MX2010010555A - Horno para fundir vidrio. - Google Patents

Horno para fundir vidrio.

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MX2010010555A
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Olivier Douxchamps
Johan Behen
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Agc Glass Europe
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Abstract

La presente invención se relaciona con un horno para fundir vidrio que comprende un tanque de fusión en forma de canal, las materias primas se introducen en un extremo corriente arriba, el vidrio fundido se recupera en el extremo corriente abajo, dicho horno se calienta por medio de quemadores, en los que se produce la energía de combustión por la oxi-combustión con respecto a por lo menos el 65% de los mismos, los quemadores se distribuyen en las paredes a lo largo de la longitud del horno, en el que la descarga del gas de combustión se localiza principalmente cerca del extremo corriente arriba cerca de las aberturas a través de las cuales se introducen las materias primas, el resto del gas de combustión se elimina cerca de la parte corriente abajo con el fin de mantener el sellado dinámico con respecto a la atmósfera circundante.

Description

HORNO PARA FUNDIR VIDRIO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con hornos para fundir vidrio en los que se produce la energía de fusión esencialmente mediante quemadores alimentados con combustible y con oxígeno o un gas muy rico en oxígeno. Estos hornos suelen ser llamados hornos de "oxi-combustión" .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El uso auxiliar de quemadores de oxi-combustión es bien conocido en los hornos para fundir vidrio. En hornos que operan convencionalmente con aire, luego se agrega un quemador de oxi-combustión o un número limitado de los mismos. El propósito de introducir estos · quemadores adicionales es por lo general incrementar la capacidad de los hornos existentes, posiblemente cuando su desempeño disminuye debido a su antigüedad. Se encuentra esta situación, por ejemplo cuando los regeneradores asociados con tales hornos se han degradado y ya no son capaces de calentar suficientemente el aire utilizado para la combustión. La capacidad de un horno dado también se puede incrementar simplemente al introducir fuentes de energía adicionales.
Como regla general, los quemadores de oxi-combustión adicionales se colocan cerca de la zona en la que las materias primas se cargan en el horno. Asi, estos quemadores funden las materias primas. La adición de unos pocos quemadores oxifuel en los hornos de gran capacidad se logra por lo general sin ninguna modificación sustancial a la operación general del horno en el sentido en que en particular, los regeneradores continúan operando y por lo tanto, manejan los gases de combustión que surgen de los quemadores que operan con aire y que surgen de los quemadores que operan con oxigeno.
Aparte del hecho de tener una fuente de energía adicional, estos sistemas que operan en lo que se llama el modo de "sobreoxigenación" que no proporciona el beneficio de todas las ventajas conocidas que pueden resultar de la oxi-combustión. Entre el número de ventajas potenciales están principalmente un menor consumo de energía y emisiones reducidas de gases de combustión no deseables.
La oxi-combustión proporciona un ahorro de energía de por lo menos la razón de que la energía del gas de combustión no se absorbe parcialmente por el nitrógeno del aire. En los hornos convencionales, incluso si alguna parte de la energía se va con el nitrógeno se recupera en los regeneradores, los gases de combustión descargados finalmente emiten todavía una cantidad significativa de energía. La presencia de nitrógeno contribuye a esta pérdida.
La reducción del consumo de energía por una unidad de producción en cuestión tiene adicionalmente la ventaja de limitar por consiguiente las emisiones de dióxido de carbono y por lo tanto de cumplir los requisitos legales en este campo .
La presencia de nitrógeno es también una fuente para la formación de óxidos de nitrógeno, denominados NOx, la emisión de los cuales es prácticamente prohibida debido a los daños por la presencia de estos compuestos en la atmósfera. En la práctica, los usuarios se esfuerzan por operar los hornos bajo condiciones que conducen a emisiones que son lo más bajas posibles. En el caso de los hornos de vidrio, estas prácticas no son suficientes para cumplir con los muy estrictos estándares en vigor, y es necesario llevar a cabo una operación costosa de descontaminación de gas de combustión mediante el uso de catalizadores.
Al utilizar oxígeno, es posible eludir los problemas asociados con el nitrógeno en el aire, algo que no es el caso en las técnicas de sobreoxigenacion .
A pesar de las ventajas mencionadas anteriormente, está pendiente el desarrollo del uso de la oxi-combustión en los hornos de vidrio grandes. Las razones para esto son de varios tipos. En primer lugar, el uso de oxígeno es necesariamente más costoso que el del aire.
La evaluación económica de la utilización de la oxi-combustión es positiva sólo si es posible recuperar una cantidad significativa de calor de los gases de combustión. Hasta ahora,' la recuperación de esta energía no parece haber sido lograda de manera satisfactoria y no se ha logrado realmente el ahorro de energía potencial.
Más aún, la implementación de la oxi-combustión aún tiene problemas técnicos que contrarrestan ciertas ventajas. Una de las dificultades reconocidas se debe a la corrosión de los materiales refractarios, esta corrosión reduce la vida útil de los materiales refractarios de sílice del techo del horno. Esto se debe a que el alto contenido de H2O de la atmósfera de combustión provoca dos efectos de deterioro: - el primero se debe a la difusión de H2O en la fase vitrea de los bloques refractarios, y - el segundo se debe a la condensación del hidróxido de sodio presente en la atmósfera en los ladrillos refractarios, lo que implica un alto grado de oxidación, de hecho, seis veces mayor en el caso de un horno de oxi-combustión.
Para obviar estas condiciones, es necesario utilizar materiales que sean más resistentes a la corrosión que aquellos que se escogen normalmente. Por lo general, por varias razones, el techo de los hornos de vidrio grandes está hecho de ladrillos de sílice. En el caso de un horno de oxi-combustión, es necesario en cambio utilizar materiales como el aluminio, AZS o espinelas. Sin embargo, estos materiales son más costosos y también plantean problemas, ya que son significativamente más pesados.
Adicionalmente, también han aparecido nuevos problemas en la práctica que requieren nuevas condiciones de operación especificas, para asegurar que esta técnica se utiliza eficazmente en las aplicaciones, que la teoría sugiere serían ventajosas.
SUMARIO DE LA, INVENCIÓN La invención se relaciona con formas para implementar la técnica de oxi-combustión en hornos de vidrio grandes que forman la materia objeto de las reivindicaciones adjuntas a la presente descripción.
Los inventores abordan el problema de la economía de esta técnica de oxi-combustión. En particular, proporcionan una forma de asegurar que la energía del gas de combustión del horno se recupera en gran medida y se utiliza para precalentar el oxígeno y, cuando sea apropiado, se consumen los combustibles. Algo del calor del gas de combustión también se puede utilizar para precalentar las materias primas cargadas en el horno.
La economía, especialmente con respecto a la energía, requiere que se recupere el calor del gas de combustión. El principio se conoce, pero la dificultad deriva del empleo de técnicas de recuperación para operar el horno en sí mismo.
