EP1957417A1 - Bubblerstein - Google Patents

Bubblerstein

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Publication number
EP1957417A1
EP1957417A1 EP06829167A EP06829167A EP1957417A1 EP 1957417 A1 EP1957417 A1 EP 1957417A1 EP 06829167 A EP06829167 A EP 06829167A EP 06829167 A EP06829167 A EP 06829167A EP 1957417 A1 EP1957417 A1 EP 1957417A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glass
melt
bores
gas
bubbierstein
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06829167A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Görisch
Hans Mahrenholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
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Publication of EP1957417A1 publication Critical patent/EP1957417A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/18Stirring devices; Homogenisation
    • C03B5/193Stirring devices; Homogenisation using gas, e.g. bubblers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • C03B5/2356Submerged heating, e.g. by using heat pipes, hot gas or submerged combustion burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00Casings; Linings; Walls
    • F23M5/02Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
    • F23M5/025Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used specially adapted for burner openings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F27D2003/162Introducing a fluid jet or current into the charge the fluid being an oxidant or a fuel
    • F27D2003/163Introducing a fluid jet or current into the charge the fluid being an oxidant or a fuel the fluid being an oxidant
    • F27D2003/164Oxygen

Definitions

  • the invention relates to a bubbier stone for introducing two different gases into a glass melt according to the preamble of claim 1.
  • This Bubbierstein is mainly used for refining inorganic compounds in molten form, especially glass melts.
  • a very effective mass transfer between the melt and the bubble is achieved through a large specific surface (very many small bubbles).
  • a corresponding Bubbierstein is known from DE 100 46 709 A1.
  • the stone called bubble dispenser there consists of a pore body, which is arranged at the bottom of the glass trough, and directs so-called mini-gas bubbles into the melt.
  • Bubbling with air has been known for many years and is used to specifically influence the glass flow and ultimately the glass quality.
  • a device for refining glass is known from WO 2005/110933 A1, in which a Bubbier stone with two bores is used, through which two
  • the two holes are arranged parallel to each other.
  • One bore carries a flammable gas, the other carries oxygen.
  • the gas bubbles unite above the
  • the object of the invention is therefore to propose a technical possibility with which two different gases can be fed into the bottom of a gas melting tank in such a way that the reaction zone can be geometrically defined or varied.
  • the Bubbierstein according to the invention is characterized in that the two bores form an acute angle with respect to one another. This can be achieved in that one bore runs straight and the other at an angle, or in that both bores are inclined and inclined with respect to the vertical. It is thereby achieved that the gases meet at a defined point at which the detonating gas reaction then takes place, for example when using hydrogen and oxygen.
  • the angle between the two holes is larger than 0 °, is preferably between 5 and 40 ° and particularly preferably between 10 and 20 °.
  • one or two displaceable nozzle tubes are provided within the bores, which preferably consist of heat-resistant ceramic.
  • This tube (s) can be pushed in and out, whereby the height of the reaction point can be shifted.
  • the reaction can thus be optimally adapted to the requirements of the glass melt.
  • the so-called Bubbierstein thus contains at least two bores which are inclined at an acute angle to one another, so that their directions of escape meet within the glass melt when the Bubbierstein is embedded in the bottom of the glass melting tank.
  • FIG. 1 An embodiment of the invention is shown with reference to the single figure.
  • the figure shows the Bubbierstein 2 with the two holes 4 and 6, the
  • Bore 4 is executed vertically here and the bore 6 is performed inclined at an angle ⁇ . Within the holes 4 and 6 are the
  • Nozzle tubes 8 and 10 which are longer than the thickness s of Bubbierstein 2 and which can be moved up and down, whereby their tips can be moved to a certain height g within the glass melt. In this way, the distance between the gas outlets t x can be adapted to the gas melting conditions.
  • a preferred distance between the nozzles is between 30 and 60 mm. However, distances between 20 and 100 mm are also possible.
  • Bores 4 or 6 are preferably 15 mm. Some preferred dimensions are given in the following table: Minimum nozzle distance tx mm 30
  • the distance tx thus defines the reaction zone of the emerging and rising gases in the glass melt.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bubbierstein (2) zum Einbringen von zwei unterschiedlichen Gasen in eine Glasschmelze mit mindestens zwei Bohrungen (4, 6). Zur Erhöhung der Variabilität schließen diese einen Winkel a > 0 miteinander ein.

