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WO2023088917A1 - Four hydride de fabrication de verre à fusion électrique pour alimenter une unité de flottage - Google Patents

Four hydride de fabrication de verre à fusion électrique pour alimenter une unité de flottage Download PDF

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Publication number
WO2023088917A1
WO2023088917A1 PCT/EP2022/082035 EP2022082035W WO2023088917A1 WO 2023088917 A1 WO2023088917 A1 WO 2023088917A1 EP 2022082035 W EP2022082035 W EP 2022082035W WO 2023088917 A1 WO2023088917 A1 WO 2023088917A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
zone
furnace
corset
hybrid
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082035
Other languages
English (en)
Inventor
Aurélien SAGET
Philippe DE DIANOUS
Arnaud Le Verge
Jean-Marie Combes
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP21306609.5A external-priority patent/EP4183752A1/fr
Application filed by Saint-Gobain Glass France filed Critical Saint-Gobain Glass France
Priority to EP22817997.4A priority Critical patent/EP4433431A1/fr
Priority to US18/711,435 priority patent/US20250019287A1/en
Priority to JP2024527112A priority patent/JP2024542163A/ja
Priority to CN202280076131.0A priority patent/CN118251366A/zh
Priority to MX2024005715A priority patent/MX2024005715A/es
Priority to KR1020247018450A priority patent/KR20240101823A/ko
Publication of WO2023088917A1 publication Critical patent/WO2023088917A1/fr
Priority to CONC2024/0005854A priority patent/CO2024005854A2/es

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    • C03B5/235—Heating the glass

Definitions

  • the invention relates to a hybrid electric melting glass manufacturing furnace for supplying a float unit.
  • the invention relates more particularly to a hybrid furnace for manufacturing glass for supplying a float unit further comprising an electric melting zone with a cold vault for melting a vitrifiable mixture which is connected, via a first corset, to a hot vault refining and homogenization zone comprising two glass convection belts in order to obtain high quality glass in the right quantity.
  • the hybrid glassmaking furnace according to the invention is not only capable of delivering high quality glass having less than 0.1 bubbles per liter but is also capable of delivering such glass with a pull of at least 400 tons per day in order to feed a unit for floating glass on a molten metal bath intended to manufacture flat glass.
  • furnaces for the manufacture of glass are known from the state of the art, which depend in particular on the product to be manufactured, that is to say on the final shaping of the glass.
  • furnace designs can be distinguished depending on whether the production envisaged concerns glass fibers, the industrial forming of hollow glass or even that of flat glass.
  • the present invention is particularly aimed at the manufacture of glass for the industrial forming of such flat glass, which glass is conventionally obtained by means of a unit for floating the glass on a bath. of molten metal, usually tin, which is why such flat glass is still called float glass or "float" according to the English term.
  • the float or "float" unit For the manufacture of flat glass, it is expected to be able to supply the float or "float" unit with high quality glass, i.e. glass containing the least amount of unmelted particles and bubbles possible, i.e. usually a glass with less than 0.5 bubbles/litre.
  • the quality of the glass is notably, but not exclusively, determined according to the number of bubble(s) present in the glass, which is expressed in "bubbles per liter".
  • the quality of a glass is considered to be all the higher when the number of bubble(s) per liter present in the glass is particularly low, or even negligible.
  • the presence of bubbles in the glass results in fact from the melting step during which a mixture is melted vitrifiable, also called “composition”.
  • the vitrifiable mixture consists of raw materials comprising, for example, a mixture of sand, limestone (calcium carbonate), soda ash, dolom ie for the manufacture of soda-lime glass (the glass most used for the manufacture of flat glass), and to which is advantageously added cullet (also called cullet) consisting of broken glass in order in particular to promote fusion.
  • the vitrifiable mixture is transformed into a liquid mass in which even the least miscible particles dissolve, i.e. those richest in silicon dioxide or silica (SiO2) and poor in sodium oxide (Na2O).
  • Na2COs sodium carbonate
  • CO2 carbon dioxide
  • the melting step is complete when there are no more solid particles in the molten glass liquid which has become very viscous but which, at this stage of the manufacturing process, is then filled with air and gas bubbles.
  • the refining and homogenization step then allows the elimination of said bubbles present in the molten glass.
  • "refiners” are advantageously used during this step, that is to say substances in low concentration which, by decomposing at the melting temperature of the bath, provide gases which cause the bubbles to swell. in order to accelerate the rise towards the surface of the glass.
  • the thermal conditioning step of the manufacturing process then makes it possible to lower the temperature of the glass when, at the start of the shaping operation, the viscosity of the glass should generally be at least ten times higher than during refining.
  • such a furnace for the manufacture of glass thus comprises successively a melting zone in which takes place the transformation by melting of the vitrifiable mixture into a glass bath, then a refining and homogenization zone to eliminate the bubbles from the glass. and finally a thermal conditioning zone serving to cool the glass so as to bring it to the forming temperature, much lower than the temperatures undergone by the glass during its production.
  • a global approach to the process is favored by seeking to act on the multiple levers to reduce both emissions direct during manufacturing than indirect emissions or emissions upstream and downstream of the value chain, for example those linked to the transport of materials upstream and then of the product downstream.
  • the multiple levers include the design of products and the composition of materials, the improvement of the energy efficiency of industrial processes, the use of renewable and carbon-free energies, collaboration with suppliers of raw materials and transporters in order to reduce their em issions, and finally, the exploration of technologies for the capture and sequestration of residual emissions.
  • the type of energy(s) used, particularly for the high temperature melting step represents the largest part of the carbon footprint of the glass production process since it is generally a fossil fuel, most often natural gas, or even petroleum products such as fuel oil.
  • the manufacture of glass is carried out in furnaces which have constantly evolved from the first pot (or crucible) furnaces to the Siemens furnace which is usually considered the ancestor of the great casting glass furnaces. continues today, like the cross-burner furnaces that can produce up to 1,200 tons of float glass per day.
  • flame furnaces generally use fossil fuels, in particular natural gas for the burners, the thermal energy is thus transmitted to the glass by heat exchange between the flames and the surface of the glass bath.
  • transverse burner furnaces are an example of a furnace according to this first design and are widely used to supply molten glass to a float or "float" unit intended to manufacture flat glass.
  • electric furnaces are furnaces in which thermal energy is produced by the Joule effect in the mass of molten glass.
  • electric furnaces are used, for example, for the production of special glasses such as fluorine opal glass or lead crystal or are commonly used for the manufacture of glass fibers for thermal insulation.
  • the electric furnaces of the state of the art known to the Applicant are at most able to deliver a draw of 200 to 250 tons per day of a glass which has at best a few hundred bubbles per liter, more generally a few thousand , which may possibly be suitable for the forming of hollow glasses, typically bottles, but in no way for the manufacture of flat glass and therefore the supply of a float unit.
  • flame ovens are based on the use of fossil fuels, essentially natural gas for fuel, so that their carbon balance is hardly compatible with the objectives of reducing carbon dioxide (CO2) emissions, i.e. carbon footprint of the glass manufacturing process.
  • CO2 carbon dioxide
  • This third furnace design is based on a flame furnace but nevertheless uses additional electric heating, in particular to temporarily increase furnace production or to improve the quality of the glass.
  • ovens with an electric back-up.
  • the ovens according to this third design thus combine several sources of energy, respectively fossil and electric, and are for this reason also called “hybrid” ovens.
  • the object of the invention is in particular to propose a new design of furnace for the manufacture of glass capable of delivering high quality glass and of supplying a glass floating unit intended to manufacture flat glass and this while having a consumption of energy(ies) which makes it possible to obtain a significant reduction in carbon dioxide (CO2) emissions linked to the glass production process.
  • CO2 carbon dioxide
  • the invention proposes a hybrid glass manufacturing furnace for supplying a unit for floating glass on a bath of molten metal, said hybrid furnace comprising, from upstream to downstream:
  • a cold vault electric melting zone comprising electrodes for melting a glassy mixture in order to obtain a glass bath
  • a refining and homogenization zone with a hot vault comprising a first convection belt and a second convection belt
  • the hybrid furnace comprises at least one corset which, said first ier corset, comprises a sole and connects the electric melting zone to the glass refining and homogenization zone and in that said hybrid furnace comprises a so-called "non-return" separation device which, positioned at the level of said first corset, is configured to prevent a return of the molten glass from the refining and homogenization zone to the melting zone.
  • said first corset of the hybrid furnace participates in combination with the separation device in controlling the temperature of the glass by making it possible to ensure cooling of the glass which flows from the electric melting zone towards the refining zone and homogenizing the glass whereby control of the first convection belt and the second convection belt is achieved, ultimately benefiting production of the desired quantity of high quality glass.
  • the hybrid furnace comprises glass cooling means which are capable of selectively cooling the glass in the first corset.
  • the hybrid oven comprises a cooling device by air circulation.
  • the glass cooling means are able to provide variable cooling, that is to say adjustable cooling, in particular determined according to the temperature of the glass.
  • the hybrid furnace according to the invention makes it possible to combine, on the one hand, melting of the verifiable mixture with high performance in the melting zone and, on the other hand, control of the temperature of the glass introduced into the refining and homogenization zone. , in particular to obtain therein a flow of the glass respectively with a first convection belt and a second convection belt thanks to which a high quality glass is obtained in particular.
  • the separation device limits the amount of molten glass flowing downstream from the melting zone, thus promoting cooling of the glass in the first corset and reason for which there is a synergy between the separation device and the first corset. Furthermore, the separation device also prevents a return of the glass in the first corset, from the refining and homogenization zone towards the melting zone, whereby the molten glass is likely to be cooled in the first corset and then be refined in the refining and homogenization zone comprising a first convection belt and a second convection belt.
  • the separation device ensuring the function of non-return of the glass towards the electric fusion zone comprises a dam and/or at least one elevation of the sole of the first corset according to the embodiments.
  • the general design of the hybrid furnace with an electric melting zone and a refining zone with two convection belts as well as the first corset connecting them and the separation device make it possible together, in other words in combination, to to obtain not only a glass of high quality, that is to say having less than 0.1 bubbles per liter, but also to deliver a quantity of this glass with a draw which is greater than or equal to 400 tons per day in order in particular to be able to supply a flotation unit.
  • the hybrid furnace according to the invention is capable of supplying glass to a forming zone consisting of a unit for floating the glass on a bath of molten metal intended for the manufacture of flat glass.
  • the hybrid furnace according to the invention therefore makes it possible to combine high quality glass and large quantities, and this with an electric fusion zone with a cold vault (and no longer a flame fusion zone).
  • the electricity thus represents more than 60%, or even 80% and even more, of the total energy used in the hybrid furnace for the glass production process.
  • the oven according to the invention is called “hybrid” by analogy with the third oven design described above, the term “hybrid” is thus used to qualify it due to the use of two different energy sources, respectively electrical energy and fuel energy.
  • the hybrid furnace according to the invention combines on the one hand an electric melting zone with a cold vault and, on the other hand, a zone for refining and homogenizing the glass with flames, that is to say by combustion, preferably comprising an electrical back-up, said melting zone and refining zone being separated by the so-called “non-return” separation device from the glass to the melting zone.
  • the hybrid furnace according to the invention makes it possible to obtain a high quality glass, it that is to say comprising less than 0.1 bubbles per liter, while being able to deliver it in large quantities so that this glass is advantageously capable of supplying a glass float or "float" unit intended for manufacture of flat glass.
  • the present invention therefore goes against the prejudices of those skilled in the art for whom an electric melting furnace cannot furthermore make it possible to obtain such high quality glass and in such a quantity.
  • a high quality glass is obtained in particular thanks to the refining and homogenization step which is implemented after the electric melting step, said stage being advantageously controlled thanks to the cooling of the glass that the first corset allows, which cooling participates in obtaining the two convection belts, in controlling the behavior of the glass.
  • the high quality glass is also obtained thanks to the separation device which, arranged in the first corset of the hybrid furnace, is configured so that there is no return of the molten glass from the refining zone and from homogenization towards the fusion zone.
  • the flow of the glass in the first corset is a “piston” type flow.
  • the separation device is formed by a dam and/or an elevation of the sole of the first corset which are capable, respectively alone or jointly, of preventing a return of the molten glass from the refining and homogenization zone towards the electric melting zone of the hybrid furnace according to the invention.
  • no convection belt or glass recirculation loop extends from the refining and homogenization zone towards the melting zone.
  • a submerged groove connecting a melting zone to a refining zone is not able to ensure such a function of non-return of the glass in a furnace. Indeed, a return current of the glass exists in such a groove, in particular due to the wear of the materials.
  • the glass flowing in a groove is not in contact with the atmosphere so that it is also not likely to be cooled in a controlled and variable manner on the surface, in particular by a device cooling by air circulation.
  • the first corset Compared to a throat whose section is limited by construction, the first corset also allows a flow glass with a pull that corresponds to the supply of a float unit.
  • the step of refining and homogenizing the glass is carried out on glass advantageously containing little or no unmelted particles thanks in particular to the so-called “non-return” separation device which makes it possible to increase the residence time of the glass in the electric melting zone.
  • the hybrid furnace according to the present invention consists of a combination of characteristics and not a juxtaposition since there are interactions between the technical characteristics, a synergy, in particular between the electric melting zone and the refining and homogenization zone. with two convection belts and this thanks to the first corset and the associated separation device which are respectively able to allow the glass to cool and to prevent the glass from returning to the melting zone.
  • the temperature of the glass can be controlled separately and precisely in the electric fusion zone on the one hand and in the refining and homogenization zone on the other hand.
  • the length of the first corset is configured to obtain cooling, a lowering of the temperature of the glass intended to then flow into the refining and homogenization zone.
  • the molten glass obtained by electric fusion generally has higher temperatures, in comparison in particular to flame fusion.
  • the temperature of the glass in the melting zone is approximately 1450° C. when the temperature desired for the glass in the downstream part of the first corset is rather of the order of 1300° C. to 1350° C. vs.
  • the hybrid furnace comprises means for cooling the glass arranged in the first corset of so as to selectively cool the glass, i.e. to control the cooling to actively regulate the temperature of the glass.
