KR20230004701A - 에너지 효율이 높은 퍼니스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리면, 텍스타일 유리 실 및/또는 판 유리의 획득에 적합한 원료의 배치(batch)를 용융시키기 위한 설비(1)에 관한 것으로서, 상기 설비는 적어도 하나의 침잠형 버너(3)를 구비하는 용융 챔버(2)를 포함하고, 용융 챔버(2)가 비-금속 내화 재료로 제조된 측벽(4), 및 침잠형 버너가 체결되는 비-피복 금속 바닥(5)에 의해서 형성되고, 이러한 바닥은 냉각 유체, 바람직하게 물의 순환을 위한 파이프의 네트워크에 의해서 횡단되는 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 효율이 높은 퍼니스

본 발명은 단열 또는 방음을 위한 광물면 유형의 유리 섬유, 소위 보강 텍스타일 유리 실(reinforcing textile glass yarn) 및/또는 판 유리를 획득하는데 적합한 원료의 조성물을 용융시키기 위한 설비에 관한 것이다.

이러한 문맥에서, "원료"는 규사를 포함하지만, 또한 모든 첨가제(탄산나트륨, 석회석, 백운석, 알루미나 등), 상기 섬유의 생산 또는 건설 또는 해체 현장에서 생성될 수 있는 폐 재료(광물 섬유 포함), 가능한 모든 액체 또는 고체 연료(복합 또는 비복합 플라스틱, 유기 재료, 석탄), 및 임의의 유형의 파유리를 포함한다. 또한, 예를 들어 (단열 또는 방음에 사용되는 유형 또는 플라스틱의 보강에 사용되는 유형의) 결합제를 갖는 사이징 광물 섬유(sizing mineral fiber), 윈드실드와 같은 폴리비닐 부티랄 중합체의 시트로 적층된 글레이징, 유리 병(가정용 파유리), 또는 특정 병과 같이 유리 및 플라스틱 재료를 조합한 임의의 유형의 "복합" 재료와 같은, 가연성(유기) 요소를 포함하는 재활용 가능 재료가 포함된다. 금속-함유 코팅을 갖는 기능화된 글레이징과 같은 "유리-금속 복합체 또는 금속 화합물"도 재활용될 수 있다. 지금까지, 이들은, 용융 챔버에 금속이 점진적으로 적재되어 결과적으로 유리 용융체 내에서 규소 금속을 생성할 수 있기 때문에, 재활용이 어려웠다. 그러나, 본 발명에 따른 용융 프로세스에 의해서 부여되는 교반은 이러한 침강을 방지할 수 있게 하고, 따라서 예를 들어 에나멜 층, 금속 층 및/또는 다양한 연결체 요소로 코팅된 글레이징을 재활용할 수 있게 한다. 설명에서, "액체 유리" 및 "유리 용융체"라는 용어는 이러한 유리화 가능 재료의 용융 생성물을 지칭한다.

본 발명은 보다 특히 소위 "침잠형-버너(submerged-burner)" 설비(퍼니스)에 관한 것이다. 그러한 버너는 가스 및 공기를 공급받고, 일반적으로 용융 챔버의 하단부와 동일 높이가 되도록, 그에 따라 액화되는 원료의 매스(mass) 내에서 화염이 전개되도록 배열된다. 이러한 버너에서, 그 가스 공급 라인이 통과 벽과 동일 높이일 수 있다. 일부 실시형태에 따라, 연소로부터 초래되는 가스만을 주입하도록 또한 선택할 수 있고, 이러한 연소는 용융 챔버 자체 외측에서 실행된다.

이러한 상황에서, 하단부 및 측벽이 내화 재료로 제조된 침잠형-버너 퍼니스를 사용하는 것이 알려져 있다.