Description

Beschreibung Bubbierstein
Die Erfindung betrifft einen Bubbierstein zum Einbringen von zwei unterschiedlichen Gasen in eine Glasschmelze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dieser Bubbierstein wird vor allem beim Läutern von anorganischen Verbindungen in geschmolzener Form, insbesondere von Glasschmelzen, eingesetzt. Bei der
Herstellung von Glas ist es erforderlich, dem Schmelzprozess einen Läuterprozess nachzuschalten. Dabei hat das Läutern die Aufgabe, das erschmolzene Glas von physikalisch und chemisch gebundenen Gasen zu befreien. Die Gase müssen entfernt werden, um die Qualität des Endproduktes nicht zu beeinträchtigen.
Neben chemischen Läuterverfahren ist es möglich, Gasbestandteile dadurch aus der Schmelze auszutreiben, dass Gasblasen durch Einblasen eines externen Gases gezielt in die Schmelze eingebracht werden (Düsenblasverfahren, Bubbling) und einen Stoffaustausch bewirken. Aufgrund der Größe der Blasen wird in erster Linie eine Konvektion in der Schmelze erzwungen. Als treibende Kraft für den Stofftransport aus der Schmelze in die Blase wirkt der Konzentrationsunterschied zwischen der in der Schmelze gelösten Gase und der Konzentration des Gases in der Blase. Das
Eindiffundieren von gasförmigen Bestandteilen ist mit einem Wachstum der Blase verbunden, das zur Erhöhung der Aufstiegsgeschwindigkeit führt. Ein sehr effektiver Stoffaustausch zwischen Schmelze und Blase wird durch eine große spezifische Oberfläche (sehr viele kleine Blasen) erreicht. Ein entsprechender Bubbierstein ist aus der DE 100 46 709 A1 bekannt. Der dort Blasenspender genannte Stein besteht aus einem Porenkörper, der am Boden der Glaswanne angeordnet ist, und leitet sog. Mini-Gasblasen in die Schmelze.
Bubbling mit Luft ist seit vielen Jahren bekannt und wird zur gezielten Beeinflussung der Glasströmung und damit letztlich der Glasqualität verwendet. Durch die
aufsteigenden Bläschen wird das umgebende "kalte" Glas an die Oberfläche transportiert. In manchen Fällen kann auch mit reinem Sauerstoff anstelle von Luft gebubbelt werden, wobei man hier, zusätzlich zu der soeben beschriebenen Beeinflussung der Glasströmung, den Einfluss von weiteren Luftbestandteilen neben dem Sauerstoff ausschließen kann.
Es hat in der Vergangenheit Versuche mit dem Bubbling von Wasserdampf gegeben, die aber nicht erfolgreich waren, da dieser Wasserdampf der Glasschmelze Energie entzieht und sich damit nachteilig auf die Glasqualität auswirkt. Aus der WO 2005/110933 A1 ist eine Vorrichtung zum Läutern von Glas bekannt, bei der ein Bubbierstein mit zwei Bohrungen verwendet wird, über die zwei
unterschiedliche Gase von unten in die Glasschmelze eingeführt werden. Die beiden Bohrungen sind parallel zueinander angeordnet. Eine Bohrung führt ein brennbares Gas, die andere führt Sauerstoff. Die Gasblasen vereinigen sich oberhalb des
Bubbiersteins innerhalb der Gasschmelze, wo die Gasbestandteile miteinander reagieren. Beim Einführen von Wasserstoff als brennbarem Gas erfolgt die
Knallgasreaktion, die relativ viel Energie einbringt. Die Blasen steigen als
Wasserdampf weiter nach oben. Bei dieser Vorrichtung ist der Ort der Reaktion relativ zufällig und kaum beeinflussbar.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine technische Möglichkeit vorzuschlagen, mit der zwei verschiedene Gase derart in den Boden einer Gasschmelzwanne zugeführt werden können, dass die Reaktionszone geometrisch definiert oder variiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Bubbierstein mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Bubbierstein zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Bohrungen einen spitzen Winkel gegeneinander einschließen. Dies kann dadurch erreicht sein, dass eine Bohrung gerade verläuft und die andere in einem Winkel, oder dass beide Bohrungen zueinander geneigt und geneigt gegenüber der Senkrechten verlaufen. Dadurch wird erreicht, dass die Gase an einem definierten Punkt zusammentreffen, an dem dann, z.B. bei Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff, die Knallgasreaktion stattfindet. Der Winkel zwischen den beiden Bohrungen ist größer als 0 °, liegt bevorzugt zwischen 5 und 40 ° und besonders bevorzugt zwischen 10 und 20 °.
In einer Ausführung der Erfindung sind innerhalb der Bohrungen ein oder zwei verschiebbare Düsenrohre vorgesehen, die bevorzugt aus hitzebeständiger Keramik bestehen. Diese(s) Rohr(e) kann/können ein- und ausgeschoben werden, wodurch der Reaktionspunkt in seiner Höhe verschoben werden kann. Die Reaktion kann damit den Erfordernissen der Glasschmelze bestens angepasst werden. Der sog. Bubbierstein enthält also mindestens zwei Bohrungen, die in einem spitzen Winkel gegeneinander geneigt sind, so dass ihre Fluchtrichtungen sich innerhalb der Glasschmelze treffen, wenn der Bubbierstein in dem Boden der Glasschmelzwanne eingelassen ist.
Eine Ausführung der Erfindung wird anhand der einzigen Figur gezeigt. Die Figur zeigt den Bubbierstein 2 mit den beiden Bohrungen 4 und 6, wobei die
Bohrung 4 hier senkrecht ausgeführt ist und die Bohrung 6 in einem Winkel α dagegen geneigt durchgeführt ist. Innerhalb der Bohrungen 4 und 6 befinden sich die
Düsenrohre 8 und 10, die länger sind als die Dicke s des Bubbiersteins 2 und die nach oben und unten verschoben werden können, wodurch ihre Spitzen auf eine bestimmte Höhe g innerhalb der Glasschmelze verschoben werden können. Auf diese Weise kann der Abstand der Gasaustritte txden Gasschmelzbedingungen angepasst werden.
Für die Größen t, gx und α gelten folgende Gleichungen: t = -8-tx -s - tx
t - sr gx = tx +-
Ein bevorzugter Abstand zwischen den Düsen liegt zwischen 30 und 60 mm. Möglich sind jedoch auch Abstände zwischen 20 und 100 mm. Der Durchmesser der
Bohrungen 4 oder 6 liegt bevorzugt bei 15 mm. Einige bevorzugte Maßangaben sind in der folgenden Tabelle enthalten: Minimaler Düsenabstand tx mm 30
Maximaler Abstand zur Steinoberfläche g mm 150
Abstand der Austritte an der Steinoberfläche gx mm 63
Steindicke S mm 350
Bohrungsabstand SX mm 140
Bohrwinkel α 12,4
Dies führt dazu, dass sich bei unterschiedlichen Düsenabständen tx- unterschiedliche Abstände g der Austrittsstellen zur Steinoberfläche ergeben. Nach folgender Tabelle: tx1 mm 60 50 40 30 g mm 13,6 59,1 105 150
Der Abstand tx definiert also die Reaktionszone der austretenden und nach oben steigenden Gase in der Glasschmelze.

Claims

Patentansprüche
1. Bubbierstein (2) zum Einbringen von zwei unterschiedlichen Gasen in eine
Glasschmelze mit mindestens zwei Bohrungen (4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Winkel α > 0 miteinander einschließen.
2. Bubbierstein (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen 5 und 40 °, bevorzugt zwischen 10 und 20 ° liegt.
3. Bubbierstein (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder zwei in den Bohrungen (4, 6) verschiebbare Düsenrohre (8, 10) die bevorzugt aus Keramik bestehen.
EP06829167A 2005-12-07 2006-11-28 Bubblerstein Withdrawn EP1957417A1 (de)

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EP (2) EP1795504A1 (de)
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DE (1) DE102005058452A1 (de)
RU (1) RU2008127266A (de)
WO (1) WO2007065587A1 (de)
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