CN1067035C - 能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔化方法 - Google Patents
能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1067035C CN1067035C CN96108822A CN96108822A CN1067035C CN 1067035 C CN1067035 C CN 1067035C CN 96108822 A CN96108822 A CN 96108822A CN 96108822 A CN96108822 A CN 96108822A CN 1067035 C CN1067035 C CN 1067035C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass
- melten glass
- smelting furnace
- combustion
- zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title abstract 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 66
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 119
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 48
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 34
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 25
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 24
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 229930013930 alkaloid Natural products 0.000 claims description 4
- 150000003797 alkaloid derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 abstract description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 12
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 235000021050 feed intake Nutrition 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 2
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000628997 Flos Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 239000005308 flint glass Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 229940001516 sodium nitrate Drugs 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- -1 sulfite compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及玻璃熔融方法，其中燃料和氧化剂在处于熔炉较高水平上的燃烧区中燃烧，同时屏蔽氧气以低速在熔融玻璃表面上方通过而在燃烧区和熔融玻璃之间形成屏蔽层，从而消去来自燃烧的水蒸汽和熔融玻璃内物质的反应，减少了熔融玻璃的碱性物质的挥发并使熔融玻璃更多地氧化。还原气体可代替屏蔽氧气使用而使熔融玻璃更多地还原。屏蔽氧气和还原气体可在多区域熔炉中顺序地使用。
Description
本发明一般地涉及玻璃制造，更具体地说，涉及在玻璃制造原料被加热和熔融成熔融态玻璃的玻璃制造过程中的熔融步骤。
在玻璃的制造中，玻璃制造原料被提供到玻璃熔炉中熔成熔融态玻璃，其再被倾入模中制成产品诸如象玻璃。玻璃制造原料包括氧化剂投料如盐饼(硫酸钙，CaSO4)和硝石(硝酸钠NaNO3和硝酸钾KNO3)以控制玻璃的氧化还原状态。
氧化剂和熔融玻璃的反应导致了重要污染物硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)的产生。
玻璃制造原料通过由燃料和氧化剂的燃烧提供的热而在熔炉中熔融。燃烧反应也产生燃烧反应产物，主要包括水蒸汽和二氧化碳，也可能包括一氧化碳、氮气、未燃烧或不完全燃烧的燃料和氧气。来自燃烧的水蒸气和在熔融玻璃中的碱性氧化物反应形成从熔融玻璃气化出来的碱性氢氧化物。这些碱性氢氧化物如氢氧化钠NaOH和熔炉耐火材料壁反应，引起耐火材料腐蚀，并在熔炉后的烟道中再与氧化硫SO2和氧气反应而形成硫酸钠Na2SO4和其它硫酸盐和亚硫酸盐化合物，这些化合物形成微粒而常需要昂贵的静电除尘器或袋滤器来保证它们不被散布到大气中。
因此提供一种玻璃熔融方法其中碱物质的挥发被降低同时微粒、SOx和NOx的产生被减少从而无需使用静电除尘器或袋滤器也能满足微粒和其它排放物的环境安全标准是非常需要的。
因此本发明的目的是提供能在没有产生高水平的微粒、SOx和NOx的情况下有效操作的玻璃熔融方法。
本发明的另一目的是减少玻璃熔融时氧化剂投料和其它澄清剂从熔融玻璃中挥发。
本领域技术人员一旦阅读了本公开就会明了由本发明达到的上述和其它的目标是：
能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔融方法，包括：
(A)将包括碱物质的玻璃制造原料提供到玻璃熔炉中；
(B)将燃料和氧化剂提供到熔炉中，并在炉内的燃烧区中将它们燃烧而产生热和包括水蒸汽的燃烧反应产物，同时热从燃烧区辐射到玻璃制造原料而形成熔融玻璃；