설명 전체를 통해서, 그리고 ISO/R836 또는 AFNOR NF B 40-001 표준에 따라, "내화" 재료는, 내화열성(pyroscopic resistance)이 적어도 1500℃인, (금속 성분을 함유하는 것을 제외하지 않은) 금속 및 합금 이외의 재료 및 제품으로 정의된다. 이러한 정의는, 내화 재료가 열화강도 테스트 표준에 따라 연화되지 않거나 자체 중량 하에서 압궤되지 않고 적어도 1500℃를 견뎌야 한다는 것을 의미한다.

내화 벽 및 하단부의 장점은, 이들이 매우 양호한 단열을 제공하고, 그에 따라 합리적인 에너지 소비를 제공한다는 것이다. 그러나, 이들은 취약하고 적응이 쉽지 않다는 단점을 갖는다. 예를 들어, 약 20 내지 40 센티미터인, 내화재 두께로 인해서, 하단부에 다양한 요소(버너, 보일러)를 포함시키고 고정하는 것이 어렵다.

또한, 그러한 내화 벽을 갖는 침잠형-버너 퍼니스는 암면(rock wool) 생산에 적합하지 않다는 것에 주목하여야 한다. 암석(현무암 또는 고로 슬래그)을 용융시키는 것은 원료를 약 1500℃의 온도까지 가열할 것을 요구하는데, 이는 일반 유리를 용융시킬 때보다 상당히 더 높고 기존 내화물이 견디기 힘든 온도이다. 이 외에도, 표면 아래의 버너의 배열 및 용융 유리에 비해서 더 큰 용융 암석의 유동성으로 인해서, 용융 암석 배스(molten rock bath)의 매우 강력한 교반이 더해진다. 이러한 다양한 요인들은 퍼니스 벽에서의 부식 메커니즘을 강화하는데 기여한다.

확실히, 그러한 물리적 응력을 잠시 동안 견딜 수 있는 고성능 내화재가 존재한다. 그러나, 그러한 내화재의 이용과 연관된 매우 높은 비용은 침잠형-버너 퍼니스를 통한 암면 생산에서의 임의의 이용에 장애가 된다.

이러한 모든 이유로, 내화 벽을 갖는 침잠형-버너 퍼니스는 암면의 용융에 적합하지 않다.

대안적인 접근 방식에 따라, ("물 자켓"으로 지칭되는) 냉각 유체의 순환을 위해서 구성된 파이프의 네트워크를 갖는 금속 판으로 측벽 및 하단부가 제조되는 침잠형-버너 퍼니스를 이용하는 것이 알려져 있다. 이러한 금속 판은 용이하게 제거 및 교체할 수 있다는 장점을 가지고, 고온의 유체 유리와 접촉될 때 긴 수명을 갖는다.

그러나, 그러한 물 자켓 벽은 몇몇 단점을 갖는다. 주로, 이들은 많은 에너지를 흡수하고 그에 따라 퍼니스가 많은 양의 에너지를 소비하게 하며, 이는, 에너지 절감과 관련된 산업적 맥락에서, 이러한 물 자켓 벽을 통상적인 내화 벽의 성능이 부족한 암면 생산 분야에서 이용하는 것을 자체적으로 엄격히 제한한다.

또한, 이러한 물 자켓 벽이, 유리면의 생산을 위한 가상의 구현예에 특정되는, 많은 부가적인 단점을 갖는다는 것에 주목하여야 한다. 그러한 생산에 필요한 용융 원료의 배스는 컬러가 매우 밝다는 특징을 가지고, 그에 따라 "투명 유리" 용융체라는 별칭을 갖는다.

그러한 투명 유리 용융체는, 더 큰 세기의 복사 전달이 허용된다는 점에서, 용융 암석 배스와 상이하다. 용융 암석 배스와 비교할 때, 투명 유리 용융체는 복사에 의해서 더 많은 열을 퍼니스 벽에 전달한다. 이는 물-자켓 벽의 에너지 소비를 더 증가시켜, 투명 유리 용융을 위해서 물-자켓 벽을 사용하는 것을 방해하는 것으로 이미 확인된 단점이 더 커지게 한다.

