FI78282C - FOERFARANDE FOER SMAELTNING AV ETT MATERIAL, SPECIELLT GLAS. - Google Patents
FOERFARANDE FOER SMAELTNING AV ETT MATERIAL, SPECIELLT GLAS. Download PDFInfo
- Publication number
- FI78282C FI78282C FI852819A FI852819A FI78282C FI 78282 C FI78282 C FI 78282C FI 852819 A FI852819 A FI 852819A FI 852819 A FI852819 A FI 852819A FI 78282 C FI78282 C FI 78282C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- combustion
- glass
- melt
- immersion
- liquid
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
1 782821 78282
Menetelmä materiaalin, erityisesti lasin, sulattamiseksi Tämä keksintö kohdistuu menetelmään materiaalin, erikoisesti lasin, sulattamiseksi.The present invention relates to a method for melting a material, in particular glass.
5 Upotetun polton käyttöä lasin sulattamiseksi on eh dotettu useissa patenteissa mukaanluettuina US-patentit nro: t 3 170 781; 3 224 855; 2 237 929; 3 260 587; 3 606 825; 3 627 504; 3 738 792 ja 3 764 287. Upotetussa poltossa palamiskaasuja syötetään sulan lammikon pinnan alapuolelle 10 ja niiden annetaan kuplia ylöspäin sulatteen lävitse. Tämän menettelyn etuna on, että kuumennettava materiaali on läheisessä kosketuksessa palamiskaasujen ja niistä vapautuvan lämpöenergian kanssa, jolloin saavutetaan erittäin edullinen lämmönvaihtosuhde. Seuraavana etuna on, että kaa-15 sujen syöttö sulatteeseen aiheuttaa voimakkaan sekoittumisen, mikä voi olla edullista eräissä sulatusprosesseissa.The use of immersion firing to melt glass has been proposed in several patents, including U.S. Patent Nos. 3,170,781; 3,224,855; 2,237,929; 3,260,587; 3,606,825; 3,627,504; 3,738,792 and 3,764,287. In submerged combustion, combustion gases are fed below the surface of the molten pond 10 and are bubbled upward through the melt. The advantage of this procedure is that the material to be heated is in close contact with the combustion gases and the thermal energy released from them, whereby a very advantageous heat exchange ratio is achieved. A further advantage is that the introduction of the kaas-15 into the melt causes strong mixing, which may be advantageous in some melting processes.
Upotuspolton merkittävänä epäkohtana on kuitenkin se, että kaasun puhaltaminen suurina tilavuusmäärinä sulatteeseen on eräissä tapauksissa vaikea kääntää päinvastai-20 seksi. Toisin sanoen sulate, erikoisesti lasi voi eräissä tapauksissa muuttua vaahtomaiseksi ja vaahdon murtaminen voi olla vaikeaa. Tämä upotuspolttokuumennuksen taipumus suurentaa sulatteen kaasusisältöä on ollut esteenä uppo-polttokuumennuksen hyväksymiseksi lasinvalmistusteollisuu-25 dessa, koska eräs lasinsulatusmenetelmän kohteista on poistaa mahdollisimman paljon kuplia ja muita kaasumaisia sulkeumia sulasta lasista. Ehdotukset uppopolttokuumennuksen käyttämiseksi lasin sulattamiseksi ovat yleensä rajoittuneet niiden käyttöön lasin sulatuksen alkuvaiheissa kaasu-30 maisten sulkeumien kasvun välttämiseksi sulatus- ja puhdistusmenetelmän myöhemmissä vaiheissa.However, a significant disadvantage of immersion combustion is that the blowing of gas in large volumes into the melt is in some cases difficult to reverse. In other words, the melt, especially the glass, can in some cases become foamy and the foam can be difficult to break. This tendency of immersion heating to increase the gas content of the melt has been an obstacle to the acceptance of immersion heating in the glass manufacturing industry because one of the objects of the glass melting process is to remove as many bubbles and other gaseous inclusions as possible from the molten glass. Proposals to use immersion heating to melt glass have generally been limited to their use in the early stages of glass melting to avoid the growth of gaseous inclusions in the later stages of the melting and cleaning process.
Esillä olevassa keksinnössä uppopolttokuumennusta käytetään lasin sulatusmenetelmässä tai vastaavassa menetelmässä tavalla, joka hyödyntää sen edut ja jolloin väl-35 tytään liiallisen vaahtoamisen epäkohdilta.In the present invention, immersion heating is used in a glass melting process or the like in a manner that takes advantage of its advantages and avoids the disadvantages of excessive foaming.
Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, 2 78282 jolle on tunnusomaista, että raaka-ainemateriaali nesteyte-tään ensimmäisessä sulatusastiassa valumiskykyiseen tilaan, nesteytetty, sulamattomia rakeita sisältävä materiaali poistetaan ensimmäisestä sulatusastiasta toiseen sulatus-5 astiaan, ja nesteytetty materiaali pidetään toisessa sulatusastiassa ja oleellisesti typpeä sisältämätöntä säteily-kaasua injektoidaan nesteytetyn massan alapuolelle riittävässä määrin nesteytetyn massan kuumentamiseksi ja sekoittamiseksi ja nesteytetyn materiaalin muuttamiseksi sulaan 10 tilaan.This is achieved by the process according to the invention, characterized in that the raw material is liquefied in the first melting vessel in a flowable state, the liquefied melt-containing material is removed from the first melting vessel to the second melting vessel, and the liquefied material is kept in the second melting vessel gas is injected below the liquefied mass in an amount sufficient to heat and mix the liquefied mass and convert the liquefied material to the molten state.
Uppopolttokuumennusta käytetään siten lasin sula-tusmenetelmän toisessa vaiheessa, joka seuraa ensimmäistä, lasin raaka-aineseoksen nesteytysvaihetta. Pääosa tarvittavasta lämmön syötöstä sulaksi lasiksi muutettavaa lasin 15 raaka-aineseosmateriaaleja varten muodostetaan ensimmäisessä vaiheessa menetelmien avulla, jotka soveltuvat erikoisen hyvin nesteytysmenetelmään (esimerkiksi US-patentissa nro 4 381 934 esitettyjen menetelmien avulla). Nesteytetty, mutta vain osaksi sulanut materiaali siirretään sitten toi-20 seen vaiheeseen, jossa sitä kuumennetaan uppopolttokuumen-nuksen avulla. Tässä toisessa vaiheessa lämpösyöttövaati-mus on vain materiaalin lämpötilan nostaminen sen nestey-tyslämpötilasta lämpötilaan, joka soveltuu sulatusmenetel-män täydentämiseksi ja lasin puhdistamiseksi, s.o. kaasu-25 maisten sulkeumien poistamiseksi. Kun lämpötilan nousu ensimmäisessä vaiheessa on tyypillisesti suuruusluokkaa 1093°C toisessa vaiheessa käytetään tyypillisesti vain muutamia satoja asteita olevia lämmönnousuja. Toisen vaiheen vaatimattomien lämpövaatimusten vuoksi uppokuumennuslämpö-30 tilassa käytetään minimimäärä palamiskaasuja, joita injektoidaan sulatteeseen, jolloin vaahtoamisvaikutus minimoituu ja kuitenkin tehokkaasti saavutetaan tämän vaiheen pro-sessikohteet. Samanaikaisesti sulatteen sekoittuminen up-popolttokuumennuksen vaikutuksesta edistää kokonaistapah-35 tumaa parantamalla lasin homogeenisuutta ja edistämällä hiekkarakeiden liukenemista.Immersion heating is thus used in the second stage of the glass melting process, which follows the first, liquefaction stage of the glass raw material mixture. The major part of the required heat supply for the glass 15 raw material alloy materials to be converted to molten glass is formed in the first step by methods which are particularly well suited to the liquefaction process (e.g. the methods disclosed in U.S. Patent No. 4,381,934). The liquefied but only partially melted material is then transferred to a second stage where it is heated by immersion combustion heating. In this second step, the heat supply requirement is only to raise the temperature of the material from its liquefaction temperature to a temperature suitable for completing the melting process and cleaning the glass, i. to remove gas-25-like inclusions. When the temperature rise in the first stage is typically of the order of 1093 ° C in the second stage, only a few hundred degree temperature rises are typically used. Due to the modest thermal requirements of the second stage, the immersion heating temperature 30 uses a minimum amount of combustion gases that are injected into the melt, thereby minimizing the foaming effect and yet effectively achieving the process targets of this stage. At the same time, the mixing of the melt by up-combustion heating promotes the overall process by improving the homogeneity of the glass and promoting the dissolution of the sand grains.