  • the cooling means are formed by at least one device for cooling by air circulation, the air being introduced into the atmosphere of the first corset to come into contact with the surface of the glass bath and extracted in order to evacuate the heat (calories) transmitted to the air by the glass.
  • the cooling means are immersed in the glass flowing from upstream to downstream through the first corset in order to allow cooling thereof.
  • Such cooling means immersed in the glass are for example formed by the dam which, forming all or part of the separation device, is cooled by a coolant cooling circuit, in particular a circuit of the “water jacket” type according to the terms English used.
  • the cooling means are formed by vertical studs arranged in the first corset and immersed in the glass which are cooled by a heat transfer fluid cooling circuit in order to evacuate the heat transmitted by the glass.
  • the cooling means are capable of cooling the structure of the first corset in contact with the glass, the cooling being carried out from outside the structure of the first corset.
  • cooling means associated with the first corset are likely to be implemented alone or even in combination.
  • the glass cooling means associated with the first corset make it possible to selectively control the temperature of the glass, which temperature is likely to vary, in particular when the pull varies, an increase in the drawn causing an increase in the temperature of the glass.
  • the hybrid furnace according to the invention relies on electrical energy for the melting of the verifiable mixture and bets on the increasing availability of “green” electricity, for example obtained from wind, solar, etc. energies. and not from fossil fuels such as coal or oil.
  • the combustible energy used in the burners of the refining and homogenization zone is not a fossil energy such as natural gas but another equivalent combustible energy, preferably hydrogen, as a variant of bio-methane .
  • the hybrid furnace according to the invention is therefore able to respond not only to the challenge of the high quality of glass and the output respectively required to supply a float unit or "float" but also to the ecological challenge in order to enable a reduction in the carbon footprint of the glass production process.
  • the separation device comprises a dam intended to be partly immersed in the glass bath
  • the separation device consists solely of a dam capable of preventing a return of the molten glass from the refining and homogenization zone to the melting zone, preferably said dam is positioned at the level of the upstream end of the first corset;
  • the separation device comprises at least one elevation of the sole of the first corset; - the separation device consists solely of an elevation of the sole capable of preventing a return of the molten glass from the refining and homogenization zone to the melting zone;
  • the separation device ensuring the function of non-return of the glass towards the melting zone comprises a barrier and/or at least one elevation of the sole;
  • the separation device ensuring the function of non-return of the glass towards the melting zone comprises a dam which is associated with said at least one elevation of the sole;
  • said at least one elevation of the sole comprises, from upstream to downstream, at least one ascending section, a summit section and a descending section;
  • the barrier is arranged in the first corset above the summit section of the elevation of the sole;
  • At least one of said ascending section and descending section of said at least one elevation of the sole is inclined with respect to the horizontal and/or comprises a summit section forming a plateau;
  • At least one elevation has a maximum height which determines, in whole or in part, a passage section of the molten glass in the first corset;
  • the dam is mounted vertically to allow adjustment of the depth of immersion in the glass bath;
  • the dam alone or in combination with said at least one elevation, determines a section of the passage of the molten glass which may vary depending on the setting of the depth of said dam;
  • the dam is removable, i.e. dismountable, in particular to allow it to be changed in the event of wear and to facilitate maintenance of the furnace;
  • the hybrid furnace comprises at least one atmospheric separation means, such as a vertical partition, which is able to separate the atmosphere from the cold vault electric melting zone and the atmosphere of the hot vault refining and homogenization zone;
  • the hybrid furnace comprises blocking means which, arranged at the level of the upstream end of the first corset, are capable of retaining the layer of verifiable mixture in the electric melting zone so that said vitrifiable mixture present at the surface of the bath of glass does not enter the first corset;
  • the blocking means of the vitrifiable mixture layer are formed by the dam;
  • the blocking means are formed by the separation means, the free end of which extends at the surface of the bath, or even is immersed in the glass bath;
  • the blocking means are separate from said separating means, said blocking means being joined or spaced apart from the separating means;
  • the hybrid furnace comprises means for cooling the glass which are able to cool the glass in the first corset, in particular at least one device for cooling by air circulation;
  • the hybrid furnace comprises a charging zone in which a charging device is arranged to introduce said vitrifiable mixture into the electric melting zone;
  • the charging device is configured to deposit the vitrifiable mixture on the entire surface of the glass bath so as to form an insulating layer between the glass bath and the roof of the melting zone;
  • the electrodes are arranged on the surface so as to dip into the vitrifiable mixture, said dipping electrodes preferably extending vertically;
  • the electrodes are arranged through a hearth of the melting zone so as to be immersed in the vitrifiable mixture, said rising electrodes preferably extending vertically;
  • the hybrid furnace comprises dipping electrodes and/or rising electrodes;
  • the electrical fusion zone advantageously comprises a weak convection zone, called a buffer zone, located between the free end of the dipping electrodes and a sole of the fusion zone;
  • the fusion zone is configured to have a determined depth so as to obtain said weak convection buffer zone, preferably the depth is greater than 600 mm, or even preferably greater than 800 mm;
  • the first convection belt and the second convection belt are separated by a zone of inversion of the belts determined by a hot point or source corresponding to the hottest point of the glass;
  • the refining and homogenization zone comprises at least one burner which is arranged to obtain said hot spot determining said belt inversion zone;
  • the hybrid oven comprises a low wall which is arranged in said zone of inversion of the belts;
  • the hybrid furnace comprises a variation in the depth of the sole relative to a surface of the glass in the refining and homogenization zone, preferably at least one elevation, or even one drop, said variation in depth being located in the part comprising the first convection belt and/or in the part comprising the second convection belt;
  • the hybrid oven comprises modulating means such as electric "boosting” and/or bubblers which, arranged in the refining and homogenization zone, are suitable for modulating the convection of said belts in order to facilitate driving glass manufacturing;
  • modulating means such as electric "boosting” and/or bubblers which, arranged in the refining and homogenization zone, are suitable for modulating the convection of said belts in order to facilitate driving glass manufacturing;
  • the conditioning basin of the cooling zone comprises, from upstream to downstream, a corset, called the second corset, then an ember; - after the conditioning basin, no return current takes place in the flow channel intended to supply high quality glass to a forming zone comprising said float unit, in other words the flow of the glass in the channel is a “piston” type flow;
  • the hybrid furnace is configured to supply glass to said glass float unit intended to manufacture flat glass with a pull greater than or equal to 400 tonnes per day, preferably between 600 and 900 tonnes per day, or even 1000 tonnes per day or more, said high quality glass having less than 0.1 bubbles per litre, preferably less than 0.05 bubbles per litre.
  • the invention also proposes an assembly for the manufacture of flat glass comprising a hybrid glass manufacturing furnace and a unit for floating the glass on a bath of molten metal which, arranged downstream, is supplied with glass by said furnace by the intermediate at least one flow channel.
  • - Figure 1 is a side view which shows a hybrid furnace for the manufacture of glass according to a first embodiment of the invention comprising an electric melting zone with a cold vault connected by a first corset to a refining zone and hot vault homogenization comprising a first convection belt and a second convection belt and then a cooling zone traversed by said second convection belt and which further illustrates a dam forming a separation device, called "non-return » Arranged at said first corset;
  • - Figure 2 is a top view which shows the furnace according to Figure 1 and which illustrates the electric melting zone connected to the refining and homogenization zone by the first corset in which is arranged the dam configured to prevent a return of the molten glass from the refining and homogenization zone to the electric melting zone;
  • FIG. 3 is a side view which, similar to Figure 1, shows a hybrid oven according to a second embodiment of the invention in which the separation device is formed by a dam and at least one elevation of the floor of the first corset and which illustrates the dam associated with said elevation respectively configured to prevent a return of the molten glass from the refining and homogenization zone to the electric melting zone of the furnace;
  • FIG. 4 is a top view which, similar to Figure 2, shows the hybrid furnace according to Figure 3 and which illustrates the preferentially mobile dam associated with the elevation of the sole in the first corset connecting the melting zone to the refining and homogenization zone;
  • FIG. 5 is a side view which, similar to Figures 1 and 3, shows a hybrid oven according to a third embodiment of the invention in which the separation device is only formed by an elevation of the sole of the first corset and which thus illustrates an elevation which, having a greater height than in the second mode, is configured to prevent a return of the molten glass, without a dam;
  • FIG. 6 is a side view which shows in detail the part of the hybrid oven according to Figure 5 and which illustrates an alternative embodiment of the elevation of the sole of the first corset comprising a descending section, forming an inclined plane, capable of ensuring a gradual variation in depth of the molten glass towards the refining and homogenization zone.
  • upstream and downstream will also be used by convention in reference to the longitudinal orientation, as well as “upper” and “lower” or “top” and “bottom” in reference to the vertical orientation, and finally “ left” and “right” in reference to the transverse orientation.
  • upstream and downstream correspond to the direction of flow of the glass in the furnace, the glass flowing from upstream to downstream along a median longitudinal axis A-A' of the furnace hybrid (upstream in A, downstream in A') shown in Figures 2 and 4.
  • belt and “loop” are synonymous here, these terms in connection with the recirculation of the glass in the furnace being well known to those skilled in the art, as are the notions of “cold vault” respectively. and a “hot vault” for a furnace intended for the manufacture of glass.
  • hybrid is used here to qualify the oven according to the invention due to the use of two different energy sources, respectively electrical energy and combustible energy, during the glassmaking process in the furnace.
  • the analogy with the present invention does not go beyond since, on the one hand, that the electrical energy (constituting the first source) is the only source of energy used to obtain the fusion of the glass and , on the other hand, that the combustible energy (constituting the second source), of the fossil type or equivalent, is only used for the refining and homogenization of the glass.
  • the hybrid furnace 10 according to the invention is in particular intended to supply a unit for floating glass on a bath of molten metal, generally tin, for the manufacture of flat glass.
  • the hybrid furnace 10 comprises successively from upstream to downstream, along said median longitudinal axis A-A' of the furnace, at least one zone 100 of electric melting, a zone 200 of refining and homogenization and a zone 300 for cooling the glass.
  • the melting zone 100 of the hybrid oven 10 is electric.
  • the electric fusion zone 100 is of the “cold top” type (also called “cold top”).
  • the glass melting step is obtained using only electrical energy during the manufacture of the glass and this in comparison with the hybrid furnaces of the state of the art in which the melting step is obtained at means of combustible energy and, as a backup, electrical energy.
  • the electric melting zone 100 comprises electrodes 110 to melt a glassy mixture (or "composition") which consists of raw materials and cullet (or “cullet”) in order to obtain a bath 130 of glass.
  • cullet is made up of broken glass which, obtained by recycling glass, is crushed and cleaned before then being added to the raw materials to manufacture glass again.
  • the cullet promotes fusion, that is to say the transformation by fusion of the vitrifiable mixture into glass.
  • cullet makes it possible to recover used glass by recycling it (glass being infinitely recyclable), the quantities of raw materials necessary for the manufacture of glass therefore being reduced to proportion, which contributes to the reduction of the carbon footprint of the production process.
  • the hybrid furnace 10 comprises a charging zone 120 in which is arranged a charging device 12 (also called a charging machine) which is intended to introduce the vitrifiable mixture into the electric melting zone 100, said charging device 12 being illustrated schematically by an arrow in FIG.
  • a charging device 12 also called a charging machine
  • the charging device 12 is configured to deposit the vitrifiable mixture on the entire surface of the bath 130 of glass so as to form an insulating layer 112 between the bath 130 of glass and a vault 140 of the zone 100 electric melting, which is why the latter is called the "cold vault".
  • the glass bath 130 is uniformly covered with a layer 112 consisting of vitrifiable mixture, for example 10 to 40 cm thick, below which the complex chemical reactions take place which, described in the preamble to demand, lead to obtaining molten glass.
  • a layer 112 consisting of vitrifiable mixture, for example 10 to 40 cm thick, below which the complex chemical reactions take place which, described in the preamble to demand, lead to obtaining molten glass.
  • the power dissipated around the electrodes 110 generates a zone 132 of strong convection comprising in particular very intense upward currents which bring the necessary calories to the border between the cast iron and the vitrifiable mixture forming said layer 112 of vitrifiable mixture.
  • the decomposition of raw materials and the use of fossil energy as fuel for the melting step are also source of polluting emissions consisting mainly of nitrogen oxide (NOx), sulfur oxide (SOx), halogens and dust.
  • NOx nitrogen oxide
  • SOx sulfur oxide
  • halogens halogens and dust.
  • the absence of combustion (flames) in the zone 100 of electric melting with a cold vault of the hybrid furnace 10 according to the invention has the consequence that the level of NOx and SOx pollution is comparatively very low.
  • the layer 112 of vitrifiable mixture present on the surface of the bath 130 advantageously makes it possible to trap by condensation or by chemical reactions the vapours, sometimes toxic depending on the composition, emitted by molten glass.
  • the electrodes 110 are arranged on the surface so as to dip into the bath 130 of glass, through the layer 112 covering the surface of the bath 130 as illustrated by FIG.
  • the dipping electrodes 110 extend vertically.
  • the plunging electrodes 110 extend obliquely, that is to say are inclined so as to present a given angle with respect to the vertical orientation.
  • the electrodes 110 are arranged through a hearth 150 of the electric fusion zone 100 so as to be immersed in the bath 130, the rising electrodes (as opposed to the plunging electrodes) preferably extending vertically, as a variant obliquely.
  • the plunging electrodes 110 Compared to electrodes arranged through the hearth 150, the plunging electrodes 110 also allow easier control of their state of wear and results in a dissipation of electrical energy which is advantageously closer to the fusion interface. , layer 1 12 verifiable mixture.
  • the plunging electrodes 110 make it possible, in comparison with rising electrodes, to maintain a sole 150 of the zone 100 of electrical fusion which is free of any openings.
  • the sole 150 of the electric fusion zone 100 is flat as illustrated in FIG.
  • the sole 150 comprises at least one variation in depth relative to the surface of the bath 130 of glass, said variation comprising at least one elevation and/or at least one drop.
  • the fusion electrodes 110 are evenly distributed in the bath 130. Furthermore, the number of nine electrodes 110 shown here in FIGS. 1 and 2 is only an illustrative example and is therefore not in no way limiting.
  • the electrical fusion zone 100 could cumulatively comprise dipping electrodes and rising electrodes.
