KR20100126675A - 높은 열 전달을 갖는 낮은-ｎｏｘ 유리 용광로를 가열하는 방법 - Google Patents

높은 열 전달을 갖는 낮은-ｎｏｘ 유리 용광로를 가열하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 횡방향 버너가 설치되고 축열기가 설비된 측벽을 포함하는 용광로에 의해 용융된 유리를 가열하는 방법으로서, 적어도 하나의 횡방향 버너에는 30 부피% 미만의 산소를 포함하는 산화제, 및 연료의 임펄스에 대한 산화제의 임펄스의 비율이 5 내지 13이 되도록 하는 연료가 공급되는 것을 특징으로 한다. 이러한 동작 모드는 유리로의 우수한 열 전달을 제공하고, 적은 오염물을 생성한다.

Description

높은 열 전달을 갖는 낮은-ＮＯＸ 유리 용광로를 가열하는 방법{METHOD FOR HEATING A LOW-NOX GLASS FURNACE HAVING HIGH HEAT TRANSFER}
본 발명은, 일반적으로 주석을 주원료로 한 금속 배쓰(bath) 상에 유리가 부유되는 부유 유리 유닛에서 평평한 유리로 변환되는 용융된 유리를 생성하는데 사용된 것과 같은 축열기(regenerators)가 설치된 횡방향 버너(transverse burners)를 갖는 유리 용광로(glass furnace)에 관한 것이다.
대부분의 연료-가열된 유리 용광로는 연소 배연 가스에서 질소 산화물(NOx)의 바람직하지 않은 배출 문제에 직면하게 된다. 더욱이, 이들 유리 용광로는 가능한 한 적은 일산화탄소를 배출하고 효과적으로 동작할 필요가 있다. 용광로는, 최소로 가능한 에너지 소비와 조합된 오랜 수명 및 양호한-품질 유리의 높은 생산성(높은 적재량)이 있는 경우 효과적으로 동작한다. 용광로의 수명은 국부적인 과열의 결과로서, 내화 라이닝(linings)에 손상을 줌으로써 악영향을 받을 수 있으며, 상기 손상이 또한 생성된 유리의 오염을 초래할 수 있다. 국부적인 과열로 인해, 내화 라이닝이 용해될 수 있고, 용융된 런(runs)이 유리와 혼합될 수 있어서 유리에서 "노트(konts)"라는 영어 표현으로 당업자에게 알려져 있는 것을 생성하게 된다.
NOx는 인간 및 환경 모두에 악영향을 미친다; 먼저, NO2는 호흡기 질환을 야기하는 연도(flue) 가스이다. 둘째로, 대기와 접촉할 때, 점차 산성비를 형성할 수 있다. 마지막으로, 광화학 오염을 야기하는데, 이는 휘발성 유기 혼합물 및 태양 복사선과 조합될 때, NOx가 대류권 오존으로서 알려진 것이 형성하도록 하고, 이러한 가스의 저고도(low-altitude) 농도에서의 증가가 특히 강렬한 열의 기간 동안, 인간에게 해롭게 되기 때문이다. 이것은, NOx의 배출에 대한 현재 기준이 점점 더 엄격해지게 되는 이유이다. 이러한 기준의 존재로 인해, 유리 용광로의 제조업자 및 조작자와 같은 제조업자 및 조작자는 NOx 배출물을 최소화하면서, 바람직하게 NOx 배출물을 Nm3 연도 가스당 800mg 또는 심지어 700mg 미만의 레벨로 한정하면서 일정하게 선점된다.
온도는 NOx 형성에 영향을 미친다. 특히, 1300℃보다 높은 온도에서, NOx의 배출물은 기하급수적으로 증가한다. NOx 배출물을 감소시키려는 시도에서 이미 제안된 다수의 기술이 있다.
