DE102009009942B4

DE102009009942B4 - Apparatus and method for producing molten glass with a molten shaft

Info

Publication number: DE102009009942B4
Application number: DE200910009942
Authority: DE
Inventors: Dr. Lindig Matthias; Alexander Sorg; Helmut Sorg
Original assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Current assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2029-02-21
Also published as: DE102009009942A1

Abstract

Vorrichtung zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut (7) mit mindestens einem Schmelzschacht (1), der in seinem oberen Bereich eine Beschickungsvorrichtung (4) und eine Abgasleitung (8) besitzt, darunter einen kühlbaren Rost (9) für die vorübergehende Auflage des Beschickungsguts (7), wobei der Schmelzschacht (1) auf einem Auffangbecken (11) mit einem Durchlass (14) und mit einem konstruktiv vorgegebenen Schmelzenspiegel (20) angeordnet ist, der sich mit einem Abstand unterhalb des Rostes (9) befindet, wobei mindestens ein Brenner (10) in den Gasraum (24) zwischen dem Schmelzenspiegel (20) und dem Rost (9) gerichtet ist, und wobei der Durchlass (14) des Auffangbeckens (11) unterhalb des Schmelzenspiegels (20) mit einem nachgeschalteten Konditionierteil (15) für die Glasschmelze verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Konditionierteil (15) mit Abstand neben dem jeweiligen Auffangbecken (11) des Schmelzschachtes (1) angeordnet und mit mindesten zwei Anschlüssen versehen ist, derart, dass mindestens zwei voneinander unabhängige Schmelzschächte (1) mit ihren Auffangbecken (11) und Durchlässen...Device for generating molten glass from solid charging material (7) with at least one melting shaft (1), which in its upper area has a charging device (4) and an exhaust pipe (8), including a coolable grate (9) for the temporary support of the charging material (7), wherein the melting shaft (1) is arranged on a collecting basin (11) with a passage (14) and with a structurally predetermined melt level (20) which is at a distance below the grate (9), at least one Burner (10) is directed into the gas space (24) between the melt level (20) and the grate (9), and wherein the passage (14) of the collecting basin (11) below the melt level (20) with a downstream conditioning part (15) is connected for the glass melt, characterized in that the conditioning part (15) is arranged at a distance next to the respective collecting basin (11) of the melting shaft (1) and with at least two connections v can be seen in such a way that at least two independent melting shafts (1) with their collecting basins (11) and passages ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut mit einem Schmelzschacht, der in seinem oberen Bereich eine Beschickungsvorrichtung und eine Abgasleitung besitzt, darunter einen kühlbaren Rost für die vorübergehende Auflage des Beschickungsguts, wobei der Schmelzschacht auf einem Auffangbecken mit einem Durchlass und mit einem konstruktiv vorgegebenen Schmelzenspiegel angeordnet ist, der sich mit einem Abstand unterhalb des Rostes befindet, wobei mindestens ein Brenner in den Gasraum zwischen dem Schmelzenspiegel und dem Rost gerichtet ist, und wobei der Durchlass des Auffangbeckens unterhalb des Schmelzenspiegels mit einem Konditionierteil für die Glasschmelze verbunden ist.The invention relates to a device for producing molten glass from solid feed with a melting shaft having in its upper part a charging device and an exhaust pipe, including a coolable grate for the temporary support of the feed, wherein the melting shaft on a collecting basin with a passage and with a structurally predetermined melting level is arranged, which is located with a distance below the grate, wherein at least one burner is directed into the gas space between the melt level and the grate, and wherein the passage of the catch basin is connected below the melt level with a conditioning part for the molten glass ,

Die Technologie der Glasherstellung ist sehr komplexer Natur. Sie unterliegt Grundsätzen der Physik, der Chemie, der Thermodynamik, der Thermokinetik, der Statik und der Geometrie der Schmelzenbehälter und – nicht zuletzt – gesetzlichen Veordnungen über den Schutz der Menschen und der Umwelt gegen Schadstoffe, für die Energieeinsparung und der Preisgestaltung. Die Herstellverfahren beruhen in der Regel auf einer Überschreitung einer Temperatur von 1.500°C, und das entspricht der Weissglut. Wichtig ist dabei, dass die Komponenten und Parameter in komplexen Wechselwirkungen zu einander zu bewerten sind und oft auch kontrovers aufeinander einwirken.The technology of glassmaking is very complex. It is governed by principles of physics, chemistry, thermodynamics, thermokinetics, statics and geometry of the melting vessels and - last but not least - legal regulations on the protection of people and the environment against pollutants, for energy saving and pricing. The production methods are usually based on exceeding a temperature of 1500 ° C, and that corresponds to the white glow. It is important that the components and parameters are evaluated in complex interactions with each other and often interact with each other controversially.

Weitere schwerwiegende Probleme treten auf bei Beschickungsgut aus Gemischen aus mehrereren Komponenten, sogenannten Vielkomponentensystemen, die auch in verpresstem bzw. brikettiertem Zustand eingesetzt werden können. Hierbei spielen die Schmelztemperaturen und Viskositäten aller Komponenten und die Verweilzeiten eine Rolle. Bei vielen Gläsern spielt die Verwendung von Quarzsand eine entscheidende Rolle.Further serious problems occur with feed material from mixtures of several components, so-called multi-component systems, which can also be used in the compressed or briquetted state. Here, the melting temperatures and viscosities of all components and the residence times play a role. For many glasses, the use of quartz sand plays a crucial role.

Dies ist auch zu beachten aus der Sicht der Hersteller von Glasprodukten wie Haushaltsglas und Behälterglas wie Trinkgläser und Flaschen, Flachglas und auch aus der Sicht der Hersteller der Glasschmelzanlagen, die Teile komplizierter Fabriken mit einer grossen Anzahl von Peripheriegeräten und Gebäuden sind und nicht gerade einfache Wannen wie eine Badewanne. Dies ist um so bedeutender, als es sich bei Glasschmelzanlagen um langlebige Investitionsgüter handelt, die auch gewartet und ggf. repariert werden müssen.This is also to be considered from the perspective of manufacturers of glass products such as household glass and container glass such as drinking glasses and bottles, flat glass and also from the point of view of manufacturers of glass melting plants, which are parts of complicated factories with a large number of peripherals and buildings rather than simple tubs like a bathtub. This is all the more important as glass melting plants are long-lived capital goods that also need to be maintained and, if necessary, repaired.

