FI89582C - Glassmaeltugn - Google Patents

Description

1 89582

Lasinsulatusuuni. - Glassmältugn.

Esillä olevan patenttihakemuksesta 882530 jakamalla erotetun hakemuksen keksinnön kohteena on lasinsulatusuuni, jossa seos sulatetaan sulatusosastossa, selkeytetään sulatusosaan liittyvässä selkeytysosassa, homogenoidaan tämän jälkeen tähän liittyvässä korotetun kylpysyvyyden omaavassa homogenointiosassa ja vedetään siitä pois, jolloin seos panostetaan sulatusosan alussa ja seosta panostettaessa energiaa syötetään elektrodien kautta, ja jossa on selkeytysosaan järjestetyt polttimet energian syöttämiseksi.

Lasinsulatusuuneilla on yleensä, vaikka ne toimivat rekuperaat-toreilla tai regeneraattoreilla, suhteellisen pieni hyötysuhde. Tämä ei johdu lasiammeiden puutteellisesta eristyksestä, vaan siitä, että poistokaasulämpö on huomattavasti korkeampi kuin polttoilman esilämmitykseen tarvittava lämpöenergia. Polttoil-man lämpötilan korottamiselle on asetettu tällöin rajat, koska sen johdosta lämmönvaihdosta tulee hyvin panoksellinen, etenkin kuitenkin myrkyllisen NOx:n konsentraatio nousee haitallisesti voimakkaasti.

Poistokaasun lämpöylimäärän käyttämiseksi mielekkästi hyväksi on olemassa jo erilaisia yrityksiä, myös seoksen esilämmitys ennen sen lisäämistä las insula tusammeeseen. Nämä yritykset ovat kuitenkin olleet tuloksettomia, koska lämmityksen johdosta voi esiintyä jo muutamien seosaineosien esisulamista, minkä johdosta lämmönvaihtopinnat liimautuvat yhteen ja toisaalta poisto-kaasun ollessa suorassa kosketuksessa seoksen kanssa määrättyjen aineosien esisulamisen lisäksi esiintyy myös vielä hajaantumista vast, määrättyjä seoksen aineosia otetaan mukaan, minkä johdosta poistokaasun pölypitoisuutta korotetaan luvattomasti tai vast, tarvitaan hyvin panoksellisia pölynsuodattimia.

2 89582

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan lasinsulatusuuni, jossa voidaan käyttää seosta, jossa on suuri osuus sirpaleita ja loput tavanomaista seosta. Tämän päämäärän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle uunille on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

Keksinnön mukainen uuni on taloudellisesti valmistettavissa ja käyttövarma, jolloin tarvittaessa laaja fossiilisen ja sähköenergian vaihto on mahdollista.

Selvästi keksinnön mukainen lasinsulatusuuni pystyy ratkaisemaan esiintyvät ongelmat erittäin edullisella tavalla ja ainut- laatu isesti.

Seuraavassa keksinnön suoritusesimerkkejä selitetään lähemmin piirustusten avulla. Piirustuksissa kuvio l esittää pitkittäisleikkauskuvaa keksinnön mukaisesta lasinsulatusuunista, kuvio 2 esittää pitkittäisleikkauskuvaa keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesta varsinaisesta sulatusammees-ta, kuvio 3 esittää päällyskuvaa kuvion 2 mukaisesta ammeesta, kuvio 4 esittää pitkittäisleikkauskuvaa myös keskeytyvään ottoon soveltuvasta sulatusammeesta, kuvio 5 esittää vaakaleikkauskuvaa kuvion 4 mukaisesta ammeesta lasikylvyn pinnan korkeudella, ja kuvio 6 esittää leikkauskuvaa kuvioiden 4 ja 5 mukaisesta ammeesta lasikylvyn pinnan yläpuolelta.

3 89582

Yksityiskohtaisesti amme on muodostettu tavanomaisen tekniikan mukaisesti, jota on selitetty hakijan aikaisemmissa hakemuksissa, joten sitä ei tarvitse selittää laajemmin. Tämä koskee etenkin seinien, holvin, pohjan, polttimien, elektrodien sekä homogenointiosan 2a seoksen panostuksesta etäällä olevassa päässä olevaa tyhjennystä 19 ja poistokaasun poistoaukkojen 22 rakennetta aivan seoksen syötön vieressä.

