ES2546335T3 - Método para precalentar materias primas vitrificables - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de fusión de vidrio que comprende: (A) hacer pasar material calentado para producir vidrio (8) a un horno de fusión de vidrio (3); (B) quemar combustible para combustión (1) con oxidante (2) que tiene un contenido global medio de oxígeno de como mínimo 35% en volumen de oxígeno para producir calor para fundir el mencionado material para producir vidrio calentado en el mencionado horno de fusión de vidrio y producir productos de combustión (5) calientes que tienen una temperatura superior a 982,2ºC; (C) extraer los mencionados productos de combustión calientes del mencionado horno de fusión de vidrio y suministrar los mencionados productos de combustión calientes a como mínimo una primera vía de paso (11) o una unidad (7) de intercambio de calor en los que la temperatura de los mencionados productos de combustión que entran en al menos una primera vía de paso es de como mínimo 982,2ºC; (D) conducir los mencionados gases de combustión calientes a través de y a la salida de la mencionada al menos primera vía de paso; (E) suministrar material para producir vidrio (9) a y a través de una segunda vía de paso (12) de la mencionada unidad de intercambio de calor, separada de al menos una primera vía de paso por un barrera (13) por la que no pueden pasar el mencionado material para producir vidrio y los mencionados productos de combustión calientes, y a través de los cuales pasa calor de los mencionados productos de combustión calientes al mencionado material para producir vidrio formando el mencionado material para producir vidrio calentado, con la al menos una segunda vía de paso que rodea la al menos primera vía de paso; y (F) mantener, seleccionando la geometría de la(s) primera(s) vía(s) de paso el área de la superficie total de intercambio de calor de la barrera y la distancia de como mínimo una boquilla de entrada (14) de los productos de combustión calientes en la al menos una primera vía de paso de la barrera, suficiente para que la temperatura de la superficie de la mencionada barrera que está en contacto con el mencionado material para producir vidrio no exceda de 871,1ºC y que la temperatura del mencionado material para producir vidrio no alcance o exceda la temperatura a la que el material para producir vidrio se vuelve adherente, en el que, cuando 250 gramos de material para producir vidrio, que está en forma de polvo que se desliza libremente a temperatura ambiente se calienta a la mencionada temperatura, a la que el material para producir vidrio es adherente, en un recipiente de metal hecho del mismo material que la barrera, que el material ha de pasar al fluir y se mantiene a esa mencionada temperatura durante 30 minutos, y luego se invierte el recipiente, al menos 1% del material se adhiere a la superficie del recipiente; y en el que la temperatura mencionada es la temperatura más baja a la que se satisface esta condición.

Description

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es menos preferido dado que las dimensiones más exactas de las vías de paso 12, harían necesario proporcionar paredes sombra o equivalente para mantener sí que fuera excesivo el flujo de calor a las paredes 13.

Como se ha indicado antes, una ventaja significativa de la presente invención es que se puede usar ventajosamente más del contenido de energía de la corriente de productos de combustión aun cuando su temperatura sea más alta que la obtenida por oxi-combustión, sin requerir un reducción significativa de la temperatura de la corriente mediante por ejemplo, la adición de un corriente de fluido diluyente. Otras ventajas son inherentes al hecho de que la transferencia de calor entre los productos de combustión calientes y el material de fabricación de vidrio es indirecta, lo que significa que no hay riesgo de atrapar polvo u otras partículas en el material para hacer vidrio que entra, ni de contaminación de la corriente de producto de combustión que sale con polvo atrapado y otro material en partículas, ni de una oxidación sustancial del contenido de carbono de los materiales del lote.

El hecho de que la presente invención puede tener la ventaja de que se puede emplear una corriente de combustión que entra, que tiene una temperatura más alta que la de la práctica anterior, para calentar material de fabricación de vidrio que se suministra, significa también que la temperatura del producto de combustión enfriado que sale de la unidad 7 de transferencia de calor, todavía está a una temperatura suficientemente alta, de manera que esta corriente se puede usar para un intercambio de calor convencional. Por ejemplo, la corriente del producto de combustión 6 se puede suministrar a un intercambiador de calor convencional que intercambia calor de una corriente de producto de combustión que tiene una temperatura del orden de 530ºC o menos, mediante intercambio de calor por convección, con material para fabricar vidrio que entra, con un oxidante o combustible a quemar posteriormente en el horno de fusión de vidrio, o con otro material gaseoso, líquido o sólido. Como otra realización ventajosa, el material para producir vidrio que se suministra como corriente 9 puede haber sido calentado ya, por ejemplo, por paso a través de una unidad convencional de intercambio de calor convectivo, antes de suministrarlo como corriente 9 a la unidad de intercambio de calor descrita aquí. El intercambio de calor puede ser con productos de combustión enfriados pero que todavía conservan calor, o con una corriente de otro material caliente.