제 1 기술은 NOx를 질소로 변환시키도록 배출된 가스에 대한 환원제를 사용하는 것이다. 이러한 환원제는 암모니아일 수 있지만, 이러한 암모니아는 그러한 생성물의 보관 및 처리 어려움과 같은 단점을 초래한다. 또한 환원제로서 천연 가스를 사용할 수 있지만, 이것은 용광로 연료 소비 지출시 이루어지고, CO2 배출물을 증가시킨다. 축열기와 같은 용광로의 특정 부분에서 환원 가스(일산화탄소)의 존재는 또한 이들 지역의 내화 라이닝의 부식을 가속화시킬 수 있다.
그러므로, 주요 조치로서 알려진 것을 채택함으로써 그 기술을 필요 없게 하는 것이 바람직하다. 이들 조치는, 대상(objective)이 이미 형성된 NOx를 파괴시키지 않고, 전술한 기술에서와 같이, 오히려 예를 들어 화염에서 NOx가 형성되는 것을 방지하기 때문에 그렇게 불린다. 이들 조치는 또한 더 간단히 구현되므로 더 경제적이다. 그러나, 이들 조치는 전술한 기술을 위한 완전한 대체를 제공하지 않고, 유리하게 그것을 보완할 수 있다. 이들 주요 조치는 임의의 경우에, 제 2 조치의 시약 소비를 감소시키는데 본질적인 선행 조건이다.
기존의 조치는 비제한적으로 다수의 카테고리로 분류될 수 있다:
- 제 1 카테고리는 "재연소(reburning)" 기술을 이용하여 NOx 형성을 감소시키는 것으로, 공기 결핍 지역이 용광로의 연소 챔버에서 생성된다. 이러한 기술은 축열기 스택에서 온도를 증가시키고, 적절한 경우 특히 밀봉 및 부식 방지에 관해, 축열기 및 축열기 스택의 특수한 설계를 요구하는 단점을 갖는다. 더욱이, 이 기술은 일산화탄소의 형성에서의 증가를 발생시키고, 이것은 일산화탄소의 감소 용량으로 인해 내화 라이닝에 손상을 준다;
- 제 2 카테고리는 화염에 작용하여, 거기서 NOx의 형성을 감소시키거나 심지어 제거하는 것이다. 이를 행하기 위해, 예를 들어 과도한 연소 공기를 감소시키려고 시도할 수 있다. 또한 화염 길이를 유지함으로써 온도 스파이크를 한정시키고, 화염 내의 평균 온도를 감소시키기 위해 화염 전면의 부피를 증가시키려고 시도할 수 있다. 이와 같은 해결책은 예를 들어 US6047565 및 WO9802386에 기재되어있다. 이 해결책은, 연료 공급부 및 산화제 공급부 모두가 시간이 지남에 따라 연료/산화제 접촉을 확장시키고 및/또는 NOx 배출물을 감소시키기 위해 이러한 접촉의 부피를 증가시키도록 수행되는 유리를 용융시키기 위한 연소 방법으로 구성된다.
EP921349(또는 US6244524) 및 2007년 3월 26일에 출원한 프랑스 특허 출원 번호 0754028는 NOx를 감소시키기 위해, 오일 유형의 연료의 액체 연료용 공급 파이프, 및 유체 분무용 공급 파이프를 포함하는 적어도 하나의 주입기가 설치된 버너를 제안하였고, 이러한 파이프는 상기 액체 연료 공급 파이프에 대해 동심으로 위치하고, 상기 액체 연료 공급 파이프는 액체 연료를, 내부 벽을 실질적으로 둘러싸는 중공 제트의 형태가 되게 하기 위해 경사 통로로 관통된 요소를 포함한다.
JP-A-2003269709는 축열기가 설치되고 기체 연료로 작용하는 횡방향 버너를 갖는 용광로에서 용융된 유리를 가열시키는 방법을 기재한다.
US4946382는 산소가 풍부한 공기일 수 있는 산화제를 통해 액체 연료를 버닝하는 방법을 기재하며, 이 방법에서 연료의 임펄스(impulse)에 대한 산소의 임펄스의 비율은 10 내지 30이다.
