KR20180081136A - 플로트 유리 제조 방법 및 설비 - Google Patents
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Abstract
산화제(28)와 함께 연료(27)의 연소에 의해 가열된 용융 챔버로부터 용융 유리(3)를 수용하는 플로트 챔버(4) 내로 도입된 환원성 가스 조성물(100)의 적어도 일부가, 환원성 가스 조성물(100)의 상기 일부가 플로트 챔버(4) 내에 도입되기 전에 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 열 교환에 의해 예열되는 유리 제조 방법, 및 상기 유리 제조 방법에 사용하기 위한 설비.
Description
본 발명은 플로트 유리(float glass) 제조 방법 및 플로트 유리 제조 설비에 관한 것이다.
플로트 유리 제조 방법, 간단히 "플로트 방법"은 1954년 또는 그 이전에 필킹턴 브라더스 리미티드(Pilkington Brothers Limited)사에 의해 개발된 판 유리(flat glass) 형성 방법이다.
플로트 방법에서, 유리 용융로로부터의 용융 유리의 연속적인 스트림은 "플로트 배쓰(float bath)"라고 지칭되는 챔버 내부의 용융 주석 배쓰의 표면 상에 주입된다. 용융 유리는 주석 용융물의 표면 위로 퍼지고, 주석 배쓰 상에 부유하는 유리 리본(glass ribbon)을 형성한다. 유리 리본은 용융 유리 입구 반대측에 위치된 컨베이어 롤러에 의해 주석 배쓰를 따라 이동된다.
초기에, 즉 용융된 유리 입구 근처에서, 유리는 이 유리가 주석 배쓰의 상부 상에 퍼지고 심지어 널리 퍼지기에 충분히 높은 온도로 유지된다. 더 하류에서는, 리본이 손상되지 않고 컨베이어 롤러에 의해 주석 배쓰로부터 들어올려지기에 충분히 점도가 높아질 때까지 리본은 점진적으로 냉각된다.
따라서, 플로트 방법의 제1 주요 양태는 플로트 챔버 내의 유리 리본의 정밀하게 제어된 온도 프로파일이다.
필킹턴 브라더스 리미티드에 양도된 US-A-2911756에서의 원래의 플로트 방법의 설명에는, 몇 개의 온도 제어 방법이 개시되어 있다.
제1의 예시적인 온도 제어 프로세스에서, 용융 금속 배쓰의 온도는 용융 금속 배쓰 내에 위치된 열 조절 수단으로 제어된다. 상기 온도 제어 수단은 예를 들어, 욕조를 빠져나가기 전에 리본을 냉각시키는 온도로 배쓰를 유지할 목적으로 배쓰를 통해 냉각 유체를 통과시키기 위한 도관일 수 있다. "불꽃 마감(fire finish)"을 갖는 유리가 요망되는 경우, 탱크의 진입 단부에 보다 근접한 열 조절 수단은 유리 리본의 하측면을 재용융하고 광택나게 하기 위해 침지 히터(immersion heater)일 수 있다. 가열 전극은 또한 배쓰의 각 단부에 배치될 수 있다. 배쓰 및 유리 리본 위에 위치된 플로트 탱크의 헤드 스페이스(head space)에 필요한 온도 조건의 유지를 보장하기 위해, 열 조절기가 상기 헤드 스페이스에 제공될 수 있다. 상기 열 조절기는 유리 리본의 상측 표면 상에 원하는 열 처리를 생성하기 위해 헤드 스페이스 내에 배치된 방사 히터(radiant heater)일 수 있다.
US-A-2911759의 플로트 탱크의 예시적인 대안 구성에 따르면, 버너 세트가 플로트 탱크의 헤드 스페이스 내로 도입된 가스 및 용융 금속 배쓰를 가열하는 데 사용된다. 탱크의 가열 및 냉각 섹션에서, 지붕(roof)은 연도(flue)의 바닥을 형성한다. 비산화성 가스를 헤드 스페이스 내로 공급하는 덕트가 연도 내부에 배치된다. 연도에는, 버너 화염 및 고온 연소 가스가 연도 내로 도입되는 입구가 제공된다. 이 배열은 비산화성 가스가 덕트의 벽을 통한 고온 연소 가스와의 열 교환에 의해 예열되도록 한다.
연도의 바닥으로서 지붕을 구성함으로써, 지붕은 화염 및 가스의 열을 직접 받게 되고, 그에 따라 지붕 아래에서 부유하는 리본 상에 헤드 스페이스를 통해 균등한 방사열을 지향시킨다. 편리하게, 탱크를 빠져나가기 전에 리본을 냉각시키는 온도로 배쓰를 유지할 목적으로, 배쓰를 통해 냉각 유체를 통과시키기 위한 도관이 제공된다.
욕조 위를 통과하는 유리에 "불꽃 마감"을 생성하기 위해, 침지 히터가 탱크의 진입 단부에 보다 근접하게 제공되어 리본의 하측면을 재용융시킬 수 있다.
플로트 탱크는, 또한 유리 리본을 수용하는 중앙 레인(lane)으로부터 분리된 2개의 측부 레인을 구비한다. 플로트 탱크의 2개의 측부 레인에는, 추가적인 버너가 유리 리본으로부터 멀리 떨어져 있는 용융 금속을 가열하도록 제공된다.
US-A-2911759에 따른 플로트 탱크의 추가 예시적인 구현예에서, "불꽃 마감"은 지붕 내에 위치된 버너를 갖는 내화 후드 구조체(refractory hood structure)에 의해 얻어지며, 이에 의해 각각의 상기 버너는 화염 아래에서 이동하는 유리 리본의 상측 구조체를 휩쓰는 화염 시트를 생성한다.
1954년 또는 그 이전의 플로트 방법의 개념 이래로, 플로트 방법은 전 세계적으로 주요 판 유리 형성 방법이 되었고 아직도 이용되고 있다.
산업적인 실시에 있어서, 플로트 배쓰의 지붕 내의 또는 그 근처의 전기 가열 요소에 의해, 선택적으로는 플로트 배쓰의 하류 단부에서 유리 리본에 근접한 냉각 요소와 조합하여, 플로트 배쓰 내의 온도 제어가 달성된다.
이것은 WO 2014/148510에 예시되어 있다.
US-A-3976460에 개시된 바와 같은 이러한 유형의 온도 제어의 특정 구현예에 따르면, 플로트 챔버의 상측 부분에는, 복수의 열 교환기가 플로트 챔버의 지붕으로부터 현수된 전기 가열 요소의 전기 연결부를 냉각시키도록 제공된다. 상기 열 교환기는 또한 보호성 분위기 가스가 대체로 열 교환기로부터 떨어진 선택된 위치에서 플로트 챔버 내로 도입되기 전에 보호성 분위기 가스를 예열하는 데 사용된다.