  • the electrodes 110 pass through at least one side wall delimiting said zone 100 of electrical fusion, said electrodes 110 then extending horizontally and/or obliquely.
  • the electrodes 110 are made of molybdenum, this refractory metal withstanding temperatures of 1700° C. being particularly suitable for making it possible to achieve such a melting of the glass by using the Joule effect, the glass only becoming conductive at high temperature.
  • the electric fusion zone 100 includes a weak convection zone, called a buffer zone 134, which is located between the free end of the plunging electrodes 110 and the sole 150.
  • the electrical fusion zone 100 is thus configured to present, below the dipping electrodes 110, a depth (P) determined so as to obtain such a buffer zone 134 of weak convection.
  • the depth (P) between the free end of the dipping electrodes 110 and the sole 150 is greater than 600 mm, preferably greater than 800 mm.
  • Such a low convection buffer zone 134 constitutes another reason for preferring dipping electrodes 110 over rising electrodes passing through sole 150.
  • the presence of a buffer zone 134 of low convection contributes directly to obtaining a high quality glass by favoring a longer residence time of the glass in the zone 100 of melting.
  • the electric fusion zone 100 and the glass refining and homogenization zone 200 are connected to each other by a first corset 160, that is to say a zone of reduced width, such as shown in figure 2.
  • said first corset 160 of the hybrid furnace makes it possible to cool the glass when the glass flows from the zone 100 of electric melting to the zone 200 of refining and homogenization of the glass.
  • the cooling of the glass will be all the more important as the first corset will have a great length, the glass coming from the melting zone 100 cooling naturally during its flow from upstream to downstream through the first corset 160 .
  • the hybrid furnace 10 comprises means 500 for cooling the glass capable of selectively cooling the glass in the first corset 160.
  • cooling means 500 make it possible to further increase the cooling and above all to vary this cooling whereby regulation of the temperature of the glass is then advantageously obtained.
  • the means 500 for cooling the glass in the first corset 160 comprise at least one device 510 for cooling by air circulation.
  • Such a device 510 for cooling the glass by air comprises, for example, at least intake means 512 for introducing cooling air into the atmosphere of said first corset 160 of the hybrid furnace 10.
  • the device 510 for cooling the glass comprises evacuation means 514 arranged in the first corset 160 to evacuate the hot air and ensure its renewal with fresh cooling air.
  • the evacuation means are formed by extraction means (not shown) which, located downstream of the first corset 160, are intended to extract the fumes.
  • the hot air is then evacuated with the fumes by said extraction means without the hybrid oven 10 having to be equipped with additional means.
  • the intake means 512 and the air exhaust means 514 of the glass cooling device 510 are for example formed by one or more openings emerging in the side walls supporting the vault of the first corset 160.
  • Said at least one admission opening and said at least one discharge opening represented schematically in FIGS. 3 et seq. are for example located longitudinally opposite each other, the admission opening or openings being arranged in the upstream part of the first brace 160 while the evacuation opening or openings are arranged in the downstream part of the first brace 160.
  • the intake means 512 and the air exhaust means 514 are for example arranged transversely on either side of the first corset 160, as a variant on only one of the sides of the first corset 160.
  • the temperature of the cooling air introduced into the first corset 160 is lower than the temperature of the hot air located inside said first corset 160, the cooling air being circulated forming a fluid coolant.
  • the cooling air used is atmospheric air taken from outside the hybrid oven 10, or even outside the enclosure of the building in which said hybrid oven 10 is located, supplying a floating unit .
  • the temperature of the atmospheric air used is controlled in order to be regulated, the air can for example be cooled or heated beforehand before its introduction in order to control its temperature.
  • the cooling of the glass is mainly obtained by convection, the cooling air introduced heats up in particular by coming into contact with the surface of the glass before being evacuated with the heat (calories) transmitted by the glass.
  • the circulation of air is able to be controlled by means of air blowing means (not shown) such as fans which, associated with said intake and/or evacuation means, are able to be controlled to vary the flow of circulating air.
  • air blowing means such as fans which, associated with said intake and/or evacuation means, are able to be controlled to vary the flow of circulating air.
  • the means 500 for cooling the glass are immersed in the glass flowing from upstream to downstream through said first corset 160 in order to allow cooling thereof.
  • Such cooling means are for example formed by vertical pads immersed in the glass which are cooled by a coolant cooling circuit in order to evacuate the heat transmitted to the pads by the glass.
  • the cooling means 500 are capable of cooling the structure of the first corset 160 in contact with the glass, the cooling being carried out from outside the structure of the first corset 160.
  • the cooling means 500 associated with the first corset 160 such as those according to the various examples which have just been described are likely to be implemented alone or even in combination.
  • the means 500 for cooling the glass associated with the first corset 160 make it possible to selectively control the temperature of the glass, which temperature is likely to vary, in particular when the pull varies, an increase in the pull in fact causing an increase in the temperature of the glass.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of the first corset 160 connecting the electric fusion zone 100 to the refining and homogenization zone 200.
  • the passage from the zone 100 of electric fusion to the first corset 160 takes place by a sudden narrowing of the width and of the passage section of the glass, for example here by walls 162 and 163 forming an angle of 90° with the axis median longitudinal A-A' of the oven.
  • the passage from the first corset 160 to the zone 200 for refining and homogenizing the glass is done by a sudden widening of the passage section of the glass, for example here by walls 262 and 263 forming an angle of 90° with the 'median longitudinal axis A-A' of the oven.
  • the entry angle of the first corset 160 could have a value which is greater than 90° so that the narrowing of the width is less sudden, more progressive, similarly the value of the angle at the exit of the first brace 160 could be chosen so that the widening is also less abrupt, more progressive along the median longitudinal axis A-A' of the oven.
  • the molten glass flowing from upstream to downstream through the first corset 160 is taken from the lower part of the electric melting zone 100, i.e. from the bottom, the glass there being by comparison "colder" than in the zone 132 of strong convection located between the electrodes 110.
  • the first corset 160 comprises a sole (not referenced) which is preferably flat so that said sole of the first corset 160 extends horizontally in the extension of the flat sole 150 of the zone 100 of electrical melting.
  • the hybrid furnace 10 comprises a so-called “non-return” separation device 170 which, positioned at the level of said first corset 160, is configured to prevent a return of the molten glass from the refining zone 200 and homogenization towards zone 100 of melting.
  • the separation device 170 according to the first embodiment of the hybrid oven 10 illustrated by FIGS. 1 and 2 will be described in more detail later.
  • the zone 200 of refining and homogenization of the hybrid furnace 10 is of the “hot vault” type.
  • the refining and homogenization zone 200 of the hybrid furnace 10 is configured to eliminate the bubbles (or gaseous defects) present in the molten glass coming from the electric melting zone 100 in order to obtain a glass which is of high quality and in doing so, in particular suitable for supplying a glass float unit.
  • the refining and homogenization zone 200 comprises a first convection belt 210, called the upstream recirculation loop, and a second convection belt 220, called the downstream recirculation loop.
  • the first convection belt 210 is longitudinally shorter than the second convection belt 220 as illustrated by FIG.
  • the convection currents in the glass corresponding to said belts 210, 220 operate a stirring promoting the elimination of bubbles and increasing the residence time of the glass in the refining and homogenization zone 200, which contributes to obtaining of high quality glass.
  • the first convection belt 210 and the second convection belt 220 are separated by a zone 230 of inversion of the belts 210, 220 which is determined by a hot point (also called “source point”) which corresponds to the hottest point glass in the refining and homogenization zone 200, generally at a temperature above 1500°C.
  • a hot point also called “source point”
  • the refining and homogenization zone 200 comprises at least one burner 215, preferentially here two overhead burners 215 which are arranged under a vault 240 to obtain said hot spot determining the zone 230 of inversion of said belts 210, 220.
  • part of the thermal energy released by the combustion is transmitted directly to the glass by radiation and convection, another part is transmitted by the vault 240 which restores it to the glass by radiation, and which in particular for this reason is called "hot vault".
  • the burners 215 of the refining and homogenization zone 200 are transverse burners represented schematically in FIG. 2.
  • the heating of the glass in the refining and homogenization zone 200 is obtained by the flames of the burners 215 which develop by combustion above the surface S of the glass.
  • the glass melting step carried out in the melting zone 100 is obtained solely with electrical energy.
  • the heating of the glass on the surface carried out by combustion of a fossil energy or equivalent fuel in said zone 200 is therefore intended for the sole implementation of the step of refining and homogenizing the glass taken from said zone 100 of merger.
  • the fossil energy or equivalent fuel used by the burners 215 for combustion does not participate in the melting step so that this combustible energy is in the invention used as a "back-up" to the electrical energy also used for melting.
  • a hybrid furnace 10 makes it possible to significantly reduce the share of combustible energy with respect to electrical energy in the glass production process, electrical energy becoming the main energy and the secondary or auxiliary fuel energy.
  • electricity represents more than 60%, even 80% and even more, of the total energy used in the hybrid furnace for the glass production process.
  • the design of the hybrid oven 10 according to the invention is particularly advantageous for reducing the carbon footprint when, on the one hand, the combustible energy is a fossil energy such as gas and, on the other hand , electrical energy is wholly or partly “green” electricity obtained from renewable and carbon-free energies.
  • the refining and homogenization zone 200 may comprise more than two burners 215, in particular burners upstream and/or downstream of said inversion zone 230 which, also positioned above the surface S of the glass, are capable of heating said surface S of the glass in order to perfect the refining and the homogenization of the glass by eliminating the bubbles (or gaseous defects) present in the molten glass. Indeed, by adjusting the power of the burners 215, it is possible to adjust the longitudinal distribution of the temperatures and therefore the position of the hot spot which is an important parameter in the operation of the furnace.
  • the burners 215 produce a flame by combustion which can be obtained in a known manner by combining different types of fuel and oxidizer but the choice of which also has direct consequences in the carbon balance of the manufacture of glass, i.e. direct emissions and indirect greenhouse gas emissions that are linked to the manufacture of the product, in particular carbon dioxide (CO2) emissions.
  • CO2 carbon dioxide
  • the oxygen present in the air is generally used as an oxidizer, which air can be enriched with oxygen in order to obtain superoxygenated air, or even uses almost pure oxygen in the particular case of oxycombustion.
  • the fuel used is natural gas.
  • a biofuel in English “green-fuels” will advantageously be used, in particular a “biogas”, that is to say a gas composed essentially of methane and carbon dioxide which is produced by methanation, ie the fermentation of organic matter in the absence of oxygen, or even preferentially “bio-methane” (CH4).
  • H2 hydrogen
  • a biogas advantageously does not contain any carbon
  • the hybrid furnace 10 for manufacturing glass according to the invention may comprise regenerators made of refractory materials operating (for example in pairs and in inversion) or else metal air/smoke exchangers (also called recuperators) which respectively use the heat contained in the fumes from manufacturing to preheat the gases and thus improve combustion.
  • regenerators made of refractory materials operating (for example in pairs and in inversion) or else metal air/smoke exchangers (also called recuperators) which respectively use the heat contained in the fumes from manufacturing to preheat the gases and thus improve combustion.
  • the hybrid furnace 10 comprises a separation device 170 which is configured to prevent a return of the molten glass from the refining and homogenization zone 200 to the melting zone 100.
  • the separation device 170 is positioned at the level of the first corset 160, that is to say between the refining and homogenization zone 200 and the melting zone 100, to ensure the "non-return" function of the glass from the first convection belt 210 of the glass.
  • the separation device 170 comprises a dam 172 which is intended to be partly immersed in the bath 130 of molten glass as illustrated by FIGS. 1 and 2.
  • the separation device 170 consists solely of the dam 172 which is advantageously capable of preventing a return of the molten glass from the refining and homogenization zone 200 to the melting zone 100.
  • the dam 172 is positioned at the level of the upstream end of the first corset 160.
  • the dam 172 forming said separation device 170 makes it possible to increase the residence time of the glass in the electric melting zone 100, which contributes to obtaining a high quality glass.
  • the dam 172 extends transversely over the entire width of the first corset 160 as shown in Figure 2.
  • the dam 172 is mounted vertically to allow adjustment of the depth of immersion in the bath 130 of glass so that the section 180 of the passage of the molten glass located below is likely to vary according to the adjustment of the dam depth 172.
  • the dam 172 is fixed so that the section 180 of the passage of the molten glass is then constant, that is to say determined by the depth of immersion of said dam 172 in the bath 130 of glass.
  • the dam 172 arranged upstream of the first corset 160 ensures blocking of the layer 112 of verifiable mixture covering the bath 130 of glass in the zone 100 of electric melting with a cold vault with respect to the zone 200 of refining and vault homogenization.
  • the delimitation of the layer 112 of vitrifiable mixture is thus ensured by the dam 172 which extends for this purpose vertically above the surface of the bath 130 of glass as illustrated by FIG.
  • the dam 172 is removable, that is to say dismountable, so that said dam 172 is capable of being changed, or even repaired, in particular due to the wear occurring in contact with the glass, and this thanks to which the maintenance of the hybrid oven 10 is thereby facilitated.
  • the dam 172 is for example made of non-refractory metal or alloy of metals, said dam 172 then being able to be cooled by a cooling circuit (not shown) with heat transfer fluid, in particular a circuit of the “water jacket” type according to the terms English used.
  • the dam 172 participates in the cooling of the glass in the first corset 160 by limiting the flow in the first corset 160 and thanks to the heat transfer fluid cooling circuit of the “water jacket” type which makes it possible to evacuate a part heat (calories) transmitted by the glass to the dam 172.
  • the dam 172 is made of refractory material, typically ceramic, for example an electrocast refractory "AZS" (acronym for Alum ine-Zircon-Silica) or a refractory metal such as molybdenum.
  • the hybrid furnace 10 further comprises at least one means 174 of separation for separating the atmosphere of the zone 100 of electric melting with a cold vault and the atmosphere of the zone 200 of refining and homogenization with a hot vault comprising in particular fumes .
  • such a separation means 174 makes it possible to isolate the atmosphere of the first corset 160 from that of the fusion zone 100, in particular when an air cooling device is implemented as cooling means. glass in the first corset 160.
  • the separation means 174 is formed by a partition (or a curtain) constituting an added element on the superstructure of the hybrid oven 10.
