KR100275395B1 - 유리 용융로에서 방출되는 질소 산화물의 양을 감소시키는 방법 - Google Patents

유리 용융로에서 방출되는 질소 산화물의 양을 감소시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융로 안에서 연소 연료가 NOx화합물을 포함하는 배출 기체를 생성하게 되는 유리 용융 공정으로부터 방출되는 NOx양을 제어하는 방법을 제공한다. 용융로 배출 기체는 용융로로부터 축열기를 지나 이러한 축열기의 하류에 위치한 대역(하류 대역)으로 도입된다. 용융로 배출 기체가 소정의 온도 범위에 있는 동안 암모니아를 하류 대역에서 용융로 배출 기체 안으로 주입하여 NOx화합물의 양을 감소시킨다. 상기 용융로 배출 기체의 온도가 상기 소정의 온도 범위를 벗어날 때마다, 상기 기체가 축열기로부터 하류 대역으로 이동할 때, 하류 대역에서 추가 기체를 상기 용융로 배출 기체 안으로 주입하여 상기 용융로 배출 기체 온도를 변화시키고, 이로써 상기 용융로 배출 기체의 온도가 하류 대역에 도달할 때에는 상기 소정의 온도 범위 안에 있도록 한다. 본 발명의 한가지 특정 실시양태에서, 추가 기체는 과잉 공기 버너로부터의 배출 기체이고, 이는 용융로 배출 기체 및 주입된 기체가 혼합되어 하류 대역에서 약 870 내지 1090℃의 온도를 갖도록 하는 온도에서 용융로 배출 기체 안으로 주입된다.

Description

유리 용융로에서 방출되는 질소 산화물의 양을 감소시키는 방법{REDUCTION OF NOX EMISSIONS IN A GLASS MELTING FURNACE}
본 발명은 용융로 배출 기체 온도를 제어함으로써 대규모 유리 용융로에서 생성된 NOx방출량을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
대규모 유리 용융에 있어서 필요한 용융 온도를 직접 가열에 의해 제공하기 위해 용융로에서 다량의 연료를 연소해야 한다. 연료(일반적으로 천연기체 또 는 연료 오일)는 용융로 안에서 연료의 완전한 연소가 실질적으로 확실히 일어날 수 있도록 하기 위해 그리고, 특히 판유리 용융 공정의 경우, 용융로 안에서 산화 상태가 확실히 유지될 수 있도록 하기 위해, 통상적으로 완전한 연소에 필요한 이론치 이상으로, 과잉의 공기와 혼합된다. 유리 용융로 안에서 이러한 연소 상태는 연소 공기중 질소를 NOx으로 산화시킨다.
NOx은 NO 및/또는 NO2를 간단히 나타낸 것이다. 유리 용융로의 고온 상태에서, 형성된 질소의 산화물은 대부분 소량의 NO2를 포함하는 NO이지만, NO를 함유하는 배출 기체가 대기에 방출된 후, 대부분의 NO가 NO2로 전환되어, 바람직하지 않은 공기 오염의 원인이 되는 것으로 생각되며 스모그 형성이라는 화학적 문제에 연루된다. 따라서, 유리 용융로와 같은 큰 체적의 연소 공급원은 정부의 규제를 받고 그 공정은 심하게 제약될 수 있다.
암모니아를 배출 기체 스트림 안으로 주입함으로써 NO를 선택적으로 질소 및 물로 환원시키기 위한 비-촉매적 공정이 리온(Lyon)에게 허여된 미국 특허 제 3,900,554 호에 개시되어 있다. 이러한 공정은 휴그즈(Hughes)에게 허여된 미국 특허 제 4,328,020 호에 개시된 바와 같이 유리 용융로 배출 기체 스트림상에 사용될 수 있다. 이러한 특허는, 용융로로부터의 배출 기체의 온도가 870 내지 1090℃(암모니아가 수소를 수반할 때는 700 내지 1090℃)이면 NOx의 효율적인 암모니아 환원이 일어날 수 있다는 사실과, 추가로 이러한 온도 상태가, 유리 용융로에 서 각각의 점화 사이클의 실질적인 과정을 위한 용융로의 열 회수 시스템인 제 1 축열실과 제 2 축열실을 연결하는 노관 안에 존재하고 생성될 수 있다는 것을 교시한다. 상기 특허들은 노관을 통과하는 용융로 배출 기체의 온도가 이러한 바람직한 작동 범위를 벗어날 때마다 암모니아 주입이 중지된다는 것을 추가로 교시한다. 이러한 방법으로 많은 양의 NOx을 유리 용융로 배출 기체로부터 제거할 수 있더라, 전반적인 효율은 배출 기체 온도가 부적절하면 용융로의 각각의 점화 사이클의 선택된 과정중 암모니아 환원기술의 비효율성에 의해 감소된다.