전형적인 플로트 배쓰는 플로트 배쓰의 상이한 구역을 가열하는 수백 개의 가열 전극을 구비할 수 있다. 적절한 온도 제어는 에너지를 절약하고, 유리 불량품의 양을 감소시키고, 그에 따라 플로트 챔버의 생산성을 증대시킨다.
제2 주요 양태는 용융 주석의 산화를 방지할 필요가 있다는 것이다. 이것은 플로트 배쓰 전체에 걸쳐 환원 분위기를 유지함으로써 달성된다.
양호한 실시는 시간당 적어도 3회 내지 5회의 가스 전환 횟수(gas turnover)를 필요로 하며, 가스 전환 횟수는 플로트 배쓰 내의 환원 분위기가 완전히 대체되는 시간당 횟수이다.
전형적인 플로트 탱크는 약 1200 내지 1500 N㎥/h의 고순도 질소 및 70 내지 100 N㎥/h의 고순도 수소를 소비하여 주석 배쓰를 위한 질소/수소 환원 분위기를 제공한다.
환원 분위기의 추가적인 기능은 산소-함유 공기의 침투를 방지하기 위해 플로트 탱크의 유리 입구 및 출구를 뒤덮는 것이다.
통상적으로, 환원 분위기에 대응하는 가스는 근처-주위 온도로 플로트 배쓰의 상부 내로 주입되고, 유리 리본 및 용융 주석과 접촉하기 전에 전기 가열 요소에 의해 가열된다. 그 후에, 가스는 플로트 챔버로부터 배기되고, 대기로 배출된다.
플로트 챔버의 가스 소비를 감소시키기 위해, 환원 분위기를 위한 재순환 시스템이 제안되었으며, 이에 의해 배기된 가스는 냉각, 여과, H2S-제거, O2-제거, H2O-제거 및 선택적으로 다른 정화 단계를 거친다. 그런 다음, 냉각되고 정화된 가스는, 이전에 설명된 방식으로 플로트 챔버 내로 재주입되기 전에, 새로운 가스, 예를 들어 새로운 질소 및 수소로 보충된다.
환원 분위기를 위한 재순환 시스템을 갖거나, 갖지 않는 경우에, 플로트 배쓰의 전기 에너지 소비 중 상당 부분은 유리 리본 및 주석 배쓰와 접촉하기 전에 플로트 배쓰 내부의 가스를 가열하는 데 사용된다.
본 발명의 목적은 개선된 에너지 효율을 갖는 플로트 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이것은 산화제와 함께 연료의 연소에 의해 가열된 용융로에서 용융 유리가 제조되는 유리 제조 방법에 의해 달성된다.
산화제는 공기일 수 있지만, 바람직하게는 산소-풍부 산화제, 즉 21 체적% 초과 및 최대 100 체적% 까지의 산소 함유량을 갖는 산화제이다. 산소-풍부 산화제의 산소 함유량은 유리하게는 적어도 50 체적%, 보다 유리하게는 적어도 80 체적%, 바람직하게는 적어도 90 체적%, 보다 바람직하게는 적어도 97 체적%이다. 연료 및 산화제는 하기에서 집합적으로 "연소 반응물(combustion reactant)"이라고 지칭된다.
용융로에서의 연료의 연소는 열 및 연소 가스 또는 흄(fume)을 발생시킨다. 흄은 적어도 900℃ 및 최대 1550℃ 까지의 온도로 용융로로부터 배기된다.
용융로로부터, 용융 유리는 플로트 챔버 내로, 즉 플로트 배쓰 내로 연속적으로 주입된다.
용융 유리는 플로트 챔버 내부의 용융 주석 배쓰 상에 부유하는 유리 리본을 형성한다. 그 후에, 이러한 유리 리본은 컨베이어 롤러에 의해 플로트 챔버로부터 연속적으로 배기된다.
상기 프로세스 동안에, "환원성 가스 조성물"이라고도 지칭되고, 적어도 99.9 체적% 및 최대 100 체적% 까지의 불활성 가스 및 환원성 가스로 이루어진 가스 조성물이 플로트 챔버 내로 도입되어, 주석 배쓰 및 유리 리본 위에 환원 분위기를 유지한다.
이와 같은 가스 조성물은 플로트 챔버로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 배기되고, 새로운 환원성 가스 조성물로 대체된다. 이와 같은 방식으로, 플로트 챔버 내의 환원 분위기의 조성물은 효과적이고 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스 조성물의 적어도 일부에 대응하는 가스 성분은 용융 챔버로부터 배기된 흄과의 열 교환에 의해 예열된 후에, 상기 예열된 가스 성분이 가스 조성물의 일부로서 플로트 챔버 내로 도입되고, 이에 의해 상기 일부는 100%의 가스 조성물, 즉 가스 조성물 자체일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 가스 성분은 용융로로부터 배기된 흄과의 간접적인 열 교환에 의해 예열된다.
본 명세서에 있어서, 제1 유체와 제2 유체 사이의 "간접적인 열 교환"이라는 표현은 상대적으로 고온 유체인 제1 유체가 2개의 유체를 분리하는 제1 벽을 통한 열 교환 또는 열 전달에 의해 중간 열-전달 유체를 가열하는 데 사용되는 프로세스를 지칭한다. 그런 다음, 그에 따라 가열된 열-전달 유체는 열-전달 유체와 제2 유체를 분리하는 제2 벽을 통한 열 교환 또는 열 전달에 의해 제2 유체를 가열하는 데 사용된다.
제1 유체와 제2 유체 사이의 "직접적인 열 교환"이라는 표현은 상대적으로 고온 유체인 제1 유체가 제1 유체와 제2 유체를 분리하는 벽을 통한 열 전달에 의해 제2 유체를 가열하는 데 사용되는 프로세스를 지칭한다.
따라서, 전술한 간접적인 열 교환에서, 제1 유체는 직접적인 열 교환에 의해 중간 열-전달 유체를 가열하고, 가열된 열-전달 유체는 직접적인 열 교환에 의해 제2 유체를 가열한다.
가스 성분이 흄과의 간접적인 열 교환에 의해 예열되는 유리 제조 방법의 일 실시예에 따르면, 용융로로부터 배기된 흄은 보일러, 특히 열 회수 보일러 내로 도입되어 증기를 발생시킨다. 그 후에, 이와 같은 발생된 증기는 증기와의 직접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 예열하기 위한 가열된 열-전달 유체로서 사용된다.
대안적인 구현예에 따르면, 용융로로부터 배기된 흄은 이 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 "중간 가스"라고 지칭되는 가스성 중간 열 전달 유체를 가열하는 데 사용되며, 그에 따라 얻어진 가열된 중간 가스는 이 가열된 중간 가스와의 직접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 예열하는 데 사용된다. 그러한 경우에, 가열된 중간 가스는 바람직하게는 또한, 직접적인 열 교환에 의해 연소 반응물 중 적어도 하나를 예열하는 데 사용된다.
