KR101816925B1 - 배기가스 배출 박스 - Google Patents

배기가스 배출 박스

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KR101816925B1 KR1020100082667A KR20100082667A KR101816925B1 KR 101816925 B1 KR101816925 B1 KR 101816925B1 KR 1020100082667 A KR1020100082667 A KR 1020100082667A KR 20100082667 A KR20100082667 A KR 20100082667A KR 101816925 B1 KR101816925 B1 KR 101816925B1
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레이몬드 유진 프렐리
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Abstract

배기가스 배출 박스는 배기가스 유입 파이프, 및 하부, 상기 배기가스 유입 파이프에 연결된 중간부 및 상부를 포함하는 메인 바디를 구비한다. 냉각 공기는 배기가스와 혼합하기 위해 메인 바디 내로 도입된다. 유입 파이프에서의 직접적인 혼합을 피함으로써, 유입 파이프에서의 고체물질 축적을 피하거나 감소시킨다. 측면 포트 및 하부 트레이는 제공 및 고체물질 제거를 용이하게 하기 위해 메인 바디 상에 또는 내에 설치될 수 있다. 본 발명은 B2O3, P2O5 및/또는 SnO2와 같은 휘발성분을 포함하는 글래스 재료를 용융시키는 연료-연소 글래스 용융 탱크로부터 배기가스를 배출하는데 특히 효과적이다.

Description

배기가스 배출 박스{EXAHUST VENT BOX}
본 출원은 2009년 8월 25일자로 출원된 미국 가출원 제61/236,557호에 대한 우선권의 이점을 주장한다.
본 발명은 노 배기가스 배출장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 배기가스에 형성되거나 들어간 고체물질에 의한 플러깅(plugging) 현상이 낮은 노 고온 배기가스 배출장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 예컨대 LCD 기판으로서 유용한 글래스 시트와 같은 다양한 글래스 제품을 만들기 위한 용융 글래스용 글래스 용융 탱크에 유용하다.
많은 고온 공정들은 냉각 및 적절히 채널된 어웨이(away)를 필요로 하는 많은 고체 파티클 또는 파티클-형성 가스를 포함하는 상당한 양의 배기가스를 생성한다. 예컨대, 노 내에서, 특히 가스-연소 탱크 내에서 글래스 재료를 용융시키기 위한 공정 동안, 그 배치(batch) 재료, 형성된 글래스 재료, 및 상기 글래스 재료의 여러 성분들과 같이 냉각에 의해 응축될 수 있는 가스의 상당한 양의 파티클을 포함할 수 있는 다량의 고온 배기가스가 생성된다. 노에서 배출될 때 1500℃ 이상의 고온이 될 수 있는 고온 배기가스는 통상의 배출 파이프로 도입되기 전에 냉각되어야 한다.
다양한 배기가스 배출장치 및 시스템이 디자인되어 다양한 종류의 글래스 용융 탱크와 미리 연결되어 사용된다. 그러나, 응축가능한 다량의 파티클을 포함하는 배기가스에 있어, 다수의 배출장치는 결과적으로 배출 채널의 수축, 배출 능력 및 유효성의 감소, 빈번한 세정의 야기, 및 심지어 배출 시스템의 고장 및 공정의 정지를 초래하는 고체물질 형성, 퇴적 및 축적을 야기하는 단점이 있다. 그와 같은 바람직하지 않은 고체물질의 퇴적 및 축적을 소위 플러깅(plugging)이라 부른다.
본 발명은 배기가스에 형성되거나 들어간 고체물질에 의한 플러깅(plugging) 현상이 낮은 노 고온 배기가스 배출장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 몇가지 형태가 이하 개시된다. 이들 형태들이 서로 중복되거나 중복되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 어느 한 형태의 일부가 또 다른 형태의 범위 내에 속하거나, 그 반대가 될 수 있다.
각각의 형태는 하나 또는 그 이상의 특정 실시예를 포함할 수 있는 다수의 실시예들로 기술된다. 그 실시예들이 서로 중복되거나 중복되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 어느 한 실시예, 또는 그 특정 실시예의 일부가 또 다른 실시예, 또는 그 특정 실시예의 범위 내에 속하거나 속하지 않을 수 있고, 그 반대가 될 수 있다.