암모니아 주입 시스템의 효율적인 작동 시간을 연장하기 위해, 크룸위에드 (Krumwiede) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,372,770 호에는, 추가 연료가, 용융로 배출 기체가 유리 용융 공정의 선택된 과정중에서 제 1 축열기로 들어 감에 따라 용융로 배출 기체안으로 주입되고 여기서 과잉의 산소와 함께 연소하여, 그 온도가 암모니아 주입에 의한 효율적인 NOx환원을 위해 소정의 온도 범위 안에 있도록 하기 위해 용융로 배출 기체 온도를 증가시키는 유리 용융로에 대해 개시되어 있다.
비록 이러한 유형의 시스템이 NOx방출량을 감소시키는 작용을 하지만, 유리 용융로의 점화 사이클중 NOx방출량이 암모니아 주입 시스템을 사용하여 감소되지 않는 경우가 여전히 존재한다.
NOx방출량을 추가로 감소시키기 위해 암모니아 주입 시스템의 사용을 증가시키고 더욱 효율적으로 사용하도록 유리 용융로를 배열해야 한다.
본 발명은, 용융로 안에서 연소 연료가 NOx화합물을 포함하는 배출 기체를 생성하게 되는 유리 용융 공정으로부터 방출되는 NOx의 양을 제어하는 방법을 제공한다. 용융로 배출 기체는 용융로로부터 축열기를 지나 이러한 축열기의 하류 대역으로 도입된다. 용융로 배출 기체가 소정의 온도 범위에 있는 동안, 암모니아를 하류 대역에서 용융로 배출 기체 안으로 주입하여 NOx화합물의 양을 감소시킨다. 상기 용융로 배출 기체의 온도가 상기 하류 대역에서 소정의 온도 범위를 벗어날 때마다, 상기 배출 기체가 상기 축열기로부터 상기 하류 대역으로 이동할 때 추가 기체를 상기 용융로 배출 기체 안으로 주입하여 상기 용융로 배출 기체 온도를 변화시킴으로써, 상기 용융로 배출 기체의 온도가 상기 하류 대역에 도달할 때에는 소정의 온도 범위 안에 있도록 한다. 본 발명의 한가지 특정 실시양태에서, 추가 기체는 과잉 공기 버너로부터의 배출 기체이고, 이는 용융로 배출 기체와 주입된 기체가 혼합되어 하류 대역에서 약 870 내지 1090℃의 온도를 갖도록 하는 온도에서 용융로 배출 기체 안으로 주입된다.
본 발명은 또한 용융실로부터의 용융로 배출 기체가 축열기를 통해 축열기의 하류 대역으로 도입될 수 있도록, 서로 연통된 용융실 및 축열기를 갖는 유리 용융로를 제공한다. 암모니아 주입장치는 하류 대역 안에 위치되어 하류 대역을 통과하는 용융로 배출 기체가 소정의 온도 범위 안에 있으면 암모니아를 용융로 배출 기체 안으로 주입하여 NOx화합물을 환원시킨다. 기체 주입장치는 기체를 소정 의 온도에서 축열기와 하류 대역 사이에 있는 용융로 배출 기체 안으로 도입시켜서, 용융로 배출 기체와 주입된 기체가 혼합되어 하류 대역에서는 소정의 온도 범위 안에 있도록 한다. 본 발명의 특히 바람직한 실시양태에 있어서, 기체 주입장치는 하나 이상의 과잉 공기 버너를 포함한다.