투명 유리 용융체는, 불투명화될 가능성이 더 적다는 점에서 암석 배스와 상이하다. 그러나, 암석 배스의 경우에, 물-자켓형 벽과 유리 용융체 사이의 계면에서의 불투명화된 층의 형성은, 특히 암석 배스에 의해서 유발되는 부식에 대한, 이러한 벽의 보다 양호한 보호를 가능하게 한다. 그러한 불투명화된 층을 투명 유리 용융체 내에서 형성하기 더 어렵기 때문에, 물-자켓형 벽은 유리에 의한 부식에 보다 더 노출되고 그에 따라 단축된 수명을 갖는다.

적어도 이러한 이유로, 이제까지, 그러한 물-자켓형 금속 판의 이용은 유리면의 생산에 특히 적합하지 않은 것으로 간주되었다.

본 발명은 전술한 단점에 대한 기술적 해결책을 제공하고자 한다. 보다 특히, 적어도 하나의 실시형태에서, 제시된 기술은, 적어도 하나의 침잠형 버너를 구비하는 용융 챔버를 포함하는, 유리면, 텍스타일 유리 실 및/또는 판 유리의 획득에 적합한, 원료 조성물을 용융시키기 위한 설비에 관한 것으로서, 바람직하게 원통형 형상의 용융 챔버가 ISO/R836 또는 AFNOR NF B 40-001 표준에 따른 내화 재료로 제조된 측벽, 및 상기 버너가 부착되고 냉각 유체, 바람직하게 물의 순환을 위해서 구성된 파이프의 네트워크가 횡단하는 비-피복 금속 하단부(bare metal bottom)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 설명에서, 금속 하단부는, 금속 하단부와 용융 유리 사이에 개재된 내화 재료에 의해서 보호되지 않는다는 점에서, "비-피복"인 것으로 지칭된다.

당업계의 기술 수준에서 확인된 결점에 직면하여, 본 발명자들은 먼저, 다양한 퍼니스 구성에 대해서, 퍼니스 내 용융 유리의 대류 이동, 용융 유리와 퍼니스의 벽, 지붕 및 바닥을 구성하는 각각의 요소 사이에서 발생되는 열 교환, 이러한 각각의 요소의 결과적인 마모, 및 예상되는 각각의 구성에 대한 퍼니스에 의해서 획득되는 에너지 수율을 분석하기 위해서, 광범위한 연구 프로그램을 시작하였다. 이러한 분석은 파일럿 퍼니스에서 실행된 경험적 테스트 및 컴퓨터 시뮬레이션 모두를 통해 수행되었다.

이러한 분석은, 버너 화염 부근에서, 강한 대류 이동 및 용융 유리의 특히 높은 온도로 인해서, 내화 하단부가 물-자켓 유형의 금속 하단부보다 상당히 더 빨리 마모된다는 것을 보여주었다. 하단부의 내구성 그리고 그에 따른 퍼니스의 내구성 때문에, 물-자켓형 금속 하단부의 선택이 그에 따라 선호된다.

대조적으로, 퍼니스 벽은 하단부보다 용융 유리의 공격을 덜 받고, 그에 따라 그 곳에 배치된 내화 벽은 마모가 덜하다. 이러한 측벽은, 이하의 설명에서 "유리 접촉 표면"으로도 지칭되는, 유리 용융체와 교환하는 퍼니스의 총 교환 표면의 상당한 부분을 나타낸다. 물-자켓형 금속 벽과 비교할 때, 이러한 지역에서의 내화재의 이용은, 수용 가능한 수명 동안, 열 손실을 제한할 수 있게 하고 퍼니스의 에너지 효율을 높일 수 있게 한다.

이러한 결론에 기초하여, 본 발명에 따른 퍼니스는, 고유의 단점이 없이, 현재의 기술 수준에서 알려진 각각의 기술적 해결책과 관련된 장점을 갖는 복합적인 해결책을 구성한다. 이를 위해서, 본 발명에 따른 퍼니스는, 에너지 효율적이고 내구적인 퍼니스를 얻기 위해서 이러한 해결책 각각의 가장 효율적인 요소를 능숙하게 조합한다.