Los inventores han escogido utilizar la energía del gas de combustión, especialmente para precalentar el oxígeno. Por razones obvias, se excluye el uso de regeneradores para esta recuperación. La operación tiene que llevarse a cabo en intercambiadores de calor específicos, cuya operación no es muy fácil debido a que el oxígeno caliente es extremadamente corrosivo para todos los materiales con - los que está ' en contacto. Este carácter corrosivo es más notorio cuando es mayor la temperatura alcanzada por el oxígeno.
También es necesario de acuerdo con la invención para los hornos en cuestión estar sustancialmente libres de una atmósfera que contenga nitrógeno. Por esta razón, a diferencia de ciertas soluciones previamente propuestas, es preferible asegurar que todos los quemadores del horno operan en el modo de oxi-combustión . Aunque sin embargo, es posible mantener parte de la combustión en el' modo de oxi-combustión, la energía generada por la oxi-combustión representa por lo menos el 65%, preferiblemente por lo menos el 80% y aún más preferiblemente por lo menos el 90% de la energía total consumida en el horno.
El uso de una fracción de combustión de aire-combustible puede provenir de un número limitado de quemadores que operan en su totalidad en el modo de combustión de aire-combustible, pero también se puede deber al uso del oxigeno que tiene un cierto contenido de aire. En este último caso, debido a que los quemadores utilizados en el modo de oxi-combustión tienen características particulares, la mezcla de oxígeno/aire debe tener un contenido de oxígeno de por lo menos el 80% y preferiblemente por lo menos . el 90%.
Para simplificar las cosas en el resto de la descripción, se hace referencia a la oxi-combustión y a la combustión "oxígeno". Los avances en este tema, a menos que se indique lo contrario, cubren el uso de la oxi-combustión con un oxígeno que puede contener una pequeña cantidad de aire, o un ensamble que comprende una parte limitada que opera en el modo de combustión de aire-combustible combinada con predominantemente la oxi-combustión.
Independientemente de los constituyentes de la atmósfera del horno que resultan de la combustión, también es necesario prevenir en la medida de lo posible cualquier penetración de aire proveniente del exterior, por un lado, para evitar una pérdida de energía que corresponde al calentamiento de este aire, pero lo más importante es evitar en la medida de lo posible la formación de NOx no deseado debido a que este aire alcanza las altas temperaturas de la llama de combustión (estas temperaturas son de alrededor de 1800 a 2300° C, dependiendo del tipo de quemador de oxigeno elegido).
Independientemente de la construcción prevista, los hornos de vidrio no se pueden mantener completamente impermeables en la atmósfera exterior. Los esfuerzos reportados para este propósito tienen relación principalmente con la instalación de barreras físicas que limitan el flujo de gas desde el exterior en el horno. Estas medidas son ciertamente útiles, pero parecen ser insuficientes si se desea mantener una atmósfera esencialmente formada por los gases de combustión.
De acuerdo con la invención, la toma de la atmósfera circundante se previene en consecuencia al disponer el horno de tal forma que se desarrolle un sellado dinámico. Para ello, de acuerdo con la invención, el flujo del gas de combustión en el horno tiene que ser regulado en la forma explicada en detalle más adelante.
En los grandes hornos para fundir vidrio, especialmente aquellos que utilizan regeneradores, los gases fluyen en el horno de forma transversal. Los quemadores se distribuyen a ambos lados del tanque que contiene el vidrio fundido y operan de forma alterna. Durante un período, todos los quemadores ubicados en un lado del horno se activan y los gases de combustión correspondiente se descargan a través de los conductos situados en la pared que los enfrenta. El gas de combustión se pasa sobre los regeneradores que corresponden al lado en cuestión. Durante el siguiente período, los quemadores en el otro lado están en acción, con el aire que fluye sobre los regeneradores precalentados, y asi sucesivamente.
En el caso de los hornos de oxi-combustión, los quemadores situados a ambos lados del horno operan continuamente. La distribución de los quemadores de ambos lados no está determinada por la necesidad de esta alternancia, porque no existe, pero más, por el deseo de optimizar el intercambio de calor entre las llamas y la fusión del vidrio o entre las llamas y las materias primas sobrenadantes.
Las llamas de los quemadores oxifuel son, para la misma potencia, más pequeñas que las llamas de los quemadores de aire-combustión. La razón de esto es, en particular, debido a que el flujo del gas es menos voluminoso debido a la ausencia de nitrógeno. Con el fin de que la distribución de la energía sea lo más uniforme posible, para un ancho de horno similar, es por lo tanto deseable colocar los quemadores en ambos lados de tal manera que se cubre mejor la superficie del fundido .
No se desea ningún incremento en la velocidad de emisión de los gases de oxi-combustión, que pudiera alargar la llama, en particular con el fin de no promover que salga despedido el polvo.
También es preferible asegurar que las llamas se desarrollan en una forma tan poco alterada como sea posible. Por lo tanto, para evitar la colisión entre las llamas posicionadas opuestamente, se intercalan ventajosamente los quemadores .
De acuerdo con otra característica específica de las llamas de oxi-combustión, para alcanzar el intercalado de la combustión sobre la longitud de la llama, que es preferible, como en los quemadores de combustión aire-combustible, es ventajoso asegurar que las llamas de estos quemadores se desarrollan como una lámina situada en un plano substancialmente paralelo a la superficie del vidrio fundido. Esto se obtiene, por ejemplo, por medio de quemadores que tienen una pluralidad de boquillas de inyección de oxígeno situadas a ambos lados de la boquilla de toma de combustible, todas estas boquillas se alinean substancialmente de tal manera que sean paralelas a la superficie del fundido.
El gas de combustión de las llamas no fluye transversalmente, como en la combustión de aire-combustible. El flujo se organiza de acuerdo con dos objetivos.
En primer lugar, es necesario asegurar que la transferencia de calor del gas de combustión para la fusión del vidrio es tan grande como sea posible. En otras palabras, se hacen esfuerzos para asegurar que la temperatura del gas de combustión a la salida del horno es lo más baja posible, teniendo también en cuenta el hecho de que las llamas de la oxi-combustión están a una temperatura más alta y que, en general el gas de combustión también está a una temperatura más alta que en el modo de combustión de aire-combustible.
Para lograr un mayor intercambio de calor, se extiende el tiempo de residencia en el horno.
Debido al hecho de que, por la misma cantidad de energía disipada, se reduce el volumen del gas de combustión por más de la mitad en comparación con la de la combustión de aire-combustible, para un horno de volumen idéntico, todas las otras cosas que son iguales al tiempo de residencia del gas de combustión se deberían extender necesariamente.
En segundo lugar, las provisiones con relación al flujo de gas de combustión también ayudan a mejorar la transferencia de calor con la fusión. En particular, esto resulta de la ubicación de las salidas del gas de combustión, la ubicación de los quemadores y la distribución de la potencia desarrollada localmente por cada uno de estos quemadores .
De acuerdo con la invención, y para lograr una mejor transferencia de energía con el fundido y con las materias primas, es necesario hacer que el gas de combustión, o por lo menos la mayor porción del mismo, fluya en la dirección opuesta al flujo del fundido. Así, la temperatura del gas de combustión a medida qüe progresa a través del horno' se reduce hasta el punto en que se descarga del horno.