본 발명은 횡방향 버너 및 축열기가 설치된 유리 용광로를 목적으로 한다. 당업자에게, 횡방향 버너를 갖는 용광로의 정황에서, "버너"라는 용어는 또한 브리스트 벽(breast walls)로 알려진 측벽에서 서로 대항하는 주입기/공기 입구 세트 쌍을 나타낸다. 그러므로, 버너는 2개의 주입기 및 2개의 공기 입구를 포함하지만, 각 측벽에는 주입기들 중 하나 및 공기 입구들 중 하나가 설치되고, 이것은 측벽들 중 하나로부터 초래되는 화염을 생성하도록 조합된다. 각 측벽에는 말하자면, 버너의 절반-버너가 설치되고, 2개의 절반-버너는 측벽에서 서로 대항하여 위치된다. 물론, 절반-버너의 주입기는 동일한 화염에 기여하는 여러 개의 함께-그룹화된(grouped-together) 제트로 분리될 수 있으며, 이것은 "주입기"라는 용어가 주입기 그룹 또는 공급 파이프 그룹의 아이디어를 수용한다는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은, 산화제 및 연료가 도입되는 방식을 변경함으로써, 더 구체적으로 그 임펄스를 변경시킴으로써 NOx를 감소시키는데 기여하는 것이다. 따라서, 본 발명은 횡방향 버너가 설치되고 축열기가 설비된 측벽을 포함하는 용광로를 이용하여 용융된 유리를 가열하는 방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 횡방향 버너에는 30 부피% 미만의 산소를 포함하는 산화제 및 연료의 임펄스에 대한 산화제의 임펄스의 비율이 5 내지 13인 연료가 공급되는 것을 특징으로 한다. 사실상, 연료의 임펄스에 대한 산화제의 임펄스의 비율(R)이 유리하게 5 내지 13에서 선택된다는 것이 알게 되었다. 참고로서, R은 6보다 크다. 참고로서, R은 11 미만이고 심지어 9.5 미만이다. 특히, R은 6 내지 11일 수 있고, 심지어 6 내지 9.5일 수 있다.
산화제는 연소 반응의 정황에서 항상 과도하다. 생성된 화염은 산화 화염이다. 요소의 임펄스가 속도와 곱해진 이러한 요소의 질량 흐름율의 곱이고, 뉴톤(Newton) 단위로 표현된다는 것을 생각해보자. 사실상, 동일한 가열 전력에 대해, 이러한 비율(R)은 화염의 형태, 연도 가스의 경로, 용광로의 크라운(crown) 및 축열기의 "자유 공간(free space)"으로서 영어로 알려진, 내화 라이닝의 스택 위에 걸치는 축열기의 상부 부분에서의 온도, 및 유리로의 열의 전달 품질에 상당한 영향을 미친다는 것이 관찰되었다. 이러한 비율(R)의 현명한 선택을 통해, 연소 연도 가스가 화염을 유리 상으로 아래로 프레스하는 용광로의 크라운 아래에서 버너쪽으로 되돌아갈 수 있다는 것이 관찰될 수 있다. 유리의 표면 상으로의 화염의 이러한 프레스는 화염으로부터 유리로의 열의 전달을 개선시킨다. 더욱이, 유리로의 열의 이러한 최대 전달로 인해, 크라운 온도는 적당할 수 있는데, 그 이유는 연소 연도 가스가 가장 큰 열 에너지 양으로 제거되기 때문이다. R이 너무 낮으면, 화염은 유리의 표면 상으로 덜 프레스된다. 연소 연도 가스는 또한 더 작은 크라운 아래에 순환 루프를 형성하지만, 크라운 온도는 더 높아지는 경향이 있다. R이 더 높으면, 화염은 유리에 대해 잘 프레스되지만, 사실상 너무 오래 걸리고, 그 단부는 화염이 유래하는 주입기에 대항하는 측벽(영어로 "브리스트 벽"으로 알려진)에 번지는(lick) 경향이 있어서, 상기 브리스트 벽에 손상을 초래하고, 내화 라이닝 물질이 단부 유리에서 "노트"로서 알려진 결점을 생성하는 유리 배쓰로 이어지도록 한다. R이 특히 너무 높으면, 심지어 화염의 단부는 화염이 유래하는 배출기(ejector)에 대항하는 축열기 파이프에 들어갈 수 있다. 이것의 결과는 유리로의 더 불량한 열 전달, 축열기 파이프 및 축열기 자체의 가속화된 부식, 및 일산화탄소 함량에서의 증가이다.
본 발명의 정황에서, 산화제는 공기 또는 약간의 산소-풍부한 공기이어서, 산화제에서의 총 산소 함량은 30 부피% 미만이고, 일반적으로 25 부피% 미만이다. 산화제에서의 이러한 총 산소 함량은 15 부피%보다 높다.
산화제는 공급 파이프를 떠나기 전에 예열된다. 그 온도는 1200℃를 초과한다. 그 온도는 일반적으로 1500℃보다 낮다.
본 발명의 정황에서, 연료는 액체일 수 있다. 연료는 유리 용광로에서 유리화가능 요소를 가열시키기 위해 연소 디바이스에 공통적으로 사용된 액체 화석 연료일 수 있다. 예를 들어 연료 오일일 수 있다. 이 경우에, 분무 유체(공기 또는 천연 가스와 같은)는 상기 액체 연료를 분무하는데 사용된다. 용광로에서 액체 연료의 분무는 주입기에 의해 이루어진다. 특히 적합한 주입기는, 그 내용이 본 명세서에 참고용으로 병합되는, 2007년 3월 26일에 출원된 프랑스 특허 출원 번호 0754028에 기재되어 있다. 특히, 액체 연료 분무 주입기는 액체 연료 공급 파이프 및 분무 유체 공급 파이프를 포함할 수 있고, 상기 액체 연료 공급 파이프는 상기 주입기로부터 배출되기 전에 상기 연료를 회전 중공 제트의 형태로 되도록 하기 위해 경사 통로로 관통된 요소를 포함하고, 상기 통로 각각의 모체(generatrix)는 액체 연료가 공급되는 방향과 10° 미만의 각도를 형성한다. 액체 연료는 일반적으로 100 내지 150℃, 더 바람직하게 120 내지 140℃의 온도로 주입된다. 액체 연료는 일반적으로 적어도 5.10-6m2/s의 점도, 특히 10-5 내지 2.10-5m2/s의 점도를 갖는다. 연료는 또한 천연 가스, 메탄, 부탄-풍부한 공기, 프로판-풍부한 공기와 같은 가스일 수 있다. 이 경우에, 주입기는 가스 이중 임펄스 유형, 즉 예를 들어 그 내용이 참고용으로 병합된 2008년 2월 5일에 출원된 프랑스 특허 출원 번호 0850701에 기재된 바와 같이 2개의 동심 연료 가스 입구, 고압 입구 및 저압 입구를 포함하는 유형일 수 있다. 또한 하이브리드일 수 있는데, 즉 연료 가스 입구 및 액체 연료 입구를 포함할 수 있고, 이들 2개의 연료는 교대로 또는 동시에 주입된다. 하이브리드 주입기는 FR2834774 하에 공개된 프랑스 특허 출원에 기재되어 있다.
일반적으로, 주입기는 산화제 입구 아래에 위치된다. 산화제 입구는 비교적 넓은 단면의 개구부의 형태이고, 그 영역은 특히 각 측벽(및 이에 따라 1/2 버너당)에서 0.5 내지 2m2 범위를 가질 수 있고, 여러 개의 주입기가 각 1/2 버너의 각 공기 입구(주입기의 그룹의 아이디어)와 연관될 수 있다. 산화제 공급 파이프는 아래로 경사진(산화제의 흐름 방향으로) 크라운을 가져서, 산화제는 유리 배쓰의 표면쪽으로 배향된 방향을 채택한다. 산화제 공급 파이프의 크라운은 18 내지 30°의 각도를 수평을 이루게 한다. 연료 공급 파이프는 일반적으로 약간 위쪽으로 배향된다(연료 흐름 방향으로). 연료 공급 파이프는 일반적으로 3 내지 12°의 각도를 수평을 이루게 한다.
따라서, 연료에 충돌된 방향 및 산화제에 충돌된 방향은 연료 및 산화제가 각 공급 파이프를 떠나는 지점에서 수렴한다. 산화제 공급 파이프의 크라운의 방향과 연료 공급 파이프의 방향 사이에 형성된 각도는 일반적으로 21 내지 42°의 범위를 갖는다.
연료 공급 파이프는 산화제 공급 파이프보다 훨씬 더 작은 단면을 갖는다. 액체 연료의 경우에, 이러한 단면은 일반적으로 5 내지 30mm2의 범위를 갖고, 이러한 단면이 단일 파이프의 단면에 대응하거나, 하나의 측벽의 동일한 1/2 버너들 중 하나의 정황에서 병치된 파이프 그룹의 단면에 대응할 수 있다는 것이 이해된다. 기체 연료의 경우에, 이러한 단면은 일반적으로 3000 내지 9000mm2의 범위를 갖고, 이러한 단면은 단일 파이프의 단면에 대응하거나, 하나의 측벽의 동일한 1/2 버너의 단면에 대응할 수 있다는 것이 이해된다. 연료 입구 단면(동일한 화염에 기여하는 동일한 그룹에서 다수의 주입기의 형태로, 여러 개의 연료 입구, 특히 3 내지 5개 입구가 있을 수 있다)에 대한 산화제 입구 단면의 비율은 일반적으로 20 내지 2.105의 범위를 갖는다.
용광로의 각 횡방향 버너는 일반적으로 4 내지 12 메가와트의 전력을 갖는다.
당업자에게 잘 알려진 축열기는 연소 연도 가스로부터 열을 회복시키는데 사용된다. 축열기는 교대로 동작하는 개별적인 구획(compartments)에 위치한 내화 요소로 구성된다. 이들 용광로에는 일반적으로 적어도 3개의 버너(각각은 서로 대항하게 위치된 2개의 절반-버너를 포함하고, 차례로 동작한다)와, 산화제를 가열하고 연도 가스를 수집하는 것을 교대로 하기 위해 1/2 버너의 수만큼의 축열기가 설치된다. 측벽들 중 하나의 측벽의 하나의 버너의 하나의 1/2 버너가 동작하고, 상기 1/2 버너 뒤에 위치한 제 1 축열기에 의해 운반되고 가열되는 산화제를 갖는 화염을 생성하지만, 연도 가스는 그로부터 열을 회복시키는 제 2 축열기에 수집되고 운반되고, 상기 제 2 축열기는 다른 측벽 뒤에 상기 1/2 버너에 대항하게 위치된다. 사이클에서, 동일한 버너의 2개의 1/2 버너의 동작은 반전되어, 제 1의 1/2 버너의 동작을 중단시키고, 제 2의 1/2 버너를 동작 상태로 놓이게 하고, 제 2의 1/2 버너의 산화제는 제 2 축열기에 의해 운반되고 가열된다(그 동안 이전 단계는 연도 가스를 수집하였다). 제 1 축열기는 연도 가스를 수집하는데 사용된다. 그러므로, 용광로는 설정된 시간 길이동안(예를 들어 10 내지 40분) 한가지 방식으로 동작되고, 그 때 용광로의 동작은 반전된다. 횡방향 버너를 갖는 용광로의 경우에, 축열기는 용광로의 측벽 뒤에 위치된다.