다시 말해서, 다음에, 가열된 중간 가스는 또한 용융로의 상류에서 직접적인 열 교환에 의해 연료 및/또는 산화제의 일부 또는 전부, 바람직하게는 적어도 산화제(의 일부), 보다 바람직하게는 산화제(의 적어도 일부) 및 연료(의 적어도 일부) 둘 모두를 가열하는 데 사용된다.
가스 성분 및 적어도 하나의 연소 반응물의 예열은, 특히 상기 유체가 예열되어야 하는 온도에 따라, 병렬로 또는 직렬로 실행될 수 있다.
중간 가스는 유리하게는 자유롭게 이용 가능하고 일반적으로 사용하기에 안전한 공기일 수 있다. 다른 중간 가스가 또한 사용될 수 있다.
예열 단계 또는 단계들 후에, 특히 중간 가스가 공기인 경우, 중간 가스는 대기로 방출될 수 있다.
공기가 유리 용융로 내의 산화제 및 중간 가스로서 사용되는 경우, 가열된 중간 가스(즉, 가열된 공기)의 적어도 일부 및 선택적으로 전부는, 유리 성분을 예열하는 데 사용된 후에(전술함), 그리고 선택적으로 연료(의 적어도 일부)를 예열하는 데도 사용된 후에(또한 전술함), 유리 용융로 내의 산화제로서 사용될 수 있다.
중간 가스는 또한 폐쇄 루프(closed loop) 내에서 순환할 수 있다. 그러한 경우에, 예열 단계 또는 단계들 후에, 중간 가스는 노로부터 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 다시 가열된다. 이러한 구현예는 중간 가스가 공기 이외의 가스인 경우에 특히 바람직하지만, 또한 중간 가스가 공기인 경우에도 유용하다.
마찬가지로, 가스 조성물은 폐쇄 루프 내에서 순환할 수 있다. 그러한 경우에, 플로트 챔버로부터 배기된 가스 조성물은 냉각 및 정화되고, 필요한 경우 추가적인 가스 조성물, 특히 추가적인 환원성 가스 및/또는 추가적인 불활성 가스로 보충된 후에, 전술한 방식으로 플로트 챔버 내로 재도입된다.
본 명세서에서, "불활성 가스"는 플로트 챔버 내의 유리 또는 용융 주석과 반응하지 않는 가스를 지칭한다. 불활성 가스는 특히 질소, 아르곤 또는 헬륨, 또는 상기 가스 중 적어도 2개의 혼합물일 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 불활성 가스로서는 질소가 일반적으로 바람직하다.
환원성 가스는 에탄, 메탄, 수소, 암모니아 또는 일산화탄소, 또는 상기 가스 중 적어도 2개의 혼합물일 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 환원성 가스로서는 수소가 일반적으로 바람직하다.
결과적으로, 바람직한 환원성 가스 조성물은 적어도 99.9 체적% 및 최대 100 체적%까지의 질소 및 수소로 이루어진다.
특히 용융로로부터 배기된 흄이 예열 단계 동안에 응축되기 쉬운 물질 및/또는 먼지로 과도하게 채워지지 않은 경우, 가스 성분은 또한 용융로로부터 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 예열될 수 있다.
그러한 경우에, 용융로로부터 배기된 흄은 또한 연소 반응물 중 적어도 하나(의 일부)를 예열하는 데 사용될 수 있다. 배기된 흄에 의해, 바람직하게는 산화제(의 일부 또는 전부), 보다 바람직하게는 산화제(의 일부 또는 전부) 및 연료(의 일부 또는 전부)가 예열된다. 이러한 경우에, 연소 반응물 중 적어도 하나의 이러한 예열은 바람직하게는 배기된 흄과 연소 반응물(들) 사이의 직접적인 열 교환에 의해 달성된다.
대안적인 구현예에 따르면, 가스 성분은 용융로로부터 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 예열되고, 그 후에, 예열된 가스 성분은 연소 반응물 중 적어도 하나(즉, 산화제, 연료, 또는 산화제 및 연료)(의 일부 또는 전부)를 예열된 가스 성분과 적어도 하나의 연소 반응물 사이의 직접적인 열 교환에 의해 예열하는 데 사용된다.
적어도 하나의 연소 반응물의 예열에 이어서, 예열된 가스 성분은 전술한 바와 같은 플로트 챔버 내에 도입되고, 적어도 하나의 예열된 연소 반응물은 용융로에 공급되어 용융로 내에서 연소된다.
일 구현예에 따르면, 가스 성분의 유동은 플로트 챔버를 포함하지 않는 폐쇄 루프 내에서 순환한다.
그러한 경우에, 상기 가스 성분의 유동은 용융로로부터 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 가열될 수 있다. 그에 따라 가열된 가스 성분의 유동은 연소 반응물 중 적어도 하나(의 일부 또는 전부)(즉, 산화제, 연료, 또는 산화제 및 연료 둘 모두의 일부 또는 전부)를 예열하는 데 사용된다.
또한, 가열된 가스 성분의 유동의 일부는 적어도 하나의 연소 반응물의 예열의 상류 또는 하류에서, 또는 대안적으로 두 연소 반응물의 가열 사이에서 폐쇄 루프로부터 추출된다. 가열된 가스 성분의 유동의 추출된 부분은 전술한 방식으로 가스 조성물의 일부로서 플로트 챔버 내로 도입된다.
본 발명에 따라 예열되는 가스 성분은 불활성 가스, 특히 질소일 수 있다. 대안적으로, 플로트 챔버 내로 도입된 가스 성분 및 가스 조성물은 동일하거나 실질적으로 동일한 화학 조성을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 플로트 챔버로부터 배기된 가스 조성물은, 바람직하게는 그 내부에 존재하는 적어도 일부의 오염물질의 제거에 이어서, 대기로 방출된다.
추가 구현예에 따르면, 예열되는 가스 성분은 이전에 플로트 챔버로부터 배기된 가스 조성물을 포함하거나 그 가스 조성물로 이루어진다.
그러한 경우에, 플로트 챔버로부터 배기되는 환원성 가스 조성물의 적어도 일부는 재순환되고, 플로트 챔버 내로 재도입되기 전에 예열된다.
그러한 경우에, 플로트 챔버 내로 재도입되기 전에 배기된 가스 조성물의 재순환된 부분을 정화하는 것이 일반적으로 바람직하다. 배기된 가스 조성물의 이와 같은 정화는 통상적으로 가스 조성물이 냉각되는 것을 필요로 하기 때문에, 배기된 가스 조성물의 정화는 유리하게는 가스 조성물의 재순환된 부분이 본 발명에 따라 예열되고 플로트 챔버 내로 재도입되기 전에 일어난다.