Por esta razón, la descarga del gas de combustión, o por lo menos la mayor porción del mismo, se localiza cerca del punto donde las materias primas se cargan en el horno. Una opción es asegurar que el gas de combustión se descarga a través de conductos que son separados de aquellos a través de los cuales se cargan las materias primas en el horno. Otra opción es que esta descarga tenga lugar a través de los canales de carga en sí mismos, y por lo tanto en contracorriente con las materias primas. En la última opción, es necesario, en particular evitar el riesgo de cualquier aglomeración debido a los vapores de agua contenidos en la condensación del gas de combustión luego de poner contacto con estos materiales de tanda' "fríos".
Para tener la mejor transferencia de calor, la mayoría del gas de combustión se descarga en un punto cerca de donde las materias primas se cargan en el horno. En la práctica, esto significa por lo menos el 65%, y preferiblemente por lo menos un 75%, del gas de combustión.
El exceso del gas de combustión, que no se descarga como se indicó anteriormente, sigue una ruta destinada, en particular, para mantener el sellado dinámico con respecto a la atmósfera externa. Por lo menos parte de este exceso se descarga ventajosamente hacia el extremo del horno corriente abajo. Como se indica, esta fracción del gas de combustión es tan pequeña como sea posible, venta osamente es menor del 35%, y preferiblemente menos del 25%, de todo el gas de combustión .
La' descarga corriente abajo del gas de combustión tiene lugar más allá de los últimos quemadores. Es necesario evitar que los gases de combustión se descarguen antes de co'mpletar como sea posible la transferencia de calor que ha tenido lugar. Para hacer esto, estos gases deben permanecer por algún tiempo en el horno, de ahi la necesidad de no colocar los quemadores demasiado cerca de los conductos de descarga.
La presencia de salidas corriente abajo de la zona del quemador hace posible, en particular, evitar que el aire procedente de esta zona pase a través de la zona del quemador, ya que la mayor parte del aire corriente abajo proviene de la zona de acondicionamiento. El contenido de NOx se detecta de forma sistemática en la salida corriente arriba. Si el contenido de NOx resulta ser demasiada alto, es posible corregir este contenido de acuerdo con la invención al regular las corrientes. El incremento de la descarga corriente abajo arrastra más aire proveniente de la corriente abajo del horno y evita que este aire que contiene nitrógeno pase a través de las llamas y forme NOx.
Ventajosamente, estas regulaciones resultan en un contenido de nitrógeno tan bajo como sea posible en el gas de combustión descargado en las salidas de corriente arriba. Este contenido se mantiene preferiblemente por debajo del 10% y preferiblemente por debajo del 5%.
La temperatura del gas de descarga corriente abajo es por lo general ligeramente mayor que la temperatura del gas de combustión descargado corriente arriba, por la razón de que el gas de combustión está en contacto con las zonas menos calientes del horno ya que, en particular, cerca del punto de carga del horno, no existe normalmente quemadores y debido a la cobertura de las materias primas sobrenadantes absorbe una porción sustancial de la energía en la fusión de estos materiales de tanda.
El tiempo de residencia del gas de combustión en el horno depende de un número de condiciones. Estas incluyen, además de la organización del flujo del gas de combustión como se indicó anteriormente, el índice del flujo del gas de combustión producido y también se debe agregar el volumen ocupado por este gas de combustión dentro del horno. Para un índice de flujo de gas de combustión dado, el tiempo de residencia promedio depende del volumen disponible. Cuanto mayor sea el volumen, mayor será el tiempo de residencia y, en principio, más completa será la transferencia de calor.
En la práctica, incrementar el volumen del horno tiene una influencia limitada y puede llevar a economías menos satisfactorias si no se controla bien, por las siguientes razones. La experiencia muestra en primer lugar, que la transferencia de calor a la masa a ser fundida y al fundido tiene lugar principalmente a través de la radiación. La convección del gas de combustión contribuye solo con menos del 10% del suministro, y esta es frecuentemente menor del 8%. Bajo estas condiciones, aumentar el tiempo de residencia del gas de combustión agrega poco a este suministro de convección. Más aún, incrementar el volumen del horno también lleva a una inversión adicional en términos de materiales refractarios y resulta en una pérdida adicional de la energía disipada en el exterior, cualquiera que sea la calidad del aislamiento del horno, esta pérdida depende del área de las paredes expuestas a la atmósfera circundante.
Ventajosamente, la temperatura de descarga del gas de combustión se reduce ligeramente como un resultado de su residencia en el horno. Normalmente, en un horno de combustión de aire-combustible, el gas de combustión está a una temperatura por debajo de 1650° C, preferiblemente por debajo de 1600° C y en particular y preferiblemente por debajo de 1550° C. Sin embargo, en el caso de un horno de oxi-combustión, este está a una temperatura por debajo de 1500° C, preferiblemente por debajo de 1450° C y en particular preferiblemente por debajo de 1350° C.
Más aún, el volumen del horno también determina la velocidad del gas de combustión en él. Es preferible asegurar que la velocidad del flujo del gas de combustión en el horno permanece moderada con el fin de evitar perturbar a las llamas. También es necesario evitar el desprendimiento de polvo cuando el gas pasa sobre las materias primas, cuyo polvo tendría gue ser removido antes de que el gas pase a través de los intercambiadores de calor.
A partir de la experiencia, se encuentra que el tiempo de residencia promedio del gas de combustión en un horno de combustión de aire-combustible es de 1 a 3 segundos. En el caso de la invención, con un horno de oxi-combustión, el tiempo de residencia promedio del gas de combustión se encuentra entre 10 y 40 segundos y más ventajosamente entre 15 y 30 segundos.
El posicionamiento de los quemadores, o mejor aún la distribución del suministro de energía ya mencionado, es un factor importante no sólo con respecto al consumo de energía del horno, sino también la calidad del vidrio producido.
Todos los hornos de vidrio grandes comprenden convencionalmente dos zonas, que corresponden a la fusión y a la refinación respectivamente. Más allá de la zona de refinación, el vidrio continúa pasando a través de un canal de acondicionamiento en el que se reduce gradualmente la temperatura del vidrio hasta que alcanza su temperatura de formación. Para fabricar vidrio plano mediante la técnica de "flotación", esta temperatura está alrededor de 1100° C.
Por lo general, la zona de refinación se separa de la zona de acondicionamiento por un cuello, que hace posible, en particular restringir la atmósfera de una zona que pasa en la otra. De acuerdo con la invención, se hacen esfuerzos para minimizar la abertura correspondiente y, en consecuencia el flujo de la atmósfera procedente de la zona de acondicionamiento entra en la zona de refinación. En todos los casos, el gas de combustión no debe penetrar en la zona de acondicionamiento, de otra forma el polvo todavía en suspensión podría ser arrastrado con él y depositado en la superficie del vidrio.
El ingreso del gas que no surge de la combustión, y, en particular el gas que penetra a través del cuello, también se limita en la medida de lo posible y venta osamente no excede el 15% y, preferiblemente, es menor del 10%, del volumen total del gas que fluye a través del horno.