본 발명 개시의 제1형태인 배기가스 배출장치(101, 201)는:
(Ⅰ) 배기가스 소스로부터 배기가스(133)를 유입하기 위한 배기가스 유입 파이프(103); 및
(Ⅱ) 메인 배출 파이프(105, 107, 109; 205, 207, 209)를 구비하며,
상기 메인 배출 파이프(105, 107, 109; 205, 207, 209)는:
배출 덕트와 유체 소통하는 상단부(131) 및 상기 메인 배출 파이프 내로 냉각가스(138)를 유입하기 위한 벽(129) 상에 적어도 하나의 상부 냉각가스 흡기 구멍(111)을 갖춘 상부(105, 205);
상기 배기가스 유입 파이프(103)에 부착되어 이 배기가스 유입 파이프와 유체 소통하는 중간부(107, 207); 및
하단부(115)를 갖춘 하부(109, 209)를 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상기 배기가스 배출장치(201)는:
(Ⅲ) 메인 배출 파이프의 중간부(207) 및/또는 하부(209)의 적어도 일부를 둘러싸는 하부 냉각가스 재킷(219)을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 하부 냉각가스 재킷(219)은 중간부(207)의 벽(124) 상의 단부 구멍(235)을 통해 메인 배출 파이프의 중간부(207)와 유체 소통한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 메인 배출 파이프의 하부(109)는 메인 배출 파이프의 하부(109) 내로 냉각가스(134)를 유입하기 위한 벽(120) 상에 적어도 하나의 하부 냉각가스 흡기 구멍(117)을 갖춘다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 배기가스 배출장치(101)는:
(Ⅳ) 냉각가스가 하부 냉각가스 흡기 플래넘(119) 내로 들어가는 적어도 하나의 냉각가스 유입구(121)를 갖춘 적어도 하나의 하부 냉각가스 흡기 구멍(117)을 둘러싸는 하부 냉각가스 흡기 플래넘(119)을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 배기가스 배출장치(101, 201)는:
(Ⅴ) 냉각가스(138)가 상부 냉각가스 흡기 플래넘(113) 내로 들어가는 적어도 하나의 냉각가스 유입구(115)를 갖춘 적어도 하나의 상부 냉각가스 흡기 구멍(111)을 둘러싸는 상부 냉각가스 흡기 플래넘(113)을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 배기가스 배출장치(101, 201)는:
(Ⅵ) 유입 파이프(103)의 적어도 일부를 둘러싸는 유입 냉각가스 재킷(143)을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상기 유입 냉각가스 재킷은 메인 배출 파이프의 벽(124) 상의 단부 구멍(235)을 통해 메인 배출 파이프와 유체 소통한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상기 유입 냉각가스 재킷은 우회 채널로 유입 냉각가스 재킷의 내부 공간을 분할하는 적어도 하나의 베인(vane) 또는 칸막이 벽을 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 배기가스 배출장치(101, 201)는:
고체물질을 수집하기 위한 메인 배출 파이프의 하부(109, 209) 내에 배치된 제거가능 트레이를 더 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상기 메인 배출 파이프의 하부(109, 209)의 하단부(115)는 상기 메인 배출 파이프를 서비스하기(servicing) 위한 개방가능 포트를 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 메인 배출 파이프의 중간부(107, 207)는 메인 배출 파이프 및/또는 유입 파이프(103)를 서비스하기 위한 개방가능 측면 포트(127)를 포함한다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상기 개방가능 측면 포트(127)는 유입 파이프에 대향하여 메인 배출 파이프의 측면 상에 위치된다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상부(105, 205)의 상부 세그먼트는 동작 동안 메인 배출 파이프 내측에 가스 흐름의 방향으로 테이퍼링(tapering) 형태를 갖는다.
본 발명 개시의 제2형태는 글래스 용융로로부터 배기가스 스트림을 배출하기 위해 글래스 용융로에 연결된 소정의 선행 청구항들에 따른 배기가스 배출장치(101, 201)를 갖춘 글래스 용융로를 이용하여 글래스 재료를 제조하기 위한 방법이다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 메인 배출 파이프의 상단부(131)에 가스압은 글래스 용융로 내측의 가스압보다 낮다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 메인 배출 파이프의 상단부(131)에 가스압은 냉각가스를 유입하기 위한 소정의 흡기 구멍(111, 117) 또는 냉각 공기 유입구(147, 221)에 가스압보다 낮다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 상부(105, 205)의 단부에 가스 스트림(139)의 평균온도는 약 600℃ 이하이다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 글래스 재료는 용융로 내측의 글래스 용융온도 하에서 휘발(volatile)하는 적어도 하나의 성분을 포함하는 구성을 갖는다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 글래스 재료는 B2O3 또는 SnO2 또는 모두를 포함하는 구성을 갖는다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 글래스 용융로를 곧바로 빠져나가는 배기가스 스트림(133)은 적어도 1400℃의 평균온도를 갖는다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 냉각가스는 배기가스 유입 파이프(103) 내로 직접 도입되지 않는다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 메인 배출 파이프에 부착된 유입 파이프의 단부에 가스의 평균온도는 적어도 1000℃이다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 유입 파이프 내에 고체물질의 축적이 거의 회피된다.