가스 성분이 플로트 챔버로부터 이전에 배기된 가스 조성물을 포함하거나 그 가스 조성물로 이루어지는 경우에, 가스 성분은 예열되기 전 또는 후에 그리고 플로트 챔버 내로 재도입되기 전에, 수소와 같은 새로운 환원성 가스 및/또는 질소와 같은 새로운 불활성 가스로 보충된다. 이러한 방식으로, 플로트 챔버 내로 도입된 가스 조성물이 요구되는 환원성 가스 조성물을 가지며, 플로트 챔버에서 요구되는 가스 전환 횟수를 보장하기에 충분한 가스 조성물이 이용 가능하다는 것이 보장될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 환원성 가스 조성물이 플로트 챔버 내로 도입되기 전에 상류 용융로로부터 배기된 흄에 존재하는 열을 사용하여 환원성 가스 조성물의 가스 성분을 예열해서 플로트 챔버 내부에 규칙적으로 재생된 환원 분위기를 생성한다. 그에 따라 가스 조성물의 가스 성분을 예열함으로써, 플로트 챔버의 필수적인 온도 제어가 용이해지고, 전형적으로 플로트 배쓰의 지붕 내의 또는 그 근처의 가열 요소에 의한 플로트 챔버 내의 온도 제어에 요구되는 추가적인 에너지, 특히 전기의 양이 매우 현저하게 감소되고, 그에 따라 유리 제조 방법의 전반적인 에너지 효율을 향상시킨다.
최적화된 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 가스 조성물이 플로트 챔버 내로 도입되는 온도를 검출하는 단계 및 검출된 온도의 함수로 상기 가열 요소에 의해 공급된 열을 조정하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 가열 요소에 의한 에너지 소비를 최소화하면서 원하는 온도 프로파일이 플로트 챔버 내부에 유지되는 것을 보장한다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 유리 제조 설비에 관한 것이다.
상기 설비는 하나 이상의 버너가 구비된 유리 용융로를 포함한다. 용융로는 용융-유리 출구 및 흄 출구를 갖는다.
설비는 또한 용융로의 용융-유리 출구의 하류에 플로트 챔버를 포함한다.
플로트 챔버는 용융 주석 배쓰를 수용하기 위한 용기(basin)를 갖는다. 플로트 챔버는 용기 위의 지붕, 용융-유리 입구, 및 플로트 챔버로부터 유리 출구를 통해 유리 리본을 배출하기 위한 컨베이어 롤을 구비한다.
플로트 챔버는 환원성 가스 조성물을 플로트 챔버 내로 도입하기 위한 하나 이상의 가스 입구 및 환원성 가스 조성물을 플로트 챔버로부터 배기시키기 위한 가스 출구를 추가로 포함한다. 하나 이상의 가스 입구는 플로트 챔버의 지붕 내에 또는 그에 인접하게 위치된다.
플로트 챔버는, 통상적으로 또한 플로트 챔버의 지붕 내에 또는 그 근처에 적어도 하나, 및 일반적으로 하나 초과의 가열 요소를 구비하고, 유리 출구 근처의 용기 위에 하나 이상의 냉각 요소를 포함할 수 있다.
유리 제조 설비는 또한 용융로의 흄 출구의 하류에 열 회수 유닛을 포함한다.
이와 같은 열 회수 유닛은 용융로로부터 그 흄 출구를 통해 배기된 흄으로부터 열을 회수하도록 적응된다.
본 발명에 따르면, 열 회수 유닛은,
- 불활성 가스,
- 적어도 99.9 체적%(즉, 99.9 체적% 내지 100 체적%)의 불활성 가스 및 환원성 가스로 이루어진 가스 조성물
중에서 선택된 가스 성분의 공급원에 연결된다.
이전에 언급된 바와 같이, 불활성 가스는 바람직하게는 질소이고, 환원성 가스는 바람직하게는 수소이다. 바람직한 가스 조성물은 적어도 99.9 체적%의 질소 및 수소로 이루어진다.
열 회수 유닛은 또한 용융로로부터 그 흄 출구를 통해 배기된 흄과의 직접 또는 간접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 예열하도록 적응된다.
열 회수 유닛은 가스 성분 출구를 제공한다. 이와 같은 가스 성분 출구는 플로트 챔버의 적어도 하나의 가스 입구, 바람직하게는 플로트 챔버의 모든 가스 입구와 유체 연결되어 있다. 이와 같은 유체 연결에 의해, 열 회수 유닛에서 가열된 가스 성분은 플로트 챔버 내로 도입될 수 있다.
본 명세서에서, 2개의 요소는, 유체가 2개의 요소 중 하나로부터 2개의 요소 중 다른 하나로 또는 그 내로 유동할 수 있게 하기 위해, 예를 들어 채널 또는 도관에 의해 상기 2개의 요소가 연결되는 경우에 "유체 연결되어" 있거나, "유체적으로 연결되어" 있다.
설비의 일 구현예에 따르면, 플로트 챔버의 가스 출구는 플로트 챔버로부터 그 가스 출구를 통해 대기로 배기된 가스를 배출하기 위한 스택(stack)과 유체 연결되어 있다.
열 회수 유닛은 또한 플로트 챔버의 가스 출구를 플로트 챔버의 하나 이상의 가스 입구에 유체적으로 연결하는 폐쇄 순환 회로를 포함할 수 있고, 이에 의해 플로트 챔버로부터 배기된 환원성 가스 조성물이 플로트 챔버 내로 다시 재순환될 수 있게 한다. 상기에서 이미 설명된 바와 같이, 이것은 일반적으로 배기된 환원성 가스의 냉각 및 정화를 필요로 하고, 그에 따라 상기 폐쇄 순환 회로는 일반적으로 적어도 하나의 냉각 유닛 및 적어도 하나의 정화 유닛을 포함한다. 플로트 챔버에서의 환원성 가스 조성물, 보다 구체적으로는 환원성 가스의 화학 반응, 및 정화 동안의 환원성 가스 조성물의 손실로 인해, 일반적으로 플로트 챔버 내로 재도입되기 전에 재순환된 환원성 가스 조성물을 보충하는 것이 필요하다. 거기에서, 폐쇄 순환 회로는 적어도 불활성 가스의 공급원 및 환원성 가스의 공급원과 유체 연결되어 있다.
열 회수 유닛이 이와 같은 폐쇄 순환 루프를 포함하는 경우, 열 회수 유닛은 통상적으로 냉각 및 정화 유닛의 하류의 상기 회로에서 재순환된 환원성 가스 조성물을 가열하도록 적응된다.
그러한 경우에, 열 회수 유닛에 의해 가열된 가스 성분은 정화되고 재순환된 환원성 가스 조성물이고, 플로트 챔버는 상기 가스 성분의 공급원으로서 작용한다.
이와 같은 폐쇄 순환 회로의 부재시에, 열 회수 유닛에서 가열될 가스 성분은 전형적으로,
- 불활성 가스가 환원성 가스와 혼합되어 환원성 가스 조성물을 형성하기 전의, 불활성 가스의 공급원으로부터의 불활성 가스, 또는
- 플로트 챔버 내로 도입되기 전의 환원성 가스 조성물 자체이다.