La distinción entre la zona de fusión y la zona de refinación involucra lo que convencionalmente se denomina "corrientes de convección" en el vidrio. Estas corrientes de convección se generan por dos fenómenos: convección natural y convección forzada. En primer lugar, los movimientos de convección naturales están asociados con las condiciones de temperatura y con la distribución de energía a lo largo del horno (denominada la "curva de fuego") . En segundo lugar, los movimientos de convección forzados se asocian con la modificación del flujo originado por ejemplo, por burbuj eadores , mezcladores o presas. Estos dos fenómenos de convección mejoran el vidrio, que, en la zona de fusión, desarrolla movimientos que fluyen hacia delante en la superficie y movimientos que fluyen hacia atrás cerca del fondo del horno. En la zona de refinación, se invierte la dirección de circulación.
En general, la zona de fusión es la que requiere el mayor suministro de energía, y por lo tanto en la cual es mayor la potencia completa de los quemadores. La distribución es tal que este suministro no es menor del 40%, preferiblemente no menor del 50% del total. Se puede representar hasta un 80% del suministro, pero preferiblemente no representa más del 70% de la energía suministrada. Los porcentajes en cuestión se refieren a la potencia suministrada por los quemadores que se suspenden por encima de la zona en cuestión.
Con el fin de operar del horno lo más eficientemente posible, los quemadores se deben distribuir de forma adecuada a lo largo del horno. Sin embargo, esta distribución no es uni forme .
Es necesario evitar la presencia de la mayoría de quemadores más potentes cerca de las salidas del gas de combustión con el fin de minimizar las pérdidas de energía en el gas de combustión. Sin embargo, si las temperaturas del vidrio debajo de la manta de material de tanda fundido son muy bajas, con el riesgo de la solidificación de vidrio, se pueden posicionar los quemadores de refuerzo cerca de los puntos de carga del material de tanda, ya sean montados en las paredes del horno o en el techo. Una forma alternativa de minimizar las pérdidas de energía en. el gas de combustión es utilizar electro refuerzo (el vidrio se calienta por los electrodos que pasan a través de la parte inferior del horno). El calentamiento por medio de los electrodos sumergidos tiene la ventaja de proporcionar el control de la temperatura ajustada precisamente a los requerimientos locales. Más aún, la eficiencia de este suministro de energía eléctrica es mucho mayor que en el calentamiento de llama, permitiendo por lo tanto que se mantenga en niveles relativamente bajos. En general cuando se suministra la energía eléctrica, esta no representa más del 10% de la cantidad total de la energía desarrollada en el horno, y es muy a menudo menor del 5% de la misma.
Los quemadores se ubican a una cierta distancia lejos de los puntos de carga de tanda y las salidas del gas de combustión corriente arriba. El suministro necesario de energía en esta zona por lo tanto resulta en primer lugar de las corrientes de convección dentro del fundido, esto es más intenso cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la superficie cubierta con las materias primas a ser fundidos y aquella corriente en el vidrio fundido. En segundo lugar este suministro de energía proviene del gas de combustión, que fluye en contracorriente, se dirige hacia las salidas proporcionadas corriente arriba. En general, la temperatura en esta zona corriente arriba no es la más alta en el horno, pero sigue siendo suficiente para mantener el fundido.
Aunque los primeros quemadores se encuentran a- una cierta distancia lejos de los puntos de descarga del gas de combustión, con el fin de no retardar la fusión de tanda, no obstante es necesario colocar estos primeros quemadores en una zona del horno en la que el fundido esté aún cubierto con materiales de tanda no fundidos. Esta zona preferiblemente no excede a la mitad de la longitud del horno, y más particular y preferiblemente no más de un tercio de la misma. Esto se debe a que es necesario, aparte de fundir esta "manta", asegurar que las partículas de material disperso en la fusión se han fundido perfectamente y asegurar que la temperatura ha aumentado hasta el punto más alto que permite no sólo el proceso de fusión a ser completado, sino también la fusión a ser homogénea.
Además del posicionamiento de los quemadores, es significativa la distribución de la potencia suministrada. La potencia de los quemadores es más alta en esa parte de la zona de fusión cerca a la zona de refinación, en los que parte de la temperatura alcanzada es la más alta.
En la zona de refinación, la temperatura de la fusión se debe mantener generalmente, el suministro de energía necesario por lo tanto es más limitado. Preferiblemente, los quemadores en esta zona se localizan en la parte más cercana a la zona de fusión. Preferiblemente, el suministro de energía disminuye en la dirección de avance a través de la zona de refinación.
Es necesario ser capaces de hacer las variaciones de los parámetros que operan el horno, particularmente la potencia total aplicada. Estas variaciones ordenadas por la naturaleza de las materias primas, las variaciones de salida, etc son por lo general de alcance limitado. Para mantener las condiciones de distribución de energía óptimas de en la medida de lo posible, las variaciones convencionalmente se relacionan esencialmente con los quemadores localizados más lejos corriente abajo en la dirección de avance del vidrio. Este aspecto en particular tiene la consecuencia de que hay variaciones en el volumen del gas de combustión en esta zona. En consecuencia, para evitar las modificaciones adicionales corriente abajo debido a la ruptura en equilibrio dinámico, es ventajoso de acuerdo con la invención regular el índice de flujo del gas de combustión por medio de salidas colocadas en la zona corriente abajo del horno, como se indicó anteriormente .
En un horno convencional que opera en modo de combustión de aire-combustible, los quemadores se colocan en las paredes laterales del horno, en tal una forma que las llamas se desarrollan cerca de la superficie del fundido. Este arreglo se debe en parte al tiempo de residencia limitado en el horno del gas de combustión, que se descarga esencialmente directamente en ese lado del horno opuesto al quemador. Parece que es necesario maximizar el intercambio de calor, incluyendo el intercambio de calor por convección, durante este breve tiempo de residencia y por lo tanto es necesario asegurar que las llamas también estén en contacto con la superficie del fundido.
En el caso de la operación en el modo de oxi-combustión como en la invención, se limita la contribución para el suministro de calor por convección, como se indicó anteriormente. Por tanto, es preferible posicionar los quemadores en las paredes laterales a una cierta distancia de la superficie del fundido, garantizando la distribución adecuada de la energía radiada directamente de la llama hacia el fundido y hacia el techo.
Preferiblemente, el posicionamiento de los quemadores resulta en llamas que se desarrollan en planos aproximadamente paralelos a la superficie del fundido y una distancia de por lo menos 0.25 m por encima de esta superficie, y preferiblemente por lo menos 0.40 m por encima de la anterior. Esta distancia puede ser de hasta 1.0 m, pero es preferible a menos de 0.80 m.
Como se indicó anteriormente, el uso de la oxi-combustión modifica la atmósfera del horno, que no contiene prácticamente nitrógeno. Por otra parte, es relativamente más rico en vapor de agua. Esta característica tiene un efecto significativo sobre el comportamiento de la fusión. En particular, un incremento en el contenido de agua por encima del fundido se acompaña de un incremento de la misma en el vidrio .