(C)将屏蔽氧气在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度提供到熔炉中，在燃烧区和熔融玻璃之间形成屏蔽氧气层以将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开；和
(D)使一些屏蔽氧气和熔融玻璃反应而使熔融玻璃更多地氧化。
能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔融方法，包括：
(A)将包括碱性物质的玻璃制造原料提供到玻璃熔炉中；
(B)将燃料和氧化剂提供到熔炉中并在炉内的燃烧区燃烧而产生热和包括水蒸汽的燃烧反应产物，同时热从燃烧区辐射到玻璃制造原料上而形成熔融玻璃；
(C)在熔炉内在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度提供包含一氧化碳和氢气的还原气体，在燃烧区和熔融玻璃间形成还原气体层将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开；和
(D)一些还原气体和熔融玻璃反应而使熔融玻璃更多地还原。
能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔融方法，包括：
(A)将包括碱性物质的玻璃制造原料提供到具有氧化区和还原区的玻璃熔炉中；
(B)将燃料和氧化剂提供到熔炉中并在炉内的燃烧区燃烧而产生热和包括水蒸汽的燃烧反应产物，同时热从燃烧反应产物辐射到玻璃制造原料上而形成熔融玻璃；
(C)将屏蔽氧气在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度提供到熔炉的氧化区，在燃烧区和熔融玻璃之间形成屏蔽氧气层以将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开；和
(D)在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度在熔炉的还原区内提供包含一氧化碳和氢气的还原气体，在燃烧区和熔融玻璃之间形成还原气体层以将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开。
上述的方法，其中一些屏蔽氧气和在熔炉的氧化区中的熔融玻璃反应。
上述的方法，其中一些还原气体与在熔炉的还原区中的熔融玻璃反应。
唯一的附图是可使用本发明方法的横向火焰熔炉的一方案的简化横截面图。
本发明将按附图来详细加以描述。现参照附图，其显示了玻璃熔融炉1的垂直横截面，包括碱物质的玻璃制造原料被到炉内。玻璃制造原料可能包括砂、苏打灰、石灰石、白云石、盐饼、硝石、铁丹和碎玻璃的一种或多种。玻璃制造原料随着它们流过玻璃熔融炉1即在附图的例证中随它们朝着观察者方面流动而被熔融而在熔炉1内形成熔融玻璃2。
燃料3和氧化剂4被提供到熔炉1中。燃料和氧化剂可象附图所说明的那样分别提供到熔炉1中，或也可在预混条件下一起提供。可用于本发明方法的实践中的合适燃料的例子包括甲烷。天然气、油和氢气。氧气可以空气的方式或氧气浓度超过空气的流体的形式提供。所述氧气优选以具至少30％(摩尔)氧气浓度、最优选至少80％(摩尔)氧气浓度的流体形式提供。如果需要，所述氧气也可以工业纯氧气的形式提供。燃料和氧化剂最好以富燃料比式亚化学计量比提供到玻璃熔炉中，一般比值在化学计量值的5-80％的范围内。富燃料比能使进行燃烧时不会显著地产生NOx。当燃料和氧化剂以亚化学计量比提供到熔炉中时，将燃料完全燃烧所需的其余氧气由将在后面叙述的屏蔽氧气来提供。
燃料和氧化剂在熔炉1内燃烧而产生热和燃烧反应产物。燃料和氧化剂在相对较高的位置以低的质量平均速度提供到熔炉中并在熔炉内形成燃烧区5，质量平均速度优选低于每秒50英尺/秒，最好低于10英尺/秒。燃烧区5包含燃料、氧化剂和燃烧反应产物即水蒸汽和二氧化碳。燃烧反应产物也可能包括一氧化碳和部分燃烧的烃类物质。
屏蔽氧气6在位于燃烧区5和熔融玻璃2之间的一处提供到熔炉1中而在燃烧区5和熔融玻璃2之间形成屏蔽氧气层7。优选的这种屏蔽氧气是含至少30％(摩尔)氧气的流体。最优选的屏蔽氧气是含至少80％(摩尔)氧气的干燥氧气。屏蔽氧气6以不超过50英尺/秒、最好是不超过10英尺/秒的速度提供到熔炉1中。屏蔽氧气向上缓慢流动以抵硝燃烧反应产物的扩散，并且在需要时提供完成燃烧所需的附加氧气。一个或多个烟道口位于熔炉的上部用于排放燃烧反应产物。
在燃烧区5产生的热辐射到玻璃制造原料上使原料熔融而形成熔融玻璃。这种从燃烧区5到玻璃的原料的辐射热或者通过氧气屏蔽层7直接辐射到原料上，或者首先辐射到熔炉1的耐火侧壁然后再通过氧气屏蔽层7间接地辐射到制玻璃原料上。玻璃制造原料从燃烧反应得到的对流热非常少。在常规的玻璃制造方法中，由于燃料和氧化剂以较高速度注入到熔炉中而导致在熔炉内混合，一部分燃烧产生的热通过燃烧反应产物的对流而导至玻璃制造原料上。对流传热的损失通过少量提高有效辐射温度就大可补偿了。
从玻璃投料的碱性化合物的挥发是涉及传热和传质以及化学反应的复杂过程。在玻璃熔炉气氛中NaOH是主要的钠化合物，它主要通过水蒸汽和熔融玻璃内的氧化钠和投料中的碳酸钠反应而形成。随着熔炉烟道气的冷却，NaOH气和在烟道气中的SO2与O2反应而形成Na2SO4，它随后在烟道中冷凝成微粒。也有一些Na2SO4直接从熔融玻璃挥发。
在燃料天燃气的玻璃熔炉中，SO2的排放来源于用于澄清的硫酸盐投料的分解。SO2的烟囱排放受许多因素的影响。在热的玻璃熔炉气氛中，SO2是主要的硫化物，SO3并不是热动力学上适合的。随着烟道气在烟道管和烟囱中冷却，形成了SO3和各种硫酸盐化合物并作为硫酸盐或亚硫酸盐“微粒”和气态SO2一起排放。由在玻璃熔炉中的反应性挥发产生的NaOH蒸气很容易和在烟道管中的SO2和O2反应而形成硫酸盐颗粒。换句话说，NaOH是SO2的优良洗泽剂。所以如果没有发生其它变化，减少微料排放的在玻璃熔炉中钠挥发的减少会增加SO2的排放。为综合减少微粒和SO2的排放，必须降低与玻璃投料相混合的硫酸盐材料的量而仍维持良好的澄清反应以消除熔融玻璃的泡沫。对于燧石玻璃，大约一半的在投料中所含的硫可作为SO3而保持在玻璃产品中，余下的硫则作为SO2逸入炉气中。大约一半的在玻璃熔炉中产生的SO2被认为是通过离解或通过碳和其它还原物质与硫酸盐投料的反应而在投料熔融区产生的。因为在该步骤中产生的SO2和O2(或CO)并不有助于玻璃澄清，因此在这个最初的熔融阶段产生一种增强硫酸盐在玻璃中溶解或保留的熔炉气氛对降低SO2排放是需要的。热动力学上，投料表面附近气氛中的高O2浓度降低了硫酸盐的溶解。水蒸汽促进了SO2的排放。然而，在投料熔融区中苏打灰的分解产生了大量CO2，这会冲淡炉气氛的影响。