Keksinnön mukainen lasinsulatusuuni voidaan valmistaa taloudellisesti, koska seoksen panostusosassa voidaan käyttää alhaisempien lämpötilojen johdosta halpaa tulenkestävää materiaalia.

Keksinnön mukaisen uunin käytölle on olennaista, että työskennellään seoksella, jossa on suuri osuus sirpaleita ja loput tavanomaista seosta, niin että on mahdollista käyttää uunia halvoilla perusaineilla. Yhä kasvavien palautettujen jätelasi-määrien johdosta, joita ei voida tällä hetkellä vielä erottaa värien mukaisesti, sulatusammeeseen tulee sirpaleita, joilla on erilainen hapetuspotentiaali. Erilaisen hapetuspotentiaalien omaavien lasien reaktiossa keskenään muodostuu vahva vaahto kylvyn pinnalle, joka heijastaa liekkisäteilyn ja estää voimakkaasti lämmön virtausta lasikylpyyn.

Tätä vaahtoa voidaan vähentää voimakkaasti pelkistävällä palamisen ohjauksella, niin että uusi amme toimii epäsuotuisissa olosuhteissa käytettäessä suuria määriä jätelasia edullisemmin kuin tavanomaiset ammeet.

Tämä suhteellinen riippumattomuus raaka-aineiden laadusta toteutuu kuvioiden 1-6 mukaisella laitteistolla. Tässä selkeytys ja siten lasin laatu voidaan määrittää täysin sulatus-osasta riippumattomasti, koska ei esiinny mitään paluuvirtauk-sia. Myöskään epähomogeenisten raaka-aineiden ja vahvan vaah-donmuodostuksen käytöllä tai paljon haihdutettavaa vettä sisältävän natriumhydroksidin käytöllä ei ole mitään vastavai- 4 89582 kutusta lasin laatuun, jolloin homogenointi tapahtuu sulatus-osassa kuplimislaitteilla.

Säästö, joka saadaan käyttämällä halvempia raaka-aineita, voittaa tällöin pitkälti kustannukset, jotka tarvitaan suurempaan energiantarpeeseen vaahdonmuodostuksessa.

Seuraava selitys rajoittuu keksinnön mukaisen uunin erilaiseen rakenteeseen verrattuna tekniikan tasoon, joka on riittävän tunnettu.

Kuvioiden 1-6 mukaisesti keksinnön mukaisessa periaatteessa on kolme virtaussuunnassa peräkkäistä uuni- tai vast, ammeosaa, jolloin sulatusosan 1 jälkeen on virtaussuunnassa selkeytysosa 2 ja tämän jälkeen puolestaan homogenointiosa 2a. Lasivirran korkein lämpötila on tällöin erittäin matalaksi muodostetulla selkeytysosan 2 alueella 34, jolloin vastaava lämmitys voi tapahtua sekä polttimilla 20 että elektrodeilla 36. Erityisen edullista on tosin johtaa suhteellisesti sähköenergiaan verrattuna halvempaa tavanomaista energiaa polttimilla, jolloin lasikylvyn täydellinen lämpötilan nousu taataan alueen 34 pienemmällä kylpysyvyydellä.

Tasaisesti kuumennettu lasi saapuu siis alueelta 34 homoge-nointiosaan 2a, jossa se vajoaa "mäntävirtauksen" tavoin ilman pyörteilyä jäähdytyksessä. Jäähdytys takaa tällöin sen, että lasin olemassa olevaa kerrostumaa ei jätetä, niin että pyörtei-ly jää varmasti tapahtumatta.

Seos panostetaan sulatusosan 3 etummaisessa (virtausteknisesti katsottuna) päässä, jolloin se kuljetetaan selkeytysosan 2 suuntaan. Kuljetus selkeytysosaan estetään kuitenkin kaarella 38, jossa on pohja-aukko 37, jolloin kaari 38 voidaan jäähdyttää ilmalla. Tämä myöhemmin polttoilmana käytetty ilma voidaan ohjata putkissa, jotka on valmistettu esim. Inconelista, joka 5 89582 on kovaa kuumuutta kestävä.