이러한 복합화는 결코 명백하지 않은데, 이는 이러한 복합화가, 퍼니스 내에서 작용하고 그 에너지 수율 및 내구성에 영향을 미치는 물리적 메커니즘을 식별하고 이해하기 위한 성공적인 연구 프로그램을 기초로 하는, 선험적으로 대립되는 기술적 해결책에 존재하는 요소의 선택 및 조합의 결과이기 때문이라는 것에 주목하여야 한다.

마지막으로, 어떠한 외부 인센티브도 없는 경우에, 새로운 퍼니스 해결책을 개발하는 것에 관한 기술적 복잡성 및 비용은 본 발명을 달성하기 위해서 극복해야 하는 추가적인 기술적 편견이다.

특정 실시형태에 따라, 상기 금속 하단부는 상기 측벽에 제거 가능하게 부착된다.

설명 전체를 통해서, "제거 가능한"이라는 용어는, 함께 체결된 부품들에 대한 손상이 없는, 가역적 부착을 설명하기 위해서 사용된다. 대조적으로, 2개의 부품을 함께 용접하는 것은 비가역적인 부착으로 간주된다.

퍼니스를 서비스할 때, 결함 부품만이 교체될 수 있는 한편, 다른 부품은 재사용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 제1 결함 부품은 금속 하단부인데, 이는 금속 하단부가 액체 유리에 의해서 가장 집중적으로 부식되는 부품이기 때문이다. 그에 따라, 본 발명에 따른 퍼니스는 상당히 증가된 서비스 수명을 갖는다. 한편으로 하단부의 그리고 다른 한편으로 측벽의 생산이 또한 더 용이해지는데, 이는 이러한 2개의 요소가 별도로, 그리고 잠재적으로 이러한 부품의 각각의 기술적 특이성에 따라 구성된 상이한 프로세스들을 통해서 생산되기 때문이다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 퍼니스는 개선된 동작 효율을 갖는다.

특정 실시형태에 따라, 상기 하단부는 용융 챔버의 하단부 표면을 형성하도록 구성된 적어도 하나의 중앙 부분, 및 상기 측벽 아래에 편평하게 접경되도록 구성된 연결 플랜지를 포함한다.

그에 따라, 중앙 부분은 유리 용융체의 하부 부분과 접촉되도록 구성되는 한편, 이러한 중앙 부분의 둘레 주위에 형성된 연결 플랜지는, 직접적인 접촉에 의해서 또는 바람직하게 하단부의 원주방향 부분을 통해서, 측벽의 하부 부분과의 접경 표면으로서의 역할을 하도록 구성된다.

특정 실시형태에 따라, 상기 연결 플랜지는 상기 중앙 부분과 함께 쇼울더를 형성한다.

쇼울더는 하단부의 중앙 부분의 기부에 형성된 횡단면의 급격한 변화를 지칭한다.

특정 실시형태에 따라, 상기 하단부는 원주방향 부분을 포함하고, 이러한 원주방향 부분은 상기 중앙 부분의 둘레와 상보적인 형상을 가지고 한편으로 상기 측벽을 위한 기부로서의 역할을 하도록 그리고 다른 한편으로 상기 연결 플랜지와 평면 접경되도록 구성된다.

그러한 원주방향 부분은 그 위에 놓이는 측벽을 위한 기부(또는 안착부(seat))로서의 역할을 하고, 바람직하게 퍼니스의 외부 금속 구조물과 일체이다. 이러한 원주방향 부분(5c)이 하단부의 일부이고 자체적으로 물-자켓형이라는 것에 주목하여야 한다.