본 발명에 따른 설비의 열 회수 유닛은,
- 용융로로부터 흄 출구를 통해 배기된 흄과의 열 교환에 의해 증기를 발생시키기 위한 열 회수 보일러; 및 상기 열 회수 보일러의 하류에,
- 열 회수 보일러에서 발생된 증기와의 직접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 가열하기 위한 열 교환기를 포함한다는 점에서,
흄과의 간접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 가열하도록 적응될 수 있다.
열 회수 보일러 대신에, 흄과의 간접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 가열하기 위한 열 회수 유닛이 사용될 수 있으며, 이 열 회수 유닛은,
- 용융로로부터 그 흄 출구를 통해 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 중간 가스를 가열하기 위한 1차 열 교환기, 및
- 1차 열 교환기에서 가열된 중간 가스와의 직접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 가열하기 위한 2차 열 교환기를 포함한다.
본 명세서에서, "열 교환기"라는 용어는, 2개의 유체가 적어도 하나의 벽, 즉 두 유체 모두와 접촉하고 2개의 유체 중 더 고온 유체로부터 2개의 유체 중 더 저온 유체로 열을 전달할 수 있는 열 교환 벽에 의해 서로 분리된 상이한 회로 내에서 순환하는 장치를 지칭한다.
1차 및 2차 열 교환기는 2개의 상이한 열 교환 장치일 수 있거나, 단일의 열 교환 장치의 일부일 수 있다.
1차 열 교환기 및 2차 열 교환기는 중간 가스의 폐쇄 순환 루프에 통합될 수 있다. 상기 폐쇄 순환 루프에 의해, 1차 열 교환기에서 가열된 중간 가스는 가스 성분을 가열하기 위한 열원으로서 2차 열 교환기로 이송된다. 그 후에, 폐쇄 순환 루프는 방금 냉각된 중간 가스를 다시 1차 열 교환기로 이송한다.
대안적으로, 중간 가스는 개방 회로 내에서 이송될 수 있고, 2차 열 교환기에서 가스 성분을 가열하는 데 사용된 후에 1차 열 교환기로 복귀되지 않을 수 있다.
특정 구현예에 따르면, 열 회수 유닛은 1차 및 2차 열 교환기에 부가하여 추가의 열 교환기를 포함한다. 상기 추가의 열 교환기는 연소 반응물의 공급원에 유체적으로 연결되어 있으며, 이 연소 반응물은,
- 산화제, 또는
- 연료이다.
또한, 추가의 열 교환기는 또한 용융로의 적어도 하나의 버너에 유체적으로 연결되어, 추가의 열 교환기에서 가열된 연소 반응물을 상기 적어도 하나의 버너에 공급한다.
산화제는 바람직하게는 상기에서 규정된 바와 같은 산소-풍부 산화제이다.
2차 열 교환기 및 추가의 열 교환기는 1차 열 교환기에서 가열된 중간 가스의 유동에 대해 서로 직렬 또는 병렬로 위치될 수 있다. 2차 및 추가의 열 교환기가 직렬로 위치되는 경우에, 2차 열 교환기는 추가의 열 교환기의 상류 또는 하류에 있을 수 있다. 추가의 열 교환기는 중간 가스와의 직접적인 열 교환에 의해 연료를 예열하기 위한 열 교환기 및 상기 중간 가스와의 직접적인 열 교환에 의해 산화제를 예열하기 위한 열 교환기를 포함할 수 있다.
상기 열 교환기 각각은, 이와 같이 추가의 열 교환기에 대하여 전술한 바와 같이, 2차 열 교환기와 병렬 또는 직렬로(상류 또는 하류에) 위치될 수 있다. 1차, 2차 및 추가의 열 교환기는 모두 전술한 바와 같이 중간 가스의 폐쇄 순환 루프에 통합될 수 있다.
대안적인 구현예에 따르면, 열 회수 유닛은 용융로로부터 그 흄 출구를 통해 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 가스 성분을 가열하도록 적응된 제1 열 교환기를 포함할 수 있다. 상기에서 이미 언급된 바와 같이, 이러한 구현예는 상기 흄이 제1 열 교환기에서 응축될 수 있는 오염물질 및/또는 먼지로 과도하게 채워지지 않은 경우에 특히 유용하다.
그러한 경우에도, 설비는 간접적인 가스 성분 가열을 갖는 구현예의 맥락에서 전술한 바와 같은 추가의 열 교환기를 포함할 수 있다. 선택적으로, 추가의 열 교환기는 연료 열 교환기 및 산화제 열 교환기를 포함한다.
일부의 경우에, 추가의 열 교환기는 용융로로부터 배기된 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 연료 및/또는 산화제를 예열하도록 적응될 수 있다.
바람직한 구현예에 따르면, 추가의 열 교환기는 제1 열 교환기에서 가열된 가스 성분과의 직접적인 열 교환에 의해 연료 및/또는 산화제를 가열하도록 적응된다.
그러한 경우에, 열 회수 유닛은, 가스 성분이 가열되는 제1 열 교환기와 가열된 가스 성분이 연료 및/또는 산화제를 예열하는 데 사용되는 추가의 열 교환기 사이에, 가스 성분의 유동, 예를 들어 불활성 가스의 유동, 또는 플로트 챔버 내로 도입된 환원성 가스 조성물과 동일한 화학 조성을 갖는 가스의 유동을 순환시키기 위한 폐쇄 가스 순환 회로를 포함할 수 있다. 이와 같은 폐쇄 가스 순환 회로는 추기 개구(bleed opening) 및 공급 개구를 추가로 제공한다.
추기 개구는 플로트 챔버의 적어도 하나의 가스 입구와 유체 연결되어 있다.
따라서, 추기 개구는 제1 열 교환기 내에서 가열된 가스 성분의 일부분을 추출하고 추출된 일부분을 가스 조성물의 적어도 일부로서 플로트 챔버 내로 도입하도록 적응된다.
가스 순환 회로의 공급 개구는 가스 성분의 공급원과 유체 연결되어 있으며, 그에 따라 가스 성분의 추출된 일부분을 상기 공급원으로부터의 새로운 가스 성분으로 대체하도록 적응된다.
유리 제조 설비의 플로트 챔버는 전형적으로 그 지붕 내에 또는 그에 인접하게 위치된 가열 요소뿐만 아니라, 상기 가열 요소 각각에 의해 발생된 열을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다.
설비의 바람직한 구현예에 따르면, 설비는 또한 하나 이상의 가스 입구를 통해 플로트 챔버 내로 도입되는 가스 조성물의 온도를 검출하기 위한 하나 이상의 온도 검출기를 포함한다. 그러한 경우에, 제어 유닛은 유리하게는, 플로트 챔버 내로 도입된 가스 조성물의 검출된 온도(들)의 함수로, 특히 각각의 가열 요소에 가장 근접한 하나 이상의 가스 입구를 통해 주입된 가스 조성물의 검출된 온도(들)의 함수로, 가열 요소 각각에 의해 발생된 열을 제어하도록 적응된다.