Eine besonders knifflige Rolle spielen hierbei Behältergläser wie Trinkgläser, Flaschen und andere Geschirrteile, insbesondere aber das grossflächige Flach- oder Floatglas, weil es sich hier um Produkte handelt, in denen Fehler wie Eintrübungen durch Minipartikel, Gasblasen, Schlieren, Verfärbungen und Farbabweichungen durch Verbrennungsprodukte sowie Dickenunterschiede auf Dauer in der Durchsicht sichtbar bleiben. Bei Flachglas für die Herstellung von Solarelementen ergeben sich noch weitere Probleme: Da das Flachglas hierfür als Substrat für die Beschichtung mit entsprechenden Solarschichten dient, muss der elektrische Widerstand des Glases kleinstmöglich sein, so dass eine weitgehende Freiheit von leitfähigen Komponenten wie z. B. Eisenverbindungen erforderlich ist.Container glasses such as drinking glasses, bottles and other tableware play a particularly tricky role here, but in particular large flat or float glass, because these are products in which defects such as clouding by mini particles, gas bubbles, streaks, discoloration and color deviations due to combustion products and Thickness differences permanently visible in the review. In flat glass for the production of solar elements, there are other problems: Since the flat glass serves as a substrate for the coating with appropriate solar layers, the electrical resistance of the glass must be as small as possible, so that a substantial freedom from conductive components such. B. iron compounds is required.

Glasschmelzprozesse selbst sind durch weitere wesentliche Probleme belastet: In vielen Fälle muss der Schmelzanlage ein Gemisch aus einer Vielzahl von Komponenten – in der Regel mehr als drei – zugeführt werden, Diese Komponenten reagieren auf den Aufheizvorgang sehr unterschiedlich: Es gibt Komponenten mit sehr unterschiedlichen Schmelztemperaturen, Festkörperreaktionen zwischen den Komponenten und eutektische Schmelzen, und es gibt am Ende, vorzugsweise bei Gebrauchsglas, einen hohen Anteil einer schwer schmelzenden Komponente, dem Quarzsand. Solcher Sand, der vorher im Aufheizprozess nicht über Festkörperreaktionen und Eutektika frühzeitig in die Schmelze übergeführt werden konnte, muss durch Diffusionsvorgänge langsam in der Schmelzumgebung gelöst werden. Die Glasschmelze hat zudem eine um Grössenordnungen höhere Viskosität als z. B. eine Metallschmelze. Dies bedeutet, dass Auflösungsvorgänge, die auf Diffusion beruhen, noch langsamer ablaufen. Daher muss in der konventionellen Schmelztechnik ein grosses Schmelzvolumen vorgehalten werden, in dem die Auflösungs- und Homogenisierungsvorgänge stattfinden können. Das Aufschmelzverhalten und die hohe Viskosität der Schmelze – auch bei hohen Temperaturen – kennzeichnen den Prozess und zwingen dazu, die Schmelzanlagen mit niedriger spezifischer Belastung zu betreiben. Mit der zumindest weitgehenden Ausschaltung solcher Probleme befasst sich die vorliegende Erfindung.Glass melting processes themselves are burdened by other significant problems: In many cases, the melter must be supplied with a mixture of a plurality of components - usually more than three. These components react very differently to the heating process: there are components with very different melting temperatures, Solid state reactions between the components and eutectic melts, and there is at the end, preferably in used glass, a high proportion of a hard-melting component, the quartz sand. Such sand, which previously could not be transferred into the melt via solid-state reactions and eutectics early in the heating process, must be slowly dissolved by diffusion processes in the melting environment. The glass melt also has orders of magnitude higher viscosity than z. B. a molten metal. This means that dissolution processes that rely on diffusion will be even slower. Therefore, in the conventional melting technique, a large volume of melt must be kept available, in which the dissolution and homogenization processes can take place. The melting behavior and the high viscosity of the melt - even at high temperatures - characterize the process and force it to operate the smelters with low specific load. At least largely eliminating such problems, the present invention is concerned.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zur Verbesserung der Wärmeübertragung und der Wärmebilanz beim Schmelzen von Glas, sogenannte Kupolöfen zu verwenden, die ursprünglich zum Schmelzen von Metallen entwickelt wurden. Solche Kupolöfen mit einem Schacht sind beispielhaft in der WO 88/08411 A1 und in der DE 20 2008 003 567 U1 für die Herstellung von Mineralfasern offenbart. Hierbei wird das zunächst feste Beschickungsgut in Form einer Materialsäule auf einem gekühlten Rost gelagert und im Gegenstrom durch Brenngase aufgeheizt und aufgeschmolzen, die durch Brenner unterhalb des Rostes und oberhalb eines Schmelzenspiegels erzeugt werden. Die Schmelze wird unterhalb des Rostes in einer Wanne mit grösserem Querschnitt und konstruktiv festgelegtem Füllstand aufgefangen und von dort unmittelbar zur Weiterverarbeitung zu Mineralfasern abgezogen. Ein nachgeschaltetes Konditionierteil für die Weiterbehandlung der Schmelze wird nicht vorgeschlagen. Eine hohe Glasqualität bei gutem Durchsatz und guter Energiebilanz ist hiermit nicht zu erreichen.It has also been proposed to use so-called cupola furnaces originally developed for melting metals to improve the heat transfer and the heat balance when melting glass. Such cupola furnaces with a well are exemplary in the WO 88/08411 A1 and in the DE 20 2008 003 567 U1 disclosed for the production of mineral fibers. Here, the first solid feed is stored in the form of a column of material on a cooled grate and heated in countercurrent by fuel gases and melted, which are produced by burners below the grate and above a melt level. The melt is below the grate in a tub with a larger cross-section and structurally fixed level collected and withdrawn from there directly for further processing to mineral fibers. A downstream conditioning part for the further treatment of the melt is not proposed. A high glass quality with good throughput and good energy balance can not be achieved hereby.