Pohja-aukon 37 jälkeen lasi, joka ei ole enää sekoitettu seoksen kanssa, nousee mäntävirtauksessa ylös, koska energian syötöllä ylhäältä myös tässä säädetään haluttu kerrostuma siten, että kylmin lasi esiintyy alhaalla ja kuumin lasi ylhäällä. Tämän lämpötilakerrostuman ansiosta myös tässä muodostuu "mäntävirtaus" ilman pyörteilyä. Se takaa sen, ettei jo esiläm-mitetty lasi pääse varsinaiselle selkeytysvyöhykkeelle tai vast, että jo korkeaan lämpötilaan kuumennettu lasi vajoaa jälleen selkeytysosan 2 etuosaan.

Erittäin voimakkaan energiansyötön takaamiseksi sulatusosassa 1 sen takapäähän voidaan järjestää kattopolttimet 24, jolloin jokaisen kattopolttimen alla on ilmanpuhalluslaite 25, joka takaa, että kylmempää lasia virtaa jatkuvasti lisää ja siten vältetään ylikuumeneminen. Vastaava ilmanpuhalluslaite 25 voi olla myös seoksen syöttöpisteen alapuolella tai vast, vastaavalla alueella, jotta myös tässä tuotetaan jatkuvasti lasivir-taus ja estetään jähmettyminen.

Kuvion 1 mukaisesti voidaan esilämmittää myös vielä syötetty seos tai vast, syötetyt sirpaleet. Polttokaasut vedetään pois selkeytys- ja sulatusosasta 2 ja 3 seoksen panostusalueella ja ohjataan vastavirrassa sekä seoksen että sirpaleiden ohi ennen kuin ne poistetaan ympäristöön syklonin 27 kautta puhdistettuina. Kiintoaineet palaavat tällöin syklonista 27 seossäiliöön 31, josta ne poistetaan tai putoavat ulos polttokaasuvirtaa vastaan. Sirpaleiden ohjauskanavassa 2Θ ohjattujen sirpaleiden läpi virtaa polttokaasuvirta, jolloin sirpaleiden ohjauskanava 28 muodostuu yksittäisistä pinnoista (pelleistä) 29, jotka ovat etäisyydellä toisistaan ja ovat vinosti sisäänpäin kaltevia, niin että polttokaasuvirta voi saapua näin muodostettujen välirakojen kautta sirpaleisiin.

6 89582

Jotta saadaan erityisen laadun omaavaa lasia, kuvion 1 mukaisesti homogenointiosan 2a pohja voi olla olennaisesti sulatus-osan pohjan tason alapuolella. Seoksen ja sirpaleiden syöttö toisaalta ja polttokaasujen poisto voi tapahtua tällöin aukkojen 22 kautta.

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty keksinnön mukaisen uunin yksinkertaistettu muoto, jolloin kuumennus tapahtuu sulatusosassa 3 elektrodien 6 kautta. Seos ulottuu tällöin sulatusosan 3 huomattavalle osalle. Sulatettu lasi virtaa sitten kuten kuvion 1 mukaisessa uunissa pohja-aukon 37 kautta selkeytysosaan 2 ja se kuumennetaan tällöin nousun aikana toisilla elektrodeilla 6 ja pinnalta käsin yhdellä tai useammalla polttimella 20. Myös tässä on olemassa nousun aikana "mäntävirtaus" ja lasi saavuttaa korkeimman lämpötilansa alueella 34, jossa esiintyy lasi-kylvyn edellä jo esitetty pienempi syvyys.

Lasi virtaa sitten toisessa mäntävirtauksessa virtauksen mukaisesti katsottuna selkeytysosan 2 takaosassa toiseen pohja-aukkoon 30 ja sieltä homogenointiosaan 2a, jossa voidaan tasata häviöt tai vast, lämpötilakerrostuman haluttu säätö polttimilla 20.

Kaaret 38 sekä selkeytysosan 2 pohja voidaan jäähdyttää samoin viileällä polttoilmalla, joka ohjataan putkissa, jotka koostuvat korkeaa lämpötilaa kestävästä materiaalista.

Kuvioiden 4-6 mukaisesti suoritetaan seoksen sulatus sulatus-osassa 3 puolestaan syöttämällä sähköenergiaa elektrodien 6 kautta ja selkeytysosan 2 läpivirtaus tapahtuu ensin ylöspäin ja sitten alaspäin suunnatun mäntävirtauksen avulla, kuten kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä on esitetty. Homogenointiosana 2a toimii nyt kuitenkin mieluummin epäsuorasti kuumennettu työ-amme, jossa on polttimet 20 ja epäsuora lämmitys 26.

7 89582

Paluuvirtauksen estämiseksi varmasti myös ottamatta lasia homogenointiosasta tai vast, työammeesta on selkeytysosaan 2 järjestetty tulenkestävää materiaalia oleva virtauksenkaven-nusosa 41, joka jakaa läpivirtaavan lasivirtauksen kahteen osaan eikä salli myöskään vaakasuoraa pyörteilyä. Koska syötetyn energian johdosta poltinten 20 kautta selkeytysosassa säilytetään haluttu lämpötilakerrostuma ilman pyörteilyä myös seisokkien aikana, rakenne soveltuu erittäin hyvin uuneihin, joissa on keskeytyvä otto. Epäsuora lämmitys takaa tällöin myös sen, että haluttu lämpötilakerrostuma säilyy homogenointiosassa 2a tai vast, työammeessa myös ilman ottoa. Lämpötilat olisi säädetty tässä siis myös ilman läpivirtausta halutulla tavalla.

Keksinnön olennaisena osana on siis se, että selkeytysosassa säädetään määritelty lämpötilakerrostuma välttämällä kaikenlainen pyörteily, jolloin tämä saadaan aikaan myös lämmityksen tai vast, jäähdytyksen aikana ja korkeimpien lämpötilojen alueella pienen kylpysyvyyden ansiosta.

Claims (6)

8 8 9 5 S 2

1. Lasinsulatusuuni, jossa on sulatusosa (3), homogenointiosa (2a), ja näiden välissä oleva selkeytysosa (2), jolla on pienempi kylpysyvyys suhteessa viereisiin osiin, jossa selkey-tysosassa on polttimet (20) fossiilisen energian syöttämiseksi ja/tai elektrodit (36) sähköenergian syöttämiseksi, ja seoksen panostusosassa on elektrodit (6) sähköenergian syöttämiseksi seoksen panostusalueelle, jolloin sulatusosan (3) ja selkeytys-osan (2) väliin on järjestetty ensimmäinen pohja-aukko (37), tunnettu siitä, että selkeytysosassa on matala alue (34), jossa syötetään lisäenergiaa mainituilla polttimilla (20) ja/tai elektrodeilla ja jossa alueessa esiintyy koko uunin korkein lämpötila; että selkeytys- ja homogenointiosan (2 ja 2a) väliin on järjestetty toinen pohja-aukko (30); ja että lasi virtaa matalaan alueeseen (34) ja siitä edelleen homogenointiosaan mäntävirtauksena eli ilman pyörteilyä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lasinsulatusuuni, tunnettu siitä, että päästöaukon (37) kaaren (38) tulenkestävään materiaaliin on järjestetty putket (39) jäähdyttävän polttoilman läpiohjausta varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lasinsulatusuuni, tunnettu siitä, että putket (39) on järjestetty myös päästöaukon (30) kaareen selkeytys- ja homogenointiosan (2 ja 2a) väliin.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen lasinsulatusuuni, tunnettu siitä, että homogenointiosa (2a) on muodostettu työammeeksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen lasinsulatusuuni, tunnettu siitä, että selkeytysosassa (2) on matalalla alueella (4) virtauksenkavennusosa (41). 9 89582

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen lasinsulatusuuni, tunnettu siitä, että sulatusosan (1) virtauksen mukaisesti takaosaan on järjestetty kattopolttimet (24) ja kulloinkin jokaisen polttimen alapuolelle ilmanpuhalluslaite (15). 10 89582