  • the set of blocks in contact with the glass is called “infrastructure” and “superstructure” the set of materials arranged above the infrastructure.
  • the superstructure material coming above the vessel blocks of the infrastructure and not being in contact with the glass but with the atmosphere inside the furnace, is generally of a different nature from that of the vessel blocks infrastructure.
  • the separation means 174 is constituted by a part of the superstructure, for example a double U-shaped partition opening outwards.
  • the dam 172 is then mounted between the two flanges of the "U" of the partition, or in the hollow lower portion connecting them.
  • the dam 172 and the atmospheric partition 174 are in this first embodiment structurally distinct, independent elements.
  • the partition 174 is not in contact with the surface of the glass but in contact with the dam 172 to establish said separation.
  • the partition 174 is for example located behind as shown in Figure 1, or downstream of the dam.
  • the partition 174 is located in front, either upstream of the dam 172 or else located in the same vertical plane.
  • the dam 172 and the partition 174 are made in a single piece then ensuring a dual function, on the one hand the first function of separating the glass between the zone 100 of melting and the zone 200 of refining and homogenization and, on the other hand, a function of separation between the atmosphere of the melting zone 100 with cold vault 140 and the atmosphere of the zone 200 for refining and homogenization with hot vault 240.
  • the hybrid oven 10 then advantageously includes blocking means, also called “skimmer", which are capable of retaining the layer 112 of verifiable mixture in the zone 100 of electrical melting.
  • blocking means also called “skimmer”
  • the blocking means are arranged at the level of the upstream end of the first corset 160 so that said vitrifiable mixture present on the surface of the bath 130 of glass does not penetrate into the first corset 160 .
  • the dam 172 in addition to the anti-return function of the glass, also performs the function of such blocking means by advantageously retaining the layer 112 of vitrifiable mixture in the zone 100 of electrical melting.
  • the hybrid oven 10 advantageously comprises a low wall 260 which is arranged in said zone 230 for reversing the belts.
  • the low wall 260 extends vertically from the sole 250 of the area 200 of refining and homogenization.
  • the low wall 260 comprises a top part which, immersed below the surface S of the glass, determines the passage of the glass from the first convection belt 210, called the upstream recirculation loop, towards the second convection belt 220, called the downstream recirculation loop.
  • the hybrid oven 10 comprises modulating means (not shown) such as electrical "boosting" and/or bubblers which, arranged in the refining and homogenization zone 200, are suitable for modulating the convection of said belts 210, 220 to facilitate the conduct of glass manufacturing.
  • modulating means such as electrical "boosting" and/or bubblers which, arranged in the refining and homogenization zone 200, are suitable for modulating the convection of said belts 210, 220 to facilitate the conduct of glass manufacturing.
  • the modulation means therefore comprise, according to the English term, electrical "boosting”, that is to say auxiliary electric heating means comprising electrodes and/or bubblers, that is to say a system of injection of at least one gas, such as air or nitrogen, at the base, the bubbles of which then create an upward movement of the glass.
  • electrical "boosting” that is to say auxiliary electric heating means comprising electrodes and/or bubblers, that is to say a system of injection of at least one gas, such as air or nitrogen, at the base, the bubbles of which then create an upward movement of the glass.
  • the hybrid furnace 10 comprises at least one variation 270 of the depth, relative to the surface S of the glass, of a sole 250 located in the zone 200 of refining and homogenization.
  • the depth variation 270 is located in the part comprising the first convection belt 210 and/or in the part comprising the second convection belt 220.
  • the variation 270 of the glass depth is for example constituted by at least one elevation of the sole 250, or even here several elevations which are illustrated by the figure 1 .
  • the variation 270 of the depth is constituted by at least one unevenness of the sole 250.
  • the elevation of the sole 250 forming the variation 270 of depth i.e. here a reduction of the depth, is for example constituted by at least one step 272, or even two steps.
  • the variation 270 in depth can be made more or less gradually, for example by a straight portion 274 in the case of the two steps 272 located upstream of the low wall 260 or alternatively by an inclined portion 276 as illustrated for example in the case of the step 322 located downstream of the low wall 260, at the junction of the refining and homogenization zone 200 and the glass cooling zone 300.
  • the cooling zone 300 therefore also includes a variation 370 in depth which is formed by an elevation.
  • the depth variation 370 in the cooling zone 300 includes, for example, the step 322, located in the second corset 320, to which leads from the sole 250 the inclined junction 276 and another step 332 which is located in ember 330, downstream of step 322.
  • the step 322 also connects progressively to the other step 332 by an inclined portion 376 which is located at the junction between the second corset 320 and the ember 330.
  • the cooling zone 300 comprises a sole 350 which is configured so that the depth with respect to the surface S of glass gradually decreases from upstream to downstream, from low wall 260.
  • the hybrid furnace 10 comprises, downstream of the refining and homogenization zone 200, said zone 300 for cooling the glass which is traversed by the second convection belt 220, called the downstream recirculation.
  • the cooling zone 300 is formed by a conditioning basin 310 which communicates with at least one flow channel 400 intended to supply high quality glass to a unit for floating glass on a bath of molten metal (not shown) located in downstream and forming a forming zone.
  • the basin 310 for conditioning the cooling zone 300 comprises, from upstream to downstream, a second corset 320 then an ember 330.
  • the atmosphere of the refining and homogenization zone 200 and the colder atmosphere of the cooling zone 300 are separated from each other by a thermal screen 360 extending vertically from a vault 340 to the vicinity of the surface S of the glass, preferably without dipping into the glass.
  • any vertical plane transverse to the median longitudinal axis A-A′ of the furnace there are in the conditioning basin 310 points in the glass having a longitudinal velocity component going from downstream to upstream.
  • the hybrid furnace 10 according to the invention is able to deliver a high quality glass having less than 0.1 bubble per litre, preferably less than 0.05 bubble per litre, a such high quality glass is particularly suitable for supplying a unit for floating glass on a bath of molten metal.
  • the hybrid furnace 10 is capable of supplying a unit for floating glass on a bath of molten metal with a pull greater than or equal to 400 tons per day, preferably between 600 and 900 tons per day, or even 1000 tons per day. or more, and that with a high quality glass with less than 0.1 bubbles per litre.
  • a hybrid furnace 10 according to the invention is capable of delivering a pull similar to that of a flame furnace, with or without electrical back-up, whereby a float unit is capable of being supplied with high quality glass .
  • the hybrid furnace 10 for manufacturing glass according to the invention feeds via the flow channel 400 a unit for floating the glass on a bath of molten metal, for example tin, intended for the manufacture of flat glass. .
  • the process for manufacturing glass in a hybrid furnace 10 of the type which has just been described with reference to FIGS. 1 and 2 successively comprises the steps consisting in:
  • the method includes an adjustment step (e) consisting in adjusting the depth of the movable dam 172 which, immersed in the glass, is arranged in a first corset 160 connecting the electric fusion zone 100 to the refining and homogenization zone 200, to control the flow of molten glass taken from the melting zone 100.
  • step (e) of adjustment makes it possible to vary the quantity of molten glass passing from the zone 100 of electric fusion to the zone 200 of refining and homogenization, for example according to the drawn.
  • step (d) of cooling in the conditioning basin 310 the glass flows into the flow channel 400 intended to supply high quality glass to the glass float unit.
  • the method includes a step of regulating the cooling of the glass in the first corset 160, in particular by selectively controlling the means 500 for cooling the glass such as at least one device 510 for cooling by air.
  • the quantity of cooling air introduced into the first corset 160 by the intake means 512 of the air cooling device 510 is controlled as a function in particular of the temperature of the glass.
  • FIGS. 3 and 4 A description will be given below, by comparison with the first embodiment, of a second embodiment of a hybrid oven 10 according to the invention illustrated by FIGS. 3 and 4.
  • hybrid oven 10 according to this second embodiment is similar to that described above with reference to Figures 1 and 2 so that the description which has been given also applies to this second mode with the exception of what is detailed below.
  • the first corset 160 comprises a sole referenced 165, which sole 165 is not flat, said sole 165 not extending in the extension of the sole 150 planar of the zone 100 of electric melting.
  • the sole 165 of the first corset 160 is configured to form at least one elevation 161 .
  • elevation 161 extends longitudinally over more than half the length of first corset 160, or even more than three-quarters of said length.
  • the first corset 160 of the hybrid oven 10 advantageously has a length greater than that of the first embodiment, as can also be seen by comparing Figures 2 and 4.
  • the length of the first corset 160 is configured to obtain cooling of the glass intended to flow into the refining and homogenization zone 200 since the molten glass obtained by electric melting generally has higher temperatures, compared in particular to flame fusion.
  • the temperature of the glass in the melting zone is approximately 1450° C. when the temperature desired for the glass in the downstream part of the first corset is rather of the order of 1300° C. to 1350° C. vs.
  • said at least one elevation 161 of the sole 165 of the first corset 160 forms part of the said separation device 170 ensuring the function of non-return of the glass towards the zone 100 of melting.
  • the separation device 170 according to this second mode respectively comprises a dam 172 which, similar to that of the first mode, is associated with said at least one elevation 161 of the sole 165 of the first corset 160.
  • the dam 172 is however not positioned upstream of the first corset 160 but inside the first corset 160 comprising said at least one elevation 161 of the sole 165, longitudinally between its upstream and downstream ends.
  • the separation device 170 here comprises a single elevation 161 of the sole 165.
  • a low wall is a narrow structure, of low thickness, which is subjected to significant wear and does not make it possible to durably guarantee the absence of return of the glass in the melting zone.
  • said elevation 161 is wide in that it extends longitudinally over most of the length of the first corset 160, said elevation 161 advantageously contributing to the cooling of the glass in the first corset 160.
  • the elevation 161 comprises, successively from upstream to downstream, at least a first ascending section 164, a second summit section 166 and a third descending section 168.
  • the elevation 161 extends transversely over the entire width of the first corset 160.
  • such an elevation 161 can have many geometric variations as to its general shape, its dimensions, in particular according to the configuration of each of the various sections 164, 166 and 168 constituting it.
  • the ascending section 164 is inclined at an angle (a) determined so as to form a ramp capable of causing the molten glass to rise towards the summit section 166 of the elevation 161 as illustrated by FIG. .
  • the ascending section 164 is an inclined plane, having for example an acute angle (a) between 20° and 70°, said angle (a) being denoted (see in FIG. 6 for more readability) as the angle between the ascending section 164 of the elevation 161 and the horizontal, taking here as a reference the sole 150 plane of the zone 100 of fusion.
  • the ascending section 164 is stepped, for example made as a staircase with at least one step, or even two or more steps, the dimensions of which in height and/or length may or may not be identical.
  • the top section 166 is flat, forming a horizontal plateau.
  • the top section 166 thus extends longitudinally over a given length, preferably here greater than or equal to half the total length of the first corset 160.
  • the summit section 166 determines a maximum height H1 presented by the elevation 161 and in doing so also determines, here only partly because of the dam 172, the section 180 of the passage of the molten glass in the first corset 160.
  • the section 168 descending from the elevation 161 extends vertically, connected by a right angle to the downstream end of the summit section 166 which, plane, extends horizontally.
  • the descending section 168 is configured to gradually accompany the flow of the molten glass from the first corset 160 towards the zone 200 for refining and homogenization.
  • a section 168 is for example formed by an inclined plane, which may or may not be stepped, in particular made as a staircase like the description given above for the variant embodiments of the ascending section 164.
  • the separation device 170 also comprises in this second embodiment at least one dam 172 as in the first mode, said dam 172 being partly immersed in the molten glass .
  • the barrier 172 and the elevation 161 forming in combination the separation device 170 are capable of preventing a return of the molten glass from the refining and homogenization zone 200 to the electric melting zone 100, that is to say a return from the first glass convection belt 210.
  • the dam 172 associated with said at least elevation 161 jointly makes it possible to increase the residence time of the glass in the electric melting zone 100, which contributes to obtaining a high quality glass.
  • the dam 172 is likely to have the same characteristics as those described above for the first embodiment.
  • the dam 172 is thus removable, that is to say dismountable, so that said dam 172 is likely to be changed, or even repaired, in particular due to the wear occurring in contact with the glass, and this thanks to what the maintenance of the hybrid oven 10 is thereby facilitated.
  • the dam 172 is made of non-refractory metal or alloy of metals, said dam 172 then being able to be cooled by a cooling circuit (not shown) with heat transfer fluid, in particular a circuit of the “water jacket” type. according to the usual English terms.
  • the dam 172 is made of refractory material, typically ceramic, for example a refractory electrocast “AZS” (acronym for Alum ine-Zircon-Silica) or even a refractory metal such as molybdenum.
  • refractory material typically ceramic, for example a refractory electrocast “AZS” (acronym for Alum ine-Zircon-Silica) or even a refractory metal such as molybdenum.
  • said at least one dam 172 is arranged longitudinally between the downstream and upstream ends of the first corset 160.
  • the dam 172 is positioned vertically above the summit section 166 of the elevation 161 .
  • the dam 172 extends transversely over the entire width of the first corset 160 as shown in Figure 4.
  • the dam 172 is mounted vertically to allow the depth of immersion in the bath 130 of glass to be adjusted so that the section 180 of the passage of the molten glass located above the section 166 at the top of the elevation 161, is likely to vary depending on the adjustment of the depth of the dam 172 relative to the depth P1 of the glass determined by the height H 1 .
  • the hybrid furnace 10 further comprises at least one separation means 174, such as a partition, for separating the atmosphere of the electric melting zone 100 and the atmosphere of the refining and homogenization zone 200 comprising especially smoke.
  • separation means 174 such as a partition
  • the separation means 174 is arranged at the upstream end of the first corset 160, adjacent to the zone 100 of electrical fusion.
  • the separation means 174 here formed by a partition, is in contact with the surface of the glass, or even immersed at its free end, to establish not only said atmospheric separation but also to retain the layer 1 12 of verifiable mixing in the zone 100 of electric melting.
  • the separation means 174 thus fulfills another function, namely that of blocking means 176 in order to that the layer 112 of vitrifiable mixture present on the surface of the bath 130 of glass does not penetrate into the first corset 160.