3 782823,78282
Keksinnön seuraavan kohteen mukaan uppopolttokuumen-nusta käytetään lasin tai samantapaisen materiaalin sulat-tamiseen tarvitsematta muodostaa ylimääräistä kaasufaasia sulatteeseen käyttämällä vetyä polttoaineena ja happea ha-5 pettävänä aineena. Käytettäessä happea ilman asemesta vältytään typen syöttämiseltä sulatteeseen, mikä oleellisesti alentaa sulatteeseen johdetun kaasun määrää. Vältyttäessä typen syötöltä sulatteeseen on myös eduksi sikäli, että typpi liukenee huonosti sulaan lasiin. Käytettäessä poltto-10 aineena vetyä hiilivetyjen asemesta vältytään hiilidioksidin syöttämiseltä, mikä myös liukenee huonosti sulaan lasiin, sulatteeseen. Toisaalta happi/vetypolton palamistuote on vesihöyryä, joka liukenee erittäin hyvin sulaan lasiin. Täten esillä oleva keksintö vähentää uppopoltossa 15 muodostuneen kaasufaasin tilavuusmäärää ja kaasu, joka syötetään sulatteeseen, siirtyy helposti nestefaasiin. Seuraavana etuna on, että happi/vety-poltto muodostaa verrattain korkeita lämpötiloja, mikä parantaa lämmön siirty-misnopeutta sulatteeseen. Piirroksissa 20 kuvio 1 on pystypoikkileikkaus uppokuumennusta käyt tävästä lasinsulatuslaitteesta yhdessä ensimmäisen vaiheen nesteytysastian kanssa, kuvio 2 on suurennettu kuva ylhäältäpäin moniaukkoi-sesta poltintyypistä, jota voidaan käyttää esillä olevas-25 sa keksinnössä, kuvio 3 on suurennettu pituussuuntainen poikkileik-kauskuva kuviossa 2 esitetystä polttimesta pitkin kuvion 2 viivaa 3-3.According to another aspect of the invention, immersion heating is used to melt glass or similar material without having to form an additional gas phase in the melt using hydrogen as the fuel and oxygen as the oxidizing agent. The use of oxygen instead of air avoids the introduction of nitrogen into the melt, which substantially reduces the amount of gas introduced into the melt. Avoiding the introduction of nitrogen into the melt is also advantageous in that the nitrogen is poorly soluble in the molten glass. The use of hydrogen as a fuel instead of hydrocarbons avoids the introduction of carbon dioxide, which is also poorly soluble in molten glass, the melt. On the other hand, the combustion product of oxygen / hydrogen combustion is water vapor, which is very soluble in molten glass. Thus, the present invention reduces the volume of the gas phase formed in the immersion combustion 15, and the gas fed to the melt is easily transferred to the liquid phase. Another advantage is that oxygen / hydrogen combustion generates relatively high temperatures, which improves the rate of heat transfer to the melt. In the drawings 20, Fig. 1 is a vertical cross-section of a glass melting apparatus using immersion heating together with a first stage liquefaction vessel; lines 3-3 of Figure 2.
Kuviossa 1 on esitetty esimerkki keksinnön suositel-30 tavasta toteutuksesta, jolloin uppopolttokammio 10 on raa-ka-aineseoksen nesteytysastian 11 jälkeen. Piirroksessa esitetty nesteytysastetyyppi on esitettu US-patentissa nro 4 381 934 ja US-patenttianomuksessa sarjanumero 481 970, päivätty 4.4.1983 (molemmat Kunkle et ai), jotka patentti-35 julkaisut on liitetty tähän viitteeksi. Tämäntyyppiselle nesteytysmenetelmälle on tunnusomaista säteilylämmönsiirto 4 78282 lasin raaka-aineseosmateriaalien kaltevalle pinnalle, mikä aiheuttaa nesteytetyn materiaalin nopean valumisen. Niissä esitetty määrätty toteutus käsittää rummun 12, joka on asennettu pyöriväksi pystyakselin ympäri tukirenkaan 13 ja te-5 lojen 14 avulla. Paikallaan pysyvä kansi 15 on varustettu aukoilla vähintään yhden polttimon 16 sijoittamiseksi ja raaka-ainemateriaalien syöttämiseksi astiaan ja palamiskaa-sujen poistamiseksi astiasta kanavan 17 kautta. Pyörivään rumpuun 12 syötetyt raaka-aineinateriaalit muodostavat pa-10 rabolimaisen vuorauksen sisäseinille viettäen kohti keskus-poistoaukkoa (ei esitetty) rummun pohjalla. Tämäntyyppisen nesteytysjärjestelyn on havaittu olevan edullisen natron/ kalkki/piilasin nesteyttämiseksi, mutta on huomattava, että esillä olevan keksinnön tarkoituksiin soveltuvat myös 15 muut alalla tunnetut nesteytysjärjestelyt. Esimerkiksi lyhennetty ahjotyyppistä tai sähkövastustyyppistä lasinsu-latuslaitetta voidaan käyttää ensimmäisessä vaiheessa. Käsiteltäessä muita lasityyppejä tai muita materiaaleja kuin keraamisia materiaaleja, sintrattuja lasimateriaaleja tai 20 malmeja voidaan käyttää nesteytysvaihetta, joka on erikoisesti sovitettu tätä materiaalia varten.Figure 1 shows an example of a preferred embodiment of the invention, wherein the immersion combustion chamber 10 is after the liquefaction vessel 11 of the raw material mixture. The type of liquefaction degree shown in the drawing is disclosed in U.S. Patent No. 4,381,934 and U.S. Patent Application Serial No. 481,970, dated April 4, 1983 (both to Kunkle et al.), Which are incorporated herein by reference. This type of liquefaction method is characterized by the transfer of radiant heat to the inclined surface of 4,782,82 glass raw material alloy materials, which causes rapid liquefaction of the liquefied material. The particular embodiment shown therein comprises a drum 12 rotatably mounted about a vertical axis by means of a support ring 13 and rollers 14. The stationary lid 15 is provided with openings for accommodating at least one bulb 16 and for feeding raw materials into the vessel and for removing combustion gases from the vessel through the channel 17. The raw materials fed to the rotating drum 12 form a parabolic-like liner on the inner walls leading to a central outlet (not shown) at the bottom of the drum. This type of liquefaction arrangement has been found to be advantageous for liquefying sodium / lime / silicon glass, but it should be noted that other liquefaction arrangements known in the art are also suitable for the purposes of the present invention. For example, an abbreviated furnace type or electric resistance type glass melting device may be used in the first step. When handling glass types or materials other than ceramic materials, sintered glass materials, or ores, a liquefaction step specifically adapted for this material may be used.