도 1은 축열기 시스템을 통한 종방향 단면을 통해 나타낸 판유리 용융로의 측면도이다. 축열기는 제 1 축열기 및 제 2 축열기를 포함하고 이들 사이에 있는 노관에 위치한 암모니아 주입 그리드를 포함한다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 절취한 도 1의 유리 용융로의 도면이다.
도 3은 포트 및 축열기의 상부를 따른 확대된 단면도이다.
본 발명을, 본원에서 참조로서 인용하는 미국 특허 제 4,372,770 호에 개시된 바와 같은 전형적인 판유리 용융로와 결부지어 본원에서 설명한다. 그러나, 본 발명의 원리는 동일하거나 유사한 상태를 갖는 임의의 유형의 유리 용융로에 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 용융실(12)을 포함하는 통상적인 판유리 용융로(10)를 설명한다. 조질 유리-제조 성분은 호퍼(hopper)(14)로부터 용융로의 유입구 연장부(16)로 공급되고 용융실(12) 안에 함유된 용융된 유리(18)의 웅덩이 안에 침착된다. 용융로(10)는, 용융실(12)이 유사한 구조인 한쌍의 제 1 축열기(20 및 22)와 인접해 있는 잘 공지된 교차점화형(crossfired) 축열기이다. 각각의 축열기는 축열기 팩킹(packing)(26) 토대(이는 공기 및 배출 기체가 통과할 수 있도록 격자무늬 구조의 내화성 벽돌을 포함한다)를 함유하는 내화성 하우징(24)을 포함한다. 각각의 제 1 축열기(20 및 22)는 용융실(12)의 측면을 따라 이격된 다수의 포트(28)에 의해 용융실(12)과 연통되어 있다. 각각의 포트(28)는 한쪽 단부에서 용융실(12)의 내부까지 개방되고 다른 단부에서 제 1 축열기의 팩킹(26) 위에 있는 플레넘(plenum) 공간(30)까지 향해 개방된다. 각각의 축열기에서 팩킹(26) 아래에는 한쪽 단부에서 노관(34)과 연통되는 분배 공간(32)이 있다. 도 1에 나타낸 실시양태에 있어서, 노관(34)은 제 1 패스 격자무늬 팩킹(38) 및 제 2 패스 격자무늬 팩킹(40)을 포함할 수 있는 제 2 축열기(36)까지 유도된다. 제 2 축열기로부터, 배출 기체는 역전 밸브 메카니즘(42)을 통해 굴뚝(44)으로 유동한다.
용융로(10)를 통한 기체 유동은 주기적으로 역전된다(예를 들면 약 10분 간격으로). 도면에 설명된 작동 모드에서는, 기체 유동은 왼쪽으로부터 오른쪽으로 진행되고(도 2에 도시됨), 여기서 들어오는 연소 공기는 왼쪽 축열기(20)를 통해 들어오고 배출 기체는 오른쪽 축열기(22)를 통해 용융실(12)에서 빠져나온다. 들어오는 연소 공기는 축열기(20)의 축열기 팩킹에 의해 예열되고 연료(천연기체 또는 오일)는 노즐 버너(46)에 의해 왼쪽 포트(28)에서 예열된 공기와 혼합되고, 이로써 생성된 불꽃은 용융실(12) 안에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 용융된 유리(18)에 걸쳐 연장된다. 점화 사이클의 이러한 단계 동안, 오른쪽 포트(28)중의 버너 노즐(46)은 비활성으로 유지된다. 배출 기체는 오른쪽 포트(28)를 통해 용융실(12)을 빠져나와 제 1 축열기(22)를 통과한다(이때, 배출 기체로부터의 열이 격자무늬 팩킹(26)으로 옮겨진다). 도 1 및 도 2에 설명된 실시양태에 있어서, 축열 시스템에 의한 폐열의 회수는 제 1 축열기(22)에 의해 부분적으로만 이루어진다. 추가의 열 회수는 하류로 가면서 제 2 축열기(36)에서 추가로 이루어진다. 소정의 시간 동안, 노즐(46)의 점화가 역전된다. 더욱 구체적으로, 용융로(10)의 왼쪽의 버너 노즐이 꺼지고 오른쪽의 버너 노즐이 켜지며, 들어오는 연소 공기는 오른쪽 축열기(22)를 통과하고 배출 기체는 왼쪽 축열기(20)에 의해 용융실(12)을 빠져나온다.