La presencia de un alto contenido en agua de esta manera promueve la desgasificación del vidrio y hace más fácil de refinación .
Un posible inconveniente de un alto contenido de agua es la formación de . espuma en la superficie del fundido. La presencia de espuma no es deseable, especialmente en lo que constituye un obstáculo para el buen intercambio de calor. Se conocen medios para reducir la cantidad de espuma si esta se produce. Estos medios, ¦ independientemente de las medidas tomadas para evitar la aparición de espuma, modifican la tensión superficial del vidrio, por ejemplo, utilizando la técnica descrita en la publicación EP 1 046 618.
Otros medios para minimizar el riesgo de formación de espuma en las zonas donde puede ser particularmente problemático, especialmente en la zona de refinación, consiste en limitar el contenido de vapor de agua por la elección del combustible utilizado en esta parte del horno.
La oxi-combustión se puede realizar con varios tipos de combustible sin perder el beneficio de las ventajas anteriormente mencionadas. Los combustibles más utilizados son gas natural o combustibles líquidos.
Con respecto al contenido de vapor de agua, este es más grande cuando se utiliza un gas que cuando se utilizan combustibles líquidos. Por esta razón, aparte de las cuestiones de costo de energía antes mencionadas, puede ser ventajoso de acuerdo con la invención de que los quemadores ubicados en la zona de refinación se alimenten con combustible líquido. De esta forma, se reduce el riesgo de formación de espuma en tal parte del horno en la que podría ser el más perjudicial.
La evaluación económica de la oxi-combustión se basa, por una parte, en el costo del oxígeno y el costo de los materiales refractarios adaptado y, por otra parte, en el ahorro de combustible y el ahorro que' se relaciona con la eliminación parcial de la descontaminación del gas de combustión. Para tener un resultado positivo, es necesario recuperar una porción significativa del calor contenido en el gas de combustión que sale del horno. En la práctica, como en el caso de los hornos de combustión de aire-combustible, el uso más eficiente consiste en calentar los reactivos introducidos en el horno, a saber, oxígeno, combustible y posiblemente las materias primas.
En comparación con las técnicas de combustión de aire-combustible, especialmente aquellas que utilizan regeneradores, una dificultad se deriva de la naturaleza de las instalaciones necesarias. Los regeneradores pueden recibir el gas de combustión prácticamente como se recolecta en la salida del horno. Los materiales de los cuales se hacen los regeneradores, especialmente los revestimientos, por lo general se hacen de cerámicas refractarias, que no tienen dificultad en resistir las temperaturas del gas de combustión y el polvo que este gas puede transmitir. Posteriormente, el precalentamiento del aire en los regeneradores calientes no requiere que se tomen precauciones especiales. Por el contrario, precauciones mucho más estrictas se requieren cuando se utilizan productos calientes para la oxi-combustión, particularmente cuando se utiliza oxigeno caliente. Las instalaciones en las que el oxigeno fluye deben ser completamente herméticas, resistentes a las altas temperaturas y resistentes al oxigeno transportado en estas temperaturas .
Con respecto al gas de combustión, se tienen que hacer esfuerzos para asegurar que ellos arrastren una cantidad mínima de polvo. Al tener las llamas a una cierta distancia lejos de la superficie del fundido, particularmente en las zonas donde el fundido se cubre con materiales que aún no se han fundido, contribuye a minimizar este arrastre. Lo que también contribuye es el hecho de que los quemadores, cuando se intercalan, minimizan la turbulencia que pudiera resultar de los efectos de las corrientes de gas que emanan de los quemadores que se enfrentan uno al otro.
La velocidad promedio del gas de combustión en la dirección longitudinal como regla una general no excede de 3 m/s, y es por lo general menor de 2 m/s . En las llamas, esta velocidad es mucho mayor, alrededor de 30 a 100 m/s, siendo esta velocidad normalmente más baja que la de las llamas de la combustión de aire-combustible.
De acuerdo con la invención, el oxigeno se precalienta venta osamente en intercambiadores de calor de acero que exhiben una excelente resistencia al oxigeno caliente. Los intercambiadores de calor y materiales adecuados para este uso se describen en la solicitud de Patente Europea no publicada No. 07/107 942 presentada el 10 de mayo de 2007.
El oxigeno caliente liberado por el intercambiador de calor es llevado a una temperatura que puede ser coo máximo 650° C. Este valor depende de la resistencia que se puede lograr con las aleaciones de metal que tienen las mejores características. Este limite permite garantizar una duración de uso en relació'n con el tipo de instalación en cuestión.
En la práctica, para una mejor seguridad, es preferible mantener la temperatura del oxígeno por debajo de 600° C.
Con el fin de precalentar el oxígeno para que sea suficiente para mejorar significativamente la economía, se prefiere establecer una temperatura que no esté por debajo de 350° C.
Del mismo modo, el combustible utilizado se precalienta ventajosamente, si este es gas natural o combustible líquido. Las temperaturas alcanzadas por el combustible no dependen de la resistencia de las instalaciones. Sin embargo, pueden depender de la posible degradación de estos combustibles. En particular, es necesario evitar el "agrietamiento", aún parcialmente, que tendría el resultado de ensuciar las instalaciones. Para el gas natural, la temperatura precalentada está venta osamente por debajo de 650° C y preferiblemente por debajo de 550° C. Para los aceites combustibles pesados, la temperatura es generalmente menor, que no excede 180° C y preferiblemente no excede 150° C.
La recuperación de calor del gas de combustión es suficientemente grande para permitir que se caliente el oxígeno y el combustible a las temperaturas indicadas, con independientemente de la eficiencia del intercambio de calor cuando ésta se lleva a cabo bajo las condiciones dadas en la solicitud de patente mencionada anteriormente. También es posible con el exceso precalentar las materias primas o alimentar las calderas, sea cual sea el uso del vapor producido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se describe con cierto detalle adelante con referencia a las placas de dibujos en los que: - La figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de un horno de acuerdo con la invención; - La figura 2 ilustra esquemáticamente, en la vista superior, las disposiciones mostradas en la figura 1; - La figura 3 es un diagrama esquemático general de los circuitos de intercambio de calor utilizados para un horno de acuerdo con la invención; - La figura 4 es un detalle de un diagrama esquemático con relación al flujo en una realización para precalentar el oxigeno, y - La figura 5 muestra una vista parcial de la parte superior de las disposiciones de los quemadores en un horno de acuerdo con la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El horno mostrado en la Figura 1 es del tipo utilizado para producciones de alto volumen de vidrio, tales como aquellas que sirven para alimentar unidades de producción de vidrio plano empleando la técnica de flotación. Los hornos de este tipo operan de forma continua y producen vidrio en cantidades que pueden ser hasta de 1000 toneladas/dia . Para lograr este desempeño, los hornos deben tener una potencia de hasta 60 M .
El horno 1 comprende un tanque colocado en una cámara cerrada. El montaje está hecho de materiales refractarios que son resistentes a altas temperaturas, a la corrosión del gas de combustión y al ataque por los materiales fundidos. El nivel del fundido en el tanque se muestra por una linea de puntos 2.