이러한 원주방향 부분의 장점은, 비교적 넓은 면적에 걸쳐, 가역적 또는 비가역적이든 간에, 평면 접경 연결을 공유하는 측벽과의 밀폐 연결의 구현에 유리하다는 것이다. 그에 따라, 이러한 위치에서 연소 가스의 누출 위험이 감소된다.

이러한 원주방향 부분은 또한, 상보적인 형상으로 인해서, 하단부의 중앙 부분과 밀폐 연결을 구현하는 것을 촉진한다. 이러한 연결은 특히, 유리 용융체로부터 뒤로 물러나 배열되고 그에 따라 유리 용융체에 의해서 방출되는 열에 덜 노출되는, 연결 플랜지와 공유되는 평면 접경 연결에 의해서 강화된다.

특정 실시형태에 따라, 상기 원주방향 부분은, 바람직하게 나사-너트 부착에 의해서, 상기 연결 플랜지에 제거 가능하게 부착되도록 구성된다.

퍼니스를 서비스할 때, 결함 부품만이 교체될 수 있는 한편, 다른 부품은 재사용될 수 있다. 이러한 제거 가능 부착의 구현은 그에 따라, 금속 하단부의, 그리고 보다 일반적으로, 퍼니스의 동작 효율을 개선할 수 있게 한다.

특정 실시형태에 따라, 상기 설비는 상기 원주방향 부분과 상기 연결 플랜지 사이의 계면에 배열된 적어도 하나의 연도 가스 밀봉부를 포함한다.

상기 밀봉부는 가스가 용융 챔버로부터 퍼니스의 외부로 누출되는 위험을 제한한다. 밀봉부가 용융 챔버 및 용융 챔버가 생성하는 열로부터 뒤로 물러나 위치된다는 점에서, 밀봉부가 원주방향 부분과 하단부의 연결 플랜지 사이에 배열되는 것이 특히 유리하다. 밀봉부를 위해서 사용되는 재료는 그에 따라, 보다 양호한 밀봉 특성을 위해서, 작은 내열성을 갖는 것으로 선택될 수 있다.

바람직한 실시형태에 따라, 상기 밀봉부는 고온(몇 백도)을 견디도록 구성된 소정 유형의 실리콘으로 구성된다.

특정 실시형태에 따라, 하단부에 제거 가능하게 부착되는 적어도 하나의 침잠형 버너 및/또는 보일러가 횡단하도록, 상기 비-피복 금속 하단부가 구성된다.

물 자켓 유형의 하단부의 선택은, 하단부에 부착되는 요소(버너, 산화제 주입기 블록)의 크기, 중량, 및 비용을 제한할 수 있게 한다. 사실상, 물-자켓형 하단부는, 2 내지 4배만큼, 내화 하단부보다 덜 두껍다. 바람직하게 나사에 의해서 하단부 아래에 부착되는 요소는 하단부의 상부 부분과 동일 높이가 되도록 하단부를 통과하여야 하고, 그에 따라, 가로질러야 하는 하단부의 두께가 얇기 때문에, 부피가 적다. 그에 따라, 사용되는 재료의 감소 및 설계의 단순화를 고려할 때, 요소는 덜 무겁고 제조 비용도 저렴하다.

특정 실시형태에 따라, 내화 재료로 제조된 상기 측벽은, 냉각 유체, 바람직하게 물의 순환을 위해서 구성된 파이프의 네트워크가 횡단하는 금속 외벽으로 그 둘레가 적어도 부분적으로 덮인다.

퍼니스 외부에 이러한 물-자켓형 금속 외벽을 부가하는 것은 내화 측벽의 부가적인 냉각을 제공하고/하거나 이들을 통해서 방출된 열을 회수한다. 일부 특정 실시형태에서, 밀봉부의 접촉 면적이 또한 냉각되게 할 수 있다.

하나의 특정 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 침잠형 버너는, 연소 가스 분배 네트워크 및 복수의 주입기를 갖춘 주입기 블록을 포함한다.

본 발명은 또한 유리화 가능 원료의 조성물을 용융시키기 위한 그러한 설비의 용도에 관한 것이다.