계속해서 도 1 및 도 2를 보면, NOx의 선택적인 비-촉매적 환원을 위한 배열을 나타낸다. 더욱 구체적으로, 암모니아 주입 시스템(48)은 각각의 제 1 축열기와 이에 상응하는 제 2 축열기 사이의 각각의 노관(34 및 34')에 위치된다. 본 발명을 한정하는 것은 아니지만, 도 2에 설명된 바와 같은 암모니아 주입 시스템(48)은 노관(34) 안으로 연장되는 다수의 내열물질의 튜브(52)로 이루어진 그리드를 포함한다. 각각의 튜브(52)는 헤드 파이프(54)와 연통되어 있고 이는 공급 파이프(56)와 연통되어 있다. 각각의 튜브(52)를 따른 다수의 개구부 및 노즐은, 노관(34)을 통과하는 배출 기체의 전체 스트림과 암모니아와의 실질적으로 완전한 혼합을 촉진시키도록 배열된다. 동일한 그리드 배열이 용융로(10)의 대향측상에 있는 노관(34')에서 제공될 수 있다. 이러한 유형의 유리 용융로에서, 노관(34)을 통과하는 배출 기체의 온도가 점화 사이클의 일부의 배출 단계 과정중에, 바람직한 NOx환원 온도 범위인 870 내지 1090℃(1598 내지 1994℉) 안에 있다는 것을 발견하였다. 이러한 범위는 미국 특허 제 4,372,770 호에서 설명된 바와 같이, 암모니아가 수소와 결합되어 있으면 700 내지 1090℃(1292 내지 1994℉)로 연장될 수 있다. 용융로 배출 기체의 양은 점화 속도, 점화 기간, 팩킹 밀도 및 팩킹 체적에 달려 있다.
도면에서 설명한 점화 모드에 있어서, 왼쪽 시스템(48')이 꺼져 있는 동안 암모니아가 오른쪽 암모니아 주입 시스템(48)으로 주입된다. 일반적으로, 배출 기체는 용융로(12)로부터 빠져나와 약 1537 내지 1704℃(2800 내지 3100℉)의 온도에서 축열기 안으로 들어간다. 배출 기체가 축열기를 통과함에 따라, 열이 팩킹으로 이동되고 냉각된다. 점화 역전 직후, 배출측상에서 노관(34)을 통과하는 배출 기체의 온도는 일반적으로 목적하는 NOx환원을 위한 온도 범위보다 낮지만 약 1 내지 3분 안에 목적하는 범위 안으로 올라가며, 여기서, 암모니아 주입이 개시되는 것으로 밝혀졌다. 암모니아는, 노관에서 용융로 배출 기체의 온도가 계속해서 목적하는 NOx환원 온도 범위까지 상승함에 따라 계속해서 주입되고, 이 범위를 벗어나면 주입이 중지된다. 그러나, 점화 속도, 점화 기간, 팩킹 밀도 및 팩킹 체적에 따라, 용융로 배출 기체가 점화 역전 직후 필요한 온도 범위 안에 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 상황에서, 용융로 배출 기체가 점화 사이클의 초기에 너무 뜨거워져서 암모니아 주입에 의해 NOx을 효율적으로 환원시킬 수 없을 것으로 기대된다.
암모니아 주입에 의해 NOx을 환원시키는 공정은 미국 특허 제 3,900,554 호, 제 4,115,515 호, 제 4,328,020 호 및 제 4,372,770 호에 개시된 바와 같은, 변수를 포함할 수 있다.
