeneratoren (28, 30) ein Paar von abgedichteten Regeneratoren sind, angeordnet Seite an Seite, und die Brenner angeordnet sind in jeder einer Mehrzahl von ersten und zweiten Mündungen, zugeordnet zu dem Glasschmelzbereich des Glasschmelzofens.
Verfahren zum Zuführen und Verbrennen eines pulverisierten Brennstoffs in einem Glasschmelzofen des Typs, welcher einen Glasschmelzbereich einschließt, ausgekleidet mit einem hitzebeständigen Material, und einer Mehrzahl von Brennern (48f) nach Anspruch 1 bis 8, zugeordnet mit abgedichteten Regeneratoren in dem Glasschmelzofen, welche als Wärmetauscher wirken, wobei das Verfahren umfasst: Zuführen eines pulverisierten Brennstoffs des Typs, welcher aufweist festen Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien aus Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickel oder eine Gemisches derselben, zu jedem der Brenner (48f), zugeordnet zu den abgedichteten Regeneratoren des Glasschmelzofens; Verbrennen des pulverisierten Brennstoffs durch jeden der Brenner (48f) in dem Schmelzbereich des Schmelzofens, eine Flamme für jeden Brenner vorsehend, um einen Verbrennungsvorgang in dem Schmelzbereich auszuführen zum Schmelzen des Glases; Steuern von Emissionen von Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien, produziert durch die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs, mit Umweltsteuermitteln, wobei die Umweltsteuermittel lokalisiert sind in einem Abgasauslass des Glasschmelzofens, um die Abgase zu reinigen und die Emission von Verunreinigungen von dem pulverisierten Brennstoff, wie etwa SOx, NOx und Teilchen, zu verringern, wobei die Verringerung der Emissionen gesteuert wird während und nachdem die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen durchgeführt worden ist; und Entgegenwirken von erosiven und abrasiven Effekten des pulverisierten Brennstoffs in dem Glasschmelzofen durch hitzebeständige Mittel bei dem Glasschmelzofen.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Glasschmelzofen von Seitenmündungstyp ist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Brenner angeordnet sind in einer Mehrzahl von seitlichen Mündungen, zugeordnet zu dem Glasschmelzbereich des Glasschmelzofens.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der pulverisierte Brennstoff Ölkoks ist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des Zuführens des pulverisierten Brennstoffs aufweist: Zuführen des pulverisierten Brennstoffs in die Verteilungsmittel; Ausgeben des pulverisierten Brennstoffmaterials von den Verteilungsmitteln zu zumindest einem Hauptrohr; Mischen des pulverisierten Brennstoffs mit einem ersten Strom von Luft zum Erzeugen eines Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft, wobei das Gemisch von pulverisiertem Brennstoff-Luft verteilt wird zu dem Hauptrohr; Zuführen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft von dem Hauptrohr zu jedem der Brenner des Schmelzofens zum Betreiben der Brenner in einem abwechselnden Betriebszyklus zwischen Verbrennungs- und Nicht-Verbrennungszyklen; und gleichzeitiges Zuführen eines zweiten Stroms von Luft oder natürlichem Gas zusammen mit dem Gemisch von pulverisiertem Brennstoff-Luft in jeden der Brenner, um einen Verbrennungszyklus in dem Glasschmelzofen auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Auslassschritt aufweist: Rückführen des pulverisierten Brennstoffs, welcher in dem Hauptrohr vorgesehen ist, zu den Verteilungsmitteln.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Zuführens des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft von dem Hauptrohr aufweist: Rückführen des Überschusses des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft von dem Hauptrohr zu jedem der Verteilungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Zuführens des pulverisierten Brennstoffs aufweist: Verflüssigen des pulverisierten Brennstoffs bevor der pulverisierte Brennstoff zu dem Hauptrohr verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Mischens des pulverisierten Brennstoffs aufweist: Verteilen des Gemisches von pulverisiertem Brennstoff-Luft in zumindestens zwei Verteilungsrohre, um das Gemisch von pulverisiertem Brennstoff-Luft bei jedem der Brenner in einen abwechselnden Operationszyklus zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die hitzebeständigen Mittel ausgewählt werden aus einem Material mit zumindest 98% von Magnesiumoxid zum Verringern der Menge an Kalziumoxid, vorhanden in dem Material bei regenerativen Kammern.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die hitzebeständigen Mittel ausgewählt werden aus einem eingegossenen Gießmaterial aus Zirkon-Silikat-Alumina, welche ein saures Verhalten zeigen zur Verringerung von Scha den in den feuerfesten Materialien, produziert durch die Verbrennung des pulverisierten Brennstoffs bei regenerativen Kammern.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die hitzebeständigen Mittel ausgewählt werden aus einem Material, welches etwa 80% Magnesium und etwa 20% Zirkon-Silikat bei regenerativen Kammern enthält.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des Steuerns von Emission von Kohlenstoff und Verunreinigungsmaterialien von Schwefel, Stickstoff, Vanadium, Eisen und Nickel ausgeführt wird mit elektrostatischen Abscheidern, Trocken- oder teilweise Nasswäschern, Trockenwaschen und Halbnasswaschen oder einer Kombination derselben.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Verfahren weiter einschließt: Zuführen von natürlichem Gas zu einer zweiten Serie von Brennern, wobei die zweite Serie von Brennern angeordnet ist in dem Schmelzbereich der Schmelzkammer.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Verfahren weiter einschließt: Zuführen von Brennstofföl zu einer dritten Serie von Brennern, wobei die dritte Serie von Brennern in dem Glasschmelzbereich der Schmelzkammer angeordnet ist.