Nesteytetty lasiseos, joka poistetaan ensimmäisen vaiheen nesteytysastiasta, on tyypillisesti vaahtomainen, johon sisältyy lasin raaka-aineseoksen sulamattomia rakei-25 ta. Kuviossa 1 esitetyssä toteutuksessa nesteytetty materiaali putoaa sylinterimäisen kauluksen 20 lävitse vastaanot-toastiaan 21, johon vaahtomaista materiaalia oleva massa 22 voi kerääntyä. Nesteytetty materiaali voidaan syöttää suoraan nesteytysastiasta 11 uppopolttoastiaan 10, mutta 30 on edullista käyttää väliastiaa tasaamiskyvyn vuoksi ja pääsyn parantamiseksi nesteytysastian 11 alapuolelle. Välias-tia voi muodostua oleellisesti kaltevasta pinnasta, joka johtaa uppopolttokammioon, kuten kuviossa on esitetty tai sen tilavuus voi olla huomattavasti suurempi lisäviipymis-35 ajan muodostamiseksi materiaalia varten ja se voidaan varustaa välineillä materiaalin kuumentamiseksi tai muita käsittelyjä varten.The liquefied glass mixture removed from the first stage liquefaction vessel is typically foamy, including the indigestible granules of the glass raw material mixture. In the embodiment shown in Figure 1, the liquefied material falls through a cylindrical collar 20 into a receiving vessel 21 into which a mass 22 of foamy material can accumulate. The liquefied material can be fed directly from the liquefaction vessel 11 to the immersion combustion vessel 10, but it is preferable to use an intermediate vessel for balancing ability and to improve access below the liquefaction vessel 11. The intermediate vessel may be formed of a substantially inclined surface leading to the immersion combustion chamber, as shown in the figure, or may have a significantly larger volume to provide additional residence time for the material and may be provided with means for heating the material or other treatments.
5 782825,78282
Uppopolttokammio 10 on oleellisesti vaikeasti sulavaa materiaalia oleva laatikko, joka on sovitettu sulan ma-teriaalilammikon 25 säilyttämiseksi, minkä lammikon syvyys on huomattava. Kuviossa 1 esitetyssä esimerkissä uppopolt-5 toastia on varustettu kahdella uppopolttopolttimella 26, mutta polttimien lukumäärä voi olla suurempi tai pienempi riippuen kuumennusvaatimuksista kussakin sovellutuksessa. Polttimet 26 ulottuivat astian pohjan lävitse, mutta asennus sivuseinään on myös mahdollinen. On myös edullista suun-10 nata polttimet vinosti astian seiniä kohti.The immersion combustion chamber 10 is a box of substantially refractory material adapted to store a pool of molten material 25, the depth of which is considerable. In the example shown in Figure 1, the immersion burner-5 toast is provided with two immersion burners 26, but the number of burners may be higher or lower depending on the heating requirements in each application. The burners 26 extended through the bottom of the vessel, but installation in the side wall is also possible. It is also preferred that the mouth-10 nata burners be oblique to the walls of the vessel.
Polttimen rakenne ei ole kriittinen esillä olevassa keksinnössä, mutta yksityiskohtia esimerkistä polttimen rakenteeksi, joka soveltuu käytettäväksi esillä olevassa keksinnössä, voidaan havaita kuvioista 2 ja 3. Polttimen ylä-15 osa on varustettu kannella 27, jossa edullisesti sijaitsee aukkojärjestely, jossa on keskiaukko 28, jota ympäröi useita aukkoja 29. Tyypillisesti hapettavaa kaasua syötetään keskiaukon 28 lävitse ja polttoainekaasua ympäröivien aukkojen 29 kautta, mutta vastakkainen järjestely on myös mah-20 dollinen. Suositeltavassa menetelmässä, jossa käytetään happi/vety-polttoa, happea syötetään aukon 28 kautta ja vetyä aukkojen 29 kautta. Tarkasteltaessa sitten erikoisesti kuviota 3, syöttö keskiaukkoon 28 tapahtuu putkesta 30. Suurempiläpimittainen putki 31 ympäröi keskiputkea 30 si-25 ten, että niiden väliin muodostuu rengasmainen tila, jonka lävitse aukkoa 29 syötetään. Molempia putkia ympäröi jääh-dytysvaippa 32, joka muodostaa rengasmaisen tilan putken 31 ja vaipan 32 väliin, jonka kautta jäähdytysväliainetta kuten vettä voidaan kierrättää polttimen säilyttämiseksi 30 oikeassa lämpötilassa. Edullisesti rengasmainen tila jäähdytysväliainetta varten on varustettu osastoilla (ei esitetty) virtaustien muodostamiseksi jäähdytysainetta varten, jolloin jäähdytysaine kiertää tulosta 33 päätyholvin 27 läheisyyteen ja takaisin poistoon 34. Eräissä uppopolttojär-35 jestelyissä poltto suoritetaan polttimessa ja palamiskaa- sut injektoidaan sulatteeseen, mutta suositeltavassa menettelyssä käytetään tässä esitettyä tyyppiä olevaa poltinta 6 78282 ja sekä polttoaine että hapettava kaasu suihkutetaan sulatteeseen ja palamisen sallitaan tapahtua sulatteessa. Tässä tapauksessa palamisessa vapautunut