La corriente de productos de combustión enfriados que sale de la unidad 7 de intercambio de calor, o de un intercambiador de calor posterior, se puede someter a etapas de tratamiento si se desea o es necesario antes de descargar la corriente a la atmósfera o se emplea como etapa de procesamiento químico. Por ejemplo, la corriente puede hacerse pasar a través de un precipitador electrostático o aparato equivalente para eliminar partículas finas contaminantes. La corriente se puede tratar para eliminar contaminantes en partículas finas. La corriente se puede tratar para eliminar contaminantes atmosféricos gaseoso tales como óxidos de azufre, como puede ser por contacto de la corriente con un absorbente o reactante adecuado tal como Ca(OH)2 o carbonato sódico.

En el siguiente ejemplo se describe un conjunto muestra basado en un conjunto hipotético de condiciones operativas que se podrían encontrar en una operación real de fabricación de vidrio.

Ejemplo

Un horno de fusión de vidrio con recipiente pétreo de 450 ton cortas por día se equipa con un precalentador radiactivo de lote/chatarra de vidrio y un precalentador de lote/chatarra de vidrio convencional de baja temperatura, instalado en serie. El horno se alimenta con 1.330,9 m3/h de gas natural y 2.973,29 m3/h de oxígeno comercial (92% de O2, 4% de Ar). El caudal total de gas agotado de salida es de aproximadamente 5.436,86 m3, que incluye los gases generados de los materiales de lote del recipiente normal y algo de aire infiltrado. La temperatura del gas exhausto al dejar el horno de fusión es de 1371ºC. Primeramente se seca y se calienta a 158ºC en el precalentador convencional de baja temperatura de lote chatarra de vidrio una mezcla no calentada de lote/chatarra de vidrio (50/50). En las patentes U.S. nº 5.412.882 y nº 5.526.580 se describe un precalentador radiactivo de baja temperatura adecuado de lote/chatarra. Está en el gas exhausto enfriado del precalentador radiactivo de lote/chatarra de vidrio. La mezcla precalentada de lote/chatarra de vidrio del precalentador de lote/chatarra convencional de baja temperatura se introduce en el precalentador radiactivo de lote/chatarra de vidrio de la presente invención y se calienta más a 565,6ºC por intercambio de calor con gas exhausto del horno de vidrio que se introduce a través de un conducto forrado con refractario en el centro del fondo del precalentador radiactivo de lote/chatarra en contracorriente. La temperatura del gas en la boquilla 14 es de aproximadamente 1274º debido a la infiltración de 283,17 m3/h de aire frío y a pérdidas de calor de la pared de 146,55 kW después de la salida del gas circulante del horno. En el precalentador radiactivo de lote/chatarra de vidrio se requieren 2110,32 kW de energía para precalentar el lote y la chatarra desde aproximadamente 158ºC a 565,6ºC. Cálculos aproximados de transferencia de calor radiactivo muestran que por radiación de gas en la vía de paso 11 se puede obtener una media de aproximadamente 19,95 W/m2 a la barrera. Así, el área de la superficie total de transferencia de calor requerida de la barrera 13 es de aproximadamente 108,1 m2. Las temperaturas medias de gas y de la superficie de barrera pueden cambiar de 960ºC y 732,2ºC en el extremo caliente a 537,8ºC y 371ºC en el extremo frío. Por ejemplo, se pueden construir y ensayar las dimensiones aproximadas de una vía de paso rectangular de 7,6 m W x 3,1 m (10’) D x 5,06 m (16,6 ‘)H. Debido a los ratios de aspecto pequeños de la gran vía de paso

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rectangular 11 de este ejemplo, la distribución de temperatura de gas real a lo largo de la altura del precalentador puede ser más uniforme, por ejemplo, de 871,1ºC en el extremo caliente y 593,3ºC en el extremo frío, y dar por resultado una transferencia de calor más baja. Al aumentar la altura mientras que se mantiene la misma superficie total, por ejemplo, en las dimensiones de 3,1 m (10’) W x 3,1 m (10’) D x 8,87 m (29,1) ‘H, la distribución de temperatura de barrera a lo largo de la altura se puede hacer más próxima a las condiciones de diseño deseadas. La determinación final más totalmente optimizada de las dimensiones óptimas preferiblemente se obtiene luego por cálculos detallados de transferencia de calor radiactivo usando un modelo matemático tridimensional y/o experimentos a escala piloto.

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