본 발명 및 그 이점은 하기의 실시예에 예시되며, 도 1 내지 도 3이 참조된다:
- 도 1은 본 발명의 제1 구현예의 개략도이고;
- 도 2는 본 발명의 제2 구현예의 개략도이며;
- 도 3은 본 발명에 사용하기에 적합한 플로트 챔버의 개략적인 단면도이다.
- 도 1은 본 발명의 제1 구현예의 개략도이고;
- 도 2는 본 발명의 제2 구현예의 개략도이며;
- 도 3은 본 발명에 사용하기에 적합한 플로트 챔버의 개략적인 단면도이다.
하기의 실시예에 있어서, 불활성 가스는 질소이고, 환원성 가스는 수소이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 흔히 "배치(batch)"라고 지칭되는 고체 유리-형성 재료(1)가 용융로(2) 내로 도입된다.
용융로(2)에서, 유리-형성 재료(1)는 가열되어 용융된다.
그에 따라 얻어진 용융 유리(3)는 용융로(2)의 하류에 있는 플로트 챔버(4) 내로 도입된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 플로트 챔버(4) 내부에서, 용융 유리(3)는 용융 주석의 배쓰(41)의 표면에 걸쳐서 퍼진다. 다음에, 용융 유리(3)는 컨베이어 롤러(42)에 의해 플로트 챔버(4)로부터 배기될 수 있는 유리 리본(5)이 형성될 때까지 플로트 챔버(4)를 통해 이동함에 따라 점진적으로 냉각된다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 조성물(100)은 플로트 챔버(4)의 지붕(44)의 하나 이상의 개구(43)(4개의 이와 같은 개구(43)가 도 3에 나타남) 내로 도입되어, 주석 배쓰 및 유리 리본 위에 환원 분위기를 유지한다. 가스 조성물을 플로트 챔버(4)로부터 규칙적으로 배기하는 출구 개구(들)는 나타내지 않는다.
게다가, 플로트 챔버(4)는 또한, 유리 챔버(4)를 통해 이동할 때 유리(-5)의 원하는 온도 프로파일을 얻기 위해 플로트 챔버(4) 내의 원하는 온도 프로파일을 유지하는 데 사용되는 전기 히터와 같은 다수의 가열 요소(45)를 포함한다. 가열 요소(45)의 개수는 수백 개에 달할 수 있다. 일부의 경우에, 플로트 챔버(4)는 또한, 챔버(4)를 빠져나갈 때 유리 리본(5)의 온도를 추가로 제어하기 위해 챔버(4)의 유리 출구 근처 및 유리 리본의 부근에 냉각 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
용융로(2)는 적어도 하나의 버너(21)(단일 버너(21)만이 도 1 및 도 2에 나타남)에 의해 가열된다.
하나 이상의 버너(21)는 연료(23) 및 연소 산화제(24)를 용융로(2) 내에 주입하고, 여기서 연료는 연소 산화제와 함께 연소하여 유리-형성 재료(1)를 용융시키기 위한 열을 발생시킨다. 도시된 구현예에서, 연소 산화제는 약 92 체적%의 순도를 갖는 "공업용 산소"이다.
전기 루프 전극과 같은 다른 가열 요소(도시되지 않음)가 또한 용융로(2)에 존재할 수 있다.
연료(23)의 연소는 약 1450℃의 온도로 용융로를 빠져나가는 흄(25)을 발생시킨다.
도 1에 도시된 구현예에서, 상기 고온 흄(25)은 열 교환기(60) 내로 도입되고, 여기서 고온 흄(25)은 플로트 챔버(4) 내로 주입되는 가스 조성물(100)의 질소 분율에 대응하는 가스 성분(101)을 직접 예열하는 데 사용된다. 고온 흄(25)과 가스 성분(101) 사이의 열 교환에 이어서, 흄(26)은 열 교환기(60)로부터 배기되고, 바람직하게는 대기로 방출되기 전에 오염물질 제거 프로세스를 받는다.
도 1에 도시된 구현예에서, 열 교환기(60)에서 가열된 가스 성분(102)은 먼저, 연소 산화제(23)가 가열된 가스 성분(102)과의 직접적인 열 교환에 의해 예열되는 열 교환기(80) 내로 도입된다. 다음에, 그에 따라 예열된 연소 산화제(27)는 노(2)의 버너(들)(21)에 공급된다. 열 교환기(80)로부터, 가열된 가스 성분(103)은 연료(24)가 가열된 가스 성분(103)과의 직접적인 열 교환에 의해 예열되는 열 교환기(90)로 보내진다. 그에 따라 예열된 연료(28)는 버너(들)(21)에 동등하게 공급된다.
다음에, 열 교환기(90)를 빠져나가는 가열된 가스 성분(질소)(104)은 수소(105)(및 선택적으로 가스 조성물에 존재하는 다른 가스)와 혼합되어, 전술한 바와 같이 플로트 챔버(4) 내로 도입되는 가스 조성물(100)을 얻는다.
용융로(2)의 흄에 존재하는 폐기물 에너지를 사용하여, 가스 조성물(100)은 실질적으로 보다 높은 온도, 예를 들어 400℃로 플로트 챔버(4) 내로 주입될 수 있고, 그에 따라 플로트 챔버(4)의 추가적인 열 요구 및 가열 요소(45)의 에너지 소비를 감소시킨다.
본 발명의 방법에서 연소 산화제(23) 및 연료(24)의 예열 단계를 통합하는 것이 바람직하지만, 방법은 또한, 이와 같은 예열 없이, 즉 열 교환기(80 및 90) 없이 수행될 수 있다(이러한 경우에, 가스 조성물이 플로트 챔버(4) 내로 주입되는 온도가 보다 높고, 예를 들어 약 650℃일 수 있음).
도 2에 도시된 구현예에서, 가스 조성물(100)은 폐쇄 회로 내에서 순환한다. 이와 같은 폐쇄 회로는 플로트 챔버의 질소 및 수소 소비를 감소시킨다.
또한, 가스 조성물의 재순환은, 예를 들어 불활성 가스가 아르곤 또는 헬륨이거나 이를 함유하는 경우, 또는 환원성 가스가 일산화탄소 또는 암모니아이거나 이를 함유하는 경우에, 환경적 또는 경제적인 이유로 필요할 수 있다.
챔버(4)로부터의 가스 조성물의 제어된 배기에 이어서, 배기된 가스 조성물(110). 이와 같은 폐쇄 회로에서, 배기된 가스 조성물은 전형적으로 냉각 유닛(111)에서 냉각된다.
그 후에, 습기(H2O)(112)가 건조 유닛(113)에서 가스 조성물로부터 제거된다. 또한, H2S와 같은 다른 오염물(114)은 하나 이상의 정화 유닛(115)에서 제거된다.