퍼니스 내의 연료의 연소는 퍼니스 내의 산소를 포함하는 산화제의 존재에 의해서 달성된다. 99% 초과의 순수 산소의 이용은 물론 NOx의 상당한 감소를 위한 양호한 해결책인데, 이는 이러한 산화제가 질소를 거의 가지지 않기 때문이다. 그러나, 이러한 고품질 산소는 특히 고가이다.

특정 실시형태에 따라, 사용되는 기체 산화제는 90 내지 96 몰% 산소, 및 질소를 포함한다. "VPSA"("Vacuum Pressure Swing Adsorption") 산소로 지칭되는, 훨씬 더 저렴하고 여전히 일부 질소를 포함하는, 산업적 산소가 사용된다. 이러한 혼합물의 이용은, 연소 온도 감소 수단과 조합될 때, 유리하다. 사실상, 퍼니스 내의 낮은 농도로 인해서, 산화제와 함께 도입되는 적은 질소는 비교적 낮은 온도에서 NOx를 거의 생성하지 않거나 생성하지 않는다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점이, 단지 예시적이고 비제한적인 예로서 주어진, 특정 실시형태에 관한 이하의 설명 및 첨부 도면으로부터 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 특정 실시형태에 따른, 원료 조성물을 용융시키기 위한 설비의 개략적인 횡단면 분해도이다.
도 2는 분해도로 도 1에 도시된 것과 같은 설비의 하부 부분의 확대도이다.
도 3은, 하단부(3)가 퍼니스의 하단부에 배열될 때, 도 1에 도시된 것과 같은 설비의 하부 부분의 확대도이다.
도면에 도시된 여러 요소가 반드시 실제 축척으로 도시된 것이 아니고, 본 발명의 전반적인 동작을 나타내는데 더 중점을 둔 것이다. 여러 도면에서, 달리 표시되지 않는 한, 동일한 참조 번호는 유사한 또는 동일한 요소를 나타낸다.
본 발명이 설명된 및/또는 도시된 특정 실시형태에 의해서 결코 제한되지 않는다는 것, 그리고 다른 실시형태가 완전히 가능하다는 것이 더 이해될 것이다.

도 1 내지 도 3은 원료의 조성물을 용융시키기 위한 설비(1)(퍼니스)의 전부 또는 일부를 나타내고, 그 전반적인 동작을 설명하기 위한 것이다. 이러한 설비(1)는 유리면 및/또는 유리 텍스타일 실을 획득하는데 적합하다. 이는 수직 축을 따라서 배향된 원통형 용융 챔버(2)를 포함하고, 측벽(4) 및 내화 재료로 이루어진 둥근 천장 및 비-피복 금속 하단부(5)에 의해서 경계 지어지고, 비-피복 금속 하단부는, 침잠형 버너(3)가 통과하는, 물-자켓 유형이다.

명료함 및 간결함을 위해서, 도 1 내지 도 3에 도시된 퍼니스(1)는 하나의 버너(3)만을 포함하고 보일러는 포함하지 않는다. 당연히, 본 발명의 범위는 퍼니스 내에서 사용되는 버너/보일러의 수에 의해서 결코 제한되지 않는다.

퍼니스(1)는, 이러한 설명에서 유리 용융체로도 지칭되는, 용융 원료 배스의 이론적 레벨 아래에 위치되는, 원료 유입구(8)를 하단부에서 포함한다. 원료는 일반적으로 공급기(미도시)에 의해서 용융 챔버(2) 내로 공급된다.

유리 용융체 내에 위치되면, 원료는, 또한 유리 용융체의 레벨 아래에 배열되는 침잠형 버너(3)에 의해서 용융된다. 도 1 및 도 2에서, 이러한 버너(3)는, 연소 가스 분배 네트워크 및 복수의 주입기를 갖춘 주입기 블록의 형태로 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 그러한 유형의 버너의 구현으로 제한되지 않고, 버너는, 대안적인 실시형태에 따라, 예를 들어 링-형상 및/또는 단일-주입기 유형일 수 있다.