NOx방출량을 추가로 감소시키기 위해, 미국 특허 제 4,372,770 호에 개시된 바와 같이 지연 연소(afterburning)를 용융 공정에 도입시킬 수 있다. 지연 연 소는 용융로 배출 기체 안으로 연료를 주입시키고 제 1 축열기(20 및 22)를 통과함에 따라 이를 용융로 배출 기체와 함께 연소시키는 공정이다. 지연 연소는 용융로 배출 기체 안에서 산소를 소모함으로써(그렇지 않으면, NOx형성에 유리할 것이다) NOx형성을 억제하는 작용을 한다. 산소의 부재로 인해 용융로 배출 기체중의 NOx가 분해되고, 연소가능한 연료의 존재로 인해 NOx의 화학적 환원이 일어난다. 상기 모든 메카니즘에서 지연 연소는 NOx형성이 일어날 수 있는 온도에서 수행되어야 한다. 연소가능한 연료가 1420℃(2600℉) 이상의 온도에서 용융로 배출 기체와 혼합될 때 최선의 결과가 달성된다고 생각된다. 도 2 및 도 3에 설명된 바와 같은 본 발명의 특정 실시양태에 있어서, 연료는 제 1 축열기의 상위 단부에서 용융로 배출 기체와 혼합된다. 더욱 구체적으로, 연료 노즐(58)은 위로부터 포트(28)의 목 부분 안쪽으로 연장되도록 위치된다. 노즐(58)은 배출 기체 유동 방향과 반대로 기울어져 있고 연료는 용융로 배출 기체와 효율적으로 혼합하기 위해 약 50 내지 500 피트/초(STP)(15 내지 150 m/초)로 배출 기체 안으로 주입될 수 있다. 도 3에 점선으로 나타낸 연료 주입 노즐(60 및 62)은, 각각의 포트(28)와 근접 정렬된 상부 플레넘 공간(30)의 영역에서, 선택적이지만 덜 효율적인 연료 주입 위치를 설명하는 것이다. 연료는 각각의 포트와 연결된 다수의 노즐로부터 주입되어 추가로 혼합을 증진시킬 수 있다. 연료 주입은 또한 포트 입구 부분 앞에 있는 용융실(12) 쪽으로 약간 들어가서 이루어질 수도 있다. 항상 연료를 각 포트(28)에 주입할 필요는 없고 지연 연소 성능을 갖는 일부의 포트만을 장착함으로써 부분적인 장점을 얻을 수 있다. 상이한 포트가 상이한 속도 및 상이한 연료/공기 비율로 점화되는 것은 다중 포트 용융로에 있어서 흔한 일이다. 따라서, 경우에 따라 지연 연소를 더 큰 점화 속도 및/또는 배출 기체중에 산소가 가장 많이 남아 있는 포트로 제한하는 것이 가장 생산적이다.
지연 연소에 사용되는 연료는 용융로 연료로서 일반적으로 사용되는 임의의 연소가능한 탄화수소일 수 있고, 가장 통상적으로는 가장 일반적인 천연 기체(메탄)인, 용융실(12)에 사용된 것과 동일한 연료이다. 이러한 주입되는 연료의 양은 바람직하게는 주입 위치에서 배출 기체 스트림에서 완전한 산소 연소에 화학량론적으로 필요한 양에 가까운 값이다. 용융로(10)로부터의 배출 기체 스트림의 최대 지연 연소는 배출 기체중 과잉 공기량에 따라, 용융실(12)에서 소모된 연료의 약 15% 이하의 양만큼의 추가의 연료를 사용해야 한다. 배출 기체가 더 적은 양의 공기를 포함하면 더 적은 양의 연료가 필요하다. 이러한 추가의 연료는 최대의 과잉 산소량이 발견되는 단지 몇몇의 포트에 집중될 수 있으며, 이는 상기 언급한 바와 같이, 하나의 포트로부터 다른 포트로의 산화도 포텐셜이 변화함에 따라 유리 용융로가 작동되는 것이 통상적이기 때문이다. 가장 높은 공기 대 연료 비율을 갖는 점화된 포트들이 대부분 NOx을 형성하고 따라서 지연 연소 시도가 이러한 포트들의 배출측상에 집중되어야 한다.
