DE69904477T2 - Schmelzofen mit scherbenvorheizung und hinter-first-schornstein mit unterstützungssystem - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft allgemein die Glasherstellung und insbesondere einen Glasschmelzofen mit einem Glasscherben-Vorheizsystem und einer hinteren Deckenentlüftung mit einem unabhängigen Stahlstützsystem zum Optimieren der Brennstoffausnutzung, während die Oxidation von Abfallglas und das Entfernen von Verunreinigungen aus Abgasen ermöglicht wird.
• Bei der Glasherstellung werden verschiedene Chargeninhaltsstoffe gemischt, welche im allgemeinen Quarzsand, trockene Pulver, körnige Oxide, Carbonate und andere Rohmaterialien (abhängig vom gewünschten Glastyp) umfassen, und sie werden dabei auf eine Temperatur von etwa 2730ºF (1500ºC) erwärmt, bei der sie schmelzen und eine homogene Natur annehmen. Während des Schmelzens der Charge, aus der das flüssige Glas besteht, werden verschiedene heiße Gase gebildet, die aus dem Ofen abgeführt werden. Als eine Wärmeeinsparmaßnahme wurden diese Gase aus einer Decke im hinteren Teil des Ofens abgeführt und durch eine Wiedergewinnungseinrichtung zum Rückgewinnen der Wärme geführt. Für den Schmelzprozeß sind erhebliche Wärmemengen erforderlich, welche im allgemeinen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe zugeführt werden. Bei einem typischen Glasschmelzofen wird die der Schmelze zugeführte Wärme in erster Linie durch Erdgas, das mit vorgewärmter Verbrennungsluft gemischt ist, bereitgestellt. Die sich ergebende Flamme lodert über der Schmelze, und die Wärmeübertragung auf die Schmelze erfolgt durch Strahlung von der Flamme und dem Ofenmantel. Zusätzlich vergrößern manche Öfen die Wärme mit einer elektrischen Verstärkung. Die Hauptattraktion einer elektrischen Verstärkung besteht darin, daß sie ein Erhöhen der Produktion eines bestehenden Ofens ermöglicht, indem eine zusätzliche Wärmequelle für die Schmelze bereitgestellt wird.
• Ein Verfahren zum Erhöhen der Wärmemenge, die einem Ofen zugeführt werden kann, während die hohen Betriebskosten einer elektrischen Verstärkung vermieden werden, besteht darin, das zugeführte Material, also die Glaschargenbestandteile und die Glasscherben, vorzuheizen. Glasscherben sind zerbrochene Glasstücke, die zu den anderen Chargen-Inhaltsstoffen hinzugefügt werden und in den Schmelzofen eingeführt werden. Es ist erforderlich, daß ein bestimmter minimaler Anteil der gesamten Charge, vorzugsweise im Gewichtsbereich von 10-20%, aus Glasscherben besteht, um die richtigen Schmelzeigenschaften zu erzielen. Glasscherben, die normalerweise zu diesem Zweck verwendet werden, werden von der Glasfabrik entweder aus während des Herstellungsprozesses zerbrochenen Produkten oder durch Aussondern von Glasschmelzen während Produktänderungen erzeugt. Die in letzter Zeit aufgetretene Betonung des Abfallrecyclings hat zum Sammeln großer Mengen an sogenannten ökologischen Glasscherben geführt. Diese bestehen gewöhnlich aus zu Recyclingzentren zurückgegebenen Glasflaschen. Mit einer geeigneten Verarbeitung, beispielsweise durch Sortieren nach der Farbe, durch Entfernen von Fremdstoffen und durch Zerbrechen in kleinere Stücke, können ökologische Glasscherben zum Umschmelzen in neues Glas geeignet gemacht werden. Es gibt gegenwärtig eine Anzahl von Glasfabriken mit Glasschmelzöfen, bei denen etwa 80-90% des Chargenzufuhrmaterials aus ökologischen Glasscherben bestehen.