원료의 연소로부터 초래되는 가스는 연소 챔버(2)의 상부 부분 내에 배열된 배기 굴뚝(9)을 통해서 회수된다. 용융 혼합물은, 유리면을 섬유화하는 또는 유리 텍스타일 실을 스피닝하는 후속 단계를 위해서, 둑(weir)(10)을 통해서 퍼니스(1)로부터 방출된다. 용융 챔버(2)의 기부에 또는 대안적으로 하단부에 위치된 비상 배출구(11)는, 필요한 경우, 퍼니스가 퍼지될 수 있게 한다.

도 2 및 도 3은 플랜트의 하부 부분의, 그리고 특히 하단부(5)의 상이한 구성요소들과 내화 재료로 제조된 측벽(4) 사이의 연결의 확대도를 도시한다.

도 2 및 도 3에 도시된 특정 실시형태에 따라, 하단부(5)는 특히, 용융 챔버(2)의 하부 표면을 형성하도록 또는 다시 말해서 유리 용융체 탱크의 하단부를 형성하도록 구성된 중앙 부분(5a)을 포함한다. 특히, 나사에 의해서 하부 부분에 고정된 버너(3)가 이러한 중앙 부분(5a)을 가로지른다. 하단부(3)의 금속 원주방향 부분(5c)은, 평면 방식으로 위에 놓이는 한편 퍼니스(1)의 외부 금속 구조물(미도시)과 일체인, 측벽(4)을 위한 기부로서의 역할을 한다. 이러한 원주방향 부분(5c)은 또한 기부(5)의 중앙 부분(5a)의 주변부와 상보적인 형상을 가지고, 그에 따라 이러한 중앙 부분(5a)은, 탱크(2)의 기부에 삽입될 때, 측벽(4)에 의해서 형성된 중앙 개구부를 폐쇄하고, 그에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 용융 유리의 통과를 위한, 밀폐 탱크 하단부를 형성한다. 연결 플랜지(5b)가 중앙 부분(5a)의 기부에서 쇼울더를 형성하고 원주방향 부분(5c)의 하부 부분에 대해서 편평하게 놓이며, 그에 따라 특히 해당되는 이러한 2개의 요소들 사이의 계면에 배열된 밀봉부(미도시)에 의해서, 탱크 하단부의 기밀(gas-tightness)을 강화한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 특정 실시형태에 따라, 연결 플랜지(5b)는 복수의 나사에 의해서 원주방향 부분(5c)에 제거 가능하게 부착된다.

도면에 도시되지 않은 대안적인 실시형태에 따라, 하단부(3)는 원주방향 부분(3c)을 포함하지 않는다. 이어서, 하단부(3)는, 연결 플랜지(5b)와 측벽의 기부 또는 그 기부로서 작용하는 중간 판의 평면 접촉에 의해서, 측벽(4)의 하부 부분에 직접적으로 부착된다. 그러한 부착은 대안적으로 가역적 또는 비가역적일 수 있다.

도면에 도시되지 않은 대안적인 실시형태에 따라, 하단부(3)는 원주방향 부분(3c)을 포함하나, 이러한 원주방향 부분은, 예를 들어 측벽(4)을 위한 기부로서 작용하는 판에 의해서, 측벽(4)에 제거 가능하게 부착된다.

퍼니스(1)의 에너지 성능의 개선에 있어서, 하단부(3) 및 측벽(4)을 각각 구성하는 재료들이 하는 역할을 평가하기 위해서, 1200℃의 1 m의 소다-라임 유리 용융체를 위한, 1 m²의 용융기를 가지는 퍼니스에 대한 열 모델을 통해서 컴퓨터에 의해서 테스트를 시뮬레이트하였다. 유리 접촉 벽의 표면은 5 m²이다.

