FR2763326A1 - Installation for production of glass fibres as insulating or reinforcing fibres - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une installation de production de fibres de verre, notamment de fibres de verre d'isolation ou de renforcement comprenant un four de fusion de verre et une étuve de traitement thermique des fibres de verre. The invention relates to an installation for producing glass fibers, in particular insulating or reinforcing glass fibers, comprising a glass melting furnace and an oven for heat treatment of glass fibers.
Le coût de l'énergie consommée par une telle installation est un facteur déterminant pour le coût de fabrication des fibres de verre. The cost of the energy consumed by such an installation is a determining factor for the cost of manufacturing glass fibers.
En général, la répartition de la consommation d'énergie d'une telle installation est la suivante : un tiers pour le four de fusion, un tiers pour l'étuve de traitement thermique et un tiers pour le reste de l'installation.In general, the distribution of the energy consumption of such an installation is as follows: one third for the melting furnace, one third for the heat treatment oven and one third for the rest of the installation.
On comprend donc que la réduction du coût de l'énergie consommée par le four de fusion et par l'étuve présente un intérêt économique important puisqu'elle se répercute directement et de façon considérable sur le coût de fabrication des fibres de verre. It is therefore understandable that the reduction in the cost of the energy consumed by the melting furnace and by the oven is of significant economic interest since it has a direct and considerable impact on the cost of manufacturing glass fibers.
On connaît des installations de production de verre comprenant un four de fusion et équipées d'un groupe électrogène pour réduire le coût de l'énergie consommée par le four. Ce groupe électrogène comprend un générateur entraîné par un moteur thermique. L'électricité délivrée par le générateur est utilisée pour alimenter une unité de production d'oxygène sur site. L'oxygène produit alimente ensuite des brûleurs oxy-gaz du four de fusion. Les gaz d'échappement du moteur thermique dont la température se situe entre 300 et 350"C, sont conduits vers un dispositif de préchauffage du matériau à faire fondre. Glass production installations are known that include a melting furnace and are equipped with a generator to reduce the cost of the energy consumed by the furnace. This generator set includes a generator driven by a heat engine. The electricity delivered by the generator is used to power an on-site oxygen production unit. The oxygen produced then feeds the oxy-gas burners of the melting furnace. The exhaust gases from the heat engine, the temperature of which is between 300 and 350 "C, are led to a device for preheating the material to be melted.
La récupération des gaz d'échappement du moteur thermique et l'utilisation de l'électricité produite par le générateur pour la production d'oxygène sur site en vue de i'alimentation en oxygène des brûleurs du four permet de réduire un peu le coût de la consommation énergétique du four de fusion. The recovery of exhaust gases from the heat engine and the use of the electricity produced by the generator for the production of oxygen on site for the supply of oxygen to the furnace burners makes it possible to slightly reduce the cost of the energy consumption of the melting furnace.
La présente invention a pour but une installation de production de fibres de verre qui permette de réduire de façon plus conséquente le coût de sa consommation d'énergie. The object of the present invention is an installation for producing glass fibers which makes it possible to reduce the cost of its energy consumption more considerably.
A cet effet, I'invention a pour objet une installation de production de fibres de verre, notamment de fibres de verre d'isolation, comprenant un four de fusion de verre, une étuve de traitement thermique de fibres de verre, disposée en aval du four, et un groupe éléctrogène, caractérisée en ce que le groupe électrogène comprend une turbine à gaz produisant à sa sortie des gaz chauds à une température supérieure à 400
C, et en ce que cette sortie de la turbine est reliée à ladite étuve de traitement thermique pour chauffer celle-ci par lesdits gaz chauds.To this end, the invention relates to an installation for the production of glass fibers, in particular insulating glass fibers, comprising a glass melting furnace, an oven for heat treatment of glass fibers, arranged downstream of the furnace, and a generator set, characterized in that the generator set comprises a gas turbine producing hot gases at its outlet at a temperature above 400
C, and in that this outlet of the turbine is connected to said heat treatment oven to heat the latter by said hot gases.
