SE528440C2 - Förfarande för smältning av glas - Google Patents

Description

75 528 449 eftersom det runt de osmälta kornpartiklarna bildas skyddande gasbubblor, som måste växa till i storlek för att kunna nå stigförmåga. Tiden för homogenisering för containerglas upp- skattas till cirka 24 timmar och vid floatglastillverkning mer än 60 timmar. På grund av recirkulation blandas emeller- tid glas, med olika uppehàllstider, med varandra så att mini- mum uppehållstid, för en del av glaset, är så lågt som 15-20% av medelvärdet. är inte lika Värmebehovet för att smälta returglas (cullet) högt som att tillverka glas från kornråvaror. Detta beror på att den kemiska omvandlingen redan är gjord för returglas, vilken motsvarar cirka 23 % av den totalt nyttiga energin, samt att den rena smältan från returglaset inte onödigtvis blandas med smälta från kornråvaror innefattande sandkorn och tillhörande gasbubblor, vilken därför inte måste värmas till den högre homogeniseringstemperaturen.

Det konventionella sättet att värma och smälta glaset är med strålningsvärme från flammor från naturgas- eller oljebränna- re. Luften till dessa brännare förvärms i rekuperatorer eller regeneratorer med avgasvärmen. På grund av en stor inläckning av luft till ugnen tillförs endast en del av den för förvärm- ningen nödvändiga luften genom luftförvärmningen. Mycket avgasvärme återvinnas förloras eller erfordrar att gen0m tilläggsinvesteringar i avgaspannor. Försök att minska ener- giåtgången genom att anrika luften med syrgas eller med s.k. oxy-fuelbrännare har inte lett till minskade kostnader på grund av att fördelarna (högre flamtemperaturer och längre uppehållstid för förbränningsprodukterna i ugnen, och därmed lägre avgastemperaturer) inte har övervägt kostnaderna för Med tegel med högre kvalitet användas. att framställa syrgas. oxy-fuelbrännare måste dyrare hàdocwoxhslutiñrelågpndcinldoc, 2006-08-30 70 CH RJ CO På grund av den långa tiden och höga temperaturen som erford- ras för homogenisering måste dagens ugnar innehålla mycket stora mängder glas och därmed uppstår en rad olägenheter.

Tiden för omställning mellan olika färgnyanser är mycket lång eftersom utblandning av den nya nyansen med den gamla måste ske i ugnens stora glasvolym. Detta kan pågå i 60 till 160 timmar, beroende på vilka ändringar i nyans som önskas. Under tiden tappas produktionskapacitet och energi eftersom glas- produkten som framställs under färgbytet inte kan användas utan lämnar processen som skrot.

Ugnskroppen är stor och en stor del av den tillförda värmen leds ut som kylförluster genom ugnsväggarna. Dessa förluster ökar med ugnens ålder och kan slutligen bli så stora som 60 % av tillförd energi. Anledningen till att ugnarna inte byggs om med tätare intervall är den höga kostnaden för att bygga om ugnskroppen med regeneratorer och inte minst produktions- förlusten under reparationstiden.

Föreliggande uppfinning löser de ovan angivna problemen.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett förfaran- de för smältning av material i form av krossat glas och/eller glasråvara i en ugn, i vilken ugn behandling av glasmassa sker, såsom homogenisering av det smälta glaset och justering av nämnda smälta glas till en önskad sluttemperatur, vilken smältning sker med värme från flammor från brännare där ett antal av nämnda brännare är inbördes placerade på avstånd från varandra och utmärkes av att materialet bringas att smältas medelst s.k. oxy-fuelbrännare placerade på ett av- stånd från materialet så att brännarnas flammor träffar mate- hàdocwolldslutfómläggandeinldoc, 2006-08-30 75 rialet så att värmeöverföringen blir maximal, i kombinatiOH med att materialet bringas att smältas i en ugn med ett till- räckligt lågt baddjup (X) för att väsentligen förhindra re- cirkulation av smält och icke smält material inom materialet.