Nächstkommender Stand der Technik ist in diesem Zusammenhang die US 4 877 449 A , die einen ersten Schritt in die richtige Richtung offenbart. Bei einem der Ausführungsbeispiele ist der Schmelzschacht über einem Auffangbecken angeordnet, das seitlich über den Schachtquerschnitt übersteht und in dem auch Nachbehandlungen wie Konditionierungen, Läuterungen etc. durchgeführt werden können. Hierbei kommt jedoch der Schmelz- und Produktionsprozess zum erliegen, wenn der Schmelzschacht inspiziert, gewartet und/oder repariert werden muss. Dies hat erhebliche negative Einflüsse auf den Temperaturhaushalt der Vorrichtung, die nach jeder Betriebsunterbrechung mühsam und zeitraubend wieder angefahren und stabilisiert werden muss. Die Erfahrung hat gezeigt, dass solche Schacht- oder Kupolöfen einem wesentlich höheren Verschleiss unterliegen als die nachgeschalteten Konditionierteile, so dass deren Einsatz durch eine Betriebsunterbrechung mit einem Abbau des Schmelzschachtes für längere Zeit ausfällt.The closest prior art in this context is the US Pat. No. 4,877,449 which reveals a first step in the right direction. In one of the exemplary embodiments, the melting shaft is arranged above a collecting basin, which protrudes laterally beyond the shaft cross-section and in which after-treatments such as conditioning, fining, etc. can also be carried out. Here, however, the melting and production process comes to a standstill when the melting shaft has to be inspected, maintained and / or repaired. This has a significant negative impact on the temperature balance of the device, which must be approached and stabilized after each business interruption tedious and time consuming. Experience has shown that such shaft or cupola ovens subject to a much higher wear than the downstream conditioning parts, so that their use by a business interruption with a reduction of the melting shaft fails for a long time.

Hierzu ist folgendes hinzuzufügen: Die Viskositäten von Schmelzen der genannten Stoffe, d. h. von Metallen und Nichtmetallen, unterscheiden sich um Grössenordnungen, so dass speziell eine Glasschmelze zum Einschluss und zur Zurückhaltung von Einschlüssen tendiert.To this must be added the following: The viscosities of melts of the said substances, d. H. of metals and non-metals, differ by orders of magnitude, so that especially a molten glass tends to contain and retain inclusions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schmelzanlagen mit Schmelzschacht, Auffangwanne und Konditionierteil für Gläser dahingehend zu verbessern, dass der Produktionsbetrieb auch dann kostengünstig fortgesetzt werden kann, wenn ein Schmelzschacht zu Zwecken der Inspektion, Wartung und ggf. Reparatur von seiner Auffangwanne abgehoben wird.The invention has for its object to improve smelting systems with melting shaft, collecting tray and conditioning for glasses to the effect that the production operation can be continued cost-effectively even if a melting shaft is lifted for purposes of inspection, maintenance and repair if necessary from its sump.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 1.The solution of the task is carried out with a device according to claim 1.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, dass der Produktionsbetrieb auch dann kostengünstig fortgesetzt werden kann, wenn einer der Schmelzschächte zu Zwecken der Inspektion, Wartung und ggf. Reparatur von seiner Auffangwanne abgehoben wird. Dann können nämlich der Schmelzbetrieb des Konditionierteils durch die Zulieferung von Glasschmelze durch mindestens einen weiteren Schmelzschacht fortgesetzt und die Betriebstemperaturen aufrecht erhalten werden. Hierbei spielt die Überlegung eine Rolle, das ein grösserer Konditionierteil kostengünstiger in Herstellung und Betrieb ist, als eine Mehrzahl von kleineren Konditionierteilen, wobei es auch eine Rolle spielt, das die Wärmeverluste über die Oberfläche eines grösseren Konditionierteils beträchtlich niedriger sind als die Wärmeverluste einer Gruppe von kleineren Konditionierteilen. Auch kann die Auffangwanne des abgehobenen Schmelzschachtes durch eine wärmedämmende Abdeckung und weitere Beheizung auf Betriebstemperatur gehalten werden. Durch die Erfindung wird auch ein weiterer Vorteil geschaffen: Ein derartiges Konditionierteil kann auch mit einer geringeren Zahl von Schmelzschächten betriebsfähig geliefert und später entsprechend der Anzahl der Durchlässe in die Wanne nachgerüstet werden.The invention solves the problem that the production operation can also be continued cost-effectively if one of the melting ducts is lifted off its collecting trough for purposes of inspection, maintenance and, if necessary, repair. In that case, the melting operation of the conditioning part can be continued by the supply of molten glass through at least one further melting shaft, and the operating temperatures can be maintained. Here, the consideration plays a role that a larger conditioning part is cheaper to manufacture and operate, as a plurality of smaller conditioning parts, and it also plays a role that the heat loss through the surface of a larger conditioning part are considerably lower than the heat losses of a group of smaller conditioning parts. Also, the drip pan of the lifted melting shaft can be maintained by a heat-insulating cover and further heating to operating temperature. The invention also provides a further advantage: such a conditioning part can also be supplied operatively with a smaller number of melting shafts and later be retrofitted into the trough according to the number of passages.

Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in Kombination:

– der Konditionierteil oberhalb seines Schmelzenspiegels einen abgegrenzten Gasraum aufweist, in den mindestens ein weiterer Brenner einmündet,
– im Konditionierteil unterhalb seines Schmelzenspiegels mindestens eine Heizelektrode angeordnet ist,
– die mindestens eine Heizelektrode in Strömungsrichtung des Glases jenseits aller einmündenden Durchlässe angeordnet ist,
– über den Schmelzenspiegeln der Auffangbecken und des Konditionierteils Gasräume vorhanden sind, die mit Ausnahme der Abgasleitung durch eine Trenneinrichtung voneinander getrennt sind,
– die Trenneinrichtung aus benachbarten Wandungsteilen von Schmelzschacht und Konditionierteil gebildet ist, die bis unter die Schmelzenspiegel reichen, und/oder, wenn
– die Abgasleitungen aller Schmelzschächte an einen gemeinsamen Saugzug angeschlossen sind.

It is particularly advantageous in the course of further embodiments of the device if, either individually or in combination:

The conditioning part above its melt level has a delimited gas space into which at least one further burner opens,
At least one heating electrode is arranged in the conditioning part below its melting level,
The at least one heating electrode is arranged in the flow direction of the glass beyond all opening passages,
- above the melting levels of the sump and the conditioning gas rooms are present, which are separated by a separator, with the exception of the exhaust pipe,
- The separator is formed of adjacent wall parts of the melting shaft and conditioning part, which reach below the melt levels, and / or, if
- The exhaust pipes of all melting shafts are connected to a common induced draft.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut, das in einen Schmelzschacht eingebracht und darin in Säulenform auf einem gekühlten Rost abgelagert und über diesem zumindest weitgehend auf Schmelztemperatur aufgeheizt wird, wobei die Glasschmelze in einem Auffangbecken unterhalb des Schmelzschachtes aufgefangen und über einen Durchlass in die Wanne eines Konditionierteils übergeleitet wird, wobei mindestens ein Schmelzenspiegel ausgebildet wird, der sich mit einem Abstand unterhalb des Rostes befindet, wobei die Flamme mindestens eines Brenners in den Gasraum zwischen dem Schmelzenspiegel und dem Rost gerichtet wird.The invention also relates to a method for producing glass melts from solid feed material which is introduced into a melting shaft and deposited therein in column form on a cooled grate and is at least substantially heated to melting temperature, wherein the glass melt collected in a catch basin below the melting shaft and over passing a passage into the tub of a conditioning part, forming at least one melt level spaced below the grate, the flame of at least one burner being directed into the gas space between the melt level and the grate.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe und zur Erzielung der gleichen Vorteile ist ein solches Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Glasschmelzen mehrerer Schmelzschächte aus ihren zugehörigen Auffangbecken unabhängig voneinander dem selben Konditionierteil zugeführt werden.To achieve the same object and to achieve the same advantages, such a method is characterized in that the glass melts of several melting shafts from their associated catchment basin are fed independently of the same conditioning part.

Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in Kombination:

– über den Schmelzenspiegeln im Auffangbecken und im Konditionierteil Gasräume gebildet werden, die mit Ausnahme der Abgasleitung des Konditionierteils durch Trenneinrichtungen voneinander getrennt gehalten werden,
– die Betriebsparameter für das Verfahren in der Weise ausgelegt bzw. geregelt werden, dass über dem Schmelzenspiegel im Konditionierteil ein Druck im Bereich des Atmosphärendrucks eingestellt wird und dass im Bereich oberhalb des Beschickungsguts in jedem Schmelzschacht ein darunter liegender Druck eingestellt wird,
– die Druckeinstellung über Drucksensoren geregelt wird, und/oder, wenn
– die Druckeinstellung über mindestens einen Saugzug geregelt wird.

It is particularly advantageous in the course of further embodiments of the method if, either individually or in combination:

- above the melting levels in the collecting basin and in the conditioning part gas spaces are formed, which are kept separate from each other with the exception of the exhaust pipe of the conditioning part by separating devices,
The operating parameters for the process are designed or regulated in such a way that above the melt level in the conditioning part a pressure in the region of the atmospheric pressure is set and in the region above the feed material an underlying pressure is set in each melting shaft,
- The pressure setting is controlled by pressure sensors, and / or, if
- The pressure setting is regulated by at least one induced draft.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und dessen Wirkungsweisen und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der schematischen Darstellungen in den 1 bis 4 näher erläutert.,An embodiment of the subject invention and its effects and other advantages will be described below with reference to the schematic representations in the 1 to 4 explained in more detail.,

Es zeigen:Show it:

1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Schmelzschacht mit einem Ausschnitt aus einem nachgeschalteten Konditionierteil, 1 a vertical longitudinal section through a melting shaft with a section of a downstream conditioning part,

2 einen senkrechten Längsschnitt durch den Schmelzschacht, den nachgeschalteten Konditionierteil mit einem Auslass und eine teilweise Seitenansicht eines weiteren Schmelzschachtes in verkleinertem Massstab, 2 a vertical longitudinal section through the melting shaft, the downstream conditioning part with an outlet and a partial side view of another melting shaft on a reduced scale,

3 einen waagrechten Schnitt durch eine Schmelzanlage mit einem Konditionierteil und drei vorgeschalteten Schmelzschächten analog 1 und 3 a horizontal section through a melting plant with a conditioning part and three upstream melting ducts analog 1 and

4 eine noch weiter schematisierte Draufsicht auf den Gegenstand der 2 und 3. 4 a further schematic top view of the subject of the 2 and 3 ,

Der senkrechte Schmelzschacht 1 besitzt ein Mantelteil 2, das sowohl einen zylindrischen als auch einen polygonalen Querschnitt besitzen kann und auf dem ein entsprechendes Übergangsstück 3 mit einer Beschickungsvorrichtung 4 angeordnet ist, zu der ein Trichter 5 und eine Schleuse 6 zur dosierbaren Einspeisung von vorzugsweise brikettiertem Beschickungsgut 7 gehören. Das Übergangsstück 3 ist mit einer Abgasleitung 8 versehen, die die Abgase des Schmelzschachtes 1 zur Atmosphäre leiten, ggf. über einen Saugzug 8a und eine Reinigungseinrichtung.The vertical melting shaft 1 has a jacket part 2 which may have both a cylindrical and a polygonal cross-section and on which a corresponding transition piece 3 with a feeder 4 is arranged, to which a funnel 5 and a lock 6 for metered feed of preferably briquetted feed 7 belong. The transition piece 3 is with an exhaust pipe 8th provided the exhaust gases of the melting shaft 1 lead to the atmosphere, if necessary via a suction 8a and a cleaning device.

In dem Mantelteil 2 befindet sich ein kühlbarer Rost 9, der das stapelbare Beschickungsgut 7 gasdurchlässig abstützt. Unterhalb des Rostes 9 befinden sich Brenner 10, die über hier nicht gezeigte Leitungen an Quellen für fossile Brennstoffe und Oxidantien wie Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder technisch reinen Sauerstoff angeschlossen sind. Auf dem Umfang des Mantelteils 2 können auch mehr als zwei Brenner 10 angeordnet sein. Durch die nach oben strömenden Brenngase der Brenner 10 wird die Säule von Beschickungsgut 7 derart aufgeheizt, dass die Temperatur nach unten hin bis zur Schmelztemperatur zunimmt und die Schmelze in ein Auffangbecken 11 abtropft, auf das der Schmelzschacht 1 aufgesetzt ist. Zwischen dem Mantelteil 2 und dem Auffangbecken 11 befindet sich eine Trennfuge 12, so dass das Mantelteil 2 mit allen An- und Einbauten zu Wartungs- und Reparaturzwecken abgenommen werden kann.In the jacket part 2 there is a coolable rust 9 that the stackable load 7 permeable to gas. Below the grate 9 are burners 10 which are connected via lines not shown here to sources of fossil fuels and oxidants such as air, oxygen-enriched air or technically pure oxygen. On the circumference of the shell part 2 can also have more than two burners 10 be arranged. By the upward flowing fuel gases of the burner 10 becomes the pillar of the load 7 heated so that the temperature increases down to the melting temperature and the melt in a catch basin 11 drips on the melting shaft 1 is attached. Between the shell part 2 and the catch basin 11 there is a parting line 12 so that the jacket part 2 can be removed with all attachments and internals for maintenance and repair purposes.

Zur Qualifikation der Brenner 10 ist folgendes auszuführen: Es geht nicht nur darum, das Beschickungsgut 7 durch aufsteigende Abgase zu beheizen, sondern vor allem darum, die Schmelze im Auffangbecken 11 durch einen hohen Anteil an Strahlungsleistung der Flamme in einem Umfang zu beheizen, und zwar mit einem Anteil, der mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 75% bis 100% der im Schmelzschacht 1 benötigten Heizleistung beträgt. Dabei spielt natürlich auch das spezielle Absorptionsverhalten bzw. die Strahlungsleitfähihkeit der Schmelze eine Rolle, die je nach Glasart sehr unterschiedlich sein kann.To qualify the burner 10 Here's what to do: It's not just about the load 7 to heat by rising exhaust gases, but above all, the melt in the catch basin 11 to heat by a high proportion of radiant power of the flame in an amount, with a proportion of more than 50%, preferably more than 75% to 100% of that in the melting shaft 1 required heating power is. Of course, the special absorption behavior or the radiation conductivity of the melt also plays a role, which can be very different depending on the type of glass.

Das Auffangbecken 11 besitzt einen Boden 11a, durch den eine Gruppe von Heizelektroden 13 geführt ist, von denen mindestens die Oberflächen aus glasresistenten Werkstoffen wie Mo, Pt, Zn bestehen. Diese erzeugen im absinkenden Glas eine Gegenströmung, durch das ein etwaiges Absinken von Komponenten verzögert oder verhindert wird. Z. B. wird durch den Rost 9 fallendes festes Beschickungsgut durch Aufschmelzen in die Glasschmelze integriert. Die besagten Elektroden 13 können auch durch die Seitenwand des Auffangbeckens 11 geführt sein, was durch die gestrichelt dargestellte Elektrode 13a angedeutet ist. Sie werden aber nur dann benötigt, wenn das Absorptionsverhalten der Schmelze für eine reine Brennerbeheizung nicht ausreicht.The catch basin 11 owns a floor 11a through which a group of heating electrodes 13 of which at least the surfaces of glass-resistant materials such as Mo, Pt, Zn exist. These generate a countercurrent in the sinking glass, which delays or prevents any lowering of components. For example, by the rust 9 falling solid feed material integrated by melting in the molten glass. The said electrodes 13 can also through the side wall of the catch basin 11 be guided, which is indicated by the dashed electrode 13a is indicated. But they are only needed if the absorption behavior of the melt is not sufficient for a pure burner heater.

Über einen Durchlass 14 ist das Auffangbecken 11 mit einem Konditionierteil 15 verbunden, das eine Wanne 16 mit einem Boden 17, ein Oberteil 18 und einen Abzug 19 für Abgase besitzt. In dem Auffangbecken 11 und in der Wanne 16 sind durch konstruktive Massnahmen zwei Schmelzenspiegel 20 und 21 festgelegt, die sich wenigstens annähernd auf gleicher Höhe befinden und auch auf dieser gehalten werden. Die konstruktive Auslegung beruht auf einer Berechnung von Durchsatz pro Zeiteinheit, Verweilzeit, Strömungsquerschnitten und Strömungsgeschwindigkeiten, führt also konstruktiv zu festen und möglichst identischen Höhenlagen der Schmelzenspiegel 20 und 21.About a passage 14 is the catch basin 11 with a conditioning part 15 connected, that a tub 16 with a floor 17 , a shell 18 and a deduction 19 owns for exhaust gases. In the catch basin 11 and in the tub 16 are constructive measures two melting mirrors 20 and 21 set, which are at least approximately at the same level and are held on this. The structural design is based on a calculation of throughput per time unit, Residence time, flow cross sections and flow velocities, so constructively leads to fixed and identical as possible altitudes of the melting levels 20 and 21 ,

In dem Oberteil 18 des Konditioniertels 15 befinden sich auf beiden Seiten oberhalb des Schmelzenspiegels 21 und in Querstromanordnung zwei Gruppen von Brennern 22, von denen hier nur einer gezeigt ist. Diese Brenner 22 dienen zur weiteren Beheizung und Konditionierung der Glasschmelze. Durch eine Trenneinrichtung 23, die aus Wandungsteilen von Schmelzschacht 1 und Konditionierteil 15 besteht, werden oberhalb der Schmelzenspiegel 20 und 21 zwei Gasräume 24 und 25 gebildet, die ggf durch eine Abgasleitung 19a verbunden sein können. In diesem Fall werden die Abgase der Brenner 22 in den Schmelzschacht 1 eingeleitet, und zwar mit Abstand vom Rost 9 in das auf diesem in Säulenform gestapelte Beschickungsgut 7. Dies ist von besonderer Bedeutung für den Fall einer Wärmerückgewinnung, denn in diesem Bereich hat das Beschickungsgut 7 noch eine relativ geringe Temperatur, so dass eine grössere Menge der Wärme des Abgases an das Beschickungsgut abgegeben werden kann. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, denn der Abzug 19 wird normalerweise einem hier nicht gezeigten Kamin zugeführt, ggf. über eine Reinigungsvorrichtung.In the shell 18 of the conditioner 15 are on both sides above the melt level 21 and in cross-flow configuration two groups of burners 22 of which only one is shown here. These burners 22 serve for further heating and conditioning of the molten glass. By a separator 23 consisting of wall parts of melting shaft 1 and conditioning part 15 exists above the melting levels 20 and 21 two gas rooms 24 and 25 formed, if necessary, through an exhaust pipe 19a can be connected. In this case, the exhaust gases of the burner 22 into the melting shaft 1 initiated, with a distance from the grid 9 into the feedstock stacked in columnar form 7 , This is of particular importance in the case of heat recovery, because in this area has the feed 7 still a relatively low temperature, so that a larger amount of heat of the exhaust gas can be delivered to the feed. But this is not absolutely necessary, because the deduction 19 is normally supplied to a fireplace, not shown here, possibly via a cleaning device.

Hierbei ist folgendes von besonderer Bedeutung: Sehr kritisch ist bei Schacht- oder Kupolöfen der hohe Strömungswiderstand in der Säule des Beschickungsguts 7 über dem Rost 9. Unter Berücksichtigung der Gasmengen und der Geometrie der Strömungswege, sowie der Thermodynamik durch Verbrennung und Wärmeleitung, der Anordnung von Drucksensoren an kritischen Stellen und ggf. durch den Saugzug 8a und seine Regelung ist es besonders zweckmässig, im Gasraum 25 des Konditionierteils einen Druck aufrecht zu erhalten, der im Bereich des Atmosphärendrucks liegt. Dies setzt voraus, dass am oberen Ende des Schmelzschachtes 1 ein Druck eingehalten wird, der kleiner ist als der Druck im Gasraum 25.Here, the following is of particular importance: Very critical is the high flow resistance in manhole or cupola furnaces in the column of the feed 7 over the rust 9 , Taking into account the gas quantities and the geometry of the flow paths, as well as the thermodynamics through combustion and heat conduction, the arrangement of pressure sensors at critical points and possibly by the induced draft 8a and its regulation is particularly appropriate in the gas space 25 the conditioning part to maintain a pressure which is in the range of atmospheric pressure. This assumes that at the top of the melting shaft 1 a pressure is maintained which is smaller than the pressure in the gas space 25 ,

Die 2 bis 4 zeigen unter Beibehaltung der bisherigen Bezugszeichen eine Möglichkeit, wie an ein gemeinsames Konditionierteil 15 mehrere Schmelzschächte 1 der in 1 dargestellten Bau- und Betriebsart über ihre Durchlässe 14 angeschlossen sind. In das Kopfende des Konditionierteils 15 münden über die Durchlässe 14 die Schmelzenströme aus den Auffangbecken 11 von drei Schmelzschächten 1. In dem hier gezeigten Fall mündet der Gasraum 25 in eine gemeinsame Abgasleitung 19. Es ist aber auch möglich, die Abgase über sternförmig verlegte Leitungen 19a zur Wärmeabgabe in die Schmelzschächte 1 einzuleiten. Zur weiteren Vereinfachung werden die Abgase aus den Schmelzschächten 1 über die Leitungen 8 einem gemeinsamen Saugzug 8a zugeführt, wie dies aus 4 ersichtlich ist.The 2 to 4 show while retaining the previous reference number one way, as to a common conditioning part 15 several melting shafts 1 the in 1 illustrated construction and operating mode on their passages 14 are connected. In the head of the conditioning part 15 lead through the passages 14 the melt streams from the catch basin 11 of three smelting shafts 1 , In the case shown here, the gas chamber opens 25 in a common exhaust pipe 19 , But it is also possible, the exhaust gases via star-shaped cables 19a for heat dissipation into the melting shafts 1 initiate. To further simplify the exhaust gases from the melting ducts 1 over the wires 8th a common induced draft 8a fed like this 4 is apparent.

Dies fördert in starker Masse die Wartungsfreundlichkeit und senkt die Betriebskosten. Einmal kann die Anlage in Betrieb bleiben, wenn einer der Schmelzschächte 1 zu Wartungs- und Reparaturzwecken abgehoben worden ist, und zum Andern ist ein grösserer Konditionierteil 15 günstiger als drei kleinere. Aus dem Konditionierteil 15 wird die Glasschmelze über einen Durchlass 26 und einen Überlauf 27 abgeführt, an den eines der üblichen Verarbeitungsgeräte für Qualitätsglas angeschlossen werden kann.This greatly promotes ease of maintenance and lowers operating costs. Once the plant can stay in operation when one of the smelting shafts 1 for maintenance and repair purposes has been lifted, and for changing is a larger conditioning part 15 cheaper than three smaller ones. From the conditioning part 15 The molten glass is passed through a passage 26 and an overflow 27 dissipated, to which one of the usual processing equipment for quality glass can be connected.

Der Konditionierteil 15 wird vorteilhaft noch mit Heizelektroden 28 ausgestattet, und zwar für den Fall, dass die bisherigen Beheizungen nicht ausreichend sind. Es ist dabei vorteilhaft, die Heizelektroden 28 erst in Richtung des Schmelzenstroms jenseits der Stelle des Zusammenstroms aller Schmelzflüsse anzuordnen. Diese Heizelektroden 28 schaffen aber auch eine weitere vorteilhafte Möglichkeit des Betriebs der Anlage, nämlich dadurch, die Brenner 22 oder die Heizelektroden 28 wahlweise auch alternativ zu betreiben und ggf. auf eine fossile Beheizung zu verzichten, oder beide auch auszuschalten und nur Kühlluft zuzuführen, was besonders einfach möglich ist, wenn Brenner mit getrennter Zufuhr von Luft und Brennstoffen verwendet werden, bei denen in der Kühlphase die Brennstoffzufuhr unterbrochen ist.The conditioning part 15 is still beneficial with heating electrodes 28 equipped in the event that the previous heating is insufficient. It is advantageous, the heating electrodes 28 only in the direction of the melt stream beyond the point of confluence of all melt flows to order. These heating electrodes 28 But also create a further advantageous way of operating the system, namely thereby, the burner 22 or the heating electrodes 28 optionally also alternatively to operate and, if necessary, to dispense with a fossil heating, or both off and only supply cooling air, which is particularly easy if burners are used with separate supply of air and fuels, which interrupted in the cooling phase, the fuel supply is.

Wie aufgezeigt lehrt die Erfindung eine Kombination aus einem leistungsfähigen Schmelzschacht, durch den mit hoher Produktivität bereits qualitativ hochwertige Glasschmelze hergestellt werden kann, in Verbindung mit einem Konditionierteil, in dem die Qualität der Glasschmelze durch Läuterung ohne Beeinträchtigung der Produktivität und unangemessener Steigerung der Kosten noch weiter erhöht wird, und zwar für die nachfolgende Herstellung von Qualitätsprodukten aus Glas ohne störende Einlagerungen. Dabei spielt es auch eine Rolle, dass die Schmelzenspiegel auf dem Transportweg der Schmelze und am Ende des Schmelzenweges über die Zeit nur geringe Höhendifferenzen erleiden, was gleichfalls die Qualität der Endprodukte steigert. Dadurch werden insbesondere auch der Einsatz der früher hochgelobten Tauchbrenner vermieden, der von einer Vielzahl negativer Effekte begleitet ist, und es wird die Wartungsfreundlichkeit der Anlage erheblich gesteigert.As pointed out, the invention teaches a combination of a high-performance melting shaft, by means of which high-quality glass melt can already be produced with high productivity, in conjunction with a conditioning part, in which the quality of the glass melt by refining without impairing productivity and undue increase in costs still further is increased, for the subsequent production of quality glass products without disturbing storages. It also plays a role that the melting levels on the transport of the melt and at the end of the melt path suffer only small differences in height over time, which also increases the quality of the final products. As a result, in particular, the use of the previously highly praised immersion burner is avoided, which is accompanied by a variety of negative effects, and it is the ease of maintenance of the system significantly increased.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schmelzschachtmelting shaft
22: Mantelteiljacket part
33: ÜbergangsstückTransition piece
44: Beschickungsvorrichtungloader
55: Trichterfunnel
66: Schleuselock
77: Beschickungsgutchamber load
88th: Abgasleitungexhaust pipe
8a8a: Saugzugdowndraft
99: Rostrust
1010: Brennerburner
1111: Auffangbeckencatch basin
11a11a: Bodenground
1212: Trennfugeparting line
1313: Heizelektrodenheating electrodes
13a13a: Elektrodeelectrode
1414: Durchlasspassage
1515: Konditionierteilconditioning part
1616: Wannetub
1717: Bodenground
1818: Oberteiltop
1919: Abzugdeduction
19a19a: Abgasleitungenflues
2020: Schmelzenspiegelmelt surface
2121: Schmelzenspiegelmelt surface
2222: Brennerburner
2323: Trenneinrichtungseparator
2424: Gasraumheadspace
2525: Gasraumheadspace
2626: Durchlasspassage
2727: Überlaufoverflow
2828: Heizelektrodenheating electrodes

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut (7) mit mindestens einem Schmelzschacht (1), der in seinem oberen Bereich eine Beschickungsvorrichtung (4) und eine Abgasleitung (8) besitzt, darunter einen kühlbaren Rost (9) für die vorübergehende Auflage des Beschickungsguts (7), wobei der Schmelzschacht (1) auf einem Auffangbecken (11) mit einem Durchlass (14) und mit einem konstruktiv vorgegebenen Schmelzenspiegel (20) angeordnet ist, der sich mit einem Abstand unterhalb des Rostes (9) befindet, wobei mindestens ein Brenner (10) in den Gasraum (24) zwischen dem Schmelzenspiegel (20) und dem Rost (9) gerichtet ist, und wobei der Durchlass (14) des Auffangbeckens (11) unterhalb des Schmelzenspiegels (20) mit einem nachgeschalteten Konditionierteil (15) für die Glasschmelze verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Konditionierteil (15) mit Abstand neben dem jeweiligen Auffangbecken (11) des Schmelzschachtes (1) angeordnet und mit mindesten zwei Anschlüssen versehen ist, derart, dass mindestens zwei voneinander unabhängige Schmelzschächte (1) mit ihren Auffangbecken (11) und Durchlässen (14) an ein und denselben Konditionierteil (15) anschliessbar sind.Device for producing glass melts from solid feed material ( 7 ) with at least one melting shaft ( 1 ), which in its upper part a loading device ( 4 ) and an exhaust pipe ( 8th ), including a coolable grate ( 9 ) for the temporary application of the load ( 7 ), whereby the melting shaft ( 1 ) on a catch basin ( 11 ) with a passage ( 14 ) and with a structurally prescribed melting level ( 20 ) arranged at a distance below the grate ( 9 ), wherein at least one burner ( 10 ) into the gas space ( 24 ) between the melting level ( 20 ) and the rust ( 9 ), and wherein the passage ( 14 ) of the catch basin ( 11 ) below the melting level ( 20 ) with a downstream conditioning part ( 15 ) for the molten glass, characterized in that the conditioning part ( 15 ) at a distance next to the respective catch basin ( 11 ) of the melting shaft ( 1 ) is arranged and provided with at least two terminals, such that at least two mutually independent melting ducts ( 1 ) with their catch basins ( 11 ) and passages ( 14 ) to one and the same conditioning part ( 15 ) are connectable.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konditionierteil (15) oberhalb seines Schmelzenspiegels (21) einen abgegrenzten Gasraum (25) aufweist, in den mindestens ein weiterer Brenner (22) einmündet.Device according to claim 1, characterized in that the conditioning part ( 15 ) above its melt level ( 21 ) a delimited gas space ( 25 ), in which at least one further burner ( 22 ).

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Konditionierteil (15) unterhalb seines Schmelzenspiegels (21) mindestens eine Heizelektrode (28) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that in the conditioning part ( 15 ) below its melting level ( 21 ) at least one heating electrode ( 28 ) is arranged.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizelektrode (28) in Strömungsrichtung des Glases jenseits aller einmündenden Durchlässe (14) angeordnet ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the at least one heating electrode ( 28 ) in the flow direction of the glass beyond all opening passages ( 14 ) is arranged.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Schmelzenspiegeln (20, 21) der Auffangbecken (11) und des Konditionierteils (15) Gasräume (24, 25) vorhanden sind, die mit Ausnahme der Abgasleitung (19a) durch eine Trenneinrichtung (23) voneinander getrennt sind.Device according to claim 1, characterized in that above the melting levels ( 20 . 21 ) the catch basin ( 11 ) and the conditioning part ( 15 ) Gas chambers ( 24 . 25 ), with the exception of the exhaust pipe ( 19a ) by a separating device ( 23 ) are separated from each other.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (23) aus benachbarten Wandungsteilen von Schmelzschacht (1) und Konditionierteil (15) gebildet ist, die bis unter die Schmelzenspiegel (20, 21) reichen.Apparatus according to claim 5, characterized in that the separating device ( 23 ) from adjacent wall parts of the melting shaft ( 1 ) and conditioning part ( 15 ), which is below the melting levels ( 20 . 21 ) pass.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen (8) aller Schmelzschächte (1) an einen gemeinsamen Saugzug (8a) angeschlossen sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the exhaust pipes ( 8th ) of all smelting shafts ( 1 ) to a common induced draft ( 8a ) are connected.

Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut (7), das in mindestens einen Schmelzschacht (1) eingebracht und darin in Säulenform auf einem gekühlten Rost (9) abgelagert und über diesem zumindest weitgehend auf Schmelztemperatur aufgeheizt wird, wobei die Glasschmelze in einem Auffangbecken (11) unterhalb des Schmelzschachtes (1) aufgefangen und über einen Durchlass (14) in die Wanne (16) eines nachgeschalteten Konditionierteils (15) übergeleitet wird, wobei mindestens ein Schmelzenspiegel (20, 21) ausgebildet wird, der sich mit einem Abstand unterhalb des Rostes (9) befindet, wobei die Flamme mindestens eines Brenners (10) in den Gasraum (24) zwischen dem Schmelzenspiegel (20) und dem Rost (9) gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasschmelzen mehrerer Schmelzschächte (1) aus ihren zugehörigen Auffangbecken (11) unabhängig voneinander dem selben Konditionierteil (15) zugeführt werden.Process for producing glass melts from solid feed material ( 7 ) placed in at least one melting shaft ( 1 ) and in column form on a cooled grate ( 9 ) is deposited and heated above this at least substantially to melting temperature, wherein the molten glass in a catch basin ( 11 ) below the melting shaft ( 1 ) and via an aperture ( 14 ) in the tub ( 16 ) of a downstream conditioning part ( 15 ), at least one melting level ( 20 . 21 ) formed at a distance below the grate ( 9 ), wherein the flame of at least one burner ( 10 ) into the gas space ( 24 ) between the melting level ( 20 ) and the rust ( 9 ), characterized in that the molten glass of several melting ducts ( 1 ) from their associated catch basins ( 11 ) independently of the same conditioning part ( 15 ).

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass über den Schmelzenspiegeln (20, 21) im Auffangbecken (11) und im Konditionierteil (15) Gasräume (24, 25) gebildet werden, die mit Ausnahme der Abgasleitung (19a) des Konditionierteils (15) durch Trenneinrichtungen (23) voneinander getrennt gehalten werden.Method according to claim 8, characterized in that above the melting levels ( 20 . 21 ) in the catch basin ( 11 ) and in the conditioning part ( 15 ) Gas chambers ( 24 . 25 ), with the exception of the exhaust pipe ( 19a ) of the conditioning part ( 15 ) by separating devices ( 23 ) are kept separate from each other.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter in der Weise ausgelegt bzw. geregelt werden, dass über dem Schmelzenspiegel (21) im Konditionierteil (15) ein Druck im Bereich des Atmosphärendrucks eingestellt wird und dass im Bereich oberhalb des Beschickungsguts (7) in jedem Schmelzschacht (1) ein darunter liegender Druck eingestellt wird. A method according to claim 9, characterized in that the operating parameters are designed or regulated in such a way that above the melt level ( 21 ) in the conditioning part ( 15 ) a pressure in the range of the atmospheric pressure is set and that in the area above the feed ( 7 ) in each melting shaft ( 1 ) an underlying pressure is set.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinstellung über Drucksensoren geregelt wird.A method according to claim 10, characterized in that the pressure setting is controlled by pressure sensors.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinstellung über mindestens einen Saugzug (8a) geregelt wird.A method according to claim 9, characterized in that the pressure setting via at least one induced draft ( 8a ) is regulated.