본 발명, 특히 부유 유리 유닛에서 부유 유리로 형성될 수 있도록 유리를 용해하기 위해 횡방향 버너를 갖는 모든 유형의 유리 용광로에 관한 것이다. 유리는 상류 벽으로부터 하류 벽으로 그리고 2개의 측벽(브리스트 벽) 사이에서 용광로를 통해 이어진다. 횡방향 버너가 설치된 측벽(상호 평행한)은 일반적으로 7 내지 16m로 떨어져 있다. 버너는 서로 대항하게 위치한 2개의 1/2 버너 세트에서 브리스트 벽에 설비된다. 용광로는 일반적으로 3 내지 10개의 횡방향 버너를 포함하는데, 즉 각 브리스트 벽은 일반적으로 3 내지 10 주입기/산화제 입구 세트(즉 용광로에 대해 전체적으로 6 내지 20 주입기/공기 입구 세트)를 포함한다.
본 발명은 또한 축열기를 갖는 유리 용광로의 연소 연도 가스에서 질소 산화물(NOx)을 감소시키기 위한 본 발명에 따른 방법의 이용에 관한 것이다.
본 발명은 축열기를 갖는 유리 용광로의 연소 연도 가스에서 질소 산화물(NOx)을 감소시키기 위한 것이다.
도 1은 횡방향 버너 및 축열기를 갖는 유리를 용융하기 위한 용광로(41)를 위에서 본 도면
도 2는, 유리(7)의 흐름 라인을 따라 측면으로부터 보여진 섹션에서, 횡방향 버너를 갖는 용광로(1)를 도시한 도면.
도 3은, 비율(R)이 5 미만인 점을 제외하고, 동일한 가열 전력으로 도 2에서와 동일한 유리 가열 디바이스를 도시한 도면.
도 4는 도 4는 용융된 유리(36)의 배쓰를 포함하는 용광로의 하나의 브리스트 벽(30)에서 산화제 및 연료 유체에 충돌된 배향을 도시한 도면.
도 1은 횡방향 버너 및 축열기를 갖는 유리를 용융하기 위한 용광로(41)를 위에서 본 도면을 도시한다. 용광로(41)는 상류 벽(43), 하류 벽(44) 및 2개의 측벽(또는 브리스트 벽)(45 및 45')을 포함한다. 유리화가능한 물질은 도시되지 않은 상업적 디바이스를 통해 상류 벽(43)에 가까이 주입된다. 용융된 유리화가능한 물질은 화살표로 표시된 바와 같이 상류로부터 하류 방향으로 이어진다. 도시된 경우에, 유리는 변환 유닛(미도시)에 들어가기 전에 열적 조절을 위해 냉각 단계(47)를 통과하고, 이것은 평평한 유리를 생성하기 위한 부유 유리 설비(installation)일 수 있다. 용광로(41)에는 2개의 측벽을 통해, 4개의 버너가 설치되는데, 즉 차례로 동작하는 4개의 공기 1/2 버너의 2개의 행이 설치된다. 각 공기 1/2 버너는 덕트(8 및 8') 및 고온 공기 입구(9 및 9')를 통해 공급된 연료의 주입기(또는 주입기 그룹)를 포함한다. 주입기(주입기 그룹)는 공기 입구 아래에 위치한다. 개구부(9 및 9')는 대안적으로 고온 공기 입구 및 연도 가스 수집기로서 작용한다. 이들 개구부 각각은 축열기(10, 10')에 연결된다. 벽(45)의 주입기가 동작 중일 때, 벽(45')의 주입기는 동작 중이 아니다. 연도 가스는 이들에 대항하는 측벽(45)에서의 개구부(9')를 통과하고, 그 열은 축열기(10)에서 회복된다. 수십분 이후에, 용광로의 동작은 반전되는데, 즉 벽(45)에서의 1/2 버너의 동작은 중단되고{덕트(8)를 통과하는 연료 가스는 개구부(9)를 통하는 공기 흐름이 있을 때 스위치 오프된다}, 벽(45')에서의 공기 1/2 버너는 스위치 온되어, 덕트(8')를 통해 주입기에 공급하고, 고온 공기를 공기 입구(9')에 공급한다. 공기는 고온인데, 이는 발전기(10)에 의해 가열되기 때문이다. 수십분 이후에, 용광로의 동작은 다시 반전 등이 이루어진다(반전 사이클을 반복). 여기서 용광로에는 침지된 벽(11)이 설치되지만, 용융된 유리에서 컨베이어 벨트의 형성을 권한다.