Nedan beskrivs uppfinningen närmare, delvis i samband med ett på bifogade ritningar, visade utföringsexempel, där - figur 1 visar schematiskt en smältkedja innefattande en mindre ugn med oxy-fuelbrännare; - figur 2 visar ett snitt A av en del i figur 1.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för smältning av glas, innefattande chargering och smältning av material i form av krossat glas och/eller glasråvara i en ugn. I ugnen sker behandling av glasmassa, såsom homogenisering av det smälta glaset och justering av nämnda smälta glas till en önskad sluttemperatur. Smältning sker konventionellt med vär- och/ me från flammor från fossila bränslen, såsom naturgas- eller oljebrännare.

Innan materialet smälts lastas materialet pá till exempel ett rullband 10 om vidare till en pàfyllningsramp 12. En avgaska- nal ll är placerad mellan rullbandet 10 och påfyllningsrampen 12 och täcker påfyllningsrampen 12, med avgaskanalens 11 ut- blås placerat inneslutande av en huv 15. Varma avgaser blàses ut ur avgaskanalen ll innanför huven 15 och materialet som transporteras på påfyllningsrampen 12 värms upp inför näst- kommande processteg.

Enligt uppfinningen bringas materialet att smältas medelst oxy-fuelbrännare ]_ med s.k. direct flame impingement, DFI, som effektiviserar smältningsprocessen. En oxy-fuelbrännare h:\d0cw0rk\1l c,inl.doc , 2006-08-30 70 5128 än .Lz- CD är en brännare för flytande eller gasformigt bränsle som förbränner med en gas innehållande åtminstone 80% syrgas.

Ett antal av nämnda oxy-fuelbrännare 1 är inbördes placerade på avstånd från varandra, se figur 1. Pilarna med siffrorna 1 och i och 8 i figur 1 och 2 visar brännarnas 1, 8 placering, vilken riktning brännarna 1, 8 är riktade.

Användandet av oxy-fuelbrännare i samband med smältning av material är känt för olika metaller. Tidigare har det inte varit fördelaktigt att använda oxy-fuelbrännare vid smältning av glas. Dock används oxy-fuelbrännarna pà ett nytt och upp- finningsmässigt sätt i föreliggande uppfinning.

Var och en av brännarna har en förhållandevis liten flamma, men med hög temperatur och impuls. Företrädesvis är oxy- fuelbrännarna 1 placerade pà ett avstånd från materialet så att brännarnas flammors väsentligen varmaste del träffar materialet så att värmeöverföringen blir maximal. Därmed sker upphettningen över hela materialet med lokalt mycket varma brännare 1.

Enligt en utföringsform bringas oxy-fuelbrännarna 1 att vara fästade till plattor 2, vilka är belagda med ett keramiskt skyddslager. Plattor med det keramiska skyddslagret kan vid behov vara kylda. Genom ett första inlopp 13 sker tillförsel av syre och genom ett andra inlopp 14 sker tillförsel av bränsle till oxy-fuelbrännarna l.

I och med att nämnda oxy-fuelbrännare 1 används för smältning av glas finns det en möjlighet att minska ugnsvolymen. Figur 2 visar enligt en utföringsform att material 9 bringas att smältas i en mindre ugn 3 med ett tillräckligt lågt baddjup X hàdocwoxkklutßrelâggandeinldoc, 2006-08-30 75 528 41-10 för att väsentligen förhindra recirkulation av materialet 9.

Materialet 9 som skall smältas bringas att transporteras i nämnda mindre ugn 3, där ugnen är i form av en rännliknande transportör 4 næd nämnda låga baddjup X. Nämnda oxy-fuel- brännare l finns placerade ovanför nämnda rännliknande trans- portör 4 och är riktade mot materialet som skall smältas. An- talet oxy-fuelbrännare 1 ovanför nämnda rännliknande trans- portör 4 bringas att vara sådant till antalet att väsentligen allt glas som passerar ut ur nämnda rännliknande transportör 4 är smält.

Den rännliknande transportören 4 kan till exempel vara en skaktransportör där transportören 4 med små framàtriktade rörelser för materialet 9 framåt. Alternativt kan transportö- rens 4 lutning vara sådan att materialet transporteras me- delst tyngdkraften.