지연 연소가 또한 용융로 배출 기체의 온도를 더욱 신속하게 상승시켜 암모니아 주입 시스템(48)을 통한 NOx의 환원이 점화 사이클에서 초기에 개시될 수 있 다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 지연 연소가 축열기 안의 격자무늬 팩킹의 온도를 예를 들면 40 내지 45℃(70 내지 80℉)만큼 증가시킨다는 것을 또한 이해해야 한다. 결과적으로, 격자무늬 팩킹(26)용 지지체 부재가 온도 상한에 근접한 경우, 온도를 모니터링하여 지연 연소량을 한정하는 것이 바람직하다.
용융로 배출 기체의 온도는 기체가 제 1 축열기(20 및 22)로부터 빠져나와 분배 공간(32)으로 들어감에 따라 변한다. 예를 들면, 초반부에서 언급한 바와 같이, 점화 역전 직후에 일정 시간 동안 제 1 축열기(20 및 22)로부터 분배 공간(32)으로 빠져나가는 배출 기체가 암모니아 주입 시스템(48)에 의해 효율적인 NOx환원을 위한 바람직한 범위 미만에 있다. 또한, 각각의 점화 사이클의 기간에 따라, 배출 기체는 목적하는 범위 이상의 온도에 도달하여 주입 시스템(48)이 방출되는 NOx을 제거하는데 비효율적일 수 있다. 용융로 배출 기체가 분배 공간(32)과 노관(34)을 통해 암모니아 주입 시스템(48)까지 점화 사이클중에 유동함에 따라 그 온도를 제어하기 위해, 본 발명은 과잉 공기 버너(64)를 사용한다. 과잉 공기 버너는 연료(예: 천연 기체, 오일 또는 그 밖의 연소가능한 탄화수소 물질)를 과잉의 주변 공기 또는 예열된 공기, 즉 연료를 연소시키는데 필요한 화학량론적 공기량보다 더 많은 공기와 혼합시키는 버너이다. 버너에 공급된 과량의 공기가 버너(64)에 의해 발생되는 열의 양을 제어하기 위해 사용된다. 더욱 구체적으로, 버너(64)로부터의 배출 기체가 용융로 배출 기체와 결합되면, 용융로 배출 기체의 온도가 증가하거나 감소하고 따라서 분배 공간(32) 및 노관(34) 안에서 용융로 배출 기체 온도가 변화한다. 연료/공기 비율 및 버너(64)에 의해 연소된 연료의 양을 제어함으로써, 용융로 배출 기체의 온도는 제어될 수 있다. 과잉 공기 버너(64)는 또한 배출 기체에 존재할 수 있는 추가의 연소가능한 물질을 분배 공간(32)을 통과할 때 연소시킨다.
본 발명의 특정 실시양태에 있어서, 버너(64)는 제 1 축열기(22)의 벽(66)의 하위에 위치되어 배출 기체를 분배 공간(32)으로 직접 도입한다. 선택적인 다중 버너가 공간(32)을 따라 위치될 수 있다. 제어기(68)를 버너(64)에 연결하여 버너(64)에 의해 연소된 연료 및 공기의 양을 제어하고 이로써 용융로 배출 기체 온도를 분배 공간(32) 안에서 제어한다. 경우에 따라, 온도계(70)를 공간(32) 및/또는 노관(34) 안에 설치하여 제 1 축열기(20 및 22)로부터의 용융로 배출 기체의 온도를 모니터링한다. 온도계(70)를 제어기(68)에 연결하여 버너(64)의 연료/공기 혼합물을 제어할 수 있고, 용융로 배출 기체 및 버너 기체의 혼합된 유동물이 암모니아 주입 시스템(48)의 그리드를 통과할 때, 용융로 배출 기체로부터 NOx이 확실하게 효율적으로 환원될 수 있는 목적하는 온도 범위 안에 있도록 할 수 있다. 온도 모니터(70)를 노관(34) 안에 설치했을 때, 과잉 공기 버너 배출 기체가 분배 공간(32)으로 도입되기 전에는, 모니터(70)는 용융로 배출 기체의 온도만을 모니터링하는 반면, 과잉 공기 버너(64)로부터 배출 기체가 도입된 후에는, 온도계(70)가 용융로 배출 기체와 버너 배출 기체의 혼합된 온도를 모니터링한다는 것을 이해해야 한다. 온도계(70)를 축열기 팩킹 안에 또는 바닥에 설치하면, 용융로 배출 기 체만의 온도를 모니터링한다.