energia siirtyy suoraan sulaan materiaaliin. Lisäksi käytettäesä polttoa polttimen 5 ulkopuolella, olosuhteet, joihin poltin joutuu, ovat vähemmän rasittavia, mikä vähentää kestävyysvaatimuksia.The structure of the burner is not critical to the present invention, but details of an example of a burner structure suitable for use in the present invention can be seen in Figures 2 and 3. The top 15 of the burner is provided with a cover 27 preferably having an aperture arrangement having a central opening 28 surrounds a plurality of openings 29. Typically, oxidizing gas is supplied through the central opening 28 and through the openings 29 surrounding the fuel gas, but the opposite arrangement is also possible. In the preferred method using oxygen / hydrogen combustion, oxygen is fed through orifice 28 and hydrogen through orifices 29. Referring specifically to Figure 3, the supply to the central opening 28 takes place from the tube 30. The larger diameter tube 31 surrounds the central tube 30 so that an annular space is formed between them, through which the opening 29 is fed. Both tubes are surrounded by a cooling jacket 32 which forms an annular space between the tube 31 and the jacket 32 through which a cooling medium such as water can be circulated to maintain the burner 30 at the correct temperature. Preferably, the annular space for the cooling medium is provided with compartments (not shown) for forming flow paths for the coolant, the coolant circulating the outlet 33 near the end vault 27 and back to the outlet 34. In some immersion combustion arrangements 35 combustion is performed in a burner and combustion gases are used. a burner 6 78282 of the type shown and both fuel and oxidizing gas are injected into the melt and combustion is allowed to take place in the melt. In this case, the energy released during combustion is transferred directly to the molten material. In addition, when using combustion outside the burner 5, the conditions to which the burner is exposed are less stressful, which reduces the durability requirements.
Poistokanava 40 johtaa uppopolttokammiota 10 lasin muodostusvaiheeseen. Edullisesti kanavassa 40 käytetään yleensä rauhallisia olosuhteita kuplien poistumisen salli-10 miseksi sulatteesta ja sulatteen jäähtymisen sallimiseksi sopivaan lämpötilaan muotoilukäsittelyjä varten. Uppopolt-tokammion 10 sulatteen 25 pinnalla mahdollisesti olevan vaahdon pääsyn estämiseksi kanavaan 40 on edullista käyttää pintasulkuaitaa 41 kanavan 40 tuloaukon luona.The discharge channel 40 leads the immersion combustion chamber 10 to the glass forming step. Preferably, damp conditions are generally used in the channel 40 to allow bubbles to escape from the melt and to allow the melt to cool to a suitable temperature for molding treatments. In order to prevent any foam on the surface of the melt 25 of the immersion combustion chamber 10 from entering the channel 40, it is preferable to use a surface sealing fence 41 at the inlet of the channel 40.
15 Uppopolttopolttimeen 26 syötettävän polttoaineen ja hapettimen paineen täytyy luonnollisesti olla riittävän suuren sulatteen 25 hydrostaattisen paineen ylittämiseksi. Kussakin tapauksessa vaadittava paine riippuu sulatteen tiheydestä ja sen syvyydestä, mutta esimerkiksi on havait-20 tu, että jos vaahtomaisen sulan natron-kalkki-piilasin syvyys on 0,6 metriä, vaaditaan 34500 Pa paine. Polttimiin syötetyn polttoaineen määrä riippuu kulloisenkin sovellutuksen lämpövaatimuksista, käytetyn polttoaineen lämpösi-sällöstä ja lämmönsiirron tehokkuudesta sulaan materiaa-25 liin. Kuumennettaessa natron-kalkki-piilasia noin 1260°C lämpötilasta noin 1540°C lämpötilaan on havaittu voitavan saavuttaa noin 70 %:n lämmönsiirtohyötysuhde. Vedyn lämpö- 3 3 sisältö on noin 10,4 joulea/cm tai 12,2 joulea/cm mukaanluettuna höyrystymislämpö.The pressure of the fuel and oxidant fed to the immersion burner 26 must, of course, be high enough to exceed the hydrostatic pressure of the melt 25. In each case, the required pressure depends on the density of the melt and its depth, but it has been found, for example, that if the depth of the molten soda-lime-silicon glass is 0.6 m, a pressure of 34,500 Pa is required. The amount of fuel fed to the burners depends on the heat requirements of the particular application, the heat content of the fuel used, and the efficiency of heat transfer to the molten material. When heating soda-lime silicon from about 1260 ° C to about 1540 ° C, it has been found that a heat transfer efficiency of about 70% can be achieved. The thermal content of hydrogen is about 10.4 joules / cm or 12.2 joules / cm including the heat of vaporization.