• Mit der Zunahme der Verwendung von Glasscherben bietet das Vorheizen der Glasscherben eine wichtige Alternative zu einer elektrischen Verstärkung. Weiterhin ist es infolge der wirtschaftlichen Verwendung von Öfen und von Ländergesetzen, die das Rückgewinnen von Abfallglas unterstützen, sehr wahrscheinlich, daß die Verwendung von Glasscherben in der nahen Zukunft in vielen Teilen des Landes bis zu dem Punkt zunimmt, an dem sie das vorherrschende Zufuhrmaterial für Container öfen darstellen. Gegenwärtig ist die maximale Glasmenge, die aus einem existierenden Ofen gezogen werden kann, durch die Energiemenge beschränkt, die zum Schmelzen des Zufuhrmaterials in den Ofen eingebracht werden kann. Diese Grenze wird erreicht, wenn der Ofen unter starkem Feuer steht, wobei sich der maximale Fluß der Verbrennungsprodukte ergibt. Es kann jedoch zusätzliche Energie in den Ofen eingebracht werden, indem die Glasscherben vorgeheizt werden, so daß ein produktiverer und wirksamerer Glasherstellungsprozeß erzielt wird. Es ist bei Verwendung einer Glasscherben-Vorheizeinrichtung erwünscht, die Glasscherben auf eine Temperatur aufzuheizen, die knapp unterhalb derjenigen liegt, bei der sie klebrig zu werden beginnen und Zusammenballungen zu bilden beginnen. Tests haben gezeigt, daß bei einer Gaseinlaßtemperatur von 1650ºF (899ºC) in der Vorheizeinrichtung die Glasscherben auf 1100ºF (593ºC) geheizt werden können, was ideal ist. Beispielsweise kann durch das Vorheizen der Glasscherben auf eine Temperatur von etwa 1100ºF (593ºC) (eine Temperatur, die knapp unterhalb derjenigen liegt, bei der sie klebrig zu werden beginnen und Zusammenballungen zu bilden beginnen) bei einem Ofen, der mit einem Zufuhrmaterial arbeitet, das dem Gewicht nach aus 70% Glasscherben besteht, eine Produktivitätserhöhung von bis zu 30% erreicht werden.
• Wegen der relativ geringen Wärmeübertragung von den heißen Verbrennungsgasen auf den Vorrat an geschmolzenem Glas sind die Abgastemperaturen des Prozesses trotz der verschiedenen Typen der eingesetzten Wärmerückgewinnungsgeräte gewöhnlich recht hoch. Zusätzlich werden vom Schmelzprozeß zusammen mit den Abgasen verschiedene Verunreinigungstypen emittiert. Demgemäß benötigt die Glasindustrie ein einfaches kostenwirksames System, mit dem sie die Produktivität von Glasschmelzöfen erhöhen kann, indem das Glasscherben-Zufuhrmaterial vor dem Schmelzprozeß vorgeheizt wird, während gleichzeitig die Verunreinigungen aus den Abgasen des Schmelzofens entfernt werden und das Abfallglas aus dem Schmelzprozeß verringert wird.
• In US-A-4 432 780 ist eine Prozedur beschrieben, bei der chemisch beschichtetes Abfallglas zurückgewonnen wird. Bei diesem Verfahren liegt das Abfallglas in Form von Glasfasern vor, welche in diskreter Form in einem oxidierenden Gasstrom in die oxidierende Atmosphäre oberhalb des Glaspegels eines mit Kohlenwasserstoff-Brennstoff betriebenen Glasschmelzofens eingeführt werden. Zumindest ein Teil der Glasfasern wird bei diesem Einführen geschmolzen, und ihre chemische Beschichtung wird oxidiert, und der nicht geschmolzene Teil der Fasern wird mit der Glas-Charge während des Hindurchtretens durch den Ofen geschmolzen. Wenngleich diese Prozedur für Abfallglas in Form von Glasfasern zufriedenstellend sein kann, ist sie nicht für umfangreicheres Abfallglas, beispielsweise in Form von Glasscherben, angemessen, das nicht in den Ofen eingeblasen werden kann und das folglich nicht in wirksamer Weise Wärme aus den heißen Abgasen absorbieren kann.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein Glasscherben- Vorheizsystem aufweist, das das Verringern organischer Verunreinigungen ermöglicht.
• Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Schmelzen von Glasmasse vorgesehen, welche aufweist:
• einen Behälter, der die Glasschmelze bis zu einem Glaspegel aufnimmt und der eine Bodenwand, eine hintere Stirnwand, eine vordere Stirnwand und Seitenwände aufweist,
• eine Einrichtung mit einer Öffnung zum Einbringen von Glasscherben und Abfallglas einschließlich organischen Verunreinigungen auf die Glasschmelze in einem an die hintere Stirnwand angrenzenden ersten Behälterbereich, wobei die Einrichtung auch einen Sockel aufweist, der an der hinteren Stirnwand angeordnet ist und unter der Öffnung und über dem Glaspegel horizontal in den Behälter verläuft, um durch die Öffnung eingeführte Glasscherben und Abfallglas aufzunehmen,
• einen Auslauf zur Entnahme von Glasschmelze aus einem zweiten, an die vordere Stirnwand angrenzenden Behälterbereich,
• mindestens einen Brennstoff/Sauerstoff-Brenner, der zum Erwärmen der Glasmasse im Behälter in einer Seitenwand des Behälters oberhalb des Glaspegels angeordnet ist,
• eine Decke, die den Behälter überdeckt und einen Raum oberhalb des Glaspegels festlegt, und
• eine Deckenentlüftung zum Abführen von Abgas des Brennstoff/Sauerstoff-Brenners aus dem durch die Decke festgelegten Raum, wobei die Deckenentlüftung im ersten Behälterbereich von der Decke aus in vertikaler Richtung verläuft,
• wobei im Betrieb die Abgase des Brennstoff/Sauerstoff- Brenners die Glasscherben und das Abfallglas auf dem Sockel überstreichen und vorwärmen und die organischen Verunreinigungen verbrennen, bevor sie durch die Deckenentlüftung abgezogen werden.
• Gemäß einem bevorzugten Aspekt weist die Deckenentlüftung einen ersten Abschnitt, einen darüber angeordneten zweiten Abschnitt und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt angeordneten, den zweiten Abschnitt unabhängig tragenden Stützring auf.
• Die Erfindung wird nachstehend in näheren Einzelheiten nur als Beispiel mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, wobei:
• Fig. 1 ein Seitenriß im Querschnitt des Schmelzofens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
• Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf den Schmelzofen aus Fig. 1 ist, worin die Schnecken der Zuführeinrichtung und Öffnungen für die Glas-Charge und für die Glasscherben und das Abfallglas dargestellt sind,
• Fig. 3 eine Schnittansicht des Schmelzofens entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2 ist,
• Fig. 4 eine Schnittansicht des Schmelzofens entlang der Linie 4-4 aus Fig. 2 ist und
• Fig. 5 ein Seitenriß ist, in dem die Schnecke der Zuführeinrichtung und die Öffnung für die Glasscherben und das Abfallglas sowie die Deckenentlüftung am hinteren Ende des Schmelzofens und ein unabhängiges Stützsystem für die Deckenentlüftung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind.
• Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist ein Ofen 10 zum Schmelzen von Glas einen Behälter zum Aufnehmen einer Glasschmelze 12 bis zu einem Glaspegel 14 und einer Glas-Charge 16 über zumindest einem Teil dieses Glaspegels 14 auf. Der Behälter ist als ein Tankabschnitt 18 dargestellt, der eine Bodenwand 20, Seitenwände 22 und 24, eine hintere Stirnwand 26 und eine vordere Stirnwand 28 aufweist. Die Seitenwände 22, 24 tragen ein Bogendach oder eine hochschmelzende Decke 30 oberhalb des Tankabschnitts 18 und dem Glaspegel 14, um einen Raum 32 oberhalb der Glasschmelze 12 einzuschließen. Eine Deckenentlüftung 34 befindet sich am hinteren Ende des ersten Bereichs des Ofens 10, um das Hindurchtreten von Gasen durch eine Abgasöffnung 36 und einen Schacht 38 in die Atmosphäre zu ermöglichen, nachdem sie behandelt wurden, um die Umwelt zu schützen. Die hintere Deckenentlüftung 34 wird nachstehend in näheren Einzelheiten erörtert. Der Ofen 10 weist mehrere Brenner 44 auf, die in geeigneter Weise über den Ofen 10 verteilt sind, um ein Mittel zum Heizen des Ofens 10 bereitzustellen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwenden die Brenner 44 eine Mischung von Sauerstoff und Erdgas zum Heizen des Ofens 10.
• Der Ofen 10 weist auch eine Mehrfachanordnung von Elektroden 46 auf, die in geeigneter Weise über den Ofen 10 verteilt sind, um ein Stromwärmeheizen der Glasschmelze 12 bereitzustellen. Typischerweise sind die Elektroden 46 entlang der Ofenlänge in Stufen paarweise angeordnet, wobei eine äußere Elektrode auf einer Seite der Mittellinie mit einer inneren Elektrode auf der anderen Seite der Mittellinie verbunden ist. Für die elektrische Leistung wird ein drei phasiger Wechselstrom verwendet, wobei in jeder Elektrodenstufe gleiche Phasen vorhanden sind. Eine elektrische Verstärkung kann, falls sie überhaupt eingesetzt wird, durch die physikalische Drehung der Sekundärwicklung im Transformator (nicht dargestellt), durch Ändern der Anzahl der Sekundärwindungen und daher der Sekundärspannung oder durch Steuern des Stroms gesteuert werden. Das Steuern des Stroms mit einer Gleichstromunterdrückung erfolgt durch ein zweckmäßiges Mittel, wie ein phasengesteuertes Auslösen Rücken an Rücken geschalteter Thyristoren (nicht dargestellt) oder eine zur Zeit proportionale Steuerung durch eine geeignete Schalteinrichtung. Es können auch andere Elektrodenanordnungen verwendet werden, wie Fachleute verstehen werden.