På grund av att den koncentrerade värmeöverföringen från oxy- fuelbrännarna 1 är direkt riktad mot råmaterialet behövs inte ett lika stort ugnsutrymme och värmeförlusterna genom ugns- väggarna till omgivningen blir väsentligt mindre. Avgasvoly- men minskar till cirka en fjärdedel jämfört med en konventio- nell smältugn. Genom att dra nytta av den minskade ugnsvoly- men kan smältningen ytterligare effektiviseras. Recirkulation av materialet undvikes ska eftersom mindre materialvolym smältas åt gången. Råmaterialet förvärms i chargeringsöpp- ningen. Smältning av returglas (cullet) sker i en separat ugn så att inte denna del behöver värmas till en lika hög tempe- ratur och under en lika làng tid soul i de konventionella fallen.

Materialet bringas efter smältning i nämnda mindre ugn 3 att transporteras vidare till en ugnskropp 5. Omrörning av mate- hzhíocworldslutföæläggandeinldoc, 2006-08-30 rialet i ugnskroppen 5 bringas att ske med luftinblåsning 6 underifrån ugnskroppen 5. En platta 7 med oxy-fuelbrännare 8, till exempel med direct flame impingement, är placerad ovan- för ugnskroppen 5, vilkas flammor bringas att träffa materia- let. På samma sätt som för oxy-fuelbrännarna 1 i den mindre ugnen så har oxy-fuelbrännarna 8 ett första inlopp 16 med tillförsel av syre och ett andra inlopp 17 med tillförsel av bränsle.

Enligt en föredragen utföringsform placeras materialet 9 på rullbandet 10 som rör sig på ett sätt så att materialet transporteras vidare till påfyllningsrampen 12 där materialet värms av avgaser från avgaskanalen ll. Efter vidare transport av materialet fylls en volym av materialet pà i den rännlik- nande transportören 4 så att baddjupet X blir så lågt att re- cirkulation förhindras. Transportören bringas att transporte- ra materialet längs med transportören 4 åt höger i figur 1 mot ugnskroppen 5. När materialet 9 befinner sig på transpor- tören 4 utsätts materialet 9 för upphettning av flera oxy- fuelbrännare l på ett avstånd, både längs med ugnen och ug- nens bredd, från varandra så att allt material 9 upphettas.

Brännarnas l värme smälter allt material 9 i transportören 4.

Det smälta materialet 9 transporteras vidare från transportö- ren 4 till ugnskroppen 5, i vilken det smälta materialet 9 omröres med hjälp av inblåsningen ll underifrån ugnskroppen . Vid omrörning kommer eventuellt osmält material 9 upp till ytan, ovanför vilken ett flertal oxy-fuelbrännare 8, företrä- desvis med direct flame impingement, är placerade på plattor 7 liknande de i den mindre ugnen 3 i det föregående smält- ningssteget. Dessa oxy-fuelbrännare 8 upphettar materialet 9 lokalt och eventuellt osmält material 9 smältes i ugnskroppen . hàdocworlflslutfórelâggandejnldoc, 2006-08-30 70 75 Med föreliggande uppfinning uppnås ett flertal fördelar.

När uppfinningen används för industriell glasframställning erhålls stora kostnadsbesparingar på grund av lägre investe' ringsbehov, lägre än 40 % av en konventionell ugn med regene- ratOIeI' .

På grund av den höga värmeöverföringen i en kompakt brännar- konstruktion reduceras ugnsvolymen som behöver tas i anspråk för Detta reducerar investerings- och själva smältningen. underhållskostnaderna för själva ugnen.

På grund av att värmeöverföringen är direkt riktad mot råma- terialet, uppkommer inte samma slitagenivà på ugnsinfodringen som j. en konventionell ugn vilket också reducerar investe- ringskostnaderna.

På grund av att förbränningen sker med syrgas som oxidations- medel, minskas avgasvolymerna och ingen förvärmning av oxida- tionsmedel är nödvändigt.

Uppfinningen ger en energibesparing på mer än 50 % och mer för äldre ugnar.