과잉 공기 버너(64)를 사용하는 선택적인 양태로서, 용융로 배출 기체 온도를 제어하고 암모니아 주입 시스템(48)에서 NOx환원을 최적화하기 위해, 용융로 배출 기체가 분배 공간(32)을 통과함에 따라, 주변 공기가 용융로 배출 기체 안으로 주입될 수 있다. 그러나, 상기 논의한 바와 같이 과잉 공기 버너(64)가 넓은 온도 범위에 걸쳐 연소하여 배출 기체 온도를 더욱 잘 제어할 수 있기 때문에, 상기 과잉 공기 버너(64)를 사용하는 것이 바람직하다.
본원에서 설명한 바와 같이 과잉 공기 버너(64)는 두가지 방식으로 NOx방출량을 감소시킨다. 첫째, 용융로 배출 기체 온도를 변화시킴으로써 암모니아 주입 시스템(48)이 효율적으로 작동되는 기간을 늘려주기 때문에, 더 긴 기간 동안 온도가 알맞은 목적 작동 범위 안에 있게 된다. 더욱 구체적으로, 버너(64)는 점화되어 용융로 배출 기체보다 높은 온도를 갖는 배출 기체를 공급할 수 있고 추가의 열을 제공하여 용융로 배출 기체의 온도를 점화 사이클 초기에 증가시킬 수 있다. 버너(64)는 또한 점화되어 용융로 배출 기체 온도보다 낮은 배출 기체 온도를 생성하여 필요한 경우 점화 사이클중 후기에 용융로 배출 기체 온도를 감소시킬 수 있다. 두 번째는, 경우에 따라 버너(64)를 사용하여 용융로 배출 기체 온도를 더욱 좁은 온도 범위 안에서 추가로 제어하여 암모니아 주입 시스템(48)이 최대의 효율로 작동할 수 있게 한다. 초기에 논의한 바와 같이, 배출 기체는 870 내지 1090℃의 온도인 것이 바람직하지만, 용융로 배출 기체가 927 내지 1010℃(1700 내지 1850 ℉)의 온도 안에서 시스템(48)으로 전달된다면, 주입 시스템(48)의 효율이 향상된다.
지금까지 설명한 본 발명의 형태는 바람직한 실시양태를 나타내며, 각종 변화가 하기 청구의 범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않는 한 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 용융로 안에서 연소 연료가 NOx화합물을 포함하는 배출 기체를 생성하게 되는 유리 용융 공정으로부터 방출되는 NOx양을 감소시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 용융로 안에서 연소 연료가 NOx화합물을 포함하는 배출 기체를 생성하고, 상기 용융로 배출 기체는 상기 용융로로부터 축열기를 지나 이러한 축열기의 하류 대역으로 통과하게 되며, 이 하류 대역에서 상기 배출 기체는 제 1 온도 범위 내에서 변동하는 온도를 갖게 되는 유리 용융 공정으로부터 방출되는 NOx의 양을 제어하는 방법으로서,
    상기 용융로 배출 기체가 상기 제 1 온도 범위 내의 제 2 온도 범위 내에 있는 동안 상기 하류 대역에서 상기 용융로 배출 기체 안으로 암모니아를 주입하여 NOx화합물의 양을 감소시키는 단계;
    상기 배출 기체가 상기 축열기로부터 상기 하류 대역으로 이동할 때, 상기 용융로 배출 기체 안으로 요구되는 온도의 추가 기체를 주입하여 상기 용융로 배출 기체 온도를 변화시키는 단계;
    상기 용융로 배출 기체 온도를 모니터링하는 단계; 및
    상기 용융로 배출 기체 및 상기 추가 기체가 상기 하류 대역에 도달할 때 이들의 혼합된 온도가 상기 제 2 온도 범위 내에 있도록 상기 용융로 배출 기체 온도의 변화에 대응하여 상기 추가 기체의 온도를 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가 기체 주입 단계가, 용융로 배출 기체와 주입된 기체가 혼합되어 하류 대역에서 약 870 내지 1090℃의 온도를 갖게 되도록 하는 온도에서 상기 용융로 배출 기체중으로 기체를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    기체 주입 단계가, 하나 이상의 과잉 공기 버너로부터 배출되는 요구되는 온도의 배출 기체를 축열기와 하류 대역 사이의 대역에서 용융로 배출 기체 안으로 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 용융로 안에서 연소 연료가 NOx화합물을 포함하는
    배출 기체를 생성하고, 상기 용융로 배출 기체는 상기 용융로로부터 축열기를 지나 이러한 축열기의 하류 대역으로 통과하게 되며, 이 하류 대역에서 상기 배출 기체는 제 1 온도 범위 내에서 변동하는 온도를 갖게 되는 유리 용융 공정으로부터 방출되는 NOx의 양을 제어하는 방법으로서,
    상기 용융로 배출 기체가 상기 제 1 온도 범위 내의 약 870 내지 1090℃의 제 2 온도 범위 내에 있는 동안 상기 하류 대역에서 상기 용융로 배출 기체 안으로 암모니아를 주입하여 NOx화합물의 양을 감소시키는 단계;
    상기 용융로 배출 기체가 상기 축열기로부터 상기 하류 대역으로 이동할 때, 하나 이상의 과잉 공기 버너로부터 배출되는 요구되는 온도의 배출 기체를 상기 용융로 배출 기체 내에 주입하는 단계;
    상기 용융로 배출 기체 온도를 모니터링하는 단계; 및
    상기 용융로 배출 기체 및 상기 버너 배출 기체가 상기 하류 대역에 도달할 때 이들의 혼합된 온도가 상기 제 2 온도 범위 내에 있도록 상기 용융로 배출 기체 온도의 변화에 대응하여 상기 버너 배출 기체의 온도를 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    버너 배출 기체 주입 단계가, 용융로 배출 기체와 주입된 배출 기체가 혼합되어 하류 대역에서 약 927 내지 1010℃의 온도를 갖도록 하는 온도에서 배출 기체를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    버너 배출 기체 주입 단계가 상기 버너 배출 기체를 축열기 아래에 있는 분배 공간 안으로 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 암모니아 주입 단계 동안 수소를 용융로 배출 기체 안으로 주입시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    용융로 배출 기체 온도가 제 2 온도 범위보다 낮으면, 버너 기체 온도를 용융로 배출 기체 온도보다 높게 하고; 용융로 배출 기체 온도가 제 2 온도 범위보다 높으면, 버너 배출 기체 온도를 용융로 배출 기체 온도보다 낮게 하는 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    용융로 배출 기체가 축열기로부터 하류 대역으로 이동함에 따라 상기 용융로 배출 기체 온도를 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    용융로와 축열기 사이의 대역에서 용융로 배출 기체 안으로 연료를 주입하여, 주입된 연료의 연소에 의해 상기 용융로 배출 기체중의 산소를 소모하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    기체 주입 단계가, 용융로 배출 기체와 주입된 기체가 혼합되어 하류 대역에서 약 927 내지 1010℃의 온도를 갖도록 하는 온도에서 기체를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    암모니아 주입 단계 동안 수소를 용융로 배출 기체 안으로 주입시키는 단계를 추가로 포함하고,
    추가 기체 주입 단계가, 용융로 배출 기체와 주입된 기체가 혼합되어 하류 대역에서 약 700 내지 1090℃의 온도를 갖도록 하는 온도에서 기체를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    버너 배출 기체 도입 단계가 상기 버너 배출 기체를 축열기 아래에 있는 분배 공간 안으로 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 3 항에 있어서,
    암모니아 주입 단계 동안 수소를 용융로 배출 기체 안으로 주입시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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