그런 다음, 건조되고 정화된 가스 조성물(115)은 추가적인 질소(116) 및 수소(117)(필요한 경우), 및 선택적으로 또한 가스 조성물의 다른 원하는 성분으로 보충된다.
도 2에 도시된 구현예에서, 그런 다음 가스 혼합물(118)은 용융로(2)로부터의 고온 흄(25)과의 간접적인 열 교환에 의해 가열된다.
열 교환기(60)에서, 공기, 질소, CO2 등과 같은 중간 유체는 고온 흄과의 직접적인 열 교환에 의해 가열된다. 그에 따라 가열된 중간 유체(201)는 열 교환기(70) 내로 도입되고, 여기서 가스 혼합물(118)이 가열된 중간 유체(201)와의 직접적인 열 교환에 의해 가열된다. 그런 다음, 가열된 가스 혼합물은 가스 조성물(100)로서 플로트 챔버(4) 내로 도입된다.
중간 유체는, 특히 중간 유체가 공기인 경우에, 개방 회로 내에서 유동할 수 있다. 그러나, 도시된 구현예에서, 중간 유체는 폐쇄 회로 내에서 열 교환기(60)로 다시 유동한다. 또한, 가스 조성물의 가열을 연료 및/또는 산화제 예열과 조합하는 것도 가능하다. 도시된 구현예에서, 열 교환기(70)를 빠져나가는 가열된 중간 유체는 연소 산화제(23)가 중간 유체(202)와의 직접적인 열 교환에 의해 예열되는 열 교환기(80) 내로 도입된 후에, 가열된 중간 유체(203)와의 직접적인 열 교환에 의해 연료(24)를 예열하기 위한 열 교환기(90) 내로 도입된다. 최종적으로, 중간 유체는 열 교환기(60)로 다시 보내져서 고온 흄(25)과의 직접적인 열 교환에 의해 가열된다.
이전에 언급된 바와 같이, 산화제(23) 및 연료(24)의 예열은 필요하지 않지만 바람직하다.
많은 변형예가 구상될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예를 들면, 도 1에 도시된 구현예에서, 열 교환기(80 및 90)의 순서는 역전될 수 있거나, 열 교환기(80 및 90)는 가열된 가스 성분(102)의 유동에 대해 병렬로 있을 수 있다.
마찬가지로, 도 2의 구현예에서, 상이한 순서가 일련의 열 교환기(70, 80 및 90)에 대해 사용될 수 있다. 건조되고 정화된 가스 조성물(115)의 보충은 또한 열 교환기(70)의 하류에서 일어날 수 있다.
중간 유체(200)가 질소, 즉 가스 조성물의 불활성 가스인 경우에, 폐쇄 회로로부터의 가열된 질소(201, 202)는 가스 조성물에 대한 보충 질소(116)로서 사용될 수 있으며, 그 후에 추가적인 (비가열) 질소(118)가 폐쇄 회로에 추가된다(도 2에서 파선 및 화살표로 나타냄).
도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 제어 유닛(300)은 플로트 챔버(4) 내의 가열 요소(45)(및 선택적으로 또한 존재하는 임의의 냉각 요소)의 작동을 조절하는 데 사용될 수 있다. 이러한 제어 유닛은 플로트 챔버(4) 및 유리(3, 5)의 원하는 온도 프로파일이도록 가열(및 냉각) 요소(45)의 작동을 조절한다.
일반적으로, 제어 유닛은 유리의 유형, 리본의 두께, 및 플로트 챔버(2)에서 일어나는 임의의 코팅 또는 다른 유리-처리 프로세스에 특히 적합한 방식으로 프로그래밍된다.
제어 유닛은 또한 플로트 챔버 내의 온도 검출기에 연결될 수 있어, 가열(및 냉각) 요소(45)의 작동이 플로트 챔버 내의 검출된 실제 온도(들)의 함수로서 조정될 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 가스 조성물의 적어도 일부에 대응하는 가스 성분이 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 직접 또는 간접적인 열 교환에 의해 예열되어, 가스 조성물(100)이 보다 높은 온도로 플로트 챔버(4) 내로 도입되는 경우에, 예를 들어 제어 유닛(300)에 연결된 온도 검출기(301)에 의해, 상기 가스 조성물(100)이 플로트 챔버(2)로 공급되는 온도를 결정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식으로, 조성물(100)이 플로트 챔버(4) 내로 도입되는 온도의 함수로 가열 요소(45)의 작동을 조정할 수 있다. 본 구현예는 또한, 예를 들어 용융로(2)의 작동의 변화, 및 용융로(2)로부터 배기된 흄의 온도 및/또는 체적의 대응하는 변화로 인한, 가스 조성물이 가열되는 온도의 임의의 변화를 고려할 수 있게 한다.
Claims (15)
- 유리 제조 방법으로서,
● 용융 유리(3)는 산화제(23)와 함께 연료(24)의 연소에 의해 가열된 용융로(2)에서 제조되고, 상기 연소는 열 및 흄을 발생시키고, 상기 흄(25)은 900℃ 내지 1550℃, 바람직하게는 적어도 1000℃의 온도로 상기 용융로(2)로부터 배기되며,
● 상기 용융 유리(3)는 플로트 챔버(4) 내로 연속적으로 주입되어, 상기 플로트 챔버(4) 내부의 용융 주석 배쓰(41) 상에 부유하는 유리 리본(5)을 형성하고, 그 후에, 상기 유리 리본(5)은 컨베이어 롤러(42)에 의해 상기 플로트 챔버(4)로부터 연속적으로 배출되며,
● 99.9 체적% 내지 100 체적%의 불활성 가스, 바람직하게는 질소, 및 환원성 가스, 바람직하게는 수소로 이루어지는 가스 조성물(100)이 상기 플로트 챔버(4) 내로 도입되어, 상기 주석 배쓰(41) 및 상기 유리 리본(5) 위에 환원 분위기를 유지하고, 상기 가스 조성물은 상기 플로트 챔버(4)로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 배기되고, 새로운 가스 조성물 혼합물로 대체되는, 유리 제조 방법에 있어서,
● 상기 가스 조성물(100)의 적어도 일부에 대응하는 가스 성분은 상기 가스 조성물(100)의 일부로서 상기 플로트 챔버(4) 내에 도입되기 전에 상기 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 열 교환에 의해 예열되는 것을 특징으로 하는, 유리 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 가스 성분은 상기 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 간접적인 열 교환에 의해 예열되는, 유리 제조 방법. - 제1항에 있어서,
중간 가스(200)는 상기 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 직접적인 열 교환에 의해 가열되고, 그에 따라 얻어진 가열된 중간 가스(201)는 상기 가열된 중간 가스(201)와의 직접적인 열 교환에 의해 상기 가스 성분을 예열하고, 바람직하게는 또한 가열된 중간 가스(202, 203)와의 직접적인 열 교환에 의해 상기 산화제(24) 및 상기 연료(23)로부터 선택된 적어도 하나의 연소 반응물을 예열하는 데 사용되는, 유리 제조 방법. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