Med den höga värmeöverföringen, riktad direkt mot materialet, kommer en mindre del av den tillförda energin att finnas i avgaserna efter att dessa träffat ràmaterialet.

Avgasmängden, vilken är endast cirka 20% av den i dagens smältugnar, värmeväxlas mot det inkommande råmaterialet och därmed har så gott som hela värmeinnehållet i bränslet till- godogjorts i smältprocessen. hndocworldslutfïireläggandeinldoc, 2006-08-30 75 528 440 Uppfinningen medför högre kvalitet pà slutprodukten. På grund av att smältningen kan göras i en mindre enhet kan den lätt modulariseras och oönskad recirkulation av redan smält mate- rial till zonen med osmälta material kan helt elimineras eller regleras. Härmed får smältan en mindre homogeniserings- och kylzonsgradient, vilket minskar problemet med osmälta partiklar och gasinneslutningar i slutprodukten.

Uppfinningen medför en möjlighet att öka produktiviteten.

Smältningsdelen kan lätt anpassas till en högre kapacitet och byggas som en modul före en befintlig ugn i drift. Speciellt kan smältningen av råmaterial, såsom sand etc., göras i en separat tank, vid högre temperatur, speciellt anpassad för att avge gasblàsorna som bildas runt de smältande sandkornen.

Härmed minskas behovet av långa homogeniseringstider och genomflödet kan ökas radikalt utan att sänka kvaliteten hos produkten.

Föreliggande uppfinning är således inte begränsad till ovan angivna utföringsformer utan kan varieras inom dess av bifo- gade patentkrav angivna ram. hàdocworkßlutfiinlâggandcinldoc, 2006-08-30

Claims (5)

10 15 20 25 30 10 Patentkrav

1. l. Förfarande för smältning av glas, innefattande chargering och smältning av material (9) i form av krossat glas och/eller glasråvara i en ugn, i vilken ugn behandling av glasmassa sker, såsom homogenisering av det smälta glaset och justering av nämnda smälta glas till en önskad sluttempera- tur, vilken smältning sker med värme från flammor från brän- nare där ett antal av nämnda brännare är inbördes placerade e t e c k n a t a v att på avstånd från varandra, k ä n n materialet (9) OXy-fU@l- (9) så bringas att smältas medelst s.k. brännare (1) placerade pá ett avstånd från materialet att brännarnas flammor träffar materialet (9) så att värme- överföringen blir maximal, i kombination med att materialet (9) bringas att smältas i en ugn (3) med ett tillräckligt lågt baddjup (X) för att väsentligen förhindra recirkulation av smält och icke smält material inom materialet (9).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att oxy-fuelbrännarna (l) är placerade på ett avstånd från materialet (9) så att brännarnas (1) flammors väsentligen varmaste del träffar materialet (9).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t a v att oxy-fuelbrännarna (1) bringas att vara fästade till plattor (2), vilka är belagda med ett keramiskt skydds- lager.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - (9), transporteras i nämnda mindre ugn 2 eller 3, som skall smältas bringas att (3), anordnad för nämnda låga n a t a v att materialet vilken ugn är i form av en rännliknande transportör (4) baddjup (X), av att nämnda oxy-fuelbrännare (l) finns place- hzhiocworhsluttömläggandeinldoc, 2006-08-30 10 15 528 4-40 ll rade ovanför nämnda rännliknande transportör (4) och är rik- (9) f let oxy-fuelbrännare (1) tade mot materialet som skall smältas, och av att anta- ovanför nämnda rännliknande trans- portör (4) bringas att vara sådant till antalet att väsentli- gen allt glas som passerar i nämnda rännliknande transportör (4) smälts.

5. Förfarande enligt något av ovan nämnda krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att materialet (9) efter smältning i nämn- da mindre ugn (3) bringas att transporteras vidare till ett ugnsrum (5), i vilken omrörning av materialet (9) bringas att (5), är placerad ovan- ske med luftinblåsning (6) underifrån ugnskroppen i vil- ken en platta (7) med oxy-fuelbrännare (8) för ugnskroppen (5), vilkas strålar träffar materialet (9). hàdocworhshnñreläggandcinldoc, 2006-08-30