  • the blocking means 176 are therefore formed by the free end of the separation means 174 constituted by the partition which extends for this purpose at the surface of the bath 130, or even preferentially is immersed in the 130 glass bath.
  • the blocking means 176 of the layer 112 are structurally distinct from the separation means 174, said blocking means 176 then possibly being adjacent or distant from the said separating means 174 .
  • FIG. 5 or 6 representing a third embodiment which will be described in more detail later.
  • the separation means 174 is for example located downstream of the blocking means 176, that is to say at a distance from them. Alternatively, the means 174 of separation is attached to said means 176 of blocking.
  • the delimitation of the layer 112 of vitrifiable mixture is therefore not ensured here by the dam 172 but either by the free end of the means 174 of separation in this second illustrated embodiment by Figures 3 and 4, or by separate blocking means 176 in the third embodiment illustrated by Figure 5 or 6.
  • FIG. 5 a third embodiment which is illustrated by FIG. 5 (and by FIG. 6 illustrating an alternative embodiment of the elevation).
  • the so-called “non-return” separation device 170 consists solely of at least one elevation 161 of the sole 165 of the first corset 160, by comparison with the second embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4, even with the first embodiment, so that there is therefore no movable dam 172.
  • the hybrid furnace 10 comprises an elevation 161 of the sole 165 which has a height H2, denoted in FIG. 5 with respect to the horizontal at the level of the flat sole 150 of the melting zone 100 taken as a reference, said height H2 being comparatively greater than height H 1 noted in figure 3.
  • the elevation 161 of the sole 165 of the first corset 160 is of identical shape to that described previously with reference to FIG. and a descending section 168.
  • the depth P2 between the surface S of molten glass and the summit section 166 of the elevation 161 of the floor 165 is less than the depth P1.
  • the passage section 180 of the molten glass is thus not determined by the barrier 172 advantageously mounted mobile but is only determ ined by said elevation 161 of the sole 165 so that said passage section 180 n in particular is not subject to change.
  • the hybrid furnace 10 nevertheless comprises at least one separation means 174 as in the first mode and the second embodiment, which is capable of separating the respective atmospheres of the zone 100 of electric melting and of zone 200 for refining and homogenization.
  • the blocking means 176 are preferably distinct and separated from said separating means 174 .
  • the blocking means 176 are formed by a means 174 of separation whose free end, that is to say here lower, is preferably immersed in the bath 130 of glass.
  • Such a section 168 is for example formed by an inclined plane, which may or may not be stepped, in particular made as a staircase.
  • the section 168 is inclined at an angle (P) determined so as to form a ramp capable of causing a gradual descent of the molten glass towards the sole 250 of the zone 200 for refining and homogenization.
  • the angle (P) is an obtuse angle which can for example have a value between 90° and 145°, said angle (P) corresponding to the internal angle noted at the junction of the summit section 166 and the descending section 168 in FIG. 6.
  • the section 168 is not flat but stepped, for example made as a staircase with at least one step, or even two steps or more, the dimensions of which in height and/or length may or may not be identical.
  • the glass depth is here not identical longitudinally on either side of said at least elevation 161, respectively between the flat floor 150 of the electric fusion zone 100 and the start of the sole 250 of the refining and homogenization zone 200, downstream of the first corset 160, which refining and homogenization zone 200 is likely to present at least one variation in depth.
  • such an elevation 161 can have many geometric variants as to its general shape, its dimensions, in particular according to the configuration of each of the various sections 164, 166 and 168 constituting it.

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Abstract

L'invention concerne un four hybride (10) de fabrication de verre pour alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu, ledit four hybride (10) comportant d'amont en aval : - une zone (100) de fusion électrique à voute froide (140) comportant des électrodes (110) pour fondre un mélange vitrifiable afin d'obtenir un bain (130) de verre; - une zone (200) d'affinage et d'homogénéisation à voute chaude, comportant une première courroie (210) de convection et une deuxième courroie (220) de convection; et - une zone (300) de refroidissement du verre formée par un bassin (310) de conditionnement qui, parcourue par ladite deuxième courroie (220) de convection, est reliée à au moins un canal (400) d'écoulement, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte au moins un corset (160) qui, dit premier corset, comporte une sole (165) et relie la zone (100) de fusion électrique à la zone (200) d'affinage et d'homogénéisation du verre, et en ce que ledit four hybride (10) comporte un dispositif (170) de séparation dit « anti-retour » qui, positionné au niveau dudit premier corset (160), est configuré pour empêcher un retour du verre fondu de la zone (200) d'affinage et d'homogénéisation vers la zone (100) de fusion.

Description

Four hydride de fabrication de verre à fusion électrique pour alimenter une unité de flottage
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne un four hydride de fabrication de verre à fusion électrique pour alimenter une unité de flottage (ou « float » en anglais).
L’invention concerne plus particulièrement un four hydride de fabrication de verre pour alimenter une unité de flottage comportant en outre une zone de fusion électrique à voûte froide pour fondre un mélange vitrif iable qui est reliée, par l’intermédiaire d’un premier corset, à une zone d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude comportant deux courroies de convection du verre afin d’obtenir, en quantité idoine, un verre de haute qualité.
Le four hybride de fabrication de verre selon l’invention est non seulement apte à délivrer un verre de haute qualité présentant moins de 0, 1 bulle par litre mais est également apte à délivrer un tel verre avec une tirée d’au moins 400 tonnes par jour afin d’alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu destinée à fabriquer du verre plat.
Arrière-plan technique
On connaît de l’état de la technique différents exemples de conception de fours pour la fabrication de verre qui dépendent notamment du produit à fabriquer, c’est-à-dire de la m ise en forme finale du verre.
Ainsi, on distingue différentes conceptions de four selon que la production envisagée concerne des fibres de verre, le formage industriel de verre creux ou encore celui de verre plat.
L’un des enjeux industriels dans la conception des fours de verrerie est de pouvoir obtenir un verre dont les exigences, en matière de qualité, dépendent du produit. A cet égard la production de verre plat est comparativement l’une des plus exigeante. Produit en très grande quantité, le verre plat est utilisé dans de nombreuses applications en raison de son caractère polyvalent, notamment largement utilisé dans les secteurs de l’électronique (écrans plats) ou encore de la construction et de l’automobile dans lesquels ce verre est susceptible d’être transformé suivant une grande variété de technique (bombage, trempe, etc.), constituant ainsi un verre de base pour tout un ensemble de produits verriers.
A proportion des enjeux tant de qualité que de quantité, la présente invention vise tout particulièrement la fabrication de verre pour le formage industriel d’un tel verre plat, lequel verre est conventionnellement obtenu au moyen d’une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu, généralement de l’étain, raison pour laquelle un tel verre plat est encore appelé verre flotté ou « float » selon le terme anglais.
Pour la fabrication de verre plat, il est attendu de pouvoir alimenter l’unité de flottage ou « float » avec un verre de haute qualité, c’est-à-dire un verre renfermant le moins d’infondus et de bulles possibles, soit généralement un verre présentant moins de 0,5 bulle / litre.
En effet, la qualité du verre est notamment, mais non exclusivement, déterminée en fonction du nombre de bulle(s) présente(s) dans le verre qui est exprimé en « bulle par litre ». Ainsi, la qualité d’un verre est considérée comme d’autant plus élevée que le nombre de bulle(s) par litre présente(s) dans le verre est particulièrement bas, voire infime.
Par ailleurs, on rappelle que la présence de bulles (ou de défauts gazeux) dans le verre est inhérente au procédé de fabrication du verre dans le processus d’élaboration duquel on distingue généralement trois étapes ou phases successives : la fusion, l’affinage et l’homogénéisation et le conditionnement thermique du verre.
La présence de bulles dans le verre résulte en effet de l’étape de fusion au cours de laquelle est fondu un mélange vitrifiable, aussi appelé « composition ». Le mélange vitrifiable est constitué de matières premières comportant par exemple un mélange de sable, de calcaire (carbonate de calcium), de carbonate de soude, de dolom ie pour la fabrication d’un verre sodocalcique (le verre le plus utilisé pour la fabrication de verre plat), et auxquelles est avantageusement ajouté du calcin (encore appelé groisil) constitué de débris de verre afin notamment de favoriser la fusion.
Le mélange vitrifiable est transformé en une masse liquide dans laquelle se dissolvent même les particules les moins miscibles, c’est-à-dire les plus riches en dioxyde de silicium ou silice (SiÛ2) et pauvres en oxyde de sodium (Na2Û).
Le carbonate de sodium (Na2COs) commence à réagir avec les grains de sable à partir de 775°C en dégageant alors des bulles de dioxyde de carbone (CO2) dans un liquide devenant de plus en plus visqueux à mesure que le carbonate se transforme en silicate. De même, la transformation des grains de calcaire en chaux et la décomposition de la dolom ie provoquent également l’émission de dioxyde de carbone (CO2).
L’étape de fusion est achevée lorsqu’il n’y a plus de particules solides dans le liquide de verre fondu devenu très visqueux mais qui, à ce stade du procédé de fabrication, est alors rempli de bulles d’air et de gaz.
L’étape d’affinage et d’homogénéisation permet alors l’élim ination desdites bulles présentes dans le verre fondu. De manière connue, on utilise avantageusement au cours de cette étape des « affinants », c’est-à-dire des substances en faible concentration qui, en se décomposant à la température de fusion du bain, fournissent des gaz qui font gonfler les bulles afin d’en accélérer la montée vers la surface du verre.
L’étape de conditionnement thermique du procédé de fabrication permet ensuite d’abaisser la température du verre dès lors que, au début de l’opération de mise en forme, la viscosité du verre doit généralement être au moins dix fois plus élevée que pendant l’affinage.
Il existe bien évidemment une correspondance entre chacune des étapes de fabrication du verre qui viennent d’être décrite et la structure d’un four destiné à leur mise en œuvre.
Généralement, un tel four pour la fabrication de verre comporte ainsi successivement une zone de fusion dans laquelle a lieu la transformation par fusion du mélange vitrif iable en un bain de verre puis une zone d’affinage et d’homogénéisation pour éliminer les bulles du verre et enfin une zone de conditionnement thermique servant à refroidir le verre de manière à l’amener à la température de formage, bien inférieure aux températures subies par le verre au cours de son élaboration.
On retiendra notamment du processus d’élaboration du verre qui vient d’être rappelé que l’étape de fusion s’accompagne d’ém ission de dioxyde de carbone (CO2), soit l’un des principaux gaz à effet de serre impliqué dans le changement climatique.
C’est la raison pour laquelle on cherche notamment à utiliser une part toujours plus importante de calcin afin de réduire ces émissions directes de dioxyde de carbone (CO2), ainsi que les émissions indirectes de dioxyde de carbone (CO2) liées aux matières prem ières du mélange verifiable.
En effet, horm is la fabrication d’un verre de haute qualité, ainsi que les défis industriels d’une forte productivité avec un coût de construction et d’exploitation des fours les plus faibles possibles, l’un des autres enjeux majeurs auquel l’industrie du verre doit faire face est actuellement écologique, à savoir la nécessité de trouver des solutions pour réduire l’empreinte carbone (en anglais « CO2 footprint ») liée au processus d’élaboration du verre.
Pour parvenir à atteindre un objectif de neutralité carbone, une approche globale du processus est privilégiée en cherchant à agir sur les multiples leviers pour réduire tant les émissions directes lors de la fabrication que les émissions indirectes ou encore les ém issions en amont et en aval de la chaîne de valeur, par exemple celles liées au transport des matériaux en amont puis du produit en aval.
Dès lors, les multiples leviers comprennent la conception des produits et la composition des matériaux, l'amélioration de l'efficacité énergétique des procédés industriels, l’utilisation d'énergies renouvelables et décarbonées, la collaboration avec les fournisseurs de matières prem ières et les transporteurs afin de réduire leurs ém issions, et enfin, l'exploration des technologies de capture et de séquestration des émissions résiduelles.
Dans les émissions directes, outre celles inhérentes au processus d’élaboration du verre rappelées précédemment, le type d’énergie(s) utilisée(s) tout particulièrement pour l’étape de fusion à haute température (plus de 1500°C) représente la part la plus importante dans l’empreinte carbone du processus d’élaboration du verre puisqu’il s’agit généralement d’une énergie fossile, le plus souvent du gaz naturel, voire des produits pétroliers tels que du fioul.
Par conséquent, la recherche de nouvelles conceptions de four doit non seulement permettre de répondre aux enjeux industriels en lien avec la qualité du verre mais aussi de réduire l’empreinte carbone du processus d’élaboration du verre, tant les émissions directes qu’indirectes de dioxyde de carbone (CO2), et cela en réduisant notamment l’utilisation d’énergie(s) fossile(s).
La fabrication du verre est réalisée dans des fours qui n’ont eu de cesse d’évoluer depuis les premiers fours à pot (ou creuset) en passant par le four Siemens qui est habituellement considéré comme l’ancêtre des grands fours de verrerie à coulée continue d’aujourd’hui, à l’instar des fours à brûleurs transversaux pouvant produire jusqu’à 1200 tonnes de verre flotté par jour.
Le choix de l’énergie utilisée pour la fusion conduit ainsi à distinguer principalement deux grandes conceptions de four pour la fabrication du verre, respectivement les fours à flammes et les fours électriques.
Selon la première conception, les fours à flammes utilisent généralement des combustibles fossiles, notamment du gaz naturel pour les brûleurs, l’énergie thermique est ainsi transmise au verre par échange therm ique entre les flammes et la surface du bain de verre.
Les fours à brûleurs transversaux précités sont un exemple de four selon cette prem ière conception et sont largement exploités pour alimenter en verre fondu une unité de flottage ou « float » destinée à fabriquer du verre plat.
Selon la deuxième conception, les fours électriques sont des fours dans lesquels l’énergie thermique est produite par effet Joule dans la masse du verre en fusion.
En effet, substance isolante à température ambiante, le verre devient électriquement conducteur à haute température de sorte que l’on peut envisager d’utiliser l’effet Joule au sein même des fontes de verre pour les chauffer.
Toutefois, les fours électriques sont par exemple utilisés pour l’élaboration de verres particuliers tels que du verre opale au fluor ou du cristal au plomb ou encore sont communément utilisés pour la fabrication de fibres de verre pour de l’isolation therm ique.
En effet, il est communément admis par l’Homme du métier que de tels fours électriques ne sont pas en mesure de permettre d’alimenter, ni en quantité, ni surtout en qualité de verre (pour rappel moins de 0,5 bulle par litre), une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu destinée à la fabrication de verre plat.
Les fours électriques de l’état de la technique connus de la Demanderesse sont tout au plus à même de délivrer une tirée de 200 à 250 tonnes par jour d’un verre qui présente au mieux quelques centaines de bulles par litre, plus généralement quelques milliers, ce qui peut éventuellement convenir pour le formage de verres creux, typiquement des bouteilles, mais nullement pour la fabrication de verre plat et par conséquent l’alimentation d’une unité de flottage.
C’est la raison pour laquelle, les fours à flammes (comme les fours à brûleurs transversaux) demeurent aujourd’hui les seuls fours capables d’alimenter une telle unité de flottage du verre.
Or, les fours à flammes reposent sur l’utilisation d’énergies fossiles essentiellement du gaz naturel pour le combustible de sorte que leur bilan carbone est peu compatible avec les objectifs de réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2), soit de l’empreinte carbone du processus d’élaboration du verre.
Pour compléter l’exposé des conceptions de four pour la fabrication de verre selon l’état de la technique, on citera une « troisième conception » de four, ayant connue récemment des évolutions pour faire face notamment à l’enjeu écologique de réduction des ém issions de dioxyde de carbone (CO2).
Cette troisième conception de four est basée sur un four à flammes mais utilise cependant un chauffage d’appoint électrique, notamment pour augmenter momentanément la production du four ou encore pour améliorer la qualité du verre.
Par conséquent, de tels fours sont encore appelés « fours à flammes avec un appoint électrique ».
Les fours selon cette troisième conception combinent ainsi plusieurs sources d’énergies, respectivement fossile et électrique, et sont pour cette raison aussi appelés fours « hybrides ».
L’adjonction d’un chauffage électrique en appoint permet d’améliorer la capacité de fusion de fours à flammes laquelle est limitée par le transfert thermique se produisant entre la flamme et la surface du bain de verre.
Néanmoins, le fonctionnement d’un tel four hybride repose toujours principalement sur l’utilisation d’un combustible fossile, typiquement du gaz, de sorte que l’impact finalement obtenu sur l’amélioration de l’empreinte carbone du processus d’élaboration du verre reste limité. En effet, l’électricité n’est utilisée ici qu’en appoint de sorte que son impact est proportionnel. De surcroît, pour améliorer effectivement l’empreinte carbone, l’électricité utilisée doit encore être une électricité dite « verte », c’est-à-dire une électricité qui est produite à partir de sources d’énergies renouvelables et décarbonées.
Le but de l’invention est notamment de proposer une nouvelle conception de four pour la fabrication de verre capable de délivrer un verre de haute qualité et d’alimenter une unité de flottage du verre destinée à fabriquer du verre plat et cela tout en ayant une consommation d’énergie(s) qui permette d’obtenir une réduction significative des ém issions de dioxyde de carbone (CO2) liées au processus d’élaboration du verre.
Résumé de l'invention
Dans ce but, l’invention propose un four hybride de fabrication de verre pour alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu, ledit four hybride comportant d’amont en aval :
- une zone de fusion électrique à voûte froide comportant des électrodes pour fondre un mélange vitrif iable afin d’obtenir un bain de verre ;
- une zone d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude, comportant une première courroie de convection et une deuxième courroie de convection ; et
- une zone de refroidissement du verre formée par un bassin de conditionnement qui, parcourue par ladite deuxième courroie de convection, est reliée à au moins un canal d’écoulement, caractérisé en ce que le four hybride comporte au moins un corset qui, dit prem ier corset, comporte une sole et relie la zone de fusion électrique à la zone d’affinage et d’homogénéisation du verre et en ce que ledit four hybride comporte un dispositif de séparation dit « anti-retour » qui, positionné au niveau dudit premier corset, est configuré pour empêcher un retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion.
Avantageusement, ledit prem ier corset du four hybride participe en combinaison avec le dispositif de séparation au contrôle de la température du verre en permettant d’assurer un refroidissement du verre qui s’écoule de la zone de fusion électrique vers la zone d’affinage et d’homogénéisation du verre grâce à quoi un contrôle de la première courroie de convection et de la deuxième courroie de convection est obtenu, au bénéfice final d’une fabrication en quantité voulue d’un verre de haute qualité.
Avantageusement, le four hybride comporte des moyens de refroidissement du verre qui sont aptes à refroidir sélectivement le verre dans le premier corset. De préférence, le four hybride comporte un dispositif de refroidissement par circulation d’air.
Avantageusement, les moyens de refroidissement du verre sont aptes à assurer un refroidissement variable, c’est à dire réglable, notamment déterm iné en fonction de la température du verre.
Le four hybride selon l’invention permet de conjuguer d’une part une fonte du mélange verifiable performante dans la zone de fusion et, d’autre part, une maîtrise de la température du verre introduit dans la zone d’affinage et d’homogénéisation, en particulier pour y obtenir un écoulement du verre respectivement avec une prem ière courroie de convection et une deuxième courroie de convection grâce auxquelles un verre de haute qualité est notamment obtenu.
En effet, le dispositif de séparation limite la quantité de verre fondu s’écoulant vers l’aval depuis la zone de fusion, favorisant ainsi un refroidissement du verre dans le prem ier corset et raison pour laquelle il existe une synergie entre le dispositif de séparation et le premier corset. Par ailleurs, le dispositif de séparation empêche également un retour du verre dans le premier corset, depuis la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion, grâce à quoi le verre fondu est susceptible d’être refroidi dans le premier corset et ensuite être affiné dans la zone d’affinage et d’homogénéisation comportant une première courroie de convection et une deuxième courroie de convection.
Avantageusement, le dispositif de séparation assurant la fonction d’anti-retour du verre vers la zone de fusion électrique comporte un barrage et/ou au moins une élévation de la sole du premier corset selon les modes de réalisation.
Selon l’invention, la conception générale du four hybride avec une zone de fusion électrique et une zone d’affinage à deux courroies de convection ainsi que le premier corset les reliant et le dispositif de séparation permettent ensemble, autrement dit en combinaison, d’obtenir non seulement un verre de haute qualité, c’est-à-dire présentant moins de 0, 1 bulle par litre, mais encore de délivrer une quantité de ce verre avec une tirée qui soit supérieure ou égale à 400 tonnes par jour afin notamment de pouvoir alimenter une unité de flottage.
Ainsi, le four hybride selon l’invention est apte à alimenter en verre une zone de formage constituée par une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu destinée à la fabrication de verre plat.
Avantageusement et à l’encontre des préjugés de l’Homme du métier, le four hybride selon l’invention permet par conséquent de conjuguer haute qualité de verre et grande quantité et cela avec une zone de fusion électrique à voûte froide (et non plus une zone de fusion à flammes).
Dans la présente invention, l’électricité représente ainsi plus de 60%, voire 80% et même plus, de l’énergie totale utilisée dans le four hybride pour le processus d’élaboration du verre. Le four selon l’invention est dit « hybride » par analogie avec la troisième conception de four décrite précédemment, le terme « hybride » est ainsi employé pour le qualifier en raison de l’utilisation de deux sources d’énergie différentes, respectivement de l’énergie électrique et de l’énergie combustible.
Cependant, l’analogie avec la présente invention ne va pas au-delà dès lors que l’énergie électrique est lors de la fabrication du verre l’unique source d’énergie utilisée pour obtenir la fusion du verre et que l’énergie combustible, de type fossile ou équivalente, n’est par conséquent utilisée dans le four que pour l’affinage et l’homogénéisation du verre.
Avantageusement, le four hybride selon l’invention associe d’une part une zone de fusion électrique à voûte froide et, d’autre part, une zone d’affinage et d’homogénéisation du verre à flammes, c’est-à-dire par combustion, comportant préférentiellement un appoint électrique, lesdites zone de fusion et zone d’affinage étant séparées par le dispositif de séparation dit « anti-retour » du verre vers la zone de fusion.
Grâce à une telle combinaison et notamment au dispositif de séparation et de contrôle de la température du verre entrant dans la zone d’affinage et d’homogénéisation, le four hybride selon l’invention permet d’obtenir un verre de haute qualité, c’est-à-dire comportant moins de 0, 1 bulle par litre, tout en étant apte à le délivrer en grande quantité de sorte que ce verre est avantageusement susceptible d’alimenter une unité de flottage du verre ou « float » destinée à la fabrication de verre plat.
La présente invention va donc à l’encontre des préjugés de l’Homme du métier pour lequel un four de fusion électrique ne peut en outre permettre d’obtenir un tel verre de haute qualité et dans une telle quantité.
Dans la présente invention, un verre de haute qualité est notamment obtenu grâce à l’étape d’affinage et d’homogénéisation qui est m ise en œuvre après l’étape de fusion électrique, ladite étape étant avantageusement contrôlée grâce au refroidissement du verre que permet le premier corset lequel refroidissement participe à l’obtention des deux courroies de convection, au contrôle de la conduite du verre.
Avantageusement, le verre de haute qualité est aussi obtenu grâce au dispositif de séparation qui, agencé dans le premier corset du four hybride, est configuré pour qu’il n’y ait pas de retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion.
Grâce au dispositif de séparation, l’écoulement du verre dans le premier corset est un écoulement de type « piston ».
Avantageusement, le dispositif de séparation est formé par un barrage et/ou une élévation de la sole du premier corset qui sont aptes, respectivement seul ou conjointement, à empêcher un retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion électrique du four hybride selon l’invention.
Dans un four hybride selon l’invention, grâce audit dispositif de séparation, aucune courroie de convection ou boucle de recirculation du verre ne s’étend en effet depuis la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion.
Par comparaison, une gorge immergée reliant une zone de fusion à une zone d’affinage n’est pas à même d’assurer une telle fonction d’anti-retour du verre dans un four. En effet, un courant de retour du verre existe dans une telle gorge, notamment en raison de l’usure des matériaux.
De plus, le verre s’écoulant dans une gorge n’est pas en contact avec l’atmosphère de sorte qu’il n’est en outre pas susceptible d’être refroidi de manière contrôlée et variable en surface, en particulier par un dispositif de refroidissement par circulation d’air.
Par comparaison à une gorge dont la section est lim itée par construction, le prem ier corset permet de surcroît un écoulement du verre avec une tirée qui correspond à l’alimentation d’une unité de flottage.
Selon l’invention, l’étape d’affinage et d’homogénéisation du verre s’effectue sur du verre ne renfermant avantageusement que pas ou peu d’infondus grâce notamment au dispositif de séparation dit « anti-retour » qui permet d’accroître le temps de séjour du verre dans la zone de fusion électrique.
Le four hybride selon la présente invention consiste en une combinaison de caractéristiques et non une juxtaposition dès lors qu’il existe des interactions entre les caractéristiques techniques, une synergie, notamment entre la zone de fusion électrique et la zone d’affinage et d’homogénéisation à deux courroies de convection et cela grâce au prem ier corset et au dispositif de séparation associé qui sont respectivement aptes à permettre un refroidissement du verre et à empêcher un retour du verre vers la zone de fusion.
Grâce au prem ier corset et au dispositif de séparation, la température du verre est susceptible d’être contrôlée séparément et précisément dans la zone de fusion électrique d’une part et dans la zone d’affinage et d’homogénéisation d’autre part.
De préférence, la longueur du premier corset est configurée pour obtenir un refroidissement, un abaissement de la température du verre destiné à s’écouler ensuite dans la zone d’affinage et d’homogénéisation.
En effet, le verre fondu obtenu par une fusion électrique présente généralement des températures plus élevées, par comparaison notamment à une fusion à flammes.
A titre d’exemple, la température du verre dans la zone de fusion est d’environ 1450°C quand la température souhaitée pour le verre dans la partie aval du prem ier corset est plutôt de l’ordre de 1300°C à 1350°C.
Avantageusement, le four hybride comporte des moyens de refroidissement du verre agencés dans le prem ier corset de manière à refroidir sélectivement le verre, c’est-à-dire de contrôler le refroidissement pour réguler activement la température du verre.
De préférence, les moyens de refroidissement sont formés par au moins un dispositif de refroidissement par circulation d’air, l’air étant introduit dans l’atmosphère du premier corset pour venir au contact de la surface du bain de verre et extrait afin d’évacuer la chaleur (les calories) transmise à l’air par le verre.
En variante, les moyens de refroidissement sont immergés dans le verre s’écoulant de l’amont vers l’aval à travers le premier corset afin d’en permettre le refroidissement.
De tels moyens de refroidissement immergés dans le verre sont par exemple formés par le barrage qui, formant tout ou partie du dispositif de séparation, est refroidi par un circuit de refroidissement à fluide caloporteur, notamment un circuit du type « water jacket » selon les termes anglais usités.
Selon un autre exemple de réalisation, les moyens de refroidissement sont formés par des plots verticaux agencés dans le premier corset et immergés dans le verre qui sont refroidis par un circuit de refroidissement à fluide caloporteur afin d’évacuer la chaleur transm ise par le verre.
Selon encore un autre exemple de réalisation, les moyens de refroidissement sont aptes à refroidir la structure du prem ier corset en contact avec le verre, le refroidissement étant réalisé depuis l’extérieur de la structure du prem ier corset.
Bien entendu, les moyens de refroidissement associés au premier corset selon les différents exemples qui viennent d’être donnés sont susceptibles d’être m is en œuvre seul ou encore en combinaison.
Avantageusement, les moyens de refroidissement du verre associé au premier corset permettent de contrôler sélectivement la température du verre laquelle température est susceptible de varier, en particulier lorsque la tirée varie, une augmentation de la tirée provoquant en effet une augmentation de la température du verre.
Par comparaison avec de tels moyens de refroidissement du verre associé au prem ier corset, un tel refroidissement variable du verre ne serait pas possible avec une gorge.
Avantageusement, le four hybride selon l’invention mise sur l’énergie électrique pour la fusion du mélange verifiable et fait le pari de la disponibilité croissante d’une électricité « verte » par exemple obtenue à partir d’énergies éolienne, solaire, etc. et non à partir d’énergies fossiles comme le charbon ou le pétrole.