El horno se alimenta con materiales de tanda en uno de sus extremos. La apertura a través del cual estos materiales de tanda se cargan se muestra en 3. En la práctica, para hacer más fácil la distribución sobre la superficie del fundido, se proporcionan por lo general varios puntos de carga. La salida del vidrio fundido, representada por la flecha V, está en el extremo opuesto a través de un cuello 4 de ancho pequeño en comparación con aquella del tanque. Más generalmente, la parte inferior del cuello 4 está a nivel con la parte inferior del horno.
El cuello no está completamente sumergido en el vidrio fundido - un espacio permanece entre la parte superior del cuello y la superficie de la capa de vidrio. Las ' condiciones de operación, con respecto a las corrientes de gas en el horno, se regulan en tal una forma que la atmósfera del horno no pasa a través del cuello, con el fin de evitar cualquier riesgo de arrastre del polvo suspendido. Para asegurar esta operación, es preferible mantener una corriente de gas ligera, indicada por la flecha A, que fluye en contracorriente con el flujo de vidrio fundido. Está destinado sólo a evitar una corriente de gas en la dirección opuesta, esta corriente A se mantiene lo más ligera posible. Es importante minimizarla, ya que normalmente se forma por el aire presente por encima de la zona de acondicionamiento, no mostrada en la figura 1 (pero con la referencia 5 en la figura 2), que viene después del cuello.
Los quemadores posicionados como se indica en 6 se colocan a lo largo de las paredes laterales del horno, a cada lado del mismo, de tal manera que las llamas se extienden prácticamente sobre el ancho completo del tanque. Los quemadores se separan con el fin de distribuir el suministro de energía sobre una mayor porción de la longitud de este tanque de fusión/ refinación.
El gas de combustión F se descarga predominantemente a través de las salidas 7 localizadas cerca de la zona de carga del horno y a una cierta distancia de los quemadores más cercanos. En la representación se muestra (figuras 1 y 2), dos salidas 7 que se colocan simétricamente en las paredes laterales, mientras que las materias primas (MP) se cargan a lo largo del e e del horno. Esta es una realización preferida, pero otras disposiciones también son posibles tales como, por ejemplo, la salida del gas en la pared 8 que cierra el horno en su parte corriente arriba. Estas salidas también se pueden distribuir en forma diferente, el punto importante es asegurar que el gas de combustión fluya de nuevo en contracorriente con el flujo de vidrio V en el horno. Cuando sea apropiado, la descarga del gas de combustión en particular puede tener lugar, por lo menos parcialmente, a través de la apertura o aperturas de carga de tanda .
Como se indicó anteriormente, de acuerdo con la invención, se toman medidas para asegurar que el recinto del horno es prácticamente impermeable a la penetración de aire exterior. El flujo del gas de combustión hacia el extremo corriente arriba evita la penetración en este lado del horno. Los pasajes posiblemente proporcionados en las paredes laterales son también esencialmente impermeables a la penetración del aire del ambiente. Para repeler la pequeña cantidad de aire que podría venir de la parte de acondicionamiento 5, se proporciona ventajosamente un flujo muy limitado de gas de flujo hacia el extremo corriente abajo del horno. Este gas de combustión F' se descarga a través de las salidas 9.
En el ajuste de la cantidad de aire que fluye de la zona de acondicionamiento a la zona de refinación, adicionalmente a los flujos de gas generados por los quemadores, también es importante, como se indicó previamente, ser capaz de modular las cantidades del gas de combustión extraídas en la zona corriente abajo del horno y que se descarga a través de las salidas 9.
Un horno de de vidrio con gran capacidad comprende convencionalmente dos zonas una denominada la zona de fusión y la otra la zona de refinación. Estas dos zonas no se delimitan en las figuras 1 y 2.
El limite entre la fusión y refinación no es generalmente evidente en la estructura del horno. En particular, si una presa se coloca en la parte inferior de tal un horno, esta presa no coincide normalmente con este límite, a pesar de que juega una parte determinante cuando se localiza este límite.
La distinción entre la zona de fusión y la zona refinación es en todos los casos una distinción funcional. Esto corresponde a la circulación del vidrio en el tanque. Esto comprende una primera corriente de convección en la parte de fusión y una segunda corriente de convección en la parte de refinación que gira en dirección opuesta a la primera corriente. En la ausencia de un medio que tiene una influencia directa sobre la circulación, la posición del límite de la zona de fusión/ zona de refinación se determina, por un número de parámetros de operación que incluyen, en particular, la distribución de la energía por los quemadores. En la Figura 2, estas dos -zonas se muestran como I y II .
Como regla general, el suministro de energía necesaria para fundir las materias primas es mayor que aquel para mantener el vidrio a temperatura para refinación. En consecuencia, el número de quemadores, y especialmente la potencia que ellos liberan, es mayor en la zona de fusión.
Aunque vale la pena suministrar la máxima cantidad de energía para la fusión, y. por lo tanto corregir la carga del horno con las materias primas, también es necesario evitar posicionar los primeros quemadores muy cerca de las salidas del gas de combustión 1, de otra forma este gas de combustión muy caliente se llevaría consigo una cantidad excesiva de energía. La elección de donde se colocan los primeros quemadores por lo tanto el resultado de un compromiso. Los primeros quemadores se colocan en tal forma que ellos se localizan por encima de los materiales sobrenadantes.
Una vez más limitar las pérdidas de energía a través del gas de combustión como se indicó anteriormente, también es posible al variar la potencia de los quemadores de acuerdo con su posición. Los primeros quemadores pueden operar especialmente a una potencia más baja que la de los quemadores posicionados adicionalmente corriente abajo.
En los modos de operación que han demostrado ser más ventajosos, la "curva de fuego", es decir, la distribución de temperaturas a lo largo del horno, en primer lugar progresa desde el extremo corriente arriba hasta una parte central cerca al inicio de la zona de refinación. A partir de entonces, la temperatura varia un poco, disminuyendo ligeramente hasta el cuello 4 que prepara el pasaje en la zona de acondicionamiento. Por esta razón, el extremo corriente abajo del horno normalmente no tiene quemadores.
La distribución de los quemadores se muestra en la Figura 2 mediante el eje de la misma. Ellos preferiblemente se intercalan a ambos lados del tanque con el fin de asegurar que las llamas que emanan en direcciones opuestas no los afectan. Ellos se separan uno del otro lateralmente con el fin de cubrir mejor la superficie del fundido. También en este sentido, los quemadores utilizados son venta osamente del tipo que desarrolla una llama en la forma de una hoja aproximadamente paralela a la superficie del fundido. La potencia nominal de cada quemador depende de que se escogen los quemadores y el número de quemadores utilizados.