도 2는, 유리(7)의 흐름 라인을 따라 측면으로부터 보여진 섹션에서, 횡방향 버너를 갖는 용광로(1)를 도시하며, 섹션의 평면은 하나의 버너 및 2개의 축열기를 통과한다. 용광로는 동작 중에 있다. 용광로는 용융된 유리(7)의 배쓰를 포함한다. 주입기(2 및 2'){단지 주입기(2)만이 도 2에서 동작 중에 있다}는 용광로의 브리스트 벽(측벽)에서 서로 대항하게 위치된다. 화염(15)은 좌측 1/2 버너로부터 빠져나가고, 주입기(2) 및 산화제 입구(3)를 포함한다. 산화제는 점선(5) 하에 내화 라이닝의 스택을 포함하는 축열기(4)를 통과한 후에 가열되고, 이러한 라인 위의 축열기의 부분은 축열기의 자유 공간(18)이고, 상기 자유 공간은 크라운(19)을 포함한다. 산화제는 축열기(4)에서 굵은 화살표의 경로를 뒤따르고, 주입기(2) 위에 용광로에서 발산한다. 여기서, 더욱이 비율(R)은 5와 13 사이로 설정되고, 화염은 용융된 유리(7)의 표면(6) 상으로 잘 프레스된다. 연소 연도 가스(11)는 화염이 유래하는 버너쪽으로 되돌아가는 화염 위에 순환 루프를 형성하는 경향이 있다. 연도 가스의 이러한 복귀는 화염을 아래로 밀어내고, 유리하게 화염을 유리의 표면 상으로 프레스한다. 유리로의 열의 전달은 최적화된다. 연도 가스는 동작 중인 버너에 대항하게 위치된 축열기(13)의 파이프(12)를 통해 빠져나가고, 축열기(13)를 통해 굵은 화살표의 경로를 뒤따른다. 이들 연도 가스는 점선(14) 하에 위치된 축열기(13)의 내화 라이닝을 가열한다.
도 3은, 비율(R)이 5 미만인 점을 제외하고, 동일한 가열 전력으로 도 2에서와 동일한 유리 가열 디바이스를 도시한다. 여기서, 화염(16)은 유리(7)의 표면(6) 상으로 그리 잘 프레스되지 않는다. 유리로의 열 에너지의 전달은 양호하지 않고, 그 결과, 크라운 온도(17)는 더 높아진다.
도 4는 용융된 유리(36)의 배쓰를 포함하는 용광로의 하나의 브리스트 벽(30)에서 산화제 및 연료 유체에 충돌된 배향을 도시한다. 산화제는 큰 단면의 파이프(31)를 통해 용광로로 발산하고, 상기 파이프의 크라운(32)은 아래로 향하고, 각도(33)(18° 내지 30°)를 수평으로 형성한다. 연료 공급 파이프(32)는 작은 단면의 각도(35)(3 내지 12°)를 수평으로 만든다. 따라서, 연료 및 산화제에 충돌된 배향은, 연료 및 산화제가 각각의 공급 파이프를 떠나는 지점에서 수렴한다. 산화제 공급 파이프의 크라운 방향과 연료 공급 파이프의 방향 사이에 형성된 각도(37)는 각도(33 및 35)의 합이다(상기 합은 일반적으로 21 내지 42°의 범위이다).