본 발명 개시의 제1형태의 소정 실시예에 있어서, 메인 배출 파이프(105, 107, 109; 205, 207, 209) 배기가스 배출장치는 거의 수직으로 배치된다.
본 발명 개시의 제1형태에 따른 배기가스 배출장치의 소정 실시예에 있어서, 상부는 이 상부의 벽 주위에 거의 균일하게 분포된 적어도 2개의 상부 냉각가스 흡기 구멍을 갖춘다.
본 발명 개시의 제1형태에 따른 배기가스 배출장치의 소정 실시예에 있어서, 하부는 거의 동일한 높이로 상기 하부의 벽 주위에 거의 균일하게 분포된 적어도 2개의 냉각가스 흡기 구멍을 갖춘다.
본 발명 개시의 여러 형태의 하나 또는 그 이상의 실시예는 이하의 하나 또는 그 이상의 장점을 갖는다. 수평 유입 파이프 내의 냉각가스와 고온의 배기가스 스트림의 혼합의 회피로 인해, 이러한 유입 파이프 내에서의 먼지 파티클의 침전 및 응축가능한 성분의 응축이 감소됨으로써, 이러한 영역에 고체물질이 쌓이는 속도 및 그 양을 감소시켜, 배출 박스의 전체적인 플러깅 감소가 이루어진다. 더욱이, 측면 포트는 유입 파이프 및 메인 배출 파이프 내측의 고체물질의 축적의 주기적인 제거를 위한 배기가스 유입 파이프 및 메인 배출 파이프 제공의 편리성을 제공한다. 또한, 하부 포트는 소정 침전된 고체물질의 제거 및 배출 파이프의 서비스를 용이하게 하는, 통상 동작 및 서비스 동안 응축물 및 침전된 먼지 파티클의 수집기로 기능할 수 있다. 더욱이, 재킷을 통해 통과하는 냉각가스 스트림에 의한 유입 파이프 및 메인 배출 파이프의 냉각은 배출 박스의 수명을 연장하고, 비교적 낮은 비용의 재료를 사용하여 배출 박스를 구성할 수 있게 한다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점들이 이하 상세히 설명되며, 부분적으로는 당업자들이 쉽게 인식하거나 또는 기재된 설명 및 청구항들 뿐만 아니라 도면을 통해 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 본 발명의 예시에 불과하며, 청구한 바와 같은 본 발명의 성질 및 특징을 이해시키기 위한 개관 또는 뼈대를 제공하기 위한 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 플러깅 현상이 낮은 유효하면서 효과적인 고온 배기가스 배출 시스템의 필요성을 만족시킨다.
수반되는 도면은 본 발명의 이해를 좀더 돕기 위한 것이며, 본 명세서에 통합되어 본 발명의 일부를 구성한다.
수반되는 도면에 있어서:
도 1은 본 발명 개시의 일 실시예에 따른 배기가스 배출 박스의 개략도이다.
도 2는 본 발명 개시의 다른 실시예에 따른 배기가스 배출 박스의 개략도이다.
여기에 사용된 "냉가스", "냉 희석가스", " 희석가스", "냉각가스", 및 "냉각 희석가스"는 냉각을 위해 도입되거나 사용되는 가스 스트림보다 낮은 온도를 갖는 가스를 의미하기 위해 상호교환하여 사용된다. 따라서, "냉가스", "냉 희석가스", " 희석가스", "냉각가스", 또는 "냉각 희석가스"는 냉각시키려는 배기가스보다 낮은 온도를 갖는 공기의 스트림, 또는 낮은-온도의 N2, CO2, H2O, O2, 또는 다른 가스나, 그 혼합물의 스트림이 될 수 있다.
연료-연소 글래스 용융로로부터의 배기가스 스트림은, 특히 (i) O2, N2, CO2, H20와 같은 공기의 일반적인 성분; (ii) 질소 산화물(NO2, NO 등, 합성적으로 NOx); (iii) B2O3, SnO2, P2O5 등과 같은 가스 상태의 글래스 재료의 휘발성분; (iv) 용융 글래스의 고체 파티클; 및 (v) 실리카, 알루미나 등과 같은 용융로 내에 충진된 다양한 배치 재료의 고체 파티클을 포함할 수 있다. 따라서, 배기가스 스트림은 통상 대기로 안전하게 방출되기 전에 오염 저감 단계를 필요로 한다. 그와 같은 오염 저감은 제한하지 않으며, NOx 감소, 먼지 파티클 수집 등을 포함할 수 있다. 배출 파이프 또는 덕트는 통상 배기가스를 원격의 오염 저감 장비로 보내기 위해 채용된다. 그와 같은 배기가스 배출 파이프에서 발견되는 통상적인 문제는 용융로의 통상 동작 동안 플러깅이 제거되지 못할 경우 초과의 플러깅을 야기하여 감소된 배출 능력 및 효율을 이끌고, 결국에는 공정의 정지를 초래할 수 있는 내벽 상에 휘발성분의 퇴적 및 먼지 파티클의 축적의 문제이다.
연료-연소 글래스 용융로를 떠나는 후레쉬한 배기가스는 보통 매우 높은 온도, 통상 1000℃ 이상, 즉 약 1500℃까지의 온도를 갖는다. 파이프의 재료 및 유지 비용을 감소시키기 위해 배기가스 파이프의 긴 부분으로 배기가스가 들어가기 전에 배기가스를 크게 냉각할 필요가 있다. 그와 같은 냉각은 통상 배기가스 스트림 내에 낮은-온도의 냉각가스를 도입함으로써 이루어진다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 배출 박스(101)가 도시되어 있다. 배출 박스(101)는 배기가스 스트림을 유입하기 위해 배기가스 소스와 연결하도록 채용된 그 단부에 플랜지(102)를 갖춘 배기가스 유입 파이프(103)를 포함한다. 배기가스 스트림(133)은 유입 파이프의 내벽(104) 내에 수용된다. 소정의 특정 바람직한 실시예에 있어서, 배기가스 유입 파이프(103)는 배기가스 스트림(133)이 중력에 거의 수직인 방향으로 이동할 수 있게 실질적으로 수평이다. 이러한 배열은 유입 파이프 내에 파티클의 축적 양 및 이러한 부분에서의 플러깅의 가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, 유입 파이프의 일부 또는 전체적으로 특정 노(furnace) 디자인 및 형태의 필요에 맞게 다른 방위를 취할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 후레쉬한 배기가스 스트림(133)이 유입 파이프(103) 내로 들어갈 때 통상 연료-연소 글래스 용융로의 온도는 매우 높은 온도가 된다. 따라서, 유입 파이프(103)를 제조하는데 사용된 재료는 그와 같은 고온에 견딜 수 있는 것이 바람직하다. 그 중, 고온 내산화의 스테인레스 스틸이 유입 파이프(103)용의 선택에 있어 양호한 재료이다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유입 파이프는 배기가스 유입 파이프(103)를 둘러싸는 외부 재킷 벽(145)에 의해 규정된 재킷(143) 내로 냉각가스 유입 파이프(144)를 통해 도입된 냉각가스 스트림(147)에 의해 냉각된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 냉각가스 스트림(147)은 메인 배출 파이프의 중간부의 벽(124) 상의 적어도 하나의 구멍(149)을 통해 배기가스 스트림(133) 내로 도입된다(이하 보다 상세히 기술). 도 1에 나타낸 바와 같이, 구멍(149)의 위치는 그 냉각가스 스트림(147)이 유입 파이프(103)의 플러깅 및 유입 파이프에 퇴적을 야기할 수 있는 유입 파이프(103) 내측의 고온 배기가스(133)의 직접적인 혼합 및 냉각을 피하기 위해 직접적으로 도입되지 않도록 선택된다. 다른 실시예에 있어서는, 냉각가스 스트림(147)이 배기가스 스트림(133)에 들어가지 않고 주변 대기로 재킷(143)을 빠져나갈 수 있다. 냉각가스 스트림(147)의 주된 기능 중 하나는 유입 파이프의 수명을 연장하기 위해 유입 파이프(103)의 온도를 좀더 낮추는 것이다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 냉각가스 재킷(143)은 냉각가스를 통과시키기 위한 우회 채널로 재킷 내부 공간을 분할하는 하나 또는 그 이상의 베인 또는 칸막이 벽을 포함하여, 유입 파이프(103)의 보다 효과적인 냉각을 가능하게 한다.
더욱이, 배기가스 배출 박스(101)는 3개의 부분, 즉 상부(105), 중간부(107) 및 하부(109)를 포함하는 메인 배출 파이프를 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이들 3개의 부분은 수직이고, 동축(즉, 그 3개의 축이 서로 평행)이면서 유입 파이프(103)에 직각을 이룬다. 그러나, 그 3개의 부분이 각기 다른 방향으로 방위될 수 있고, 그들 축이 서로에 대해 비-제로(non-zero)각을 형성며, 그들 축이 유입 파이프(103)의 축에 대해 예각 또는 둔각을 나타낼 수 있다. 예컨대, 보다 낮은 부분(109)은 15°, 30°, 45°, 60°등과 같이 0°~ 90°의 각으로 엘보우(elbow)를 통해 중간부(107)에 연결될 것이다. 그러나, 중간부에 대해 좀더 낮은 부분의 방향에 상관없이, 좀더 낮은 부분, 특히 좀더 낮은 부분의 좀더 낮은 세그먼트에서 주로 발생하도록 중력에 의해 고체 파티클의 축적이 용이해질 수 있도록 좀더 낮은 부분이 배치되는 것이 특히 바람직하다. 이 때문에, 좀더 낮은 부분의 축이 거의 수직으로 배치될 수 있다.
중간부(107)는 배기가스 유입 파이프(103)에 부착되어 이 배기가스 유입 파이프와 유체 소통한다. 따라서, 냉각가스 스트림(147)과 함께 배기가스 스트림(133)은 배출 박스의 중간부(107)로 들어간다. 측면 포트(127)는 배기가스 유입 파이프(103)에 인접하거나 대향하는 중간부(107)의 측면 벽(124) 상에 설치된다. 일 실시예에 있어서, 측면 포트는 중간부(107) 및 배기가스 유입 파이프(103)가 관측될 수 있는 윈도우를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 그 측면 포트(127)는 배출 박스 및 배기가스 유입 파이프에 쌓인 먼지 파티클의 세정을 위해 접근 및 서비스를 위한 도어를 포함한다.
하부 냉각가스 흡기 플래넘(119) 내측에 하우징된 다수의 하부 냉각가스 흡기 구멍(117)을 갖춘 벽(120)을 포함하는 하부(109)는 중간부 아래에 위치되어, 중간부에 부착되고, 중간부와 유체 소통한다. 도 1에 나타낸 냉각가스 흡기 구멍(117)은 본질적으로 원형이면서 벽(120) 상에 동일한 높이를 갖는다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 그 냉각가스 흡기 구멍(117)은 슬롯 형태와 같이 다른 형태를 취할 수 있고, 냉각가스 스트림(134)이 원하는 방향으로 충분한 유동율로 하부(109)로 도입될 수 있을 만큼 길게 각기 다른 높이로 위치될 수도 있다. 예컨대, 냉각가스 흡기 구멍(117)은 플래넘(119) 내측에 하우징된 엇갈린 슬롯일 수 있다. 하부 냉각가스 스트림(134)은 하부 냉각가스 유입구(121)를 통해 플래넘(119) 내로 들어갈 수 있다. 일단 하부 냉각가스 스트림이 하부(109) 내로 들어가면, 윗쪽으로 이동하는 가스 스트림(135)을 형성한다. 상류 위치에서, 하부 냉각가스 스트림(135)은 배출 박스의 상부(105)로 윗쪽으로 이동하는 좀더 큰 스트림(137)을 형성하기 위해 배기가스 스트림(133) 및 배기가스 유입 파이프 냉각가스 스트림(147)과 결합한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 하부(109)는 하부 포트(115)에서 종결되고, 상기 냉각가스 흡기 구멍(117) 및 하부 가스 흡기 플래넘(119) 아래에 위치한 테이퍼링부(123; tapering part)를 더 포함한다. 일 실시예에 있어서, 하부 포트(115)는 먼지 파티클을 수집하기 위한 미끄럼가능 트레이(도시하지 않음)를 포함한다. 따라서, 그 트레이는 용융로 및 배출 박스의 통상 동작동안 메인 배출 파이프로부터 침전되는 먼지 파티클, 또는 서비스 동안 구축된 유입 파이프(103) 및 메인 배출 파이프의 내벽 상에 퇴적된 파티클을 수집하도록 기능할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 하부 포트(115)는 수직 파이프가 시간에 따라 제공될 수 있는 도어를 포함한다.
나타낸 바와 같이, 상부(105)는 상부 냉각가스 흡기 플래넘(113) 내측에 하우징된 다수의 상부 냉각가스 흡기 구멍(111)을 갖춘 벽(129)을 포함한다. 상부 냉각가스 스트림(138)은 측면 유입구(115)를 통해 상부 냉각가스 흡기 플래넘(113) 내로 들어가고, 하류 펌프 또는 팬에 의해 형성된 하부 압력에 의해 드라이브되어 더 윗쪽으로 이동하는 여전히 좀더 큰 가스 스트림(139)을 형성하도록 스트림(137)과 결합한다. 나타낸 바와 같이, 상부는 하류 가스 파이프라인과 연결하기 위해 채용된 플랜지 및 테이퍼링 직경을 갖는 상류 세그먼트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 상류 세그먼트는 거의 실린더 형태를 가질 수 있다.
도 2는 도 1의 실시예와 본질적으로 동일한 냉각가스 재킷(143)에 의해 둘러싸인 배기가스 유입 파이프(103)를 포함하는 본 발명 개시의 제2실시예에 따른 배기가스 배출 박스(201)를 도시하고 있다. 그 배기가스 배출 박스는 또한 도 1 실시예의 상부(105)와 본질적으로 동일한 상부(205), 중간부(207), 및 하부(209)를 포함한다. 배기가스 배출 박스 201과 101간 주된 차이점은 하부 및 중간부에 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 하부(209)는 하부 냉각가스 흡기 구멍 또는 하부 냉각가스 흡기 플래넘을 갖추지 않은 벽(120)을 포함한다. 오히려, 하부(209)의 벽(120) 및 중간부(207)의 벽(124) 대다수는 유입 파이프(103) 및 측면 포트(127)에 의해 그 벽들이 점유되지 않는 냉각가스 재킷(219)에 의해 둘러싸여진다. 냉각가스 스트림(234)은 유입구(221)를 통해 재킷(219) 내로 도입되어, 상류로 이동하여, 벽(124) 상의 구멍(235)을 통해 메인 배출 파이프 내로 들어간다. 배기가스 유입 파이프(103)를 위한 냉각가스 재킷(143)과 유사하게, 냉각가스 재킷(219)은 높은 냉각 효율을 달성하기 위해 통과되는 냉각가스를 위한 우회 채널로 재킷의 내부 공간을 분할하도록 하나 또는 그 이상의 베인 또는 칸막이 벽(도시하지 않음)을 포함한다. 그 냉각가스 스트림(234)의 주된 기능은 산화를 감소시키기 위해 메인 배출 파이프의 하부 및 중간부의 보다 낮은 온도를 유지시켜 유지보수의 필요성을 좀더 낮추는 것이다.
도 1 및 2 모두의 실시예에 나타낸 바와 같이, 135 및 138과 같은 냉각가스 스트림과 고온 배기가스 스트림(133)의 직접적인 혼합이 유입구(103) 내측에서 거의 피해질 수 있다. 그와 같은 배열은 유입 파이프 내측에 비교적 높은 온도를 유지시킴으로써, B2O3, SnO2 및 P2O5와 같은 퇴적가능한 성분들의 퇴적, 및 퇴적물 및 다른 고체물질의 축적을 감소시킨다. 그러한 냉각가스의 혼합 및 배기가스 스트림의 온도 감소는 주로 메인 배출 파이프에서 야기될 수 있으며, 퇴적물 및 떨어진 먼지 파티클이 수집되어 측면 포트(127) 및 하부의 미끄럼가능 트레이를 통해 제거될 수 있다.
본 발명 개시의 제2형태는 여기에 기술된 배기가스 배출장치를 포함하는 글래스 용융로를 이용하여 글래스 재료를 용융시키기 위한 공정을 수행한다. 그러한 디자인에 의해 가능해진 향상된 가스 유동 패턴 및 그에 따른 플러깅 현상의 감소로 인해, 본 발명 개시의 배기가스 배출 박스는 퇴적물 및 플러깅을 야기하기 쉬운 B2O3, SnO2 및/또는 P2O5와 같은 증대된 레벨의 휘발성분을 포함하는 글래스 재료를 용융시키기 위한 가스 연소 글래스 용융 탱크에 사용하는데 특히 효과적이다. 상기한 배출장치와 연관지어 설명한 바와 같이, 그러한 공정들은 적어도 1000℃의 온도, 심지어 약 1500℃까지의 온도, 심지어 그 이상의 온도를 갖는 배기가스의 방출을 야기하는 글래스 용융 공정에 사용하는데 효과적일 수 있다. 그 공정들은 600℃ 이상의 온도에서 손상될 수 있는 성분들을 포함할 수 있는 통상의 덕트 내에 들어가기 전에 배출장치의 단부에서, 700℃ 이하, 또는 600℃ 이하와 같이 800℃ 이하의 온도로 배기가스 스트림의 온도를 감소시키는 능력을 갖는다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당업자들에게는 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 수반된 청구항 및 그와 같은 동등물의 범위 내에서 제공된 본 발명의 변형 및 변경을 커버할 것이다.
101, 201 : 배기가스 배출장치(배기가스 배출 박스),
103 : 배기가스 유입 파이프, 105, 205 : 상부,
107, 207 : 중간부, 109, 209 :하부.

Claims (11)

  1. 배기가스 배출장치(101, 201)로서,
    배기가스 소스로부터 배기가스(133)를 유입하기 위한 배기가스 유입 파이프(103);
    메인 배출 파이프(105, 107, 109; 205, 207, 209); 및
    배기가스 유입 파이프의 적어도 일부 및/또는 메인 배출 파이프의 적어도 일부를 둘러싸는 냉각가스 재킷을 포함하며,
    상기 메인 배출 파이프(105, 107, 109; 205, 207, 209)는:
    배출 덕트와 유체 소통하는 상단부(131) 및 상기 메인 배출 파이프 내로 냉각가스(138)를 유입하기 위한 벽(129) 상에 적어도 하나의 상부 냉각가스 흡기 구멍(111)을 갖춘 상부(105, 205);
    상기 배기가스 유입 파이프(103)에 부착되어 이 배기가스 유입 파이프와 유체 소통하는 중간부(107, 207); 및
    하단부(115)를 갖춘 하부(109, 209)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    냉각가스 재킷은,
    메인 배출 파이프의 중간부(207) 및/또는 하부(209)의 적어도 일부를 둘러싸는 하부 냉각가스 재킷(219)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    배기가스 배출장치(101, 201)는:
    냉각가스(138)가 상부 냉각가스 흡기 플래넘(113) 내로 들어가는 적어도 하나의 냉각가스 유입구(115)를 갖춘 적어도 하나의 상부 냉각가스 흡기 구멍(111)을 둘러싸는 상부 냉각가스 흡기 플래넘(113)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출장치.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    냉각가스 재킷은, 배기가스 유입 파이프(103)의 적어도 일부를 둘러싸는 유입 냉각가스 재킷(143)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    유입 냉각가스 재킷은 메인 배출 파이프의 벽(124) 상의 단부 구멍(235)을 통해 메인 배출 파이프와 유체 소통하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    유입 냉각가스 재킷은 우회 채널로 유입 냉각가스 재킷의 내부 공간을 분할하는 적어도 하나의 베인(vane) 또는 칸막이 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출장치.
  7. 용융로로부터 배기가스 스트림을 배출하기 위한 용융로에 연결된 청구항 1 또는 2에 따른 배기가스 배출장치(101, 201)를 갖춘 글래스 용융로를 이용하여 글래스 재료를 제조하는 것을 특징으로 하는 글래스 재료 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상부(105, 205)의 단부에서의 가스 스트림(139)의 평균온도는 600℃ 이하인 것을 특징으로 하는 글래스 재료 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    글래스 재료는 용융로 내측에서 글래스 용융온도 하에서 휘발하는 적어도 하나의 성분을 포함하는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 재료 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    글래스 재료는 B2O3 및/또는 SnO2를 포함하는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 재료 제조방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    글래스 용융로를 곧바로 빠져나가는 배기가스 스트림(133)은 적어도 1400℃의 평균온도를 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 재료 제조방법.
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