NOx排放很大程度上归因于硝石。硝石投料产生的NOx的消除程度取决于熔炉条件。优选的方法是降低玻璃投料中的硝石量，因为这明显降低了投料的费用。由于硝石主要用作氧化剂，所以必须用另外的氧化剂取代。
本文展现本发明的主要优点。屏蔽氧气的低速度结合其被提供到熔炉中的位置形成了相对不流动的屏蔽层7，它屏蔽了熔融玻璃2使其不和来自燃料和氧化剂燃烧的燃烧反应产物的主要部分接触。结果，明显比常规玻璃熔融方法减少了水蒸汽和熔融玻璃表面的接触以及和熔融玻璃中碱性氧化物的反应。因此形成较少的碱性氢氧化物，从而使微粒形成明显减少，结果消除了对用于控制微粒排放的静电除尘器和袋滤器的需要。由于屏蔽氧气非常低的速度，玻璃澄清剂和氧化剂投料的直接挥发也被显著降低。
本发明还有第二条重要优点。因为屏蔽层7包含氧气，屏蔽层的一些氧气和熔融玻璃反应而使玻璃更多地氧化。这减少了对氧化剂投料的需要量、降低了玻璃熔融操作的费用、也减少了来自氧化剂投料和熔融玻璃的反应的SOx和NOx的产生。减少了SOx的产生导致SO4排放的降低。NOx产生量的减少增加了环境效益。
在燃料和氧化剂以富燃料比提供到熔炉的情况下，屏蔽氧气会扩散到燃烧区5，而未燃烧和部分燃烧的燃料会扩散到屏蔽层7，从而使燃料的燃烧达到完全。
在熔融玻璃2上面的炉气最好从在屏蔽氧气被提供到熔炉之处的上方的某处排放。这有助于屏蔽氧气层保护熔融玻璃，从而有助于防止大量水蒸汽和熔融玻璃接触。屏蔽氧气在熔融玻璃上方和流动最好是层流流动。
下面报告的试验用来说明本发明的效力。但并不是说该试验是限定性的。2×2×2的试验熔炉被用来测定本发明的屏蔽效果。100标准立方英尺/小时流量的天然气和105标准立方英尺/小时流量的工业纯氧气以约1.5至3英尺/秒的速度提供到试验熔炉的上部并燃烧。其化学计量比约为50％。其余的氧气以约0.5英尺/秒的速度提供到试验熔炉的较低部。氧气和二氧化碳浓度的测定在代表熔融玻璃表面的熔炉底部的附近进行，水蒸汽浓度按H2O/CO2比为2的段定值计算。其结果作为试验A报告于表Ⅰ中。当所有氧气均通到试验熔炉的上部时，所计算的O2、H2O和CO2的浓度作为试验B报告于表Ⅰ中。
表Ⅰ
| 试验 | 浓度(摩尔百分数) | ||
| O2 | H2O | CO2 | |
| A | 72.2 | 18.5 | 9.2 |
| B | 2.0 | 65.3 | 32.7 |
该试验证明本发明的氧气屏蔽层可有效地防止大量由燃烧反应产生的水蒸汽和熔融玻璃接触。
尽管本发明是按氧化玻璃的熔融来加以讨论的，但该方法很容易按还原玻璃的熔融来加以修改。例如，含CO和H2的还原屏蔽气可代替屏蔽氧气使用。这种气氛可原地通过使用含天燃气或其它烃类和诸如空气或氧气等氧化剂的屏蔽气混合物来产生。设定用于燃烧的、导入的燃料和氧气的化学计量比以提供过量氧气而将来自屏蔽气体混合物的还原物质在其被从熔炉排放前完全燃烧，对于其它玻璃来说，干燥空气或惰性气体如氮气可用作屏蔽气体。
为使熔炉运行最佳化，在同样的玻璃熔炉内也可使用一种以上的屏蔽气体。例如，已知含CO和H2的还原气氛有助于消除在熔融玻璃表面产生的泡沫。在玻璃表面的过多泡沫减少了热传递并促进了碱性物质和其它澄清剂的挥发。在这种情况下，对于易产生泡沫问题的玻璃表面区，使用还原性屏蔽气体混合物。在该熔炉的其它区，使用氧化性屏蔽气体。
现在通过应用本发明，人们可在显著地减少来自水蒸气和在熔融玻璃中碱性氧化物的反应和来自氧化剂投料和熔融玻璃的反应的污染物的排放的情况下进行玻璃熔融。
尽管本发明是按照特定实施方案来加以详细描述的，本领域技术人员会认识到在本权利要求书的精神和范围内存在有本发明的其它实施方案。
Claims (9)
1．能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔化方法，包括：
(A)将包括碱物质的玻璃制造原料提供到玻璃熔炉中；
(B)将燃料和氧化剂提供到熔炉中，并在炉内的燃烧区中将它们燃烧而产生热和包括水蒸汽的燃烧反应产物，同时热从燃烧区辐射到玻璃制造原料而形成熔融玻璃；
(C)将屏蔽氧气在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度提供到熔炉中，在燃烧区和熔融玻璃之间形成屏蔽氧气层以将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开；和
(D)使一些屏蔽氧气和熔融玻璃反应而使熔融玻璃更多地氧化。
2．权利要求1的方法，其中所述屏蔽氧气以不超过每秒10英尺的速度提供到熔炉中。
3．权利要求1的方法，其中在熔炉中的屏蔽氧气流是层流。
4．权利要求1的方法，其中燃料和氧化剂以亚化学计量比提供到熔炉中。
5．权利要求1的方法，其中燃料和氧化剂以低于每秒50英尺的质量平均速度提供到熔炉中。
6．能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔融方法，包括：
(A)将包括碱性物质的玻璃制造原料提供到玻璃熔炉中；
(B)将燃料和氧化剂提供到熔炉中并在炉内的燃烧区燃烧而产生热和包括水蒸汽的燃烧反应产物，同时热从燃烧区辐射到玻璃制造原料上而形成熔融玻璃；
(C)在熔炉内在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度提供包含一氧化碳和氢气的还原气体，在燃烧区和熔融玻璃间形成还原气体层将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开；和
(D)一些还原气体和熔融玻璃反应而使熔融玻璃更多地还原。
7．能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔融方法，包括：