예 1 내지 3
10.7m x 33.5m를 측정하는 유리 용광로 상에서 테스트가 수행되었고, 그 브리스트 벽에는 7개의 버너(14개의 주입기 그룹, 14개의 공기 입구 및 14개의 축열기)가 설치되었다. 1/2 버너들 중 하나의 산화제 임펄스는 변경되고, 표 1에 표시된 바와 같이 다양한 파라미터가 분석되었다.
모든 테스트는 동일한 전력으로 수행되었고, 연료는 액체 가스 오일이었다. NOx 및 CO 함량은 연도 가스를 수집하는 축열기의 자유 공간에서 측정되었다.
화염은 예 2의 경우에 중간치(R)로 정확하게 아래로 프레스되었고, 이것이 최소의 크라운 온도, 및 유리 품질 및 연도 가스(NOx 및 CO)의 해로움에 관해 우수한 파라미터의 집합을 초래하게 된다는 것을 알게 되었다.
[표 1]
액체 연료 오일
Figure pct00001
예 4 내지 6
절차는, 연료가 가스 이중 임펄스 주입기를 통해 주입된 천연 가스라는 점을 제외하고 예 1 내지 3과 같다. 1/2 버너들 중 하나의 동작 상태는 표 2에 따른 조건 하에 변경되었다. 모든 테스트는 동일한 전력으로 수행되었다. 화염은 예 5의 경우에 중간치(R)로 정확하게 아래로 프레스되었고, 예 5는 최소의 크라운 온도(용광로 및 축열기), 및 유리 품질 및 연도 가스(NOx 및 CO)의 해로움에 관해 우수한 파라미터의 세트에 의해 증명되었음을 알게 되었다.
[표 2]
천연 가스
Figure pct00002

Claims (16)

  1. 횡방향(transverse) 버너가 설치되고 축열기(regenerators)가 설비된 측벽을 포함하는 용광로를 이용하여 용융된 유리를 가열하는 방법으로서,
    적어도 하나의 횡방향 버너에는 30 부피% 미만의 산소를 포함하는 산화제, 및 연료의 임펄스에 대한 산화제의 임펄스의 비율이 5 내지 13이 되도록 하는 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 횡방향 버너에는 산화제, 및 연료의 임펄스에 대한 산화제의 임펄스의 비율이 6 내지 11이 되도록 하는 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 연료의 임펄스에 대한 산화제의 임펄스의 비율이 9.5 미만인 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화제는 25 부피% 미만의 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제 공급 파이프의 크라운(crown)은 18 내지 30°의 각도를 수평으로 만드는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제 공급 파이프의 크라운의 방향과 연료 공급 파이프의 방향 사이에 형성된 각도는 21 내지 42°인 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너의 연료 입구 단면에 대한 산화제 입구 단면의 비율은 20 내지 2.105인 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡방향 버너에 대한 산화제 입구는 각 측벽에서 0.5 내지 2m2의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡방향 버너는 4 내지 12메가와트의 전력을 갖는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 횡방향 버너가 설치된 측벽은 7 내지 16m로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용광로는 3 내지 10개의 횡방향 버너를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제에서의 총 산소 함량은 15 부피%보다 큰 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너에는 액체 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 버너는 액체 연료를 분무하는 주입기를 포함하고, 상기 주입기는 액체 연료 공급 파이프 및 분무 액체 공급 파이프를 포함하고, 상기 액체 연료 공급 파이프는 상기 주입기로부터 배출되기 전에 상기 연료를 회전 중공 제트의 형태로 되게 하기 위해 경사 통로로 관통된 요소를 포함하고, 상기 통로 각각의 모체(generatrix)는 액체 연료가 공급되는 방향과 10° 미만의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버너에는 기체 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는, 용융된 유리를 가열하는 방법.
  16. 축열기를 갖는 유리 용광로의 연소 연도(flue) 가스에서 NOx를 감소시키는, 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 방법의 사용 방법.
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