Avantageusement, l’énergie combustible utilisée dans les brûleurs de la zone d’affinage et d’homogénéisation n’est pas une énergie fossile comme le gaz naturel mais une autre énergie combustible équivalente, préférentiellement de l’hydrogène, en variante du bio-méthane.
Le four hybride selon l’invention est par conséquent à même de répondre non seulement à l’enjeu de la haute qualité de verre et de tirée respectivement requises pour alimenter une unité de flottage ou « float » mais également à l’enjeu écologique afin de permettre une réduction de l’empreinte carbone du processus d’élaboration du verre.
Selon d’autres caractéristiques du four selon l’invention :
- le dispositif de séparation comporte un barrage destiné à être en partie immergé dans le bain de verre ;
- le dispositif de séparation est uniquement constitué par un barrage apte à empêcher un retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion, de préférence ledit barrage est positionné au niveau de l’extrém ité amont du premier corset ;
- le dispositif de séparation comporte au moins une élévation de la sole du premier corset ; - le dispositif de séparation est uniquement constitué par une élévation de la sole apte à empêcher un retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion ;
- le dispositif de séparation assurant la fonction d’antiretour du verre vers la zone de fusion comporte un barrage et/ou au moins une élévation de la sole ;
- le dispositif de séparation assurant la fonction d’antiretour du verre vers la zone de fusion comporte un barrage qui est associé à ladite au moins une élévation de la sole ;
- ladite au moins une élévation de la sole comporte, de l’amont vers l’aval, au moins un tronçon ascendant, un tronçon somm ital et un tronçon descendant ;
- le barrage est agencé dans le premier corset au-dessus du tronçon sommital de l’élévation de la sole ;
- l’un au moins desdits tronçon ascendant et tronçon descendant de ladite au moins une élévation de la sole est incliné par rapport à l’horizontale et/ou comporte un tronçon somm ital formant un plateau ;
- ladite au moins une élévation présente une hauteur maximale qui déterm ine, en tout ou en partie, une section de passage du verre fondu dans le premier corset ;
- le barrage est monté mobile verticalement pour permettre d’en régler la profondeur d’immersion dans le bain de verre ;
- le barrage, seul ou en combinaison avec ladite au moins une élévation, détermine une section du passage du verre fondu susceptible de varier en fonction du réglage de la profondeur dudit barrage ;
- le barrage est amovible, c’est-à-dire démontable, afin notamment d’en permettre le changement en cas d’usure et de faciliter la maintenance du four ;
- le four hybride comporte au moins un moyen de séparation atmosphérique, tel qu’une cloison verticale, qui est apte à séparer l’atmosphère de la zone de fusion électrique à voûte froide et l’atmosphère de la zone d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude ;
- le four hybride comporte des moyens de blocage qui, agencés au niveau de l’extrémité amont du premier corset, sont aptes à retenir la couche de mélange verifiable dans la zone de fusion électrique de sorte que ledit mélange vitrifiable présent en surface du bain de verre ne pénètre pas dans le premier corset ;
- les moyens de blocage de la couche de mélange vitrifiable sont formés par le barrage ;
- les moyens de blocage sont formés par les moyens de séparation dont l’extrém ité libre s’étend au niveau de la surface du bain, voire est immergée dans le bain de verre ;
- les moyens de blocage sont distincts desdits moyens de séparation, lesdits moyens de blocage étant accolés ou distants des moyens de séparation ;
- le four hybride comporte des moyens de refroidissement du verre qui sont aptes à refroidir le verre dans le premier corset, en particulier au moins un dispositif de refroidissement par circulation d’air ;
- le four hybride comporte une zone d’enfournement dans laquelle est agencé un dispositif d’enfournement pour introduire ledit mélange vitrifiable dans la zone de fusion électrique ;
- le dispositif d’enfournement est configuré pour déposer le mélange vitrifiable sur l’ensemble de la surface du bain de verre de manière à former une couche isolante entre le bain de verre et la voûte de la zone de fusion ;
- les électrodes sont agencées en surface de manière à plonger dans le mélange vitrifiable, lesdites électrodes plongeantes s’étendant de préférence verticalement ;
- les électrodes sont agencées à travers une sole de la zone de fusion de manière à être immergées dans le mélange vitrifiable, lesdites électrodes montantes s’étendant de préférence verticalement ; - le four hybride comporte des électrodes plongeantes et/ou des électrodes montantes ;
- la zone de fusion électrique comporte avantageusement une zone de faible convection, dite zone tampon, située entre l’extrémité libre des électrodes plongeantes et une sole de la zone de fusion ;
- la zone de fusion est configurée pour présenter une profondeur déterminée de manière à obtenir ladite zone tampon de faible convection, de préférence la profondeur est supérieure à 600 mm, voire préférentiellement supérieure à 800 mm ;
- la première courroie de convection et la deuxième courroie de convection sont séparées par une zone d’inversion des courroies déterminée par un point chaud ou source correspondant au point le plus chaud du verre ;
- la zone d’affinage et d’homogénéisation comporte au moins un brûleur qui est agencé pour obtenir ledit point chaud déterm inant ladite zone d’inversion des courroies ;
- le four hybride comporte un muret qui est agencé dans ladite zone d’inversion des courroies ;
- le four hybride comporte une variation de la profondeur de la sole par rapport à une surface du verre dans la zone d’affinage et d’homogénéisation, de préférence au moins une élévation, voire une dénivellation, ladite variation de profondeur étant située dans la partie comprenant la première courroie de convection et/ou dans la partie comprenant la deuxième courroie de convection ;
- le four hybride comporte des moyens de modulation tels que du « boosting » électrique et/ou des bouillonneurs qui, agencés dans la zone d’affinage et d’homogénéisation, sont aptes à permettre de moduler la convection desdites courroies afin de faciliter la conduite de la fabrication du verre ;
- le bassin de conditionnement de la zone de refroidissement comprend, d’amont en aval, un corset, dit deuxième corset, puis une braise ; - après le bassin de conditionnement, aucun courant de retour n’a lieu dans le canal d’écoulement destiné à alimenter en verre de haute qualité une zone de formage comportant ladite unité de flottage, dit autrement l’écoulement du verre dans le canal est un écoulement de type « piston » ;
- le four hybride est configuré pour alimenter en verre ladite unité de flottage du verre destinée à fabriquer du verre plat avec une tirée supérieure ou égale à 400 tonnes par jour, préférentiellement comprise entre 600 et 900 tonnes par jour, voire de 1000 tonnes par jour ou plus, ledit verre de haute qualité présentant moins de 0, 1 bulle par litre, préférentiellement moins de 0,05 bulle par litre.
L’invention propose encore un ensemble pour la fabrication de verre plat comportant un four hybride de fabrication de verre et une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu qui, agencée en aval, est alimentée en verre par ledit four par l’intermédiaire d’au moins un canal d’écoulement.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de côté qui représente un four hybride pour la fabrication de verre selon un premier mode de réalisation de l’invention comportant une zone de fusion électrique à voûte froide reliée par un premier corset à une zone d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude comportant une prem ière courroie de convection et une deuxième courroie de convection et ensuite une zone de refroidissement parcourue par ladite deuxième courroie de convection et qui illustre en outre un barrage formant un dispositif de séparation, dit « anti-retour », agencé au niveau dudit premier corset ; - la figure 2 est une vue de dessus qui représente le four selon la figure 1 et qui illustre la zone de fusion électrique reliée à la zone d’affinage et d’homogénéisation par le prem ier corset dans lequel est agencé le barrage configuré pour empêcher un retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion électrique ;
- la figure 3 est une vue de côté qui, analogue à la figure 1 , représente un four hybride selon un deuxième mode de réalisation de l’invention dans lequel le dispositif de séparation est formé par un barrage et au moins une élévation de la sole du prem ier corset et qui illustre le barrage associé à ladite élévation respectivement configurés pour empêcher un retour du verre fondu de la zone d’affinage et d’homogénéisation vers la zone de fusion électrique du four ;
- la figure 4 est une vue de dessus qui, analogue à la figure 2, représente le four hybride selon la figure 3 et qui illustre le barrage préférentiellement mobile associé à l’élévation de la sole dans le premier corset reliant la zone de fusion à la zone d’affinage et d’homogénéisation ;
- la figure 5 est une vue de côté qui, analogue aux figures 1 et 3, représente un four hybride selon un troisième mode de réalisation de l’invention dans lequel le dispositif de séparation est uniquement formé par une élévation de la sole du prem ier corset et qui illustre ainsi une élévation qui, présentant une plus grande hauteur que dans le deuxième mode, est configurée pour empêcher un retour du verre fondu, sans barrage ;
- la figure 6 est une vue de côté qui représente en détail la partie du four hybride selon la figure 5 et qui illustre une variante de réalisation de l’élévation de la sole du prem ier corset comportant un tronçon descendant, formant un plan incliné, apte à assurer une variation de profondeur progressive du verre fondu vers la zone d’affinage et d’homogénéisation. Description détaillée de l'invention
Dans la suite de la description, on adoptera à titre non lim itatif les orientations longitudinale, verticale et transversale en référence au trièdre (L, V, T) représenté sur les figures 1 à 6.
On utilisera également par convention les termes « amont » et « aval » en référence à l'orientation longitudinale, ainsi que « supérieur » et « inférieur » ou « haut » et « bas » en référence à l'orientation verticale, et enfin « gauche » et « droite » en référence à l'orientation transversale.
Dans la présente description, les termes « amont » et « aval » correspondent au sens d’écoulement du verre dans le four, le verre s’écoulant de l’amont vers l’aval suivant un axe longitudinal médian A-A’ du four hybride (amont en A, aval en A’) représenté sur les figures 2 et 4.
Par ailleurs, les termes « courroie » et « boucle » sont ici synonymes, ces termes en lien avec la recirculation du verre dans le four étant bien connus de l’Homme du métier, tout comme le sont respectivement les notions de « voûte froide » et de « voûte chaude » pour un four destiné à la fabrication du verre.
On a représenté sur les figures 1 et 2, respectivement en vues de côté et de dessus (qui ne sont pas à l’échelle), un four hybride 10 pour la fabrication de verre illustrant un prem ier mode de réalisation de la présente invention.
Tel qu’indiqué précédemment, par analogie avec la troisième conception de four décrite précédemment, le terme « hybride » est ici employé pour qualifier le four selon l’invention en raison de l’utilisation de deux sources d’énergie différentes, respectivement de l’énergie électrique et de l’énergie combustible, lors du processus d’élaboration du verre dans le four.
Toutefois, l’analogie avec la présente invention ne va pas au-delà dès lors, d’une part, que l’énergie électrique (constituant la première source) est l’unique source d’énergie utilisée pour obtenir la fusion du verre et, d’autre part, que l’énergie combustible (constituant la deuxième source), de type fossile ou équivalente, n’est utilisée que pour l’affinage et l’homogénéisation du verre.
Le four hybride 10 selon l’invention est en particulier destiné à alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu, généralement de l’étain, pour la fabrication de verre plat.
Tel qu’illustré par les figures 1 et 2, le four hybride 10 comporte successivement d’amont en aval, suivant ledit axe longitudinal médian A-A’ du four, au moins une zone 100 de fusion électrique, une zone 200 d’affinage et d’homogénéisation et une zone 300 de refroidissement du verre.
Selon une première caractéristique du four hybride 10 selon l’invention, la zone 100 de fusion du four hybride 10 est électrique.
Avantageusement, la zone 100 de fusion électrique est du type à « voûte froide » (aussi appelée « cold top » en anglais).
Avantageusement, l’étape de fusion du verre est obtenue en utilisant uniquement de l’énergie électrique lors de la fabrication du verre et cela par comparaison avec les fours hybrides de l’état de la technique dans lesquels l’étape de fusion est obtenue au moyen d’énergie combustible et, en appoint, d’énergie électrique.
La zone 100 de fusion électrique comporte des électrodes 1 10 pour fondre un mélange vitrif iab le (ou « composition ») qui est constitué des matières premières et du calcin (ou « groisil ») afin d’obtenir un bain 130 de verre.
De manière connue, le calcin (en anglais « cullet ») est constitué de débris de verre qui, obtenus par recyclage du verre, sont broyés et nettoyés avant d’être ensuite ajoutés aux matières premières pour fabriquer à nouveau du verre.
Avantageusement, le calcin favorise la fusion, c’est-à-dire la transformation par fusion du mélange vitrif iable en verre.
De surcroît, le calcin permet de valoriser le verre usagé en le recyclant (le verre étant recyclable à l’infini), les quantités de matières premières nécessaires à la fabrication du verre s’en trouvant dès lors réduites à proportion, ce qui participe à la réduction de l’empreinte carbone du processus d’élaboration.
Le four hybride 10 comporte une zone 120 d’enfournement dans laquelle est agencé un dispositif 12 d’enfournement (encore appelé enfourneuse) qui est destiné à introduire le mélange vitrifiable dans la zone 100 de fusion électrique, ledit dispositif 12 d’enfournement étant illustré schématiquement par une flèche sur la figure 1 .
Avantageusement, le dispositif 12 d’enfournement est configuré pour déposer le mélange vitrifiable sur l’ensemble de la surface du bain 130 de verre de manière à former une couche 1 12 isolante entre le bain 130 de verre et une voûte 140 de la zone 100 de fusion électrique, raison pour laquelle cette dernière est appelée « voûte froide ».
De préférence, le bain 130 de verre est uniformément recouvert d’une couche 1 12 constituée de mélange vitrifiable, par exemple de 10 à 40 cm d’épaisseur, en dessous de laquelle ont lieu les réactions chim iques complexes qui, décrites en préambule de la demande, conduisent à l’obtention du verre fondu.
Dans la zone 100 de fusion électrique à voûte froide, la puissance dissipée autour des électrodes 1 10 engendre une zone 132 de fortes convections comportant en particulier des courants ascendants très intenses qui apportent les calories nécessaires à la frontière entre la fonte et le mélange vitrifiable formant ladite couche 1 12 de mélange vitrifiable.