L'installation selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- elle comporte, pour ladite étuve, des moyens de régulation de la température régnant dans ladite étuve de traitement thermique,
- les moyens de régulation comprennent des moyens d'admission d'un gaz frais, notamment de l'air à température ambiante, et une chambre de mélange du gaz frais avec les gaz chauds en provenance du groupe électrogène,et la chambre de mélange est en communication avec une chambre de traitement thermique des fibres de verre de ladite étuve,
- les moyens d'admission d'un gaz frais comprennent au moins une ouverture d'admission d'air frais ménagée dans une paroi de ladite chambre de mélange et un clapet associé pour réguler le flux d'air admis par ladite ouverture,
- les moyens de régulation de température comprennent, pour ladite étuve, un échangeur de chaleur entre les gaz chauds produits par la turbine et les gaz circulant dans ladite étuve pour éviter un contact direct des fibres de verre à traiter avec les gaz chauds en sortie de la turbine,
- I'électricité produite par le groupe électrogène est utilisée pour la fusion du verre dans le four,
- elle comprend une unité de production d'oxygène alimentée en électricité par le groupe électrogène, et le four de fusion est un four alimenté en oxygène par ladite unité de production d'oxygène,
- le four de fusion est un four électrique alimenté en électricité par le groupe électrogène,
- ladite étuve est reliée à une sortie de gaz chauds du four de fusion pour chauffer ladite étuve.The installation according to the invention may also include one or more of the following characteristics
- it comprises, for said oven, means for regulating the temperature prevailing in said heat treatment oven,
the regulation means include means for admitting a fresh gas, in particular air at ambient temperature, and a chamber for mixing the fresh gas with the hot gases coming from the generator, and the mixing chamber is in communication with a glass fiber heat treatment chamber of said oven,
the means for admitting a fresh gas comprise at least one opening for admitting fresh air formed in a wall of said mixing chamber and an associated valve for regulating the flow of air admitted through said opening,
the temperature regulation means comprise, for said oven, a heat exchanger between the hot gases produced by the turbine and the gases circulating in said oven to avoid direct contact of the glass fibers to be treated with the hot gases leaving the the turbine,
- the electricity produced by the generator is used for melting the glass in the oven,
it comprises an oxygen production unit supplied with electricity by the generator, and the melting furnace is an oven supplied with oxygen by said oxygen production unit,
- the melting furnace is an electric furnace supplied with electricity by the generator,
- Said oven is connected to a hot gas outlet from the melting furnace to heat said oven.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple sans caractère limitatif en regard des dessins annexés, sur lesquels
La figure 1 est un schéma synoptique d'une installation de fabrication de fibres de verre selon l'invention,
La figure 2 est un schéma synoptique d'une variante de l'installation de la figure 1, et
La figure 3 est une vue schématique en coupe d'une étuve de traitement thermique de fibres de verre des figures 1 et 2.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description, given by way of example without limitation with regard to the appended drawings, in which
FIG. 1 is a block diagram of an installation for manufacturing glass fibers according to the invention,
FIG. 2 is a block diagram of a variant of the installation of FIG. 1, and
FIG. 3 is a schematic sectional view of an oven for heat treatment of glass fibers of FIGS. 1 and 2.
Sur la figure 1 est représenté un premier mode de réalisation d'une installation 1 de fabrication de fibres de verre selon l'invention. FIG. 1 shows a first embodiment of an installation 1 for manufacturing glass fibers according to the invention.
Cette installation 1 comprend, disposés en série, un four 3 de fusion de verre chargé en un matériau à faire fondre depuis un module non représenté de chargement du four, une unité 5 de fibrage du verre en fusion en sortie du four 3, et une étuve 7 de traitement thermique des fibres de verre en sortie de l'unité 5. This installation 1 comprises, arranged in series, a glass melting furnace 3 loaded with a material to be melted from a module (not shown) for loading the furnace, a fiber-drawing unit 5 for molten glass leaving the furnace 3, and a oven 7 for thermal treatment of glass fibers at the outlet of unit 5.
Le four 3 est chauffé par des brûleurs oxy-gaz 9, c'est-àdire des brûleurs destinés à être alimentés en oxygène et en un gaz combustible, qui sont installés dans le four 3 et représentés schématiquement. L'utilisation de tels brûleurs dans le cadre de la fusion de verre est avantageuse car les flammes pouvant être obtenues avec ces brûleurs présentent une température beaucoup plus élévée que celles obtenues avec des brûleurs air-gaz classiques. Un tel four équipé par des brûleurs oxy-gaz est aussi désigné par "four tout oxygène". Cependant, en variante, il peut s'agir d'un four "mixte" dont le comburant est constitué pour partie d'air et pour partie d'oxygène. The oven 3 is heated by oxy-gas burners 9, that is to say burners intended to be supplied with oxygen and a combustible gas, which are installed in the oven 3 and shown diagrammatically. The use of such burners in the context of glass melting is advantageous because the flames which can be obtained with these burners have a much higher temperature than those obtained with conventional air-gas burners. Such an oven equipped with oxy-gas burners is also referred to as an "all oxygen oven". However, as a variant, it may be a "mixed" oven, the oxidizer of which consists partly of air and partly of oxygen.
