DE2750746C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Vorschmelzen des Gemenges für die GlasherstellungInfo
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- DE2750746C2 DE2750746C2 DE2750746A DE2750746A DE2750746C2 DE 2750746 C2 DE2750746 C2 DE 2750746C2 DE 2750746 A DE2750746 A DE 2750746A DE 2750746 A DE2750746 A DE 2750746A DE 2750746 C2 DE2750746 C2 DE 2750746C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vorschmelzen des Gemenges für die
Glasherstellung, bei dem ein Brennstoff unter Zerstäubung in einer Brennkammer verbrannt wird, während
Verbrennungsluft in einem Wirbel längs der Innenwandfläche der Brennkammer in diese eingeblasen
wird, das Gemenge in die Brennkammer eingeführt und darin durch Erwärmung an- oder vorgeschmolzen wird.
und das so vorgeschmolzenc Gemenge zusammen mit dem Verbrennungsabgas über eine schräg nach unten
geneigte Leitung aus dem unteren Teil der Brennkammer ausgetragen wird.
Bei der industriellen Herstellung von Flach- bzw. Tafelglas, Glasfasermaterial usw. wird üblicherweise sin Glaswannenofen großer Abmessungen eingesetzt, wobei alle Verfahrensschritte wie Erhitze ■; des Gemenges, Schmelzen und Läutern, bisher zumeist in einem einzigen Glaswannenofen durchgeführt wurden.
Bei der industriellen Herstellung von Flach- bzw. Tafelglas, Glasfasermaterial usw. wird üblicherweise sin Glaswannenofen großer Abmessungen eingesetzt, wobei alle Verfahrensschritte wie Erhitze ■; des Gemenges, Schmelzen und Läutern, bisher zumeist in einem einzigen Glaswannenofen durchgeführt wurden.
In einem solchen Glaswannenofen wird die Temperaturverteilung
so geregelt, daß das Maximum etwa in der Mitte des Ofens erreicht ist, wobei sich dort der sogenannte
Quellpunkt des Ofens befindet. Der Wannenbereich des Ofens vor dem Quellpunkt stellt eine Vorschmelzzone
dar, in welcher das eingegebene Glasgemenge erwärmt und angeschmolzen wird. Eine weitere
Zone zwischen dem Quellpunkt und der Gicht stellt die Üchmelzzone dar, in welcher das Vorschmelzen des
Glasgemenges zur Homogenisierung und Entschäumun? weitergeführt wird. Der hinter der Gicht gelegene
austragsseitige Teil der Ofenwanne stellt die Läuterzone zur Beschleunigung der Glasläuterung dar.
In der Vorschmelzzone wird Nachfüllmenge entsprechend der aus dem Ofen abgezogenen Glasmenge in
Form einer Anhäufung auf dem vorgeschmolzenen Gemenge aufgegeben. Hierauf erfolgen das Erwärmen und
An- oder Vorschmelzen mit Hilfe von Brennerflammen, welche die Oberflächenschicht des Gemenges beaufschlagen,
in Verbindung mit der Wärmeableitung zum unteren Bereich der Charge.
In der inneren Schicht des Gemenges wird jedoch das Anschmelzen verzögert, weil die Wärmeableitung
durch die angeschmolzene Oberflächenschicht des Gemenges behindert wird. Zudem ist aufgrund der hohen
Viskosität der angeschmolzenen Materialien die Konvektionsgeschwindigkeit
in bezug auf das vorher angeschmolzene Glas sehr niedrig.
Aus diesen Gründen ist der thermische Wirkuneserad
Aus diesen Gründen ist der thermische Wirkuneserad
des großen Wannenofens äußerst schlecht, es wird folglich eine vergleichsweise sehr große Brennstoffmenge
benötigt Weil die vorstehend erwähnten thermischen Vorgänge im Glaswannenofen mit mangelhaftem Wärmeübertragungswirkungsgrad
durchgeführt werden, ergeben sich hieraus die an sinh widersprüchlichen Erfordernisse,
daß der Ofen einerseits vergleichsweise große Abmessungen aarweisen muß, und andererseits infolge
dieser großen Abmessungen eine Tendenz zur Zunahme der Abstrahlungs-Wärmeverluste gegeben ist
Weiter ist ein Wannenofen großer Abmessungen mit den Mangeln behaftet, daß er große Mengen an feuerfesten Materialien hoher Güte benötigt und außerdem häufigen Störungen oder Beschädigungen ausgesetzt ist, so daß sein Betrieb überhöhte Investitions-, Unterhaltungs- und Betriebskosten verursacht
Weiter ist ein Wannenofen großer Abmessungen mit den Mangeln behaftet, daß er große Mengen an feuerfesten Materialien hoher Güte benötigt und außerdem häufigen Störungen oder Beschädigungen ausgesetzt ist, so daß sein Betrieb überhöhte Investitions-, Unterhaltungs- und Betriebskosten verursacht
Zur Abhilfe dieser Nachteile wurde bereits versucht,
einen Glasschmelzofen mit einem Vorschmelzofen zu kombinieren, um hierdurch zu einem besseren wirtschaftlichen
und insgesamt weniger aufwendigen Schmelzverfahren zu gelangen.
Beispielsweise ist aus der US-PS 37 48 113 ein Glasschmelzaggregat
mit einem Vorschmelzofen in Form eines Zyklonofen bekannt Bei diesem werden die Glasrohmaterialien
durch tangential zur Brennkammerwand gerichtete Brenner in die als Zyklon ausgebildete
Schmelzkammer eingebracht Von dort erfolgt die Einleitung sowohl der Verbrennungsgase als auch des erwärmten
bzw. vorgeschmolzenen Gemenges in einen Drehrohrofen. Hierfür wird nach erfolgter Gemengevorwärmung
und Ableitung des Vorgeschmolzenen über eine schräge Leitung ein in seiner Bauart äußerst
aufwendiger Drehrohrofen erforderlich.
Eine andere Ausführungsform eines Zyklonofens ist der DE-FS 5 51 272 zu entnehmen. Dort werden Gemenge,
Brennstoff und Verbrennungsluft dem zyklonartig ausgebildeten Vorschmelzaggregat getrennt zugeführt
Die Mischung von Verbrennungsgas und vorgeschmolzenem Gemenge wird senkrecht auf die Badoberfläche
eines Schmelzofens geleitet, in welchem offensichtlich keine weitere zusätzliche Erhitzung erfolgt
Weil eine Trennung von Gas und Gemenge nicht erfolgt, ist daher dieser Anordnung die Lehre zu entnehmen,
daß zur Weiterverarbeitung de? vorerhitzten und vorgeschmolzenen Gemenges ein weiterer Spezialofen
erforderlich ist
Einen Glasschmelzofen mit einer Einrichtung zur Erwärmung des Gemenges zeigt die US-PS 31 90 625. Es
handelt sich hierbei um einen Schmelzwannenofen mit aufgesetztem Schacht, in welchem das Gemenge in feindisperser Form im Gegenstrom durch die austretenden
Verbrennungsgase auf das in der Wanne vorgeschmolzene Gemenge aufgegeben wird. Ein Hinweis auf die
Ausbildung eines Schmelzofens mit zusäztlicher Brennkammer ist dieser Schrift jedoch nicht zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorschmelzen des
Gemenges für die Glasherstellung, bei dem ein Brennstoff unter Zerstäubung in einer Brennkammer verbrannt
wird, während Verbrennungsluft in einem Wirbel längs der Innenwandfläche der Brennkammer in diese
eingeblasen, das Gemenge in die Brennkammer eingeführt und darin durch Erwärmung an- oder vorgeschmolzen
wird, und das so vorgeschmolzene Gemenge zusammen mit dem Verbrennungsabgas über eine
schräg nach unten geneigte Leitung aus dem unteren Teil der Brennkammer ausgetragen wird, unter Vermeidung
der bisherigen Nac'iteile und Gewährleistung eines verbesserten Wirkungsgrades sowie einer verbesserten
Regelfähigkeit des Ofens insbesondere unter Verwendung eines herkömmlichen Ofens soweit zu verbessern,
um dadurch eine Störung des Ofenbetriebes auszuschließen und durch verbesserte Ausnutzung der
in dem Abgas enthaltenen Wärmeenergie eine Verbesserung der Wärmebilanz insgesamt zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das vorgeschmolzene Gemenge am unteren Ende der schräg nach unten geneigten
Leitung vom Abgas getrennt wird, indem das Verbrennungsabgas durch eine Leitung nach oben abgeleitet
wird, während das vorgeschmolzene Gemenge durch eine senkrechte Falleitung einem Schmelzofen
zugeführt wird.
Mit Vorteil richtet sich die Lehre des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Trennung des Verbrennungsabgases aus der Brennkammer von de. α Gemenge. Die-
se im Stand der Technik nicht vorgesehf ne Trennung wird bewirkt durch die Umlenkung des Gemenges von
einer schräg verlaufenden Leitung in eine senkrecht verlaufende Leitung bei gleichzeitigem Abzug der Verbrennun.'^sgase
in eine nach oben verlaufende Leitung.
Die Trennung des Abgases vom Gemenge ist außerordentlich vorteilhaft, v/eil dadurch eine Störung des
Ofenbetriebes ausgeschlossen wird, ein herkömmlicher Ofen verwendet werden kann, und insbesondere durch
Nutzung der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie die angestrebte Verbesserung der Wärmebilanz nunmehr
ermöglicht wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher
erläutert Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie HI-III in F i g. 1;
Fig.3 eine Detailansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie HI-III in F i g. 1;
Fig.3 eine Detailansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig.4 eine Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
F i g. 5 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge-
•',5 mäßen Verfahrens;
F i g. 6 eine Seitenansicht auf eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß F i g. 1, die eine längs der Linie II-II in F i g. 2 geführte Schnittansicht zeigt, ist an das untere Ende einer geradzylindrischen 3rennkammer 2 mit kreisförmigen Querschnitt eine nach unten geneigte Leitung 3 zum Abziehen des vorgeschmolzenen Glasgemenges angeschlossen. Diese Leitung 3 besitzt einen kf eisförmigen Querschnitt, und sie ist mit ihrem unteren Ende mit einer Leitung 6 verbunden, über welche das angeschmolzene Glasgemenge nach unten strömt. An der Übergangsstelle zwischen diesen beiden Leitungen 3 und 6 ist eine nach oben geneigte Leitung 5 für die Abfuhr von Verbrennungsabgas angeschlossen. Der Auslaß der Brennkammer 2 ist mit der nach unten geneigten Leitung 3 über einen konischen Einschnür- bzw. Drosselabschnitt 8 ve-bunden. Eine Lufteinlaßleitung 10 mündet in der Weise in den Oberteil der Brennkammer 2 ein, daß die Luft in letztere in tangentialer Richtung eingeblasen wird und die so eingeblasene Luft in der Brennkammer 2 eine Wirbelströmung bildet. In der Brennkammer 2 wird durch Brennstoff-Einspritzdüsen
Gemäß F i g. 1, die eine längs der Linie II-II in F i g. 2 geführte Schnittansicht zeigt, ist an das untere Ende einer geradzylindrischen 3rennkammer 2 mit kreisförmigen Querschnitt eine nach unten geneigte Leitung 3 zum Abziehen des vorgeschmolzenen Glasgemenges angeschlossen. Diese Leitung 3 besitzt einen kf eisförmigen Querschnitt, und sie ist mit ihrem unteren Ende mit einer Leitung 6 verbunden, über welche das angeschmolzene Glasgemenge nach unten strömt. An der Übergangsstelle zwischen diesen beiden Leitungen 3 und 6 ist eine nach oben geneigte Leitung 5 für die Abfuhr von Verbrennungsabgas angeschlossen. Der Auslaß der Brennkammer 2 ist mit der nach unten geneigten Leitung 3 über einen konischen Einschnür- bzw. Drosselabschnitt 8 ve-bunden. Eine Lufteinlaßleitung 10 mündet in der Weise in den Oberteil der Brennkammer 2 ein, daß die Luft in letztere in tangentialer Richtung eingeblasen wird und die so eingeblasene Luft in der Brennkammer 2 eine Wirbelströmung bildet. In der Brennkammer 2 wird durch Brennstoff-Einspritzdüsen
14 Brennstoff zerstäubt und eingespritzt. Die Einspritzdüsen
14 sind mit Brennstoff-Speiseleitungen 12 verbunden, die einander (diametral) gegenüberliegend
dicht an der Tangentialrichtung der in der Brennkammer 2 einmündenden Lufteinlaßleitungen 10 angeordnet
sind, so daß der Brennstoff mit dem wirbelnden Luftstrom vermischt und dadurch eine Hochleistungsverbrennung erzielt wird. An die Lufteinlaßleitung 10 ist
ein Gemengeeinlaß 19 angeschlossen. Da das pulverförmige Glasgemenge über eine Rutsche bzw. einen
Schacht 17 über die Lufteinlaßleitung 10 in die Brennkammer 2 eingeführt wird, kann es zufriedenstellend in
der Brennkammer 2 dispergiert werden.
Da in der Brennkammer 2 eine wirksame Wärmeübertragung zwischen den in dispergiertem Zustand zugeführten
Ausgangsstoffen bzw. dem Gemenge und item Verbrennungsgas erzielt wird, erfeigen das Erwärmen
und An- oder Vorschmelzen des Glasgemenges mit hohem Wirkungsgrad. Das angeschmolzene Glasgemenge
strömt dann über die an den unteren Teil der Brennkammer 2 angeschlossene, geneigte Leitung 3
nach unten, während das Verbrennungsabgas mittels eines nicht dargestellten Gebläses an der Seite der Abgasleitung
5 nach unten in die schräge Leitung hineingesaugt wird. Dabei strömen das angeschmolzene Gemenge
und das Abgas an einer Trennstelle 4 vorbei. Das angeschmolzene Gemenge strömt dabei längs der Leitungswand
und durch die Leitung 6 nach unten, während das Abgas in die nach oben führende Abgasleitung
5 hineingesaugt wird Der nicht in der Brennkammer 2 angeschmolzene Teil des Gemenges wird während seiner
Abwärtsbewegung innerhalb der abwärts geneigten Leitung 3 von dem Abgas angeschmolzen, um längs der
Innenwand der Leitung 3 nach unten zu fließen. Die schräge Leitung 3 besitzt dabei eine dieses Anschmelzen
begünstigende Länge. Der hierbei noch nicht angeschmolzene Teil des pulverförmigen Gemenges kommt
zusammen mit dem Abgas an der Trennstelle 4 an, an welcher das Abgas eine plötzliche Richtungsumkehrung
in die Abgasleitung 5 hinein erfährt und sich vom Glasgemenge trennt, während das (noch) pulverförmige Gemenge
aufgrund seiner Trägheit in der Nähe der Trennstelle auf einen Abschnitt 4a der Leitungswandfläche
aufprallt An dieser Stelle vereinigt sich das noch pulverförmige Gemenge mit dem angeschmolzenen Gemenge
am Abschnitt 4a, um ebenfalls an- oder vorgeschmoizen zu werden. Da das Glasgemenge nicht in den auf beschriebene
Weise in die Abgasleitung 5 strömenden Abgasstrom hineingezogen wird, treten keine Änderungen
der chemischen Zusammensetzung des Gemenges auf. Das längs der Leitung 6 in einem Abwärtsstrom fließende,
angeschmolzene Gemenge tritt sodann in den nachgeschalteten Glaswannenofen 40a ein, um in diesem
weiter aufgeschmolzen und geläutert zu werden. Der Glaswannenofen 40a benötigt in diesem Fall keine Vorschmelzone
42, wie sie beim herkömmlichen Glaswannenofen vorhanden ist, so daß er die Bezeichnung
»Schmelzofen« verdient Zur Gewährleistung der richtigen Ofentemperatur sind die Brenner und dgL so angeordnet
daß sich der Abschnitt höchster Temperatur zwischen der Schmelzzone 44 und dem Auslaß 43 befindet
wobei in diesem Teil des Ofens ein Quellpunkt 46 gebildet wird. Aufgrund der Lage der Quelle mit aufsteigendem,
heißen Glas in diesem Bereich werden die Konvektionsstrecke sowie die Konvektionsperiode des
geschmolzenen Glases verlängert so daß eine wirkungsvolle Homogenisierung und Entschäumung des
Glases gewährleistet werden.
Zur wirksameren Abtrennung des vorgeschmolzenen Glases vom Abgas empfiehlt es sich, speziell die Querschnittsfläche
des unteren Endabschnitts 5a der Abgasleitung 5 gemäß F i g. 3 zu vergrößern und dadurch die
Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in diesem Teil herabzusetzen, oder aber den unteren Endabschnitt 3a
der schrägen Leitung 3 zu verengen und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Teil zu erhöhen.
Wahlweise kann zu diesem Zweck auch die Abgasleitung 5 für das Verbrennungsgas mehr lotrecht angeordnet
werden. Die Konfiguration der Brennkammer 2 ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt, vielmehr
kann die Brennkammer auch eine konische oder ähnliche Form besitzen.
Da beim erfindungsgemäßen Verfahren, wie vorstehend erläutert, Gas und pulverförmiges Glasgemenge in
der Brennkammer unter Erzielung einer Wärmeübertragung
wirksam miteinander vermischt werden und diese Wärmeübertragung bei der Strömung dieser Stoffe
aus der Brennkammer heraus weitergeführt wird, werden der thermische Wirkungsgrad erheblich verbessert
und der Brennstoffverbrauch ganz beträchtlich verringert. Gleichzeitig kann aufgrund der Kombination
einer kompakten Brennkammer mit einer schräg nach unten führenden Leitung das Vor- oder Anschmelzen
des Gerne.-ges für die Glasherstellung nahezu vollständig
bewirkt werden. Da der für das nachfolgende Verfahren verwendete Glaswannenofen nur für das vollständige
Aufschmelzen und für die Läuterung eingesetzt wird, kann er geringere Größe besitzen, wodurch
nicht nur die Kosten für die Ausrüstung herabgesetzt werden, sondern auch eine Verbesserung des thermischen
Wirkungsgrads aufgrund einer Verringerung der Abstrahlungsverluste in Verbindung mit einer ganz beträchtüchen
Senkung des Bedarfs an hcchquaütativem
Feuerfestmaterial für den Glaswannenofen erwartet werden kann. Da weiterhin beim erfindungsgemäßen
Glasofen der Glasvorschmelzvorgang vermieden wird, der im herkömmlichen Wanneofen unter äußerst instabilen
Bedingungen abläuft, weil das pulverförmige Glasgemenge bestrebt ist. sich mit dem bereits vorgeschmolzenen
Glas zu vermengen, und stattdessen ein unter stabilen Bedingungen ablaufender Aufschmelz- und
Läuterungsprozeß gewährleistet wird, wird der Betrieb des Schmelzofens vereinfacht und seine Regelbarkeit
verbessert. Durch die Erfindung werden daher zahlreiche vorteilhafte Ergebnisse geboten.
Erfindungsgemäü ist darüber hinaus möglich, das Gemenge
der Glasausgangsstoffe der Brennkammer nach
so dem Vorwärmen des Gemenges in einem Dispersionszustand mittels des im Vorschmelzofen und/oder im
Schmelzofen erzeugten Abgases zuzuführen. Fig.4
zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens in Vorderansicht
Bei dieser abgewandelten Vorrichtung wird das hohe Temperatur besitzende Abgas vom Vorschmelzofen 50
und vom Schmelzofen 40a mittels einer Leitung 71 in einen Zyklon 70 zum Vorwärmen des Gasgemenges eingeführt
An der Seite der Einlaßöffnung der Leitung 71 des Zyklons 70 ist ein Speiserohr 9 für das pulverförmige
Gemenge der Glasausgangsstoffe angeordnet die gewogen, proportioniert bzw. dosiert und gemischt
worden sind. Diesem Speiserohr 9 werden die Glasausgangsstoffe, mit Ausnahme von Kohlenstoff und Glasbruch,
mittels der üblichen Fördereinrichtung zugeführt
Das das pulverförmige Glasgemenge mitführende Hochtemperatur-Abgas wird im Zyklon 70 von diesem
getrennt und über eine Abgasleitung 72, ein Sauggebläse
11, eine Entschwefelungs/Denitrierungsvorrichtung 7 und eine Esse 80 zur Außenluft entlassen. Das über das
Speiserohr 9 zugeführte Glasgemenge wird während der Kontaktierung mit dem heißen Abgas in suspendiertem
Zustand erwärmt, im /Zyklon 70 gesammelt und mittel einer Speiseleitung 68 von einer Rutsche 67 her
in den Vorschmelzofen 50 eingeführt.
Vom Vorschmelzofen 50 wird das vorgeschmolzene Glasgemenge in den Schmelzofen 40a eingeleitet, in
welchem zwei Gruppen von Brennern 73a und 736 in Abständen angeordnet sind. Die jeweils in Betrieb befindliche
Brennergruppe 73a (oder 73b) wird mit der durch einen Winderhitzer 23a (oder 23b) erwärmten
Verbrennungsluft beschickt. An den jeweils nicht in Betrieb befindlichen Brennern 73a (bzw. 73/j^wird das heiße
Verbrennungsabgas abgeführt, welches die Ver-
10
15 den abwechselnd in Betrieb genommen. Über die öffnungen
13a oder 136 der jeweils in Betrieb befindlichen Brenner wird Verbrennungsluft zugeführt, während
über die Öffnungen 136 bzw. 13a der nicht in Betrieb befindlichen Brenner die heißen Abgase abgeführt werden.
Das über die öffnungen 13a oder 136 abgeführte Abgas
wird in einen Zyklon 16 zur Vorwärmung des Wärmeaustauschmediums über eine Leitung 82a oder 826,
die Klappe 15 und eine Abgas-Leitung 18 eingeführt. Das über die Abgasleitung 55 des Vorschmelzofens 50
abgeführte Abgas wird in die Leitung 18 geleitet. An einen dicht am Zyklon 16 befindlichen Teil der Leitung
18 ist eine Rutsche bzw. Leitung 20 für die Zufuhr des Wärmeaustauschmediums zur Leitung 18 angeschlossen.
Dieser Rutsche 20 wird das Wärmeaustauschmedium mittels einer Fördereinrichtung 21 kontinuierlich zu-
£*3UJ
und dann zur Abgasleitung 24b bzw. 24a geleitet wird. Das zur Abgasleitung 246 (bzw. 24b) geführte Abgas
wird mittels der Klappe 15 zur Leitung 71 geleitet und zum Vorwärmen des Glasgemenges benutzt. Die Klappe
15 wird umgeschaltet, je nachdem, welche der beiden Brennergruppen 73a und 73b in Betrieb genommen
werden soll. Das aus dem Vorschmelzofen 50 austretende Abgas wird über die Leitung 55 in die Leitung 71
geführt.
Die Verbrennungsluft für den Vorschmelzofen 50 und den Schmelzofen 40a wird von einem Gebläse 29 angesaugt
und über eine Klappe 30 zum Winderhitzer 23a oder 236 der jeweils in Betrieb befindlichen Brennergruppe
73a bzw. 736 gefördert. Beim Durchlauf durch den Winderhitzer 23a oder 23b wird die Luft auf hoher
Temperatur vorgewärmt. Ein Teil der so vorgewärmten Luft wird über die Leitung 24a oder 24b, die Klappe 32
MnH Hjg Lsitun*131 zuni Vorschmelzofsn 50 eeie!t£t Die
Klappe 32 verbindet dabei die Leitung 31 mit der Leitung 24a oder 24b, welcher die vorgewärmte Verbrennungsluft
zugeführt werden soll.
Kohlenstoff, der einen der Bestandteile der Glasausgangsstoffe darstellt und der in kleiner Menge zugegeben
werden soll, neigt zum Verstreuen, so daß die Gefahr besteht, daß er zusammen mit dem Abgas aus dem
Zyklon 70 ausgetragen wird, wenn er über das Speiserohr 9 eingegeben wird. Aus diesem Grund wird der
Kohlenstoff über ein Speiserohr 81 eingegeben, das zwischen der Speiseleitung 68 und der Lufteinlaßleitung 60
angeordnet ist.
Glasbruch zur Begünstigung des Vorschmelzens des Glasgemenges liegt normalerweise in Form grober Teilchen
vor. Bei seiner Zufuhr über das Speiserohr 9 besteht daher die Gefahr, daß er die Ausfutterung des
Zyklons 70 beschädigt Aus diesem Grunde wird Glasbruch zusammen mit Kohlenstoff über das Speiserohr
81 eingeführt. Ebenso ist es möglich, den Glasbruch von Zeit zu Zeit zusammen mit den zugehörigen Ausgangsstoffen
für die Glasherstellung über das Speiserohr 9 einzuleiten und dadurch unter Ausnutzung des Umstands,
daß der Glasbruch in Form grober Teilchen vorliegt, den Belag abzutragen, der sich an der Innenwand
des Zyklons 70 absetzen kann. Vor der Förderung durch die Speiseleitung 9 kann der Glasbruch durch einen Teil
des Abgases vorgewärmt werden.
Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 5 sind die Abschnitte
des Schmelzofens 40a, in denen die Brenner 73a und 736
angeordnet sind, mit öffnungen 13a bzw. 136 versehen,
die einen kombinierten Einlaß für Verbrennungsluft und Auslaß für Abgas bilden. Die Brenner 73a und 736 wergciicicit. Uni VYaiiiicaüMaüsi.miicuiüiu kanu cift Bestandteil der Glasausgangsstoffe sein, z. B. Quarzsand,
doch kann anstelle von Quarzsand auch ein anderes Wärmeaustauschmedium benutzt werden, das ein zufriedenstellendes
Wärmeaustauschvermögen, d. h. eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und eine große
Wärmekapazität besitzt, sich leicht vom Gas abtrennen läßt und an der Ausfutterung des Zyklons kaum einen
Verschleiß verursacht. Das Wärmeaustauschmedium wird im Abgas dispergiert einem Wärmeaustausch unterworfen
und dann mittels Zyklon 16 vom Abgas getrennt, um für die Vorwärmung der Verbrennungsluft
herangezogen zu werden. Nach der Wärmeübertragung auf das Wärmeaustauschmedium wird das Abgas durch
ein Gebläse 22 vom Zyklon 16 abgesaugt und nach dem Durchgang durch die Entschwefelungs/Denitrierungsvorrichtung
7 über die Esse 80 zur Außenluft entlassen.
Das auf hohe Temperatur erwärmte Wärmeaustauschmedium
wird über die Leitung 25 in einen Wirbelschicht-Kühler 27 eingeleitet und auf einem Verteiler
27a abgelagert Ein Gebläse 276 fördert die Verbrennungsluft derart in den Kühler 27, daß sie von der Unterseite
des Verteilers 27a her gleichmäßig verteilt nach oben austritt Das Wärmeaustauschmedium wird intensiv
mit der Luft vermischt und im Fließzustand abgekühlt, um dann über eine Rutsche 27c ausgetragen zu
werden. Gleichzeitig wird in diesem Kühler 27 die eingeblasene Luft durch das Wärmeaustauschmedium erwärmt
Ein Teil des dem Wirbelschicht-Kühler 27 über die Rutsche oder Leitung 25 zugeführten Wärmeaustauschmediums
wird nach der Einführung in den Zyklon 33 von der Leitung 83 abgezweigt und zur Vorwärmung
der Verbrennungsluft benutzt Die durch das Wärmeausiauschmedium im Wirbelschicht-Kühler 27 erwärmte
Verbrennungsluft wird durch ein Gebläse 34 abgesaugt und zum Teil von der Leitung 84 über die Leitung
83, den Zyklon 33 und die Leitung 35 dem Vorschmelzofen 50 zugeführt, während der Rest über die Leitung
82a oder 826 und Ober die Klappe 15 zu den öffnungen 13a oder 136 der jeweils in Betrieb befindlichen Brenner
73a bzw. 736 geleitet wird. Diese Verbrennungsluft wird nach Verbrennung im Vorschmelzofen 50 und im
Schmelzofen 40a zu Abgas, das zum Zyklon 16 zum Erwärmen des Wärmeaustauschmediums geleitet wird.
Die Klappe 15 ist mit der Betätigung der Brenner 73a und 736 gekoppelt
Das Glasgemenge wird über eine Leitung 67 in der Mitte der Leitung 84 eingegeben.
Das über die Rutsche 27c des Wirbelschicht-Kühlers 27 ausgetragene Wärmeaustauschmedium wird mittels
eines Elevators 26 nach oben transportiert und über eine Rutsche 85 auf die Fördervorrichtung 21 aufgegeben,
so daß es im Kreislauf eingesetzt werden kann. Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann darin
bestehen, daß eine Vorrichtung verwendet wird, in welcher ein Ausgangsstoff für die Glasherstellung, etwa
Quarzsand, als Wärmeaustauschmedium benutzt wird, das mit Hilfe des Elevators 26 über die Leitung 67 dem
Vorschmelzofen 50 zugeführt wird, ohne auf vorstehend beschriebene Weise rückgeführt zu werden. Da hierbei
der als Wärmeaustauschmedium benutzte Ausgangsstoff des Glasgemenges vor der Einführung in die Leitung
67 erwärmt wird, kann Brennstoff für das Vorschmelzen eingespart werden. Anstelle des Wirbelschichtkühlers
27 kann auch ein anderer passender Wärmetauscher verwendet werden.
Wenn der herkömmliche Winderhitzer gemäß F i g. 5 für den Schmelzofen 40a weggelassen wird, kann das
Problem der Temperaturschwankungen vermieden werden, so daß die Verbrennungsluft stets auf einer vorgegebenen
Temperatur gehalten, hierdurch der Betrieb vereinfacht und der wirtschaftliche Aufwand erheblich
verringert werden kann.
Gemäß Darstellung in F i g. 6 werden zur Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs für die Glasherstellung
durch wirksame Ausnutzung der latenten Wärme des vom Vorschmelzofen 50 und vom Schmelzofen 40a
kommenden Abgases folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
1. Nach dem Erwärmen des über die Rutsche bzw. Leitung 85 zugeführten, pulverförmigen Wärmeaustauschmediums
wird das zu dessen Erhitzung benutzte Abgas im Zyklon 16 durch Absaugen abgetrennt
2. Der Wärmeaustausch zwischen diesem Wärmeaustauschmedium
und der Verbrennungsluft erfolgt im Wirbelschicht-Kühler 27, um die Verbrennungsluft
für den Vorschmelzofen 50 und den Schmelzofen 40a vorzuwärmen.
3. Das über die Rutsche 86 zugeführte Glasgemenge
und das Abgas werden zum Zyklon 70 geleitet, um das Gemenge durch Wärmeaustausch in dispergiertem
Zustand zu erwärmen, worauf Gemenge und Abgas wieder voneinander getrennt werden.
Hierdurch wird das Vorschmelzen des Glasgemenges begünstigt und der thermische Wirkungsgrad
wesentlich erhöht, während der Winderhitzer für den Vorschmelzofen 40a entfallen kann.
Im folgenden ist der Strömungsverlauf des Abgases zur Vorwärmung des Glasgemenges sowie der Verbrennungsluft
erläutert Gemäß F i g. 6 wird das im Vorschmelzofen 50 anfallende Abgas durch das Sauggebläse
11 von der Abgasleitung 55 angesaugt und über die Leitung 87 in den Zyklon 16 eingeführt um das Wärmeaustauschmedium
zu erhitzen. Das von den Brennern 73a oder 736 des Schmelzofens 40a erzeugte Abgas
strömt über die Leitung 13a oder 136, die Leitung 82a
oder 826 und die Klappe 15 in den Zyklon 16, um zusammen mit dem im Vorschmelzofen 50 anfallenden Abgas
das Wärmeaustauschmedium zu erwärmen. In die Leitung 87 wird ein als Wärmeaustauschmedium dienend sr
Glasbestandteil, etwa Quarzsand, über die Leitung 85 eingeführt Dieser Glasbestandteil wird in dem die Leitung
87 durchströmenden Abgas vom Vorschmelzofen 50 und vorn Schmelzofen 40a dispergiert und in den
Zyklon 16 eingeleitet um darin erwärmt zu werden.
Nach Erwärmung des Wärnieausiauschmediums
strömt das Abgas in den Zyklon 70, um bei seiner Strömung durch die Leitung 88a die über die Rutsche 86
zugeführten Glasausgangsstoffe mit Ausnahme von Glasbruch und Kohlenstoff vorzuwärmen, worauf das
Abgas über das Sauggebläse 11 und einen Staubabscheider 74 durch die Esse 80 zur Außenluft entlassen
wird.
Das Wärmeaustauschmedium wird im Zyklon 16 vom Abgas getrennt und über die Leitung 886 in den Wirbelschicht-Kühler
27 eingeführt, in welchem es auf dem Verteiler 17a abgelegt wird. Hierbei bläst das Gebläse
i7b von der Unterseite des Verteilers 17a her Verbrennungsluft ein, so daß das Wärmeaustauschmedium intensiv
mit Luft durchmischt, abgekühlt und über die Rutsche 17c ausgetragen wird. Dabei wird die Luft
durch das Wärmeaustauschmedium vorgewärmt.
Ein Teil des über die Leitung 88b zum Wirbelschicht-Kühler 27 geleiteten Wärmeaustauschmediums wird
nach Eintritt über die Leitung 89a in den Zyklon 35 abgetrennt und für die Erwärmung der Verbrennungsluft
wiederverwendet. Die durch das Wärmeaustauschmedium im Wirbelschicht-Kühler 27 vorgewärmte Verbrennungsluft
wird durch das Gebläse 34 abgesaugt, um durch die Leitung 89a den Zyklon 33 und die Leitung
896 zu strömen, und ein Teil dieser Luft wird über die Leitung 90 zum Vorschmelzofen 50 geführt, während
der Rest von der Klappe 15 über die Hauptleitung 82a oder 826 zum Schmelzofen 40a geleitet wird. Diese Luft
wird nach Verbrennung im Vorschmelzofen 50 und im Schmelzofen 40a zu Abgas, das über den beschriebenen
Strömungsweg in den Zyklon 16 zur Erwärmung des Wärmeaustauschmediums geleitet wird.
Die Gemengebestandteile, mit Ausnahme von Kohlenstoff und Glasbruch, werden miteinander vermischt
über die Rutsche 86 in die Leitung 88a eingegeben, in welcher sie durch das Abgas vorgewärmt werden. Anschließend
werden die so vorgewärmten Glasbestandteile zum Vorwärmen in den Zyklon 70 eing 'führt in
diesem vom Abgas getrennt und über die Leitung 67 in den Vorschmelzofen 50 eingegeben.
Das Wärmeaustauschmedium, d. h. der Quarzsand bei der dargestellten Ausführungsform, wird vom Fülltrichter
76a durch den Schneckenförderer 75 über die Rutsehe 85 in die Leitung 87 gefördert, um darin vorgewärmt
zu werden. Danach wird das so vorgewärmte Wärmeaustauschmedium in dem Zyklon 16 aufgefangen
und über die Leitung 886 in den Wirbelschicht-Kühler 27 eingegeben, um in diesem die Verbrennungsluft vorzuwärmen.
Danach wird dieses Medium von der Austragrutsche 17c durch den Eimerförderer 26 zum Fülltrichter
28 gefördert Das Wärmeaustauschmedium wird mittels einer Wägeeinrichtung 76 dosiert Die anderen
Bestandteile, nämlich Soda, Pottasche, Dolomit, Kalkstein usw., werden ebenfalls gravimetrisch hinzudosiert
und mittels des Förderers 37 zu einem Mischer 91 gefördert, in diesem vermischt über die Rutsche 86
durch den Förderer 36 in die Leitung 88a eingeführt und in den Zyklon 70 eingeleitet
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird Quarzsand als Wärmeaustauschmedium verwendet wobei der
zum Fülltrichter 20 gefördert in der Leitung 88a erhitzt und über den Zyklon 70 in den Vorschmelzofen 50 eingegeben
wird; dies bedeutet daß der Quarzsand nicht rückgeführt wird. In abgewandelter Ausführungsform
kann der Quarzsand nach dem Austrag über die Rutsche 17c des Wirbelschicht-Kühlers 27 wieder mittels
des Elevators 26 in den Fülltrichter 76a gefördert und
11
zur Wiederverwendung umgewälzt werden.
GlasbrucM und Kohlenstoff als Bestandteile des Glases
werden über eine Rutsche 91 eingegeben, die von der Rutsche für Quarzsand, Soda, Pottasche, Dolomit
und Kalkstein, getrennt ist. Dabei werden die erstgenannten Bestandteile über die Rutsche 67 in den Vorschmelzofen
50 eingeführt. Da der Glasbruch normalerweise in Form grober Teilchen vorliegt, bewirkt er bei
Einführung über die Rutsche 86 einen Verschleiß des Zyklons 70. ι ο
Es ist daher vorteilhaft, ihn von Zeit zu Zeit zusammen mit den anderen Glasbestandteilchen über die Rutsche
66 einzugeben, um auf diese Weise etwaige Ablagerungen abzutragen, die sich an der Innenwand des
Zyklons 70 für die Vorwärmung der Glasbestandteile abgesetzt haben.
Bei der Anordnung gemäß F i g. 6 kann bei Weglas-
a ι ι.μ i:-i wr.—Λ u:« -ι-- η ι_ι ι__
Temperaturscnwankungen der Verbrennungsluft vermieden weruen, wodurch der Betrieb vereinfacht und
der wirtschaftliche Aufwand verringert wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
25
30
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65
Claims (8)
1. Verfahren zum Vorschmelzen des Gemenges für die Glasherstellung, bei dem ein Brennstoff unter
Zerstäubung in einer Brennkammer verbrannt wird, während Verbrennungsluft in einem Wirbel längs
der Innenfläche der Brennkammer in diese eingeblasen, das Gemenge in die Brennkammer eingeführt
und darin durch Erwärmung an- oder vorgeschmolzen wird, und das so vorgeschmolzene Gemenge
zusammen mit dem Verbrennungsabgas über eine schräg nach unten geneigte Leitung aus dem unteren
Teil der Brennkammer ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschmolzene
Gemenge sodann am unteren Ende der schräg nach unten geneigten Leitung vom Abgas
getrennt wird indem das Verbrennungsabgas durch eine Leitung nach oben abgeleitet wird, während das
vorgeschmolzene Gemenge durch eine senkrechte Falleitung einem Schmelzofen zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge zum An- oder Vorschmelzen
in der Verbrennungsluft dispergiert in der Schwebe in die Brennkammer eingebracht wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß allein das vorgeschmolzene
Gemenge in den Schmelzofen eingeführt wird, daß ein pulverförmiges Wärmeaustauschmedium
in der Schwebe im Gas dispergiert durch das im vOrschmeIi.ofen utj/oder im Schmelzofen
anfallende Abgas er.värmt wird und daß die
Verbrennungsluft für den Vorschi elzofen und/oder
Schmelzofen mittels des so angewärmten Wärmeaustauschmediums vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Wärmeaustauschmedium
in der Schwebe im Gas dispergiert durch das im Vorschmelzofen und/oder im Schmelzofen
anfallende Abgas erwärmt wird und daß die Verbrennungsluft für den Vorschmelzofen und/oder den
Schmelzofen mittels des so erwärmten Wärmeaustauschmediums vorgewärmt wird, und daß das Glasgemenge
vor der Zufuhr zum Vorschmelzofen im dispergiertem Zustand in der Schwebe mittels des
für das Erwärmen des Wärmeaustauschmediums benutzten Abgases und/oder des nicht dafür benutzten
Abgases erwärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß Kohlenstoff und/oder Glasbruch zur Brennkammer getrennt vom Glasgemenge zugeführt
werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Brennkammer
mit einem in waagerechter Richtung kreisförmigen Querschnitt, einer am Oberteil der Brennkammer
vorgesehenen Lufteinlaßleitung, welche in die Brennkammer Luft in tangentialer Richtung einleitet,
einen ebenfalls am Oberteil der Brennkammer angeordneten Brennstoffspeiserohr, einer mit der
Lufteinlaßleitung verbundenen Einrichtung zur Zufuhr des Gemenges und einer an das untere Ende der
Brennkammer angeschlossenen, schräg nach unten geneigten Leitung, gekennzeichnet durch eine mit
dem unteren Ende der schrägen Leitung (3) verbundene Leitung (6) zur Förderung des vorgeschmolzenen
Gemenges in Abwärtsrichtiing und durch eine
sich nach oben erstreckende Leitung (5) für die Abfuhr des Verbrennungsabgases, die mit der Verbindungsstelle
(4) zwischen der schrägen Leitung (3) und der Leitung (6) zur Abwärtsförderung des vorgeschmolzenen
Glasgemenges verbunden ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff-Zerstäubungsdüsen (14)
einander diametral gegenüberliegend dicht &n der Tangentialrichtung der Lufteinlaßleitung (10) an der
Brennkammer (2) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endabschnitt der
schräg nach unten geneigten Leitung (3) für den Austrag des vorgeschmolzenen Glasgemenges aus
der Brennkammer (2) mit einer Verengung {4a) versehen ist und daß die Querschnittsfläche der an diesen
unteren Endabschnitt angeschlossenen Abgas-Abfuhrleitung (5) besonders erweitert ist
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