중간 가스가 폐쇄 루프 내에서 순환하는, 유리 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 가스 성분(101)은 상기 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 직접적인 열 교환에 의해 예열되는, 유리 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 용융로(2)로부터 배기된 흄(25)과의 직접적인 열 교환에 의해 예열된 후에, 그리고 상기 플로트 챔버(4) 내로 도입되기 전에, 예열된 가스 성분(102)은 직접적인 열 교환에 의해 상기 산화제(24) 및 상기 연료(23)로부터 선택된 적어도 하나의 연소 반응물을 예열하는 데 사용되는, 유리 제조 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 성분은 본질적으로 불활성 가스, 바람직하게는 질소로 이루어지는, 유리 제조 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플로트 챔버(4)는 상기 용융 주석 배쓰(41) 위에 지붕(44)을 가지며, 가열 요소(45)는 상기 지붕(44) 내에 또는 그에 인접하게 설치되며, 상기 방법은,
- 상기 가스 조성물(100)이 상기 플로트 챔버(4) 내로 도입되는 온도를 결정하는 단계, 및
- 결정된 온도의 함수로서 상기 가열 요소(45)에 의해 발생된 열을 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 유리 제조 방법. - 유리 제조 설비로서,
● 유리 용융로(2)로서, 상기 용융로(2)는 상기 용융로(2)를 가열하기 위한 하나 이상의 버너를 구비하고, 흄 출구 및 용융-유리 출구를 포함하는, 유리 용융로(2);
● 상기 용융로(2)의 용융-유리 출구의 하류에 있는 플로트 챔버(4)로서, 상기 플로트 챔버(4)는 용융 주석 배쓰(41)를 수용하기 위한 용기, 상기 용기 위의 지붕(44), 유리 리본(5)을 상기 플로트 챔버(4)로부터 유리 출구를 통해 배출시키기 위한 컨베이어 롤(42), 환원성 가스 조성물(100)을 상기 플로트 챔버(4) 내로 도입하기 위해 상기 지붕(44) 내에 또는 그에 인접하게 위치된 하나 이상의 가스 입구(43), 및 상기 환원성 가스 조성물을 상기 플로트 챔버(4)로부터 배기시키기 위한 가스 출구를 포함하는, 플로트 챔버(4),
● 상기 용융로(2)의 흄 출구의 하류에 있고, 상기 용융로(2)로부터 상기 흄 출구를 통해 배기된 흄으로부터 열을 회수하도록 적응된 열 회수 유닛(60, 70, 80, 90)을 포함하는, 유리 제조 설비에 있어서,
● 상기 열 회수 유닛(60, 70, 80, 90)은 불활성 가스(101), 바람직하게는 질소, 및 99 체적% 내지 100 체적%의 불활성 가스, 바람직하게는 질소, 및 환원성 가스, 바람직하게는 수소로 이루어진 가스 조성물(118)로부터 선택된 가스 성분(101, 118)의 공급원에 연결되고, 상기 열 회수 유닛은 상기 용융로(2)로부터 상기 흄 출구를 통해 배기된 흄(25)과의 직접 또는 간접적인 열 교환에 의해 상기 가스 성분(101, 118)을 가열하도록 적응되며,
● 상기 열 회수 유닛(60, 70, 80, 90)은 가스-성분 출구를 제공하고, 상기 가스-성분 출구는 상기 열 회수 유닛으로부터의 가열된 가스 성분(100)을 상기 플로트 챔버(4) 내로 도입하기 위한 상기 플로트 챔버(4)의 적어도 하나의 가스 입구(43)와 유체 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 유리 제조 설비. - 제9항에 있어서,
상기 열 회수 유닛(60, 70, 80, 90)은,
● 상기 용융로(2)로부터 상기 흄 출구를 통해 배기된 흄(25)과의 중간 가스(200)의 직접적인 열 교환에 의해 상기 중간 가스(200)를 가열하기 위한 1차 열 교환기(60), 및
● 상기 1차 열 교환기(60)에서 가열된 상기 중간 가스(118)와의 직접적인 열 교환에 의해 상기 가스 성분(118)을 가열하기 위한 2차 열 교환기(70)를 포함하는, 유리 제조 설비. - 제10항에 있어서,
상기 1차 열 교환기(60) 및 상기 2차 열 교환기(70)는 중간 가스(200, 201, 202, 203)의 폐쇄 순환 루프에 통합되는, 유리 제조 설비. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 열 회수 유닛(60, 70, 80, 90)은 상기 1차 열 교환기(60)로부터의 가열된 중간 가스(202, 203)와의 직접적인 열 교환에 의해 연소 반응물(23, 24)을 예열하기 위한 추가의 열 교환기(80, 90)를 포함하며, 상기 추가의 열 교환기(80, 90)는,
● 연료(23) 및 산화제(24)로부터 선택된 연소 반응물의 공급원, 및
● 가열된 연소 반응물(27, 28)을 상기 용융로(2)의 적어도 하나의 버너에 공급하도록 상기 용융로(2)의 적어도 하나의 버너에 유체적으로 연결되어 있는, 유리 제조 설비. - 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 회수 유닛(60, 70, 80, 90)은 상기 용융로(2)로부터 상기 흄 출구를 통해 배기된 흄(25)과의 직접적인 열 교환에 의해 상기 가스 성분(101)을 가열하기 위한 제1 열 교환기(60)를 포함하는, 유리 제조 설비. - 제13항에 있어서,
상기 제1 열 교환기(60)로부터의 가열된 가스 성분(102, 103)과의 직접적인 열 교환에 의해 연소 반응물(23, 24)을 예열하기 위한 추가의 열 교환기(80, 90)를 포함하며, 상기 추가의 열 교환기(80, 90)는,
● 연료(23) 및 산화제(24)로부터 선택된 연소 반응물의 공급원, 및
● 가열된 연소 반응물(27, 28)을 상기 용융로(2)의 적어도 하나의 버너에 공급하도록 상기 용융로(2)의 적어도 하나의 버너에 유체적으로 연결되어 있는, 유리 제조 설비. - 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 플로트 챔버(3) 내부의 상기 지붕(44) 내에 또는 그에 인접하게 장착된 적어도 하나의 가열 요소(45),
- 상기 플로트 챔버(4)의 적어도 하나의 가스 입구(43)에서 상기 환원성 가스 조성물(100)의 온도를 결정하도록 적응된 온도 검출기(300), 및
- 상기 적어도 하나의 가열 요소(45)에 의한 열 발생을 조절하도록 적응된 제어 유닛(300)을 추가로 포함하며,
상기 제어 유닛(100)은 상기 온도 검출기(300)에 연결되고, 상기 열 검출기(300)에 의해 결정된 온도의 함수로서 상기 적어도 하나의 가열 요소(45)에 의해 발생된 열을 조절하도록 프로그래밍되는, 유리 제조 설비.
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