제1 샘플에서, 하단부를 포함하는 퍼니스의 모든 벽은 물-자켓형 비-피복 금속이다. 이어서, 유리 접촉 벽에서의 에너지 손실은 500 kW로 추정된다.

제2 샘플에서, 하단부를 포함하는 전체 퍼니스 벽은 내화 재료로 제조된다. 이어서, 유리 접촉 벽에서의 에너지 손실은 50 kW로 추정된다.

그에 따라, 내화 재료로 제조된 벽에 비해서, 물-자켓형 벽의 경우에 유리와 접촉되는 벽에서의 열 손실은 10배 더 크다.

본 발명에 따른 퍼니스를 나타내는 제3 샘플의 경우, 측벽은 내화 재료로 제조되는 반면, 하단부는 물-자켓형 비-피복 금속이다. 이어서, 유리 접촉 벽에서의 에너지 손실은 140 kW로 추정된다.

제1 샘플과 비교하면, 청구된 발명에 따른 제3 샘플의 이용은, 수용 가능한 수명 동안, 열 손실을 제한할 수 있게 하고 퍼니스의 에너지 효율을 상당히 증가시킬 수 있게 하며, 물-자켓형 하단부는 내화 하단부보다 유리에 의한 부식에 대해서 훨씬 더 큰 내성을 갖는다.

Claims (11)

1. 적어도 하나의 침잠형 버너(3)를 구비하는 용융 챔버(2)를 포함하는, 유리면, 텍스타일 유리 실 및/또는 판 유리의 획득에 적합한 원료 조성물을 용융시키기 위한 설비(1)에 있어서, 바람직하게 원통형 형상의 상기 용융 챔버(2)가 ISO/R836 또는 AFNOR NF B 40-001 표준에 따른 내화 재료로 제조된 측벽(4), 및 상기 버너(3)가 부착되고 냉각 유체, 바람직하게 물의 순환을 위해서 구성된 파이프의 네트워크가 횡단하는 비-피복 금속 하단부(5)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 설비(1).
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 하단부(5)가 상기 측벽(4)에 제거 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 설비(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하단부(5)는 상기 용융 챔버(2)의 하부 표면을 형성하도록 구성된 적어도 하나의 중앙 부분(5a), 및 상기 측벽(4) 아래에 편평하게 접경되도록 구성된 연결 플랜지(5b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비(1).
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결 플랜지(5b)가 상기 중앙 부분(5a)과 함께 쇼울더를 형성하는 것을 특징으로 하는 설비(1).
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 하단부(5)는 원주방향 부분(5c)을 포함하고, 상기 원주방향 부분은 상기 중앙 부분(5a)의 둘레와 상보적인 형상을 가지고, 한편으로 상기 측벽(4)을 위한 기부로서의 역할을 하도록 그리고 다른 한편으로 상기 연결 플랜지(5b)와 동일 높이가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 설비(1).
6. 제5항에 있어서,
   상기 원주방향 부분(5c)은, 바람직하게 나사-너트 부착에 의해서, 상기 연결 플랜지(5b)에 제거 가능한 방식으로 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 설비(1).
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 원주방향 부분(5c)과 상기 연결 플랜지(5b) 사이의 계면에 배열된 적어도 하나의 연소 가스 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하단부(5)에 제거 가능하게 부착되는, 적어도 하나의 침잠형 버너(3) 및/또는 보일러가 횡단하도록, 상기 비-피복 금속 하단부(5)가 구성되는 것을 특징으로 하는 설비(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   내화 재료로 제조된 상기 측벽(4)은, 냉각 유체, 바람직하게 물의 순환을 위해서 구성된 파이프의 네트워크가 횡단하는 금속 외벽으로 그 주변부가 적어도 부분적으로 덮이는 것을 특징으로 하는 설비(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 침잠형 버너(3)는, 연소 가스 분배 네트워크 및 복수의 주입기를 갖춘 주입기 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비(1).
11. 유리화 가능 원료 조성물을 용융시키기 위한, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 설비(1)의 용도.

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