El espacio disponible en las paredes laterales del horno 11 (figura 5) sé limita por la presencia del refuerzo de metal 12 que soporta el techo del horno. Las vigas que constituyen este refuerzo están más cerca de la parte más amplia del horno y de los materiales cerámicos refractarios más pesados. Para hornos muy amplios, sólo dos quemadores planos 13 del tipo descrito en la publicación WO 2004/094902 se pueden fijar entre dos vigas sucesivas, una a cada lado del horno. Estos quemadores organizan la combustión intercalada, partiendo de una alimentación de combustible central 14, concéntrica con una primera alimentación de oxígeno 15, luego por medio de varias alimentaciones secundarias oxígeno 16, 17 paralelas a la primera, estas se separan y tienden aproximadamente en el mismo plano horizontal. Estos quemadores de combustión intercalados 13 producen una llama que se desarrolla en un plano aproximadamente paralelo a la superficie del fundido. Por su construcción, estos quemadores tienen un cierto grosor determinado, por lo tanto el número limitado del mismo entre dos vigas.
Como se muestra en la Figura 1, los quemadores se abren en el recinto del horno a una cierta distancia por encima de la superficie del fundido. Esta disposición, como se explicó anteriormente, permite que la energía radiada a partir de la llama se distribuya correctamente y también se hace posible, combinar con la altura del techo, para asegurar el flujo correcto de los gases de combustión, especialmente aquellos dirigidos a las salidas principales 7 que regresan hacia el extremo corriente arriba del horno. A diferencia de los hornos de combustión de aire-combustible, el gas de combustión de los cuales sigue una ruta esencialmente transversal, en el caso de los hornos oxifuel de acuerdo con la invención del gas de combustión se dirige a lo largo de la longitud del horno y por lo tanto transversalmente a la dirección de las llamas que el gas de combustión no debe molestar. Al proporcionar el espacio, por debajo de las llamas y por encima de ellas, el gas de combustión puede viajar sin excesiva turbulencia perjudicial para corregir el desarrollo de las llamas.
El gas de combustión descargado del horno se utiliza en dispositivos destinados a recuperar algo de la energía transportada por este gas. Aunque, en principio, es posible llevar a cabo el intercambio de calor directo entre el gas de combustión y el producto a ser precalentado, en aras de operar de forma óptima, en términos de eficiencia y seguridad, se utilizan instalaciones de intercambio de calor más complejas.
Sin embargo, en la figura 3, en aras de la simplicidad, las instalaciones de intercambio de calor se muestran en general como 18 y 19. En estas instalaciones, el oxígeno y/o el combustible se calienta antes de ser transmitido a los quemadores por las líneas 20, 21.
Los gases de combustión que dejan el horno están inicialmente a temperaturas de alrededor de 1200 a 1400° C. A tales temperaturas, es preferible que el gas de combustión pase a través de un recuperador, en otras palabras un intercambiador de calor inmediato que permite que la temperatura del gas de combustión se reduzca con el fin de tratarla antes que se descargue en la atmósfera a través de un chimenea 24. El recuperador es un sistema en el que un fluido fluye en contracorriente con el gas de combustión. En su forma más elemental, este comprende dos tubos concéntricos. Un sistema más elaborado se forma por un conjunto de tubos que pasan a través de una cámara en la que fluyen los fluidos de transferencia de calor. Se pueden combinar los dos tipos.
Después de este recuperador, el gas de combustión está todavía a una alta temperatura, por lo general no por debajo de 700° C, excepto en el caso de los se utilicen recuperadores muy grandes. Antes de ser descargado, el gas de combustión se somete a un tratamiento de descontaminación, con el fin en particular de remover los óxidos de azufre. Esta operación de remoción se realiza por ejemplo en electrofiltros . Para evitar el daño en estos filtros, la temperatura debe disminuir adicionalmente, aproximadamente a 300-400° C. Una forma económica de hacer esto consiste en diluir el gas de combustión con el aire del ambiente.
Bajando a estas temperaturas, la mezcla todavía se puede utilizar, por ejemplo, como un medio para alimentar de calderas que generan vapor. El vapor en cuestión se puede utilizar, en particular, para precalentar los combustibles líquidos. Estos son ventajosamente precalentados a una temperatura de entre 100 y 150° C, preferiblemente entre 120 y 140° C.
El intercambiador de calor de fluido utilizado en los recuperadores es por su parte, utilizado como se indica adelante con referencia a la Figura .
En la representación mostrada en la Figura 3, dos instalaciones de intercambio de calor 18, 19 se colocan uno a cada lado del horno. Las dos tuberías del gas de combustión se conectan por una tubería 22. Esta última tubería, si es necesario llevar a cabo el mantenimiento o reparación en una de las instalaciones, permite que se transfiera por lo menos algo del gas de combustión momentáneamente a la segunda instalación, y el resto también puede ser descargado a través de la tubería 27 o la tubería 28. Del mismo modo, la tubería 23 se utiliza, si es necesario, para alimentar ambos lados del horno con el fluido de transferencia de calor.
Las tuberías 27 y 28 se utilizan, cuando sea apropiado, para evitar el paso del gas de combustión a través de los recuperadores, enviándolos directamente al punto de descarga 2 : En la figura 3, el gas de combustión F que sale corriente abajo no se muestra como los tubos de los intercambiadores de calor. Dependiendo de la configuración de la instalación, también es posible conectar estas salidas, de tal manera que se recupere todo el gas de combustión. Si la energía "recuperable" es más que aquella que se puede utilizar, esta recuperación se puede omitir cuando sea apropiado .
Por las razones indicadas anteriormente, es ventajoso para llevar a cabo el intercambio de calor en dos etapas. En un primera "recuperadora" el gas de combustión se calienta hasta un fluido intermedio, por ejemplo aire, nitrógeno, CO2 o cualquier otro fluido apropiado que, por ejemplo, circula en un circuito entre este recuperador y un intercambiador de calor, o aún mejor varios intercambiadores de calor, varios, en los que el intercambiador de calor (s) calienta el oxígeno o el combustible. Una situación alternativa con respecto al fluido intermedio, tal como el aire, es no utilizar el circuito, sino recuperar el aire caliente a la salida de los intercambiadores de calor secundarios mediante una caldera u otro medio de recuperación de energía.
La Figura 4 ilustra este principio. El recuperador 25 recibe el gas de combustión F y, en contracorriente al mismo, el fluido A, por e emplo aire. El aire caliente se envía a una serie de intercambiadores de calor 26 en los que este fluye en contracorriente con el oxígeno, que se calienta antes de ser enviado a los quemadoresl3.
En la práctica, debido a la dificultad de enviar oxígeno caliente sobre las tuberías largas, debido al costo de las tuberías o debido a las pérdidas térmicas, de acuerdo con la invención se propone venta osamente precalentar el oxígeno cerca de los quemadores en los que se consume este oxígeno. Por esta razón, es necesario incrementar el número de intercambiadores de ' calor, cada uno de los .cuales, dependiendo de la situación, alimenta un quemador o un número pequeño de quemadores ubicados en la vecindad inmediata de los mismos.
En la Figura 4, cada quemador 13 se alimenta por un intercambiador de calor 26.
El aire, después de precalentar el oxígeno, retorna al recuperador 25 o retorna al conducto del gas de combustión del horno, para ser enviado a una caldera.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto se reclama lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. Un horno para fundir vidrio, caracterizado porque comprende un tanque de fusión en forma de canal, siendo introducidos las materias primas en un extremo corriente arriba, siendo recuperado el vidrio fundido en el extremo corriente abajo, calentándose dicho horno por medio de quemadores, en los que se produce la energía de combustión por la oxi-combustión con respecto a por lo menos 65% de los mismos, distribuyéndose los quemadores en las paredes a lo largo de la longitud del horno, en el que se descarga el gas de combustión que se localiza principalmente cerca del extremo corriente arriba cerca de las aberturas a través de las cuales se introducen las materias primas, eliminándose el resto del gas de combustión cerca de la parte corriente abajo con el fin de mantener el sellado dinámico con respecto a la atmósfera circundante en la cual los quemadores están distribuidos de manera que al menos el 40% y preferiblemente al menos el 50% de la potencia del horno se libere en la zona de fusión.
2. El horno de fusión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la potencia liberada en la zona de fusión no excede del 80% de la potencia total del horno y preferiblemente no excede del 70% de la misma.
3. El horno de fusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los quemadores activos están situados a cierta distancia de la zona de carga del material de tanda y de los puntos de descarga del gas de combustión.
4. El horno de fusión de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer quemador activo, esto es, el primero a lo largo de la dirección en la cual avanza el vidrio, está localizado a lo largo de la longitud del horno por encima de la zona donde están presentes los materiales sobrenadantes.
5. El horno de fusión de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la máxima potencia es liberada a lo largo' de la longitud del horno en el limite entre las zonas de fusión y refinamiento.
6. El horno de fusión de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la potencia para operar los primeros quemadores y para operar los últimos quemadores es menor que la de operación de los otros quemadores.
7. El horno de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los quemadores abren dentro del recinto del horno a una distancia, por encima del fundido, que no es menor de 0,25 m y preferiblemente no es menor de 0.40 m.
8. El horno de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los quemadores abren dentro del recinto del horno a una distancia, por encima del fundido, que no es mayor de 1,0 m y preferiblemente no es menor de 0.8 m.
9. El horno de conformidad Con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque incluye, en la zona de carga, electrodos para suministrar una cantidad limitada de energía en esta zona.
10. El horno de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la cantidad de energía suministrada por medio de los electrodos no excede el 10% de la cantidad total de energía usada en el horno, y es preferiblemente' como máximo el 5% de la misma.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1995543A1 (fr) 2007-05-10 2008-11-26 AGC Flat Glass Europe SA Echangeur de chaleur pour oxygène
CN101980973B (zh) 2008-03-25 2016-05-11 旭硝子欧洲玻璃公司 玻璃熔融炉
WO2009147191A1 (fr) * 2008-06-05 2009-12-10 Agc Flat Glass Europe Sa Four de fusion du verre
FR2948929A1 (fr) * 2009-08-07 2011-02-11 Fives Stein Four de fusion de matieres premieres vitrifiables avec zone de prechauffage optimisee
FR3002025B1 (fr) * 2013-02-12 2015-02-20 Air Liquide Methode de combustion dans un four avec recuperation de chaleur
US10273178B2 (en) * 2014-12-23 2019-04-30 Praxair Technology, Inc. Upwardly angled burners in glass furnaces
US10542482B2 (en) * 2015-02-12 2020-01-21 Nokia Solutions And Networks Oy Access control to services in a network
CA3009155C (en) * 2015-12-23 2020-01-21 Praxair Technology, Inc. Glass furnace with improved production rate
CN106116109A (zh) * 2016-06-22 2016-11-16 巨石集团有限公司 一种玻璃池窑及玻璃熔制的方法
CN113716839B (zh) * 2021-08-20 2022-05-20 西安交通大学 一种利用高温烟气助熔玻璃的玻璃窑炉及方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4029489A (en) * 1976-02-17 1977-06-14 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method of and apparatus for melting of glass
US4432780A (en) * 1982-08-27 1984-02-21 Owens-Corning Fiberglas Corporation Glass fiber scrap reclamation
US4599100A (en) * 1985-04-01 1986-07-08 Ppg Industries, Inc. Melting glass with port and melter burners for NOx control
DE3718276A1 (de) * 1987-05-30 1988-12-08 Sorg Gmbh & Co Kg Glasschmelzofen
US5123942A (en) * 1991-03-21 1992-06-23 Frazier-Simplex, Inc. System for charging batch/cullet in a glass furnace
US5755846A (en) * 1992-06-06 1998-05-26 Beteiligungen Sorg Gmbh & Co. Kg Regenerative glass melting furnace with minimum NOx formation and method of operating it
FR2711981B1 (fr) * 1993-11-02 1996-01-05 Saint Gobain Vitrage Dispositif pour la fusion du verre.
FR2728254B1 (fr) * 1994-11-08 1997-01-31 Saint Gobain Vitrage Procede et dispositif pour la fusion du verre
FR2736347B1 (fr) * 1995-07-06 1997-10-24 Air Liquide Procede et four a boucle pour la fusion du verre
FR2737487B1 (fr) * 1995-08-03 1998-01-09 Saint Gobain Vitrage Dispositif pour la fusion de matieres vitrifiables
US6253578B1 (en) * 1996-04-12 2001-07-03 Praxair Technology, Inc. Glass melting process and apparatus with reduced emissions and refractory corrosion
FR2757845B1 (fr) * 1996-12-31 1999-01-29 Air Liquide Procede pour ameliorer le profil thermique des fours de verre et four de fusion de verre pour sa mise en oeuvre
US6071116A (en) * 1997-04-15 2000-06-06 American Air Liquide, Inc. Heat recovery apparatus and methods of use
US6519973B1 (en) * 2000-03-23 2003-02-18 Air Products And Chemicals, Inc. Glass melting process and furnace therefor with oxy-fuel combustion over melting zone and air-fuel combustion over fining zone
US7143610B2 (en) * 2001-03-23 2006-12-05 Vitro Global, S.A. Method and system for feeding and burning a pulverized fuel in a glass melting furnace, and burner for use in the same
US6532771B1 (en) * 2001-08-21 2003-03-18 Praxair Technology, Inc. Method for controlling glass furnace atmosphere
KR101609892B1 (ko) * 2008-03-25 2016-04-06 에이쥐씨 글래스 유럽 유리 용융로

Also Published As

Publication number Publication date
CN101980974A (zh) 2011-02-23
US20130111956A1 (en) 2013-05-09
US20110017195A1 (en) 2011-01-27
EA018516B1 (ru) 2013-08-30
US8943856B2 (en) 2015-02-03
BRPI0909081A2 (pt) 2015-08-25
EP2257500A1 (fr) 2010-12-08
KR101600109B1 (ko) 2016-03-04
JP5454810B2 (ja) 2014-03-26
EA201001538A1 (ru) 2011-04-29
CN101980974B (zh) 2018-04-24
JP2011519804A (ja) 2011-07-14
WO2009118337A1 (fr) 2009-10-01
KR20110015515A (ko) 2011-02-16

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