• Chargenmaterial, das Rohmaterialien aufweist, wird in den hinteren Abschnitt oder den ersten Bereich des Ofens 10 durch Öffnungen 48 und 50 eingeführt, die sich in den Seitenwänden 22 bzw. 24 befinden, wobei jeweilige Schneckenzuführeinrichtungen 52 und 54 verwendet werden, welche sich oberhalb des Anlagenbodens befinden, so daß das Chargenmaterial etwas oberhalb des Glaspegels 14 und typischerweise etwa 4 bis 8 Zoll oberhalb des Glaspegels 14 eingeführt wird. Zum Schutz vor der Hitze des Ofens 10 sind die Schneckenzuführeinrichtungen 52 und 54 vorzugsweise in die Seitenwände 22 bzw. 24 eingelassen.
• Das Chargenmaterial wird mit einer solchen Rate in den hinteren Abschnitt oder den ersten Bereich des Ofens 10 eingeführt, daß auf der Oberfläche der Glasschmelze 12 eine Lage der Glas-Charge 16 gebildet und aufrechterhalten wird. Diese Lage erstreckt sich im wesentlichen über die hinteren zwei Drittel der Oberfläche der Glasschmelze, wobei sie auf der Glasschmelze 12 schwimmt und durch eine Temperaturprofilierung unter Verwendung der Gas/Sauerstoff-Profilverteilung zwischen den verschiedenen Sauerstoff/Brennstoff- Brennern 44 gleichmäßig auf ihr verteilt ist. Der hintere kalte Scherbenhaufen, der als ein Kühlkörper wirkt, um den hinteren Teil des Ofens 10 kälter als seinen vorderen Teil zu halten, hilft dabei, diese Chargen-Lagenschicht zurückzuhalten, wodurch eine bessere Schmelzverweilzeit ermöglicht wird, wodurch das Ausbilden des wohlbekannten Wärmehöckers und der dadurch gebildeten thermischen Rad- oder Rollzellen unterstützt wird. Dies begünstigt stark die Schmelzwirksamkeit des Ofens 10. Glasströme in der Glasschmelze 12 und das fortlaufende Vorbewegen des Chargenmaterials von den Schneckenzuführeinrichtungen 52, 54 entwickeln einen Fluß der Glas-Charge vom hinteren Abschnitt oder vom ersten Bereich zu einem vorderen Abschnitt oder zum zweiten Bereich des Ofens 10. Die Glasschmelze 12 wird von der vorderen Stirnwand 28 durch einen Auslauf 56 in der vorderen Stirnwand 28 gezogen und entlang einem Kanal 58 zu einem Vorheizofen (nicht dargestellt) geführt, von dem aus sie beim Bilden des gewünschten Produkts in der Art von Glasfasern verwendet wird.
• Die Glasmasse in der Art von Scherben- und Abfallglas kann durch eine Öffnung 60, die sich vorzugsweise in der hinteren Stirnwand 26 befindet, unter Verwendung einer Schneckenzuführeinrichtung 62 in den Ofen 10 eingeführt werden, um das Verstauben feiner Teilchen zu minimieren. Ein Lagerkasten 64 kann verwendet werden, um der Schneckenzuführeinrichtung 62 das Scherben- und Abfallglasmaterial durch einen Auslaß 66 zuzuführen. Die Rotationsverhältnisse der Schneckenzuführeinrichtungen 52, 54 und der Schneckenzuführeinrichtung 62 können in einer auf dem Fachgebiet wohlbekannten Weise gesteuert werden, um die Menge des in den Ofen 10 eintretenden Chargenmaterials und die Menge des darin eintretenden Scherben- und Abfallglasmaterials in geeigneter Weise zu proportionieren. Ähnlich wie die Schneckenzuführeinrichtungen 52, 54 kann auch die Schneckenzuführeinrichtung 62 in die hintere Stirnwand 26 eingelassen sein, um sie vor der Hitze des Ofens 10 zu schützen.
• Wie in Fig. 5 dargestellt ist, weist der Ofen 10 einen allgemein bei 68 dargestellten Sockel auf, der dazu dient, das Scherben- und Abfallglas vorübergehend aufzunehmen, wenn sie durch die Öffnung 60 in den Ofen 10 eintreten. Der Sockel 68 weist einen Sockelblock 69 zum Tragen eines Sockelrückens 71 und eines Paars gewinkelter Seitenblöcke 73 auf. Der Sockelblock 69 erstreckt sich vorzugsweise horizontal etwa 12 bis 14 Zoll (30,48 bis 35,56 cm) in den Ofen 10, so daß die hintere Stirnwand 26 des Ofens 10 vertikal in einen oberen Abschnitt U und einen unteren Abschnitt L aufgeteilt wird, wobei der obere Abschnitt U einen größeren Abstand zur vorderen Stirnwand 28 aufweist als der untere Abschnitt L. Es sei bemerkt, daß die gewinkelten Seitenblöcke 73 bewirken, daß das Scherben- und das Abfallglasmaterial einen Haufen bilden, wenn sie in den Ofen 10 eingeleitet werden. Vorzugsweise können der Sockelblock 69, der Sockelrücken 71 und die gewinkelten Seitenblöcke 73 aus einem wohlbekannten korrosionsfesten Material, wie Zirchrom 50 und dergleichen bestehen. Der Sockel 68 kann auch eine Schicht 75 aufweisen, die vorzugsweise aus AZS-Material besteht und eine Dicke von etwa 3 Zoll (7,62 cm) aufweist, welche auf dem Sockelblock 69 angeordnet ist, um einen zusätzlichen Korrosions- und Erosions/Abrasions-Schutz vor dem in den Ofen 10 eingeführten Scherben- und Abfallglas zu bieten.
• Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist die Höhe der Öffnung 60 und der Schneckenzuführeinrichtung 62 in bezug auf den Glaspegel 14. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, befindet sich die Schneckenzuführeinrichtung 60 für das Scherben- und Abfallglas in einer viel größeren Höhe über dem Glaspegel 14 als die Schneckenzuführeinrichtungen 52, 54 für das Chargenmaterial. Insbesondere befinden sich die Öffnung 60 und die Schneckenzuführeinrichtung 62 vorzugsweise in einer Höhe d von etwa 30-42 Zoll (76,20 bis 106,68 cm) über der Mittellinie der Öffnung 60 zum Glaspegel 14 und bevorzugter etwa 36 Zoll (91,44 cm) über dem Glaspegel 14, was mit einem typischen Abstand von 4 bis 8 Zoll (10,16 bis 20,32 cm) für die Schneckenzuführeinrichtungen 52, 54 für das Chargenmaterial zu vergleichen ist.
• Wie früher erwähnt wurde, bewirken die gewinkelten Seitenblöcke 73 des Sockels 68, daß das Scherben- und Abfallglas auf dem Sockel 68 einen Haufen bilden, wenn sie in den Ofen 10 eingeführt werden. Weil sich die Öffnung 60 und die Schneckenzuführeinrichtung 62 über dem Glaspegel 14 befinden, bilden das Scherben- und das Abfallglas eine geneigte Fläche 70, die sich vom Sockel 68 zum Glaspegel 14 erstreckt, wenn das Scherben- und das Abfallglas in den Ofen 10 eingeführt werden. Infolge der Bildung der geneigten Fläche 70 fällt das Scherben- und das Abfallglas langsam die geneigte Fläche 70 herab, wenn zusätzliches Scherben- und Abfallglas in den Ofen 10 eingeführt wird. Durch dieses Herunterfallen wird das Abfallglas den Brennern 44 ausgesetzt, so daß das Bindemittel und anderes organisches Material, die auf dem Abfallglas vorhanden sind, abgeflammt und oxidiert werden. Bei diesem Herunterfallen wird den Glasscherben weiterhin ausreichend Zeit gegeben, um Energie aus den Abgasen zu absorbieren, die entgegen der Strömungsrichtung (durch die Pfeile 77 in Fig. 5 angegeben) in die Deckenentlüftung 34 laufen.
• Es sei bemerkt, daß durch den Ort der Öffnung 60 und der Deckenentlüftung 34, die beide im hinteren Abschnitt oder im ersten Bereich des Ofens 10 liegen, eine optimale Anordnung für das Gewinnen der Wärme aus den Abgasen zum Vorheizen der Glasscherben und für das Oxidieren des Bindemittels und anderer organischer Materialien aus dem Abfallglas bereitgestellt wird. Es sei jedoch auch bemerkt, daß sich die Öffnung 60 und die Deckenentlüftung 34 an jedem gewünschten Ort im Ofen 10 befinden könnten, um das Wiedergewinnen der Wärme aus den Abgasen zum Vorheizen der Glasscherben und zum Oxidieren des Abfallglasmaterials zu optimieren.
• Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung besteht in der Anordnung der Deckenentlüftung 34 für das Entfernen von Abgasen aus dem Verbrennungsprozeß des Ofens 10. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, weist die Deckenentlüftung 34 im wesentlichen einen ersten oder unteren Abschnitt 72, der auch als Korbeling bekannt ist, und einen zweiten oder oberen Abschnitt 74, der auch als ein hochschmelzender Schacht bekannt ist, auf. Der Korbeling 72 und der hochschmelzende Schacht 74 sind durch einen Stützring 76 getrennt. Ein Deckenring oder hochschmelzender Ring 78, der vorzugsweise aus einer hochschmelzenden Isolation besteht, befindet sich in der Decke 30 und definiert die Abgasöffnung 36. Vorzugsweise ist der Korbeling 72 am hochschmelzenden Ring 78 angebracht. Der Korbeling 72 schützt den Stützring 76 vor der Hitze der Abgase und weist vorzugsweise etwa 4 Lagen hochschmelzender Schamottesteine auf, die in einer im wesentlichen quadratischen Anordnung mit einer Gesamthöhe von etwa 12 Zoll (30,48 cm) angeordnet sind. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform hat jede Lage eine Außenabmessung von etwa 50 Zoll (127 cm) und eine Innenabmessung von etwa 26 Zoll (66,04 cm). Es sei bemerkt, daß jede Lage um etwa 90 Grad gegen die anderen gedreht sein kann, um eine Ausrichtung der Verbindungen zu vermeiden.
• Gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist der hochschmelzende Schacht 74 vorzugsweise etwa 17 Lagen hochschmelzender Schamottesteine auf, die in einer im wesentlichen kreisförmigen Mehrfachanordnung mit einer Gesamthöhe von etwa 50 Zoll (127 cm) angeordnet sind. Der hochschmelzende Schacht 74 hat einen Außendurchmesser von etwa 44 Zoll (111,76 cm) und einen Innendurchmesser von etwa 26 Zoll (66,04 cm). Der hochschmelzende Schacht 74 kann eine Öffnung 80 aufweisen, die sich in einem geeigneten Abstand oberhalb der Decke 30 befindet, um zu ermöglichen, daß Dämpfungsluft in den hochschmelzenden Schacht 74 eintritt. Vorzugsweise befindet sich die Öffnung 80 etwa zwei Drittel des Wegs bis zum hochschmelzenden Schacht 74 hinauf, der über die Lagen 11 und 12 der Schamottesteine verläuft. Alternativ kann die Öffnung 80 fortgelassen werden, und die Dämpfungsluft kann vom oberen Teil des hochschmelzenden Schachts 74 eintreten.
• Eine Temperaturmeßeinrichtung 82 in der Art eines Thermoelements und dergleichen kann sich auch in einem geeigneten Abstand über der Öffnung 80 befinden, um die Temperatur der Abgase im hochschmelzenden Schacht 74 zu messen. Es sei bemerkt, daß sich die Temperaturmeßeinrichtung 82 an jedem beliebigen geeigneten Ort entlang dem hochschmelzenden Schacht 74 befinden kann, um eine genaue Angabe der Abgastemperatur im hochschmelzenden Schacht 74 bereitzustellen. Es sei auch bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend erwähnten Abmessungen des Korbelings 72 und des hochschmelzenden Schachts 74 beschränkt ist und daß die Erfindung mit anderen Abmessungen verwirklicht werden kann, bei denen die Abgastemperatur oberhalb von etwa 1150ºC (2100ºF) gehalten werden kann.
• Es sei bemerkt, daß die Abgastemperatur innerhalb des hochschmelzenden Schachts 74 ein wichtiger Entwurfsfaktor ist, was insbesondere bei Öfen der Fall ist, die zum Schmelzen von Glas verwendet werden, das flüchtige Substanzen, wie Natrium oder Borat, an der Oberfläche der Glasmasse enthält. Durch die normale Verwendung von Öffnungen, Abgaskanälen und Schächten in der Nähe des Ofens 10 kann bewirkt werden, daß die hochschmelzenden Schamottesteine des hochschmelzenden Schachts 74 unter etwa 1150ºC (2100ºF) abfallen. Dadurch kann das Natrium und das Borat, das während des Schmelzprozesses vom Glas freigegeben wird, kondensieren und flüssige Schlacke auf den hochschmelzenden Schamottesteinen bilden.
• Bei herkömmlichen horizontal orientierten Schächten bewirkt diese flüssige Schlacke eine vorzeitige Abnutzung und Korrosion der hochschmelzenden Schamottesteine, und sie muß periodisch von den hochschmelzenden Schamottesteinen entfernt werden. Andererseits unterbindet die erfindungsgemäße Deckenentlüftung 34 praktisch die Bildung flüssiger Schlacke auf den hochschmelzenden Schamottesteinen des hochschmelzenden Schachts 74, indem ermöglicht wird, daß die Brenner 44 die hochschmelzenden Schamottesteine angemessen bis über etwa 1150ºC (2100ºF) erwärmen, wobei noch ermöglicht wird, daß eine ausreichende Menge von Dämpfungsluft in den hochschmelzenden Schacht 74 geblasen wird, um im Ofen 10 einen leichten Überdruck aufrechtzuerhalten. Das Aufrechterhalten eines leichten Überdrucks im Ofen 10 verhindert die Filtration von Luft in den Ofen 10, wodurch die Bildung von NOx begrenzt wird und die Brennstoffausnutzung erhöht wird.
• Dies wird erreicht, indem eine vertikal orientierte Deckenentlüftung 34 mit einer sehr kurzen Höhe von vorzugsweise weniger als 10 Fuß (3 m) konstruiert wird, was mit horizontal orientierten herkömmlichen Schächten zu vergleichen ist, die eine Länge von 20 Fuß (6,096 m) oder mehr aufweisen. Dadurch fällt jegliche Schlacke, die sich im hochschmelzenden Schacht 74 der Deckenentlüftung 34 gemäß der Erfindung bildet, senkrecht in den Ofen 10 und wird schließlich von der Glasschmelze 12 aufgenommen. Weiterhin kann das Thermoelement 82, das sich oberhalb der Öffnung 80 für die Dämpfungsluft befindet, zum Überwachen der Abgastemperatur verwendet werden, und diese Informationen können zum Steuern des Flusses der Dämpfungsluft verwendet werden, um zu gewährleisten, daß die Schamottesteine des hochschmelzenden Schachts 74 oberhalb von etwa 1150ºC (2100ºF) gehalten werden, um die Kondensation von Korrosion hervorrufenden flüchtigen Stoffen zu verhindern. Es sei bemerkt, daß die Dämpfungsluft in Verbindung mit wassergekühlten oder nicht wassergekühlten Platten (nicht dargestellt) verwendet werden kann, die sich am Oberteil des hochschmelzenden Schachts 74 befinden. Die Platten (nicht dargestellt) können in einer auf dem Fachgebiet wohlbekannten Art verwendet werden, um die Menge der Dämpfungsluft zu begrenzen, die erforderlich ist, um den Druck im Ofen 10 und die Temperatur im hochschmelzenden Schacht 74 durch den hochschmelzenden Schacht 74 unter Kontrolle zu halten, um die Kondensation flüchtiger Stoffe auf den Schamottesteinen zu verhindern.
• Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung besteht in dem unabhängigen Stützsystem für die Deckenentlüftung 34. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird dieses unabhängige Stützsystem durch einen Stützring 76 erreicht, der den hochschmelzenden Schacht 74 unabhängig stützt, so daß der hoch schmelzende Schacht 74 nicht auf dem Korbeling 72 ruht. Diese Konfiguration ermöglicht das Reparieren oder vollständige Entfernen des hochschmelzenden Schachts 74, während der Ofen 10 arbeitet. Der Stützring 76 besteht vorzugsweise aus 253MA und kann in einer Fachleuten wohlbekannten Weise durch jede geeignete Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gekühlt werden. Vorzugsweise ist der Stützring 76 an einem Expansionsring 84 angebracht, der mit einem Faserlagenmaterial gefüllt ist, welches die thermische Ausdehnung des Korbelings 72 und des hochschmelzenden Schachts 74 in vertikaler Richtung ermöglicht. Den Schacht verbindende Riemen und entsprechende Klemmen (nicht dargestellt) können auch verwendet werden, um den oberen Teil 74 der Deckenentlüftung 34 in einer wohlbekannten Weise zu stützen.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, ermöglicht der erfindungsgemäße Ofen 10 das Vorheizen des Scherben- und des Abfallglases durch die Abgase und das Oxidieren des organischen Materials auf dem Abfallglas durch die Brenner 44 des Ofens 10. Zusätzlich ist die Deckenentlüftung 34 im hinteren Teil des Ofens 10 angeordnet, und die Glasscherben werden in einer größeren Höhe als bei herkömmlichen Öfen in den Ofen 10 eingeleitet, wodurch die Energieausnutzung des Ofens 10 erhöht wird. Weiterhin ermöglicht das unabhängige Stützsystem für die Deckenentlüftung 34 die thermische Ausdehnung der Deckenentlüftung 34 in vertikaler Richtung sowie das Reparieren oder Austauschen des hochschmelzenden Schachts 74, während der Ofen 10 arbeitet, wodurch die Wirksamkeit des Ofens 10 ebenfalls erhöht wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Schmelzen von Glasmasse mit:

einem Behälter (18), der die Glasschmelze (12) bis zu einem Glaspegel (14) aufnimmt und der eine Bodenwand (20), eine hintere Stirnwand (26), eine vordere Stirnwand (28) und Seitenwände (22, 24) aufweist;

einer Einrichtung mit einer Öffnung (60) zum Einbringen von Glasscherben und Abfallglas einschließlich organischen Verunreinigungen auf die Glasschmelze in einem an die hintere Stirnwand angrenzenden ersten Behälterbereich, wobei die Einrichtung auch einen Sockel (68) aufweist, der an der hinteren Stirnwand angeordnet ist und unter der Öffnung (60) und über dem Glaspegel horizontal in den Behälter verläuft, um durch die Öffnung (60) eingeführte Glasscherben und Abfallglas aufzunehmen;

einem Auslauf (56) zur Entnahme von Glasschmelze aus einem zweiten, an die vordere Stirnwand angrenzenden Behälterbereich;

mindestens einem Brennstoff/Sauerstoff-Brenner (44), der zum Erwärmen der Glasmasse im Behälter in einer Seitenwand des Behälters oberhalb des Glaspegels angeordnet ist;

einer Decke (30), die den Behälter überdeckt und einen Raum oberhalb des Glaspegels festlegt; und

einer Deckenentlüftung (34) zum Abführen von Abgas des Brennstoff/Sauerstoff- Brenners aus dem durch die Decke festgelegten Raum, wobei die Deckenentlüftung im ersten Behälterbereich von der Decke aus in vertikaler Richtung verläuft,

wobei im Betrieb die Abgase des Brennstoff/Sauerstoff-Brenners die Glasscherben und das Abfallglas auf dem Sockel überstreichen und vorwärmen und die organischen Verunreinigungen verbrennen, bevor sie durch die Deckenentlüftung abgezogen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sockel (68) die hintere Stirnwand (26) in einen oberen Abschnitt (U) und einen unteren Abschnitt (L) unterteilt, und wobei der obere Abschnitt von der vorderen Stirnwand (28) weiter entfernt ist als der untere Abschnitt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sockel (68) einen Sockelblock (69) aufweist, der ein Paar gewinkelter Seitenblöcke (73) und einen Sockelrücken (71) stützt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Öffnung (60) in einer Höhe von 30 bis 42 Zoll (76 bis 107 cm) oberhalb des Glaspegels befindet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit ferner einem Zuführmechanismus (48, 50), der die Glas-Charge (12) in einer Höhe von 4 bis 6 Zoll (10 bis 15 cm) oberhalb des Glaspegels (14) dem Behälter zuführt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Zuführmechanismus (48, 50) die Glas- Charge (12) dem ersten Bereich des Behälters (18) zuführt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Deckenentlüftung (34) einen ersten Abschnitt (72), einen darüber angeordneten zweiten Abschnitt (74) und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt angeordneten, den zweiten Abschnitt unabhängig tragenden Stützring (76) aufweist, der.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Deckenentlüftung (34) eine Höhe von weniger als 3 Meter von der Decke (30) aus hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Stützring (76) 253MA-Metall aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Deckenentlüftung (34) zusätzlich einen zwischen dem Stützring (76) und dem ersten Abschnitt angeordneten Ausdehnungsring (84) aufweist, der mit einem Fasermaterial gefüllt ist, um thermische Ausdehnung des ersten und zweiten Abschnitts in vertikaler Richtung zuzulassen.