(A)将包括碱性物质的玻璃制造原料提供到具有氧化区和还原区的玻璃熔炉中；
(B)将燃料和氧化剂提供到熔炉中并在炉内的燃烧区燃烧而产生热和包括水蒸汽的燃烧反应产物，同时热从燃烧反应产物辐射到玻璃制造原料上而形成熔融玻璃；
(C)将屏蔽氧气在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度提供到熔炉的氧化区，在燃烧区和熔融玻璃之间形成屏蔽氧气层以将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开；和
(D)在燃烧区和熔融玻璃之间的一处以不超过每秒50英尺的速度在熔炉的还原区内提供包含一氧化碳和氢气的还原气体，在燃烧区和熔融玻璃之间形成还原气体层以将熔融玻璃和燃烧反应产物的水蒸汽隔开。
8．权利要求7的方法，其中一些屏蔽氧气和在熔炉的氧化区中的熔融玻璃反应。
9．权利要求7的方法，其中一些还原气体与在熔炉的还原区中的熔融玻璃反应。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US489,911 | 1995-06-13 | ||
| US08/489,911 US5628809A (en) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | Glassmelting method with reduced volatilization of alkali species |
| US489911 | 1995-06-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1140696A CN1140696A (zh) | 1997-01-22 |
| CN1067035C true CN1067035C (zh) | 2001-06-13 |
Family
ID=23945793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN96108822A Expired - Fee Related CN1067035C (zh) | 1995-06-13 | 1996-06-12 | 能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔化方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5628809A (zh) |
| EP (1) | EP0748772B1 (zh) |
| CN (1) | CN1067035C (zh) |
| BR (1) | BR9602757A (zh) |
| CA (1) | CA2178863C (zh) |
| DE (1) | DE69632609T2 (zh) |
| ES (1) | ES2218565T3 (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5922097A (en) * | 1996-06-12 | 1999-07-13 | Praxair Technology, Inc. | Water enhanced fining process a method to reduce toxic emissions from glass melting furnaces |
| KR100319438B1 (ko) * | 1996-06-12 | 2002-02-19 | 조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어 | 유리용융로로부터의독성물방출량을감소시키기위한물증강된황산염정련방법 |
| FR2750977B1 (fr) * | 1996-07-11 | 1998-10-30 | Saint Gobain Vitrage | Procede et dispositif pour la reduction de l'emission de nox dans un four de verrerie |
| US5795363A (en) * | 1996-11-25 | 1998-08-18 | Ppg Industries, Inc. | Reduction of solid defects in glass due to refractory corrosion in a float glass operation |
| FR2757844B1 (fr) * | 1996-12-26 | 1999-01-29 | Air Liquide | Procede de fabrication de verre technique et bruleur pour la mise en oeuvre d'un tel procede |
| US5961689A (en) * | 1998-03-03 | 1999-10-05 | Praxair Technology, Inc. | Method of protective atmosphere heating |
| TWI276611B (en) * | 2000-08-17 | 2007-03-21 | Hoya Corp | Process for producing glass and glass-melting apparatus thereof |
| US6532771B1 (en) | 2001-08-21 | 2003-03-18 | Praxair Technology, Inc. | Method for controlling glass furnace atmosphere |
| US7409838B2 (en) | 2005-01-12 | 2008-08-12 | Praxair Technology, Inc. | Reducing corrosion and particulate emission in glassmelting furnaces |