L'unité 5 de fibrage est connue en soi et ne sera pas décrite ci-après. Lors du fibrage dans l'unité 5, on pulvérise un liant organique sur les fibres. Ce liant organique nécessite un traitement thermique de séchage et de polymérisation à une température comprise entre 100"C et 250"C qui est effectué dans l'étuve 7. Un exemple de réalisation d'une telle étuve 7, sera décrit plus loin. The fiberizing unit 5 is known per se and will not be described below. During fiberizing in unit 5, an organic binder is sprayed onto the fibers. This organic binder requires a heat treatment for drying and polymerization at a temperature between 100 "C and 250" C which is carried out in the oven 7. An embodiment of such an oven 7 will be described below.
L'installation 1 comprend en outre un groupe électrogène 13 qui comporte une turbine à gaz 15 et un générateur 16 entraîné par la turbine 15. L'utilisation d'une turbine à gaz 15 en tant qu'unité d'entraînement du générateur 16 présente l'avantage que le rendement d'une telle turbine est nettement supérieur à celui d'un moteur thermique classique et que les gaz chauds en sortie de la turbine 15 présentent une température supérieure à 400'C, et notamment une température comprise entre 500 C et 550'C. The installation 1 further comprises a generator 13 which comprises a gas turbine 15 and a generator 16 driven by the turbine 15. The use of a gas turbine 15 as a drive unit for the generator 16 has the advantage that the efficiency of such a turbine is significantly higher than that of a conventional heat engine and that the hot gases leaving the turbine 15 have a temperature above 400 ° C., and in particular a temperature of between 500 ° C. and 550'C.
Ces gaz chauds sont amenés via un conduit 17 dans l'étuve 7. La température élevée des gaz chauds permet, lors de leur récupération, d'obtenir une plage plus étendue de températures de traitement et facilite notamment la régulation de ces dernières. These hot gases are brought via a conduit 17 into the oven 7. The high temperature of the hot gases makes it possible, during their recovery, to obtain a wider range of treatment temperatures and in particular facilitates the regulation of the latter.
Par ailleurs, l'installation 1 comprend en outre une unité 18 de production d'oxygène alimentée en électricité E par le groupe 13. Cette unité 18 est par exemple une unité de production d'oxygène par voie cryogénique ou par adsorption sur zéolite. L'unité 18 est reliée par un conduit 19 aux brûleurs 9 du four 3 tout oxygène pour alimenter ceux-ci en oxygène, 02. Furthermore, the installation 1 further comprises an oxygen production unit 18 supplied with electricity E by the group 13. This unit 18 is for example an oxygen production unit by cryogenic route or by adsorption on zeolite. The unit 18 is connected by a conduit 19 to the burners 9 of the all-oxygen furnace 3 to supply them with oxygen, 02.
Par conséquent, L'énergie qui est produite à un coût faible par le groupe électrogène 13, est non seulement utilisée pour la fusion du verre dans le four 3 mais aussi pour le chauffage de l'étuve 7, ce qui permet de réduire efficacement le coût de l'énergie consommée des deux principaux consommateurs d'énergie de l'installation 1, c'est-à-dire le four 3 et l'étuve 7. Consequently, the energy which is produced at a low cost by the generator 13, is not only used for the melting of the glass in the oven 3 but also for the heating of the oven 7, which makes it possible to effectively reduce the cost of the energy consumed by the two main energy consumers of installation 1, i.e. the oven 3 and the oven 7.
La figure 2 montre une variante de l'installation 1 de la figure 1. Les éléments correspondant à ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence. Figure 2 shows a variant of the installation 1 of Figure 1. The elements corresponding to those of Figure 1 have the same reference numbers.
Cette variante se distingue de l'installation 1 montrée sur la figure 1 par le fait que le four de fusion 3 est un four électrique directement alimenté par le groupe électrogène 13 en électricité E. This variant differs from the installation 1 shown in FIG. 1 by the fact that the melting furnace 3 is an electric furnace directly supplied by the generator 13 with electricity E.
La figure 3 représente de façon schématique une étuve 7 de séchage ou de polymérisation du liant organique pulvérisé sur la fibre de verre lors du fibrage. FIG. 3 schematically represents an oven 7 for drying or polymerizing the organic binder sprayed on the glass fiber during fiberizing.