Dans le processus d’élaboration du verre selon l’état de la technique, outre le dioxyde de carbone (CO2), la décomposition des matières prem ières et l’utilisation d’une énergie fossile comme combustible pour l’étape de fusion sont aussi à l’origine d’ém issions polluantes constituées essentiellement d’oxyde d’azote (NOx), d’oxyde de soufre (SOx), d’halogènes et de poussières. Avantageusement, l’absence de combustion (flammes) dans la zone 100 de fusion électrique à voûte froide du four hybride 10 selon l’invention a pour conséquence que le taux de pollution en NOx et SOx est comparativement très faible.
De plus, bien que perméable au dioxyde de carbone (CO2), la couche 1 12 de mélange vitrif iable présente sur la surface du bain 130 permet avantageusement de piéger par condensation ou par réactions chimiques les vapeurs, parfois toxiques selon la composition, ém ises par le verre fondu.
Avantageusement, les électrodes 1 10 sont agencées en surface de manière à plonger dans le bain 130 de verre, à travers la couche 1 12 recouvrant la surface du bain 130 tel qu’illustré par la figure 1 .
De préférence, les électrodes 1 10 plongeantes s’étendent verticalement. En variante, les électrodes 1 10 plongeantes s’étendent obliquement, c’est-à-dire sont inclinées de manière à présenter un angle donné par rapport à l’orientation verticale.
En variante, les électrodes 1 10 sont agencées à travers une sole 150 de la zone 100 de fusion électrique de manière à être immergées dans le bain 130, les électrodes montantes (par opposition aux électrodes plongeantes) s’étendant de préférence verticalement, en variante obliquement.
Par comparaison à des électrodes agencées à travers la sole 150, les électrodes 1 10 plongeantes permettent en outre un contrôle plus aisé de leur état d’usure et entraîne une dissipation de l’énergie électrique qui est avantageusement plus proche de l’interface de fusion, de la couche 1 12 de mélange verifiable.
Avantageusement, les électrodes 1 10 plongeantes permettent par comparaison avec des électrodes montantes de conserver une sole 150 de la zone 100 de fusion électrique qui est exempte de toutes ouvertures.
De préférence, la sole 150 de la zone 100 de fusion électrique est plane telle qu’illustrée par la figure 1 . En variante, la sole 150 comporte au moins une variation de profondeur relativement à la surface du bain 130 de verre, ladite variation comportant au moins une élévation et/ou au moins une dénivellation.
De préférence, les électrodes 1 10 de fusion sont réparties de manière régulière dans le bain 130. Par ailleurs, le nombre de neuf électrodes 1 10 représentées ici sur les figures 1 et 2 n’est qu’un exemple illustratif et n’est donc nullement limitatif.
En variante, la zone 100 de fusion électrique pourrait comporter cumulativement des électrodes plongeantes et des électrodes montantes.
Selon une autre variante d’agencement, les électrodes 1 10 traversent au moins une paroi latérale délimitant ladite zone 100 de fusion électrique, lesdites électrodes 1 10 s’étendant alors horizontalement et/ou obliquement.
Avantageusement, les électrodes 1 10 sont en molybdène, ce métal réfractaire supportant des températures de 1700°C étant particulièrement apte à permettre de réaliser une telle fusion du verre en utilisant l’effet Joule, le verre ne devenant conducteur qu’à haute température.
Avantageusement, la zone 100 de fusion électrique comporte une zone de faible convection, dite zone tampon 134, qui est située entre l’extrém ité libre des électrodes 1 10 plongeantes et la sole 150.
La zone 100 de fusion électrique est ainsi configurée pour présenter, en dessous des électrodes 1 10 plongeantes, une profondeur (P) déterminée de manière à obtenir une telle zone tampon 134 de faible convection.
De préférence, la profondeur (P) entre l’extrémité libre des électrodes 1 10 plongeantes et la sole 150 est supérieure à 600 mm , préférentiellement supérieure à 800 mm. Une telle zone tampon 134 de faible convection constitue une autre raison de préférer les électrodes 1 10 plongeantes par rapport à des électrodes montantes traversant la sole 150.
Avantageusement, la présence d’une zone tampon 134 de faible convection participe directement à l’obtention d’un verre de haute qualité en favorisant un temps de séjour du verre plus long dans la zone 100 de fusion.
Avantageusement, la zone 100 de fusion électrique et la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation du verre sont reliées l’une à l’autre par un premier corset 160, c’est à dire une zone de largeur réduite, tel qu’illustré par la figure 2.
Avantageusement, ledit prem ier corset 160 du four hybride permet d’assurer un refroidissement du verre lorsque le verre s’écoule de la zone 100 de fusion électrique vers la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation du verre.
Le refroidissement du verre sera d’autant plus important que le premier corset présentera une grande longueur, le verre issu de la zone 100 de fusion se refroidissant naturellement lors de son écoulement de l’amont vers l’aval à travers le prem ier corset 160.
Avantageusement, le four hybride 10 comporte des moyens 500 de refroidissement du verre aptes à refroidir sélectivement le verre dans le prem ier corset 160.
Outre le refroidissement du verre lors de son écoulement à travers le prem ier corset 160 reliant la zone 100 de fusion à la zone 200 d’affinage, de tels moyens 500 de refroidissement permettent d’accroître encore le refroidissement et surtout de faire varier ce refroidissement grâce à quoi une régulation de la température du verre est alors avantageusement obtenue.
De préférence, les moyens 500 de refroidissement du verre dans le premier corset 160 comportent au moins un dispositif 51 0 de refroidissement par circulation d’air.
On décrira ci-après un exemple de réalisation de dispositif 510 de refroidissement tel que plus particulièrement représenté schématiquement sur les figures 3 et 4 illustrant un deuxième mode de réalisation et sur les figures 5 et 6 illustrant respectivement un troisième mode de réalisation et une variante, de sorte que l’on se reportera avantageusement auxdites figures.
Un tel dispositif 510 de refroidissement par air du verre comporte par exemple au moins des moyens 512 d’adm ission pour introduire de l’air de refroidissement dans l’atmosphère dudit premier corset 160 du four hybride 10.
De préférence, le dispositif 510 de refroidissement du verre comporte des moyens 514 d’évacuation agencés dans le prem ier corset 160 pour évacuer l’air chaud et en assurer le renouvellement par de l’air frais de refroidissement.
En variante, les moyens d’évacuation sont formés par des moyens d’extraction (non représentés) qui, situés en aval du premier corset 160, sont destinés à extraire les fumées. Avantageusement, l’air chaud est alors évacué avec les fumées par lesdits moyens d’extraction sans que le four hybride 10 n’ait à être équipé de moyens supplémentaires.
Les moyens 512 d’adm ission et les moyens 514 d’évacuation d’air du dispositif 510 de refroidissement du verre sont par exemple formés par une ou des ouvertures débouchant dans les piédroits soutenant la voûte du premier corset 160.
Ladite au moins une ouverture d’adm ission et ladite au moins une ouverture d’évacuation représentées schématiquement sur les figures 3 et suivantes sont par exemple situées longitudinalement à l’opposé les unes des autres, la ou les ouvertures d’admission étant agencées dans la partie amont du premier corset 160 tandis que la ou les ouvertures d’évacuation sont agencées dans la partie aval du premier corset 160.
Les moyens 512 d’adm ission et les moyens 514 d’évacuation d’air sont par exemple agencés transversalement de part et d’autre du premier corset 160, en variante sur l’un seulement des côtés du prem ier corset 160. Avantageusement, la température de l’air de refroidissement introduit dans le prem ier corset 160 est inférieure à la température de l’air chaud se trouvant à l’intérieur dudit premier corset 160, l’air de refroidissement m is en circulation formant un fluide caloporteur.
De préférence, l’air de refroidissement utilisé est de l’air atmosphérique prélevé à l’extérieur du four hybride 10, voire à l’extérieur de l’enceinte du bâtiment dans lequel est implanté ledit du four hybride 10 alimentant une unité de flottage.
Avantageusement, la température de l’air atmosphérique utilisé est contrôlée afin d’être régulée, l’air peut par exemple être préalablement refroidi ou réchauffé avant son introduction pour en contrôler la température.
Le refroidissement du verre est principalement obtenu par convection, l’air de refroidissement introduit s’échauffant en venant notamment au contact de la surface du verre avant d’être évacué avec la chaleur (les calories) transm ise par le verre.
Avantageusement, la circulation de l’air est apte à être contrôlée par l’intermédiaire de moyens de soufflage d’air (non représentés) tels que des ventilateurs qui, associés auxdits moyens d’admission et/ou d’évacuation, sont aptes à être commandés pour faire varier le débit d’air en circulation.
Selon un autre exemple de réalisation, les moyens 500 de refroidissement du verre sont immergés dans le verre s’écoulant de l’amont vers l’aval à travers ledit premier corset 160 afin d’en permettre le refroidissement.
De tels moyens de refroidissement sont par exemple formés par des plots verticaux immergés dans le verre qui sont refroidis par un circuit de refroidissement à fluide caloporteur afin d’évacuer la chaleur transmise aux plots par le verre.
Selon encore un autre exemple de réalisation, les moyens 500 de refroidissement sont aptes à refroidir la structure du prem ier corset 160 en contact avec le verre, le refroidissement étant réalisé depuis l’extérieur de la structure du premier corset 160. Bien entendu, les moyens 500 de refroidissement associés au prem ier corset 160 tels que ceux selon les différents exemples qui viennent d’être décrits sont susceptibles d’être mis en œuvre seul ou encore en combinaison.
Avantageusement, les moyens 500 de refroidissement du verre associés au premier corset 160 permettent de contrôler sélectivement la température du verre laquelle température est susceptible de varier, en particulier lorsque la tirée varie, une augmentation de la tirée provoquant en effet une augmentation de la température du verre.
La figure 2 illustre un exemple de réalisation du premier corset 160 reliant la zone 100 de fusion électrique à la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation.
Le passage de la zone 100 de fusion électrique au premier corset 160 se fait par un rétrécissement brusque de la largeur et de la section de passage du verre, par exemple ici par des parois 162 et 163 formant un angle de 90° avec l’axe longitudinal médian A-A’ du four.
Le passage du premier corset 160 à la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation du verre se fait par un élargissement brusque de la section de passage du verre, par exemple ici par des parois 262 et 263 formant un angle de 90° avec l’axe longitudinal médian A-A’ du four.
En variante, l’angle en entrée du prem ier corset 160 pourrait présenter une valeur qui soit supérieure à 90° de sorte que le rétrécissement de la largeur soit moins brusque, plus progressif, de manière analogue la valeur de l’angle en sortie du premier corset 160 pourrait être choisie pour que l’élargissement soit également moins brusque, plus progressif suivant l’axe longitudinal médian A-A’ du four.
Avantageusement, le verre fondu s’écoulant de l’amont vers l’aval par le prem ier corset 160 est prélevé dans la partie inférieure de la zone 100 de fusion électrique, soit dans le fond, le verre y étant par comparaison plus « froid » que dans la zone 132 de fortes convections située entre les électrodes 1 10.
Dans ce prem ier mode de réalisation, le prem ier corset 160 comporte une sole (non référencée) qui est préférentiellement plane de sorte que ladite sole du premier corset 160 s’étend horizontalement dans le prolongement de la sole 150 plane de la zone 100 de fusion électrique.
Selon l’invention, le four hybride 10 comporte un dispositif 170 de séparation dit « anti-retour » qui, positionné au niveau dudit premier corset 160, est configuré pour empêcher un retour du verre fondu de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation vers la zone 100 de fusion.
Le dispositif 170 de séparation selon le prem ier mode de réalisation du four hybride 10 illustré par les figures 1 et 2 sera décrit plus en détails ultérieurement.
Selon une deuxième caractéristique du four hybride 10 selon l’invention et par opposition à la zone 100 de fusion électrique à voûte froide, la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation du four hybride 10 est du type à « voûte chaude ».
La zone 200 d’affinage et d’homogénéisation du four hybride 10 est configurée pour éliminer les bulles (ou défauts gazeux) présentes dans le verre fondu provenant de la zone 100 de fusion électrique afin d’obtenir un verre qui soit de haute qualité et ce faisant notamment apte à alimenter une unité de flottage du verre.
Pour ce faire, la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation comporte une première courroie 210 de convection, dite boucle de recirculation amont, et une deuxième courroie 220 de convection, dite boucle de recirculation aval.
De préférence, la première courroie 210 de convection, dite boucle de recirculation amont, est longitudinalement plus courte que la deuxième courroie 220 de convection comme illustré par la figure 1 . Avantageusement, les courants de convection dans le verre correspondant auxdites courroies 210, 220 opèrent un brassage favorisant l’élimination des bulles et augmentant le temps de séjour du verre dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation ce qui participe à l’obtention d’un verre de haute qualité.
La première courroie 210 de convection et la deuxième courroie 220 de convection sont séparées par une zone 230 d’inversion des courroies 210, 220 qui est déterm inée par un point chaud (appelé aussi « point source ») qui correspond au point le plus chaud du verre dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, généralement à une température supérieure à 1500°C.
La zone 200 d’affinage et d’homogénéisation comporte au moins un brûleur 215, préférentiellement ici deux brûleurs 215 aériens qui sont agencés sous une voûte 240 pour obtenir ledit point chaud déterm inant la zone 230 d’inversion desdites courroies 210, 220.
Dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, une partie de l’énergie thermique dégagée par la combustion est transm ise directement au verre par rayonnement et convection, une autre partie est transm ise par la voûte 240 qui la restitue au verre par rayonnement, et qui notamment pour cette raison est appelée « voûte chaude ».
De préférence, les brûleurs 215 de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation sont des brûleurs transversaux représentés schématiquement sur la figure 2.
Ainsi, le chauffage du verre dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation est obtenu par les flammes des brûleurs 215 qui se développent par combustion au-dessus de la surface S du verre.
Dans un four hybride 10 selon l’invention, après sa m ise en service en vue de la fabrication, l’étape de fusion du verre réalisée dans la zone 100 de fusion est obtenue uniquement avec de l’énergie électrique. Avantageusement, le chauffage du verre en surface réalisé par combustion d’une énergie fossile ou combustible équivalent dans ladite zone 200 est donc destiné à la seule mise en œuvre de l’étape d’affinