DE9218705U1 - Regenerative glass melting furnace - Google Patents
Regenerative glass melting furnaceInfo
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Description
Beschreibung: Description :
■\q Die Erfindung betrifft einen regenerativen Glasschmelzofen, mit einer Glasschmelzwanne, wechselweise zuschaltbaren Regeneratoren und Brennern. ■\q The invention relates to a regenerative glass melting furnace with a glass melting tank, alternately switchable regenerators and burners.
Die seit langem bekannten und bewährten Regenerativwannen beziehen ihre hohe Wirtschaftlichkeit aus der Tatsache, daß die Verbrennungsluft auf sehr hohe Temperaturen vorgeheizt wird. Dadurch werden hohe Herdraumtemperaturen und gute Wärmeübergänge in dem Ofenraum sowie ein hoher Wirkungsgrad des Ofens erreicht.The long-established and proven regenerative furnaces derive their high economic efficiency from the fact that the combustion air is preheated to very high temperatures. This results in high furnace temperatures and good heat transfer in the furnace chamber as well as a high level of furnace efficiency.
Der Nachteil der bestehenden Regenerativwannen ist, daß bei den hohen Temperaturen zwangsläufig hohe Stickoxidgehalte des Abgases entstehen und daß zur Erreichung der hohen Luftvorwärmtemperaturen sehr große Kammern der Regeneratoren eingebaut werden müssen.The disadvantage of the existing regenerative tanks is that the high temperatures inevitably result in high nitrogen oxide contents in the exhaust gas and that very large chambers of the regenerators have to be installed in order to achieve the high air preheating temperatures.
Die hohen Abgastemperaturen verlangen dabei sehr hochwertiges und aufwendiges Feuerfest-Material für die Kammergitterung, so daß ein Großteil der Kosten für eineThe high exhaust gas temperatures require very high-quality and complex refractory material for the chamber grating, so that a large part of the costs for a
3Q Regenerativwanne durch den Bau der Kammern entsteht. Die großen Kammern haben zwangsläufig auch sehr große Flächen sowohl zwischen den Kammern als auch nach außen, so daß sie sehr schwer dicht zu halten sind und aufgrund der Tatsache, daß auf der Luftseite ein Überdruck und auf der Abgasseite ein Unterdruck besteht, erhebliche Falschluftmengen in die Abgaskammern gelangen und so zur Verminderung des Wirkungsgrades dieser Kammern führen.3Q Regenerative tank is created by the construction of the chambers. The large chambers inevitably have very large surfaces both between the chambers and on the outside, so that they are very difficult to keep tight and due to the fact that there is an overpressure on the air side and a negative pressure on the exhaust side, considerable amounts of false air get into the exhaust chambers and thus lead to a reduction in the efficiency of these chambers.
•j Von der Anmelderin wurde bereits vorgeschlagen, den NOx-Anteil im Abgas auch bei relativ hohen Luftvorwärmtemperaturen dadurch erheblich zu verringern, daß die Durchmischung zwischen Brennstoff und Luft verzögert wird, so daß der Flammenkern relativ niedrige Temperaturen erreicht.•j The applicant has already proposed that the NO x content in the exhaust gas can be reduced considerably, even at relatively high air preheating temperatures, by delaying the mixing between fuel and air so that the flame core reaches relatively low temperatures.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Anmelderin kann eine weitere NOx-Minderung dadurch erzielt werden, daß die Hauptflamme sehr stark unterstochiometrisch gefahren wird und eine Nachverbrennung mit niedrigeren Lufttemperaturen im weiteren Verlauf der Feuerung erfolgt.According to a further proposal by the applicant, a further reduction in NO x can be achieved by operating the main flame in a very substoichiometric manner and by performing post-combustion at lower air temperatures in the further course of the combustion.
Nach dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, zur Luftstufung Luft aus der Hauptkammer abzusaugen und im vorderen Teil der Wanne einzublasen. Das führt nachteilig aber zu einer Unterschichtung der kälteren Luftr so daß auf der Oberfläche eine stark oxidierenden Atmosphäre erzeugt wird, die zur Schaumbildung auf der Schmelze beiträgt und so den Wärmeübergang stark reduziert.According to the state of the art, it is already known to extract air from the main chamber and blow it into the front part of the tank for air staging. However, this has the disadvantage of creating a layer of colder air underneath , so that a strongly oxidizing atmosphere is created on the surface, which contributes to the formation of foam on the melt and thus greatly reduces the heat transfer.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen regenerativen Glasschmelzofen derart auszubilden, daß die NOx-Emmission stark vermindert wird, d. h., daß der NOx-Anteil des Abgases stark herabgesetzt wird. Der Ofen soll weiterhin eine hohe spezifische Leistung haben, einfach aufgebaut und leicht zu regeln sein und gegenüber einem herkömmlichen Regenerativofen einen verbesserten Wirkungsgrad sowie geringere Baukosten aufweisen.The object of the invention is to design a regenerative glass melting furnace in such a way that the NOx emission is greatly reduced, ie that the NOx content of the exhaust gas is greatly reduced. The furnace should also have a high specific output, be simple in construction and easy to control and, compared to a conventional regenerative furnace, have an improved efficiency and lower construction costs.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ofens und vorteilhafte Maßnahmen zum Betreiben des Ofens aus den Unteransprüchen hervorgehen.This object is achieved according to the invention with the features of the characterizing part of claim 1, whereby advantageous embodiments of the furnace according to the invention and advantageous measures for operating the furnace emerge from the subclaims.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der ErfindungIn the following, an embodiment of the invention
anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:described in more detail using drawings. It shows:
Figur 1 einen Vertikal-Längsschnitt durch einen Ofen gemäß der Erfindung undFigure 1 shows a vertical longitudinal section through a furnace according to the invention and
Figur 2 einen Horizontalschnitt durch diesen Ofen.Figure 2 shows a horizontal section through this furnace.
Die erfindungsgemäße Regenerativwanne ist wie eine herkömmliche Regenerativwanne aufgebaut, sie besitzt aber wesentlich kleinere Regeneratoren 1. Der Brenner 2 ist im Brennerschacht 3 angeordnet, so daß der Gasstrom des Brenners 2 den gleichen Winkel aufweist wie die in die Wanne 4 einströmende Luft. Dadurch ist die Durchmischung der Flamme gering und es entsteht eine lange Flamme mit einem Flammenkern relativ geringer Temperatur. Die Kammer weist einen kurzen Oberbau auf und ist selbst relativ klein. Sie weist außen einen Stahlmantel 5 auf, welcher mit Feuerfest-Material 6 ausgekleidet ist und in welchem innen die Regenrativpackung in herkömmlicher Weise aufgebaut ist.The regenerative tank according to the invention is constructed like a conventional regenerative tank, but it has significantly smaller regenerators 1. The burner 2 is arranged in the burner shaft 3 so that the gas flow from the burner 2 has the same angle as the air flowing into the tank 4. As a result, the mixing of the flame is minimal and a long flame with a flame core of relatively low temperature is created. The chamber has a short superstructure and is itself relatively small. It has a steel casing 5 on the outside, which is lined with refractory material 6 and in which the regenerative packing is constructed in a conventional manner.
Die kleinen Dimensionen begünstigen den Einbau der Kammer in den Stahlmantel, so daß Zwischenwände zwischen den Kammern fehlen. Der Stahlmantel verhindert einen Falschlufteinbruch in Höhe der Gitterung, womit der Wirkungsgrad der Kammer erheblich verbessert werden kann.The small dimensions make it easier to install the chamber in the steel casing, so that there are no intermediate walls between the chambers. The steel casing prevents false air from entering at the level of the grille, which can significantly improve the efficiency of the chamber.
Die erfindungsgemäßen Regenerativkammern 1 wechseln die Funktion erheblich schneller, als das bei den bekannten Regenrativkammern der Fall ist, Diese Kammern wechseln mit einer Frequenz von 20 bis 30 Minuten. Bei der Erfindung wird diese Frequenz auf weniger als 10, vorzugsweise auf 3 bis 8 Minuten reduziert. Das Volumen der Kammer ist daher erheblich verkleinert und führt bei den Feuerfest-Materialkosten zu erheblichen Einsparungen.The regenerative chambers 1 according to the invention change the function considerably faster than is the case with the known regenerative chambers. These chambers change at a frequency of 20 to 30 minutes. In the invention, this frequency is reduced to less than 10, preferably to 3 to 8 minutes. The volume of the chamber is therefore considerably reduced and leads to considerable savings in the refractory material costs.
Bei dem mit dem Luftstrom parallel laufenden BrennerWith the burner running parallel to the air flow
- 4 ■ —, . *&iacgr;* &idiagr; &idigr; &idigr;&idigr;.- 4 ■ —, . *&iacgr;* &idiag;&idgr;&idgr;&idgr;.
ergibt sich eine lange, weiche Flamme mit niedrigen Flammenkerntemperaturen. Weitere Brenner 9 sind in einer Art Unterbankfeuerung mit einem wesentlich steileren Winkel als herkömmlich angebracht. Durch das Verhältnis des Gases im Hauptbrenner und des Gases in der Unterbankfeuerung kann der Wirkungsgrad und die Flammenlänge so eingestellt werden, daß auch eine genügend große Energiemenge im Doghouse-Bereich freigsetzt wird.This results in a long, soft flame with low flame core temperatures. Additional burners 9 are installed in a type of under-bench firing system with a much steeper angle than usual. The ratio of the gas in the main burner and the gas in the under-bench firing system allows the efficiency and flame length to be adjusted so that a sufficiently large amount of energy is also released in the doghouse area.
In der Höhe des Quellpunktes befinden sich seitlich angesetzte Rekuperatoren oder Regenerativbrenner, in welche ein Teil des Abgases abgezogen und gleichfalls ein Teil der Luft vorgewärmt wird, Gasmengen und Luftmengen sind dabei so bemessen, daß die Abgastemperaturen hinter den Rekuperatoren oder Regenerativbrennern relativ hoch sind, so daß das Abgas im weiteren Verlauf dieser Abgasstrecke über einen Cutvorwärmer geführt werden kann, welcher zweckmäßigerweise als eine Art Kratzerkettenförderer ausgeführt ist, in welchem Gemenge und Scherben auf eine Temperatur von ca. 400° C vorgewärmt werden können.At the height of the source point there are recuperators or regenerative burners attached to the side, into which a part of the exhaust gas is drawn off and a part of the air is also preheated. The gas and air quantities are dimensioned in such a way that the exhaust gas temperatures behind the recuperators or regenerative burners are relatively high, so that the exhaust gas can be led further along this exhaust gas path via a cut preheater, which is expediently designed as a type of scraper chain conveyor, in which mixtures and shards can be preheated to a temperature of approx. 400° C.
Die zusätzlich unterhalb der Rekuperatoren angesetzten Brenner 10 bzw. die Regenerativbrenner im Quellpunktbereich stabilisieren die Wanne, so daß die Hauptbrenner 2 mit variabler Länge je nach Betriebsart der Wanne gefahren werden können. Dabei werden in der Hauptkammer etwa 70 % des Abgases abgezogen, aber 85 % der Luft zugeführt .The additional burners 10 placed below the recuperators or the regenerative burners in the source point area stabilize the tank so that the main burners 2 can be operated with variable lengths depending on the tank operating mode. In the main chamber, around 70% of the exhaust gas is extracted, but 85% of the air is supplied.
3Q Die dadurch erzeugten niedrigen Luftvorwärmtemperaturen führen zu einer weiteren Reduzierung des NOx und die niedrigeren Abgastemperaturen zwangsläufig zu einen niedrigen Wärmeverbrauch der Anlage.3Q The resulting low air preheating temperatures lead to a further reduction in NO x and the lower exhaust gas temperatures inevitably lead to a low heat consumption of the system.
Über die beiden seitlichen Rekuperatoren oder Regenerativbrenner werden etwa 30 % Abgas abgeführt, aber nur 15About 30% of the exhaust gas is removed via the two side recuperators or regenerative burners, but only 15
% Luft zugeführt. Die Gasmengen verteilen sich dabei zu 90 % auf den Hauptbrenner und die ünterbankfeuerung und zu 10 % auf die Stabilisierungsbrenner 10. Bei einer solchen Verteilung der Abgas-/Luft- und Gasmengen ist die Abgastemperatur hinter den Rekuperatoren oder Regenerativbrennern relativ hoch und bei der niedrigen Luftvorwärmung in den Rekuperatoren 1 oder Regenerativbrennern arbeiten die Brenner uberstochiometrisch.% air is supplied. The gas quantities are distributed 90% between the main burner and the under-bench firing and 10% between the stabilization burners 10. With such a distribution of the exhaust gas/air and gas quantities, the exhaust gas temperature behind the recuperators or regenerative burners is relatively high and with the low air preheating in the recuperators 1 or regenerative burners, the burners operate over-stoichiometrically.
Die Kombination der überstöchiometrisch betriebenen Hauptbrenner mit relativ niedrigen Luftvorwärmtemperaturen führt zu einer weiteren Reduzierung des NOx-Anteils im Abgas. Bei der genannten Beaufschlagung der Rekuperatoren oder Regenerativbrenner mit Abgas und Luft ergibt sich eine Abgastemperatur an dieser Stelle von etwa 1000° C. Um das Abgas in einen Gemenge- und Scherbenvorwärmer 8 zu leiten, wird durch Einblasen von Kaltluft die Temperatur auf 600° C gesenkt.The combination of the main burners, which are operated over-stoichiometrically, with relatively low air preheating temperatures leads to a further reduction in the NO x content in the exhaust gas. When the recuperators or regenerative burners are supplied with exhaust gas and air as mentioned, the exhaust gas temperature at this point is approximately 1000° C. In order to direct the exhaust gas into a batch and cullet preheater 8, the temperature is reduced to 600° C by blowing in cold air.
Das Einblasen von Kaltluft ist uproblematisch, da erfahrungsgemäß keramische Rekuperatoren im Laufe einer Wannenreise undicht werden, so daß ein Falschluftanteil in das Abgas gelangt und damit die Abgastemperaturen fallen. Dieser natürliche Alterungsprozeß stört in diesem Fall nicht, weil dann der Ventilator für das Einblasen der Kaltluft gedrosselt wird.Blowing in cold air is problematic because experience has shown that ceramic recuperators become leaky during the course of a furnace cycle, meaning that a proportion of false air gets into the exhaust gas and the exhaust gas temperatures fall. This natural aging process is not a problem in this case because the fan for blowing in the cold air is then throttled down.
Strömungsmäßig hinter dem Gutvorwärmer 8 und den Hauptregeneratoren 1 werden die Abgasströme wieder zusammengeführt, wobei der Abgasstutzen des Exhausters 11, der das Abgas durch die Rekuperatoren oder die Regenerativbrenner und den Gutvorwärmer saugt, als Injektor im Hauptabgaskanal arbeitet.In terms of flow, the exhaust gas flows are brought together again behind the material preheater 8 and the main regenerators 1, whereby the exhaust gas nozzle of the exhauster 11, which sucks the exhaust gas through the recuperators or the regenerative burners and the material preheater, works as an injector in the main exhaust gas duct.
Ersichtlicherweise ist bei einem solchen Aufbau einer Regenerativwanne die Schmelzleistung aufgrund der Vorwärmung des Gutes höher als bei herkömmlichen Wannen.It is obvious that with such a regenerative tank design, the melting performance is higher than with conventional tanks due to the preheating of the material.
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Darüber hinaus liegt die Mischtemperatur des Abgases etwa zwischen 250 und 300° C, so daß der spezifische Energieverbrauch dieser Anlagen erheblich unter den herkömmlichen Anlagen liegt. Darüber hinaus ist durch die Variationsmöglichkeiten mit den einzelnen Brennern sowohl eine optimale Flammenführung als auch ein minimaler NOx-Ausstoß steuerbar.In addition, the mixed temperature of the exhaust gas is between 250 and 300° C, so that the specific energy consumption of these systems is considerably lower than that of conventional systems. In addition, the variation options with the individual burners make it possible to control both optimal flame control and minimal NO x emissions.
Der niedrige NOx-Wert wird noch dadurch vermindert, daß der Gesamtabgasmassenstrom aus einer solchen Wanne niedriger ist, als der einer herkömmlichen Wanne. Es ist möglich, vorteilhaft die Aggregate, die zusätzlich zu dieser Wanne gebraucht werden, nach und nach nachzurüsten. So kann man die Rekuperatoren oder die Regenerativbrenner ohne weiteres an eine bestehende Wanne ansetzen, ebenso die Gutvorwärmer und zu einem anderen Zeitpunkt können die Regeneratoren in der neuen Bauform gebaut werden.The low NO x value is further reduced by the fact that the total exhaust gas mass flow from such a furnace is lower than that of a conventional furnace. It is advantageous to gradually retrofit the units that are needed in addition to this furnace. The recuperators or regenerative burners can be easily attached to an existing furnace, as can the material preheaters, and the regenerators can be built in the new design at a later date.
Der Platzbedarf dieser Wanne ist keineswegs größer als bei herkömmlichen Wannen, da das Volumen der Regeneratoren erheblich verkleinert wird. Die Verkleinerung des Gittervolumens bringt einen höheren Druckverlust in den Regeneratoren, so daß das Abgas stärker abgesaugt und die Luft mit höherem Druck durchgedrückt werden muß. Das ist aber wärmetechnisch kein Nachteil, weil über die höheren Geschwindigkeiten sowohl auf der Abgas- als auf der Luftseite ein besserer Wärmeübergang erzwungen wird. Darüber hinaus wird bei einer größeren Druckdifferenz zwischen Sammelraum und Gitterung eine gleichmäßigere Strömung erzeugt, die noch dadurch begünstigt wird, daß der Querschnitt nicht mehr rechteckig, sondern rund ist und dadurch die strömungsmäßig schwer erreichbaren Ecken entfallen.The space requirement of this tank is by no means greater than that of conventional tanks, since the volume of the regenerators is considerably reduced. The reduction in the volume of the grid results in a higher pressure loss in the regenerators, so that the exhaust gas must be extracted more strongly and the air must be forced through at higher pressure. However, this is not a disadvantage in terms of thermal engineering, because the higher speeds on both the exhaust gas and air sides force a better heat transfer. In addition, a larger pressure difference between the collecting space and the grid creates a more even flow, which is further promoted by the fact that the cross-section is no longer rectangular but round, thus eliminating the corners that are difficult to reach in terms of flow.
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Claims (5)
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Applications Claiming Priority (2)
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| DE4226642A DE4226642A1 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | Regenerative glass melting furnace |
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Publications (1)
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| DE9218705U1 true DE9218705U1 (en) | 1995-03-09 |
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Family Applications (1)
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| DE9218705U Expired - Lifetime DE9218705U1 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | Regenerative glass melting furnace |
Country Status (1)
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- 1992-08-12 DE DE9218705U patent/DE9218705U1/en not_active Expired - Lifetime
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