Cette étuve 7 comprend une chambre 21 de traitement dans laquelle des fibres de verre 23 disposés sur un tapis 24 de transport se déplacent dans une direction perpendiculaire au plan de coupe de la figure 3, et une chambre de mélange 25 en communication avec la chambre de traitement 21 par deux canalisations 26 et 27. Dans une 26 des canalisations est disposé un ventilateur 28 destiné à faire circuler en boucle l'atmosphère entre la chambre 21 de traitement et la chambre de mélange 25. Le sens de circulation des gaz est indiqué par les flèches 28A et 28B. This oven 7 comprises a processing chamber 21 in which glass fibers 23 arranged on a conveyor belt 24 move in a direction perpendicular to the cutting plane of FIG. 3, and a mixing chamber 25 in communication with the processing chamber treatment 21 by two pipes 26 and 27. In one of the pipes 26 is arranged a fan 28 intended to circulate the atmosphere in a loop between the treatment chamber 21 and the mixing chamber 25. The direction of gas flow is indicated by arrows 28A and 28B.
La chambre 25 est reliée au conduit 17 d'acheminement des gaz chauds produits par la turbine 15. De plus, la chambre 25 comporte des moyens 29 de régulation de la température de traitement de l'étuve 7. Ces moyens 29 comprennent une ouverture 30 d'admission d'air à température ambiante qui est ménagée dans une paroi 31 de la chambre 25, et un clapet 32 de fermeture de l'ouverture 30 pour réguler la quantité d'air admise dans la chambre 25 en vue de la régulation de température par mélange des gaz chauds en sortie de la tubine avec l'air à température ambiante. The chamber 25 is connected to the conduit 17 for conveying the hot gases produced by the turbine 15. In addition, the chamber 25 comprises means 29 for regulating the treatment temperature of the oven 7. These means 29 comprise an opening 30 air intake at room temperature which is formed in a wall 31 of the chamber 25, and a valve 32 for closing the opening 30 for regulating the quantity of air admitted into the chamber 25 for the purpose of regulating temperature by mixing the hot gases leaving the tub with air at room temperature.
Lors du fonctionnement de l'installation, les gaz chauds produits par la turbine 15 sont amenés par le conduit 17 dans la chambre 25 de l'étuve 7. Ces gaz chauds se dirigent notamment, sous l'action du ventilateur 28, vers la chambre 21 de traitement via la canalisation 27. La position du clapet 32 est fixée à une position permettant d'obtenir un mélange des gaz chauds et de l'air frais qui présente la température requise qui se situe aux alentours de 100 à 250"C pour le traitement thermique des fibres de verre 23. Par ce mécanisme de régulation, la température régnant dans l'étuve 7 peut être réglée avec une précision d'environ 10 C à régime constant de fonctionnement de la tubrine 15. During operation of the installation, the hot gases produced by the turbine 15 are brought through the conduit 17 into the chamber 25 of the oven 7. These hot gases are directed in particular, under the action of the fan 28, towards the chamber 21 treatment via the pipe 27. The position of the valve 32 is fixed at a position for obtaining a mixture of hot gases and fresh air which has the required temperature which is around 100 to 250 "C for the heat treatment of the glass fibers 23. By this regulation mechanism, the temperature prevailing in the oven 7 can be adjusted with a precision of approximately 10 ° C. at constant operating speed of the tubrine 15.
Dans une variante non représentée de l'invention, on prévoit d'installer dans la chambre 25 un échangeur de chaleur entre les gaz chauds produits par la turbine et l'atmosphère circulant dans l'étuve, pour éviter un contact direct entre les gaz chauds en sortie de la turbine et les fibres de verre à traiter. Un tel échangeur est connu en soi et ne sera pas décrit en détail par la suite. In a variant not shown of the invention, provision is made to install in chamber 25 a heat exchanger between the hot gases produced by the turbine and the atmosphere circulating in the oven, to avoid direct contact between the hot gases. at the outlet of the turbine and the glass fibers to be treated. Such an exchanger is known per se and will not be described in detail below.
Par ailleurs, on prévoit de relier l'étuve 7 de traitement thermique à une sortie du four 3 pour récupérer en plus les gaz chauds afin que ceux-ci contribuent au chauffage de cette étuve 7. Furthermore, provision is made to connect the heat treatment oven 7 to an outlet of the oven 3 to additionally recover the hot gases so that these contribute to the heating of this oven 7.
Grâce à l'invention, le coût de l'énergie consommée par l'installation 1 peut être substantiellement réduit. Thanks to the invention, the cost of the energy consumed by the installation 1 can be substantially reduced.
Claims (9)
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| FR2763326A1 true FR2763326A1 (en) | 1998-11-20 |
| FR2763326B1 FR2763326B1 (en) | 1999-06-18 |
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Also Published As
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