30 Materiaalille, kuten laakalasille, jota varten ta vallisesti halutaan hieman hapettavat olosuhteet, syötetään polttimoihin ylimäärä happea palamiseen vaadittavan määrän lisäksi. Edelleen perusteellinen sekoitus ja läheinen kaasu/neste-kosketus, jotka saavutetaan uppopolttokam-35 mion avulla, tekee sen erittäin sopivaksi sulatteen hapetus-asteen tai sen muun kemiallisen ominaisuuden säätämistä 7 78282 varten. Esimerkiksi nesteytysvaiheessa voidaan käyttää pelkistäviä olosuhteita ja sulaa lasia voidaan hapettaa uppopolttokaimniossa. Kääntäen on myös mahdollista käyttää niukasti happea uppopolttokammiossa sulatteen saami-5 seksi pelkistyneempään tilaan. Sulan lasin hapetusasteen säätömahdollisuus on käyttökelpoinen muodostettaessa lasin väri- ja valonläpäisyominaisuuksia. Järjestely sallii myös väriaineiden tai muiden lisäaineiden lisäämisen uppo-polttokammioon. Uppopolttokammio voi olla sopiva sekoi li) tus- ja/tai reaktioastia, jossa useat erikseen nestey- tetyt aineosat voidaan sekoittaa keskenään. Tässä suhteessa useat nesteytysastiat 11 voivat syöttää uppopolttokammioon.30 For a material, such as flat glass, for which slightly oxidizing conditions are usually desired, excess oxygen is supplied to the bulbs in addition to the amount required for combustion. Furthermore, the thorough mixing and close gas / liquid contact achieved by the immersion combustion chamber makes it very suitable for adjusting the degree of oxidation of the melt or its other chemical property 7,78282. For example, reducing conditions can be used in the liquefaction step and molten glass can be oxidized in the immersion combustion chamber. Conversely, it is also possible to use a small amount of oxygen in the immersion combustion chamber to make the melt-5 sex in a more reduced state. The ability to adjust the oxidation state of molten glass is useful in forming the color and light transmission properties of glass. The arrangement also allows the addition of dyes or other additives to the immersion combustion chamber. The immersion combustion chamber may be a suitable mixing and / or reaction vessel in which several separately liquefied components can be mixed together. In this regard, a plurality of liquefaction vessels 11 may feed into the immersion combustion chamber.
Esillä olevassa keksinnössä voidaan käyttää jokaista hiilivetypolttoainetta polttimien yhteydessä, jol-15 loin luonnonkaasu on erikoisen sopiva esimerkki. Käytettäessä happea ilman asemasta voidaan sulatteeseen suihkutetun hapettavan kaasun tilavuus vähentää noin viidennekseen.In the present invention, any hydrocarbon fuel can be used in connection with burners, of which natural gas is a particularly suitable example. When oxygen is used instead of air, the volume of oxidizing gas injected into the melt can be reduced to about one-fifth.
Edut, jotka saadaan käytettäessä vedyn polttoa 20 hapella, jolloin palamistuote muodostuu pääasiassa vesihöyrystä, voidaan havaita seuraavasta kaasujen liukoisuuksien vertailusta sulaan lasiin kyllästystilassa, kuten kirjallisuudessa on esitetty:The advantages of using hydrogen combustion with 20 oxygen, whereby the combustion product consists mainly of water vapor, can be seen from the following comparison of the solubilities of the gases in the molten glass in the saturation state, as described in the literature:
Kaasu Liukoisuus (1400°C:ssa) 25 N2 0,56 x 10 ^ g/cm^ C02 80 x 10"6 *' H20 2700 x 10"6 "Gas Solubility (at 1400 ° C) 25 N 2 0.56 x 10 μg / cm 2 CO 2 80 x 10 "6 * 'H 2 O 2700 x 10" 6 "
Typen, joka on ilman pääaineosa ja hiilidioksidin, 3q joka on päätuote hiilivedyn palamisessa, liukoisuudet sulaan lasiin ovat paljon pienemmät kuin veden. Täten vältettäessä ilman ja hiilivetypolttoaineen käyttö, eräät huonosti liukenevat ainelajit voidaan jättää huomiotta kaasu-faasissa sulatteessa, jolloin vain erittäin hyvin liukeneva vesifaasi jää oleellisesti jäljelle absorboituvaksi 35 sulatteeseen. Myös käytettäessä happea ilman asemasta 8 78282The solubilities of nitrogen, which is the main constituent of air, and carbon dioxide, 3q, which is the main product in the combustion of hydrocarbons, in molten glass are much lower than in water. Thus, by avoiding the use of air and hydrocarbon fuel, some poorly soluble species can be disregarded in the gas phase in the melt, leaving only a very highly soluble aqueous phase substantially remaining absorbable in the melt. Also when using oxygen instead of air 8 78282
On huomattava, että happi/vety-upotuspoltto antaa etuja suositeltavan kaksivaiheisen järjestelyn lisäksi. Siten keksinnön yleisiin kohtiin kuuluu lasin raaka-aine-seosmateriaalien syöttö suoraan uppopolttokammioon 10, 5 jota kuumennetaan vedyn polton avulla hapen kanssa.It should be noted that oxygen / hydrogen immersion combustion provides advantages in addition to the recommended two-stage arrangement. Thus, general aspects of the invention include the supply of glass raw material-alloy materials directly to the immersion combustion chamber 10, 5 which is heated by the combustion of hydrogen with oxygen.
Toinen korkealämpötilalähde, jota voidaan käyttää esillä olevassa keksinnössä on plasmapoltin. Plasmapolt-timessa käytetään kantajakaasua suuntaamaan korkeassa lämpötilassa olevaa plasmaa, jota muodostetaan sähkö-10 valokaaren avulla polttimon suulakkeen jälkeen. Kantaja- kaasu voi olla palavaa kaasua tai se voi olla reagoimatonta tai jopa inerttiä. Esimerkiksi kantajakaasu voi olla vesihöyryä, joka on edullista veden verrattain suuren liukoisuuden vuoksi sulaan lasiin. Happi voi myös olla 15 sopiva kantajakaasu, koska sen liukoisuus sulaan lasiin on lähes yhtä suuri kuin veden. Helium voi myös olla sopiva huolimatta sen verrattain huonosta liukoisuudesta, koska sen diffundoituvuus sulaan lasiin on erittäin hyvä.Another high temperature source that can be used in the present invention is a plasma torch. In a plasma torch, a carrier gas is used to direct a high temperature plasma formed by an electric arc after the bulb nozzle. The carrier gas may be a combustible gas or it may be unreacted or even inert. For example, the carrier gas may be water vapor, which is preferred due to the relatively high solubility of water in molten glass. Oxygen can also be a suitable carrier gas because its solubility in molten glass is almost equal to that of water. Helium may also be suitable despite its relatively poor solubility because its diffusibility into molten glass is very good.
Yhteenvedettynä, lämpölähde uppopolttoa varten voi 20 olla palaraislämpö, joka vapautuu kaasusta sen palaessa uppopolttokammiossa tai joka palaa välittömästi ennen sen injektoimista kammioon tai se voi olla lämpöenergiaa, jota vapautuu kaasusta, joka on sähköisesti aktivoitu. Näitä voidaan kutsua yleisnimellä säteilykaasut„ Lisä-25 lämpölähteitä kuten yläpuolisia palamisliekkejä tai sähkö-vastuskuumennusta voidaan käyttää uppopolttokammiossa.In summary, the heat source for immersion combustion may be lump heat released from the gas as it burns in the immersion combustion chamber or burns immediately prior to injection into the chamber, or may be thermal energy released from the gas that is electrically activated. These can be collectively referred to as radiant gases. Additional 25 heat sources such as overhead combustion flames or electric resistance heating can be used in the immersion combustion chamber.
Uppopolttokammio 10 kuumennetaan ensin sen ollessa tyhjän polttimia 26 käyttäen. Kuumennettu kammio voidaan sitten asteettain täyttää sulalla materiaalilla nestey-30 tysvaiheesta 11 tai lasin raaka-aineseoksella tai lasi-murskalla. Kun sula lammikko 25 on muodostettu, voidaan uppopolttimien toiminta lopettaa ja käynnistää uudestaan pelkästään katkaisemalla polttoaineen syöttö ja aloittamalla se uudestaan. Kun poltinta ei käytetä, on edullista 35 estää sulatteen tulo polttimeen ja jäähdytystä voidaan 9 78282 jatkaa puhaltamalla polttimeen kaasua, esimerkiksi hapettavan kaasuvirran avulla.The immersion combustion chamber 10 is first heated when it is empty using burners 26. The heated chamber can then be gradually filled with molten material from the liquefaction step 11 or a glass raw material mixture or glass crushed glass. Once the molten pond 25 has been formed, the operation of the immersion burners can be stopped and restarted simply by switching off and restarting the fuel supply. When the burner is not in use, it is advantageous to prevent the melt from entering the burner and cooling can be continued by blowing gas into the burner, for example by means of an oxidizing gas stream.
Tässä esitetty yksityiskohtainen kuvaus kohdistuu määrättyihin toteutuksiin keksinnön suositeltavan tavan 5 esittämiseksi, mutta on huomattava, että muita modifikaatioita ja muunnoksia, joita alan asiantuntijat tietävät, voidaan soveltaa poikkeamatta keksinnön hengestä ja alueesta, jotka on määritelty seuraavissa patenttivaatimuksissa.The detailed description provided herein is directed to certain embodiments to illustrate the preferred embodiment of the invention, but it should be noted that other modifications and variations known to those skilled in the art may be applied without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US63250684 | 1984-07-19 | ||
US63250784 | 1984-07-19 | ||
US06/632,507 US4539034A (en) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | Melting of glass with staged submerged combustion |
US06/632,506 US4545800A (en) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | Submerged oxygen-hydrogen combustion melting of glass |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI852819A0 FI852819A0 (en) | 1985-07-18 |
FI852819L FI852819L (en) | 1986-01-20 |
FI78282B FI78282B (en) | 1989-03-31 |
FI78282C true FI78282C (en) | 1989-07-10 |
Family
ID=27091651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI852819A FI78282C (en) | 1984-07-19 | 1985-07-18 | FOERFARANDE FOER SMAELTNING AV ETT MATERIAL, SPECIELLT GLAS. |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR930001962B1 (en) |
AU (1) | AU558646B2 (en) |
BR (1) | BR8503434A (en) |
DK (1) | DK327185A (en) |
EG (1) | EG17145A (en) |
FI (1) | FI78282C (en) |
IL (1) | IL75734A0 (en) |
IN (1) | IN164105B (en) |
MX (1) | MX165847B (en) |
NZ (1) | NZ212345A (en) |
PT (1) | PT80819B (en) |
TR (1) | TR22614A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2991759B1 (en) * | 2012-06-12 | 2014-06-20 | Saint Gobain Isover | GLASS FUSION INSTALLATION |
-
1985
- 1985-05-31 AU AU43187/85A patent/AU558646B2/en not_active Ceased
- 1985-06-07 NZ NZ212345A patent/NZ212345A/en unknown
- 1985-07-05 IL IL75734A patent/IL75734A0/en unknown
- 1985-07-11 IN IN542/DEL/85A patent/IN164105B/en unknown
- 1985-07-17 PT PT80819A patent/PT80819B/en not_active IP Right Cessation
- 1985-07-18 DK DK327185A patent/DK327185A/en not_active Application Discontinuation
- 1985-07-18 KR KR1019850005116A patent/KR930001962B1/en not_active IP Right Cessation
- 1985-07-18 FI FI852819A patent/FI78282C/en not_active IP Right Cessation
- 1985-07-18 MX MX206028A patent/MX165847B/en unknown
- 1985-07-18 EG EG424/85A patent/EG17145A/en active
- 1985-07-18 BR BR8503434A patent/BR8503434A/en not_active IP Right Cessation
- 1985-07-19 TR TR32776/85A patent/TR22614A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK327185A (en) | 1986-01-20 |
IL75734A0 (en) | 1985-11-29 |
PT80819A (en) | 1985-08-01 |
FI852819L (en) | 1986-01-20 |
FI852819A0 (en) | 1985-07-18 |
KR860001013A (en) | 1986-02-22 |
MX165847B (en) | 1992-12-07 |
FI78282B (en) | 1989-03-31 |
BR8503434A (en) | 1986-04-15 |
EG17145A (en) | 1991-11-30 |
DK327185D0 (en) | 1985-07-18 |
IN164105B (en) | 1989-01-14 |
KR930001962B1 (en) | 1993-03-20 |
NZ212345A (en) | 1987-02-20 |
AU4318785A (en) | 1986-01-23 |
TR22614A (en) | 1988-01-08 |
PT80819B (en) | 1987-09-30 |
AU558646B2 (en) | 1987-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4545800A (en) | Submerged oxygen-hydrogen combustion melting of glass | |
CA1210589A (en) | Melting of glass with staged submerged combustion | |
US10081565B2 (en) | Systems and methods for making foamed glass using submerged combustion | |
US7273583B2 (en) | Process and apparatus for uniform combustion within a molten material | |
TW466318B (en) | Method and apparatus for backing-up oxy-fuel combustion with air-fuel combustion | |
FI83096B (en) | SUBMERSFOERBRAENNING I SMULTNA MATERIAL. | |
US8769992B2 (en) | Panel-cooled submerged combustion melter geometry and methods of making molten glass | |
KR100595339B1 (en) | Method for melting glass | |
JPH02299B2 (en) | ||
US5897681A (en) | Method of drawing an optical fiber | |
RU2715004C2 (en) | Glass melting furnace with increased efficiency | |
JPS6345133A (en) | Method of clarifying glass-like material | |
US6367288B1 (en) | Method and apparatus for preventing burner-hole build-up in fused silica processes | |
FI78282C (en) | FOERFARANDE FOER SMAELTNING AV ETT MATERIAL, SPECIELLT GLAS. | |
CA2334392A1 (en) | Melting method and device using orientable multipurpose lance/burner units | |
US5234501A (en) | Oxidation metod | |
KR100221788B1 (en) | Process for vacuum refining of molten steel and appartus thereof | |
ES2266525T3 (en) | PROCEDURE FOR THE THERMAL TREATMENT OF RAW MATERIALS AND DEVICE FOR THE PERFORMANCE OF THE PROCEDURE. | |
US4795490A (en) | Inert gas purging during shaft furnace shut down | |
KR20240117583A (en) | melting device | |
RU2157789C2 (en) | Method of production of hydrogen bromide and device for realization of this method | |
FI82437B (en) | Vacuum purification process for glass material, involving controlled foaming | |
JP2009063198A (en) | Burner furnace and heating method of burner furnace | |
US3804580A (en) | Apparatus and method for generating protective atmospheres | |
JPH01252809A (en) | Oxidizing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: PPG INDUSTRIES, INC. |