| WO2008063940A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-29 | Praxair Technology, Inc. | Reducing crown corrosion in a glassmelting furnace |
| US8127574B2 (en) * | 2008-06-24 | 2012-03-06 | Linde Aktiengesellschaft | Method for producing mineral wool |
| EP2440501A2 (en) * | 2009-06-12 | 2012-04-18 | Air Products and Chemicals, Inc. | Furnace and process for controlling the oxidative state of molten materials |
| EP2284130A1 (de) * | 2009-07-07 | 2011-02-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle |
| MX2017008389A (es) | 2014-12-23 | 2017-11-28 | Praxair Technology Inc | Quemadores con angulo ascendentes en hornos para vidrio. |
| CN105541109B (zh) * | 2015-12-22 | 2017-10-17 | 巨石集团成都有限公司 | 一种玻璃生产中提高配合料均匀性及降低废气中氮氧化合物的方法 |
| BR112022007958A2 (pt) * | 2019-11-01 | 2022-07-12 | Praxair Technology Inc | Oxigênio para combustão em forehearths |
| CN117326783A (zh) * | 2023-09-28 | 2024-01-02 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种玻璃纤维池窑的燃烧系统及其控制方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993014038A1 (en) * | 1992-01-08 | 1993-07-22 | Libbey-Owens-Ford Co. | Method and apparatus for bending glass sheets |
| EP0561044A1 (en) * | 1992-03-16 | 1993-09-22 | Praxair Technology, Inc. | Method for operating an incinerator with simultaneous control of temperature and products of incomplete combustion |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2274643A (en) * | 1939-12-19 | 1942-03-03 | Pittsburgh Plate Glass Co | Fining of glass |
| US3350185A (en) * | 1965-01-18 | 1967-10-31 | Owens Illinois Inc | Method of eliminating a foam blanket on the surface of molten glass |
| US4473388A (en) * | 1983-02-04 | 1984-09-25 | Union Carbide Corporation | Process for melting glass |
| US4599100A (en) * | 1985-04-01 | 1986-07-08 | Ppg Industries, Inc. | Melting glass with port and melter burners for NOx control |
| US4911744A (en) * | 1987-07-09 | 1990-03-27 | Aga A.B. | Methods and apparatus for enhancing combustion and operational efficiency in a glass melting furnace |
| US4957050A (en) * | 1989-09-05 | 1990-09-18 | Union Carbide Corporation | Combustion process having improved temperature distribution |
| US4973346A (en) * | 1989-10-30 | 1990-11-27 | Union Carbide Corporation | Glassmelting method with reduced nox generation |
| US5076779A (en) * | 1991-04-12 | 1991-12-31 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Segregated zoning combustion |
| US5147438A (en) * | 1991-09-18 | 1992-09-15 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Auxiliary oxygen burners technique in glass melting cross-fired regenerative furnaces |
| US5346524A (en) * | 1992-09-14 | 1994-09-13 | Schuller International, Inc. | Oxygen/fuel firing of furnaces with massive, low velocity, turbulent flames |
-
1995
- 1995-06-13 US US08/489,911 patent/US5628809A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-06-12 BR BR9602757A patent/BR9602757A/pt not_active IP Right Cessation
- 1996-06-12 CN CN96108822A patent/CN1067035C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-12 EP EP96109421A patent/EP0748772B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-12 DE DE69632609T patent/DE69632609T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-12 ES ES96109421T patent/ES2218565T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-12 CA CA002178863A patent/CA2178863C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993014038A1 (en) * | 1992-01-08 | 1993-07-22 | Libbey-Owens-Ford Co. | Method and apparatus for bending glass sheets |
| EP0561044A1 (en) * | 1992-03-16 | 1993-09-22 | Praxair Technology, Inc. | Method for operating an incinerator with simultaneous control of temperature and products of incomplete combustion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69632609D1 (de) | 2004-07-08 |
| ES2218565T3 (es) | 2004-11-16 |
| EP0748772A3 (en) | 1999-02-24 |
| CN1140696A (zh) | 1997-01-22 |
| EP0748772B1 (en) | 2004-06-02 |
| BR9602757A (pt) | 1998-04-22 |
| DE69632609T2 (de) | 2005-06-30 |
| EP0748772A2 (en) | 1996-12-18 |
| US5628809A (en) | 1997-05-13 |
| CA2178863A1 (en) | 1996-12-14 |
| CA2178863C (en) | 1999-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1067035C (zh) | 能使碱性物质的挥发减少的玻璃熔化方法 | |
| JP4412902B2 (ja) | ガラス形成バッチ材料の溶融方法 | |
| CN100341805C (zh) | 使用炉顶安装的氧气燃料烧嘴对玻璃熔炉进行辅助加热的方法 | |
| KR0160313B1 (ko) | 저알칼리 함량을 가지는 유리 생산방법 | |
| JP3390229B2 (ja) | クロスファイアー再生ガラス炉を稼働させる方法及びクロスファイアー再生ガラス炉 | |
| US5147438A (en) | Auxiliary oxygen burners technique in glass melting cross-fired regenerative furnaces | |
| KR19990006739A (ko) | 유리 용융로에서의 유독성 방출을 감축하는 방법인 수분 강화 정제공정 | |
| JP3280884B2 (ja) | 放出物及び耐火物腐蝕が低減されたガラス製造方法 | |
| KR100319438B1 (ko) | 유리용융로로부터의독성물방출량을감소시키기위한물증강된황산염정련방법 | |
| TR27074A (tr) | Cam eritme firinlarindan cikan atik gazlarda nox muhtevasinin düsürülmesi. | |
| EP0643019B1 (en) | Method for processing niter-containing glassmaking materials | |
| US5632795A (en) | Reduction of nitrogen containing glass batch materials using excess oxygen | |
| EP3695166B1 (en) | Reduced fouling in staged combustion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: PLEX TECHNOLOGIES CORP. Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: PLACER TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Patentee after: Praxair Technology, Inc. Patentee before: Praxair Technology Inc. |
|
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |