PL161889B1

PL161889B1 - Molten glass body deep heating method

Info

Publication number: PL161889B1
Application number: PL28103989A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Bulga; Eugeniusz Witek; Jaroslaw Wrona; Stefan Pawlowski; Michal Bartula
Original assignee: Inst Szkla I Ceramiki W Warsza
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1993-08-31
Also published as: PL281039A1

Abstract

1. Sposób głębinowego ogrzewania masy szklanej, polegający na bezpośrednim oddawaniu ciepła przez przemieszczające się poprzez masę szklaną produkty spalania paliwa płynnego, znamienny tym, że paliwo płynne i utleniacz podaje się, krzyżującymi się strugami w osłonie kurtynowej strugi pary wodnej ukształtowanej w formie pierścienia pod dobranym ciśnieniem z utworżeniem ograniczonej, gwarantując właściwe wymieszanie mediów, przestrzeni wewnętrz masy szklanej, gdzie następuje dysocjacja termiczna pary wodnej na wodór i tlen z obniżeniem temperatury w strefie przyściennej pieca i spalenie substancji palnych z pionowym przemieszczeniem pod działaniem sił wyporu produktów spalania w postaci pęcherzy z intensywnym mieszaniem i oddawaniem ciepła w objętości masy szklanej.1. A method of deep heating of glass mass, consisting in direct delivery heat by fuel combustion products moving through the glass mass liquid, characterized in that the liquid fuel and oxidizer are fed in crossing streams in the curtain cover, a stream of water vapor shaped in the form of a ring under the selected one limited pressure with hardening, ensuring proper mixing of media and space inside the glass mass, where the thermal dissociation of water vapor into hydrogen occurs and oxygen with lowering the temperature in the wall zone of the furnace and combustion of combustible substances from vertical displacement under the action of the buoyancy forces of combustion products in the form blisters with intense mixing and heat emission in the volume of the glass mass.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób głębinowego ogrzewania masy szklanej w topliwych piecach szklarskich.The subject of the invention is a method of deep heating of glass mass in fusible glass furnaces.

Znane metody płomieniowego topienia szkła polegają na powierzchniowym przekazyawnaiu ciepła od płomienia powstającego w wyniku spalania paliwa płynnego do górnej powierzchni masy szklanej. Proces wymiany ciepła odbywa się głównie na drodze promieniowania, pozostała część, oceniana na 5-10%, dokonuje się przez jego wnikanie. Taki mechanizm wymiany ciepła powoduje, że nie ma możliwości wykorzystania w znacznym stopniu entalpii paliwa wnoszonej do procesu technologicznego. Bardziej wydajny od przedstawionego jest sposób głębinowego ogrzewania masy szklanej, polegający na spalaniu płynnego paliwa w komorze palnika zanurzeniowego i oddawaniu ciepła do masy przez produkty spalania, które wydobywają się z wylotu palnika i w postaci pęcherzy unoszą pionowo na powierzchnię.Known methods of flame melting glass consist in surface heat transfer from the flame resulting from the combustion of liquid fuel to the upper surface of the glass mass. The heat exchange process takes place mainly by radiation, the remaining part, estimated at 5-10%, is carried out by its penetration. Such a heat exchange mechanism means that it is not possible to use to a large extent the enthalpy of the fuel contributed to the technological process. More efficient than the presented method is the method of deep heating the glass mass, which consists in burning the liquid fuel in the immersion burner chamber and giving off heat to the mass by the combustion products which come out of the burner outlet and rise vertically to the surface in the form of bubbles.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że równocześnie do wnętrza masy szklanej tłoczy się paliwo płynne, utleniacz i parę wodną. Ciśnienie tłoczenia jest tak dobrane, by media te wypierając masę szklaną zajęły ograniczoną przestrzeń, umożliwiającą właściwe wymieszanie mediów i prawidłowy przebieg procesu spalania. Korzytsnie paliwem płynnym jest wysokokaloryczny gaz ziemny a utlenieczem czysty technicznie tlen lub powietrze wzbogacone tlenem.The essence of the method according to the invention consists in that liquid fuel, oxidant and water vapor are simultaneously pressed into the glass mass. The discharge pressure is selected so that these media, displacing the glass mass, take a limited space, enabling proper mixing of media and the correct course of the combustion process. The liquid fuel is preferably high-calorific natural gas, and the oxidation is technically pure oxygen or air enriched with oxygen.

Paliwo i utleniacz podaje się krzyżującymi się strugami w obszarze o kształcie korzystnie kołowym, natomiast w wielu, rozmieszczonych gęsto na obrzeżu tego obszaru, miejscach podaje się parę wodną, która tworzy osłonę kurtynową o kształcie pierścieniowym. Pod wpływem działania ciepła masy szklanej następuje termiczna dysocjacja pary wodnej na wodór i tlen, które mieszają się z paliwem i utleniaczem i biorą udział w spalaniu. Produkty spalania w postaci pęcherzy pod działaniem sił wyporu przemieszczają się pionowo przez masę szklaną, powodując jej intensywne mieszanie i oddając jej niesione przez siebie ciepło, powstałe w procesie spalania substancji palnych.The fuel and oxidizer are fed in crossing streams in a preferably circular region, while at many, densely distributed around the periphery of this region, water vapor is fed to form a ring-shaped curtain. Under the influence of the heat of the glass mass, the thermal dissociation of water vapor into hydrogen and oxygen occurs, which mix with the fuel and oxidant and take part in combustion. Combustion products in the form of bubbles under the influence of buoyancy forces move vertically through the glass mass, causing it to mix intensively and giving it back the heat it carries, resulting from the combustion of flammable substances.

Podstawową zaletą przedstawionego rozwiązania jest usprawnienie i wzmożenie skuteczności głębinowego topienia szkła. Pozwała to na osiągnięcie co najmniej trzykrotnie większej sprawności od uzyskiwanej konwencjonalną metodą, poprawę jakości masy szklanej poprzez zmniejszenie jej zapęcherzenia oraz zmniejszenie emisji związków azotu do atmosfery. Istotną sprawą jest wprowadzenie do procesu pary wodnej, co skutkuje podwójnie. Stworzenie osłony kurtynowej obniża temperaturę w strefie przyściennej lub przydennej pieca, co wydatnie przedłuża trwałość wymurówki ogniotrwałej w tym miejscu, a tym samym przyczynia się do przedłużenia kampanii pieca. Natomiast produkty dysocjacji termicznej w postaci tlenu i wodoru nie stanowią balastu, lecz biorą udział w procesie spalania i ogrzewania masy szklanej.The main advantage of the presented solution is the improvement and enhancement of the effectiveness of deep glass melting. This made it possible to achieve at least three times greater efficiency than that obtained with the conventional method, improve the quality of glass mass by reducing its blistering and reduce the emission of nitrogen compounds to the atmosphere. It is important to introduce water vapor into the process, which has a double effect. The creation of a curtain reduces the temperature in the wall or bottom zone of the furnace, which significantly extends the life of the refractory lining in this place, and thus contributes to the extension of the furnace campaign. On the other hand, the products of thermal dissociation in the form of oxygen and hydrogen do not constitute ballast, but take part in the process of burning and heating the glass mass.

Rozwiązanie według wynalazku objaśnione iest bliżej w przykładzie wykonania, w którym gaz ziemny o wartości opałowej górnej 35 MJ/rn w przeliczeniu na warunki normalne tłoczy się pod ciśnieniem 0,12 MPa centryczną pionową strugą z dna komory topliwnej pieca szklarskiego do masy szklanej, a tlen techniczny o zawartości 97% O2 tłoczy się pod ciśnieniem 0,15 MPa ośmioma strugami rozmieszczonymi kołowo na obrzeżu strugi gazowej i skierowanymi do niej pod kątem 50°. Ciśnienie mediów wypiera masę szklaną, tworząc zamkniętą, wewnętrzną komorę spalania, w której krzyżują się i mieszają pod ciśnieniem gaz ziemny i tlen. Równocześnie w sposób ciągły na linii koła współśrodkowego o promieniu wynoszącym 1,3 promienia koła, na którym podaje się tlen, tłoczy się szesnastoma strugami parę wodną pionowo i pod ciśnieniem 0,10 MPa. Para wodna ogranicza na zewnątrz strefę spalania i odrywa ją od wymurówki dna pieca, obniżając temperaturę masy szklanej w sterfie przydennej.The solution according to the invention is explained in more detail in the embodiment, in which natural gas with a calorific value of 35 MJ / rn, calculated under normal conditions, is pressed at a pressure of 0.12 MPa with a centric vertical stream from the bottom of the melting chamber of the glass furnace into the glass mass, and oxygen technical with 97% O2 content is pressed at a pressure of 0.15 MPa in eight jets arranged in a circular pattern on the edge of the gas stream and directed towards it at an angle of 50 °. The pressure of the media displaces the glass mass, creating a closed, internal combustion chamber in which natural gas and oxygen intersect and mix under pressure. At the same time, continuously along the line of a concentric circle with a radius of 1.3 times the radius of the circle on which oxygen is supplied, sixteen jets of steam are pumped vertically and at a pressure of 0.10 MPa. Water vapor limits the combustion zone to the outside and tears it away from the lining of the furnace bottom, lowering the temperature of the glass mass in the bottom zone.

W przeciwnym kierunku para wodna przyjmuje intensywnie ciepło od masy szklanej, w wyniku czego ulega dysocjacji termicznej na wodór i tlen, które pod ciśnieniem zewnętrznym masy szklanej i na skutek turbulencji gazu i tlenu, mieszają się z tymi mediami i biorą udział w procesie spalania.In the opposite direction, water vapor intensively absorbs heat from the glass mass, as a result of which it undergoes thermal dissociation into hydrogen and oxygen, which under the external pressure of the glass mass and due to gas and oxygen turbulence mix with these media and take part in the combustion process.

Produkty spalania, w zdecydowanej większości w postaci CO2, unoszą się w formie pęcherzy i przepływają przez objętość masy szkalnej w górę z równoczesnym centrycznym rozpływem na zewnątrz. Na drodze tej gazy spalania intensywnie oddają masie szklanej niesione przez siebie ciepło, co podwyższa i utrzymuje jej temperaturę niezbędną dla topienia podawanego cyklicznie surowcowego zestawu szklarskiego i dla prawidłowego przebiegu dalszych procesów klarowania i homogenizacji.Combustion products, most of them in the form of CO2, float in the form of bubbles and flow upwards through the volume of the glass mass, simultaneously outwards centrically. In this way, the combustion gases intensively give the glass mass the heat it carries, which increases and maintains its temperature necessary for the melting of the cyclically fed raw glass set and for the proper course of further clarification and homogenization processes.

161 889161 889

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złDepartment of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claims

1. The method of deep-sea heating of the glass mass, consisting in direct heat dissipation by the liquid fuel combustion products moving through the glass mass, characterized in that the liquid fuel and the oxidant are fed in intersecting streams in the curtain's cover of a stream of water vapor shaped in the form of a ring under a selected pressure with the formation of a limited, ensuring proper mixing of the media, the internal space of the glass mass, where the thermal dissociation of water vapor into hydrogen and oxygen takes place with a decrease in the temperature in the wall zone of the furnace and combustion of flammable substances with vertical displacement under the action of the buoyancy of combustion products in the form of bubbles with intense mixing and giving heat in the volume of the glass mass.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the oxidant is technically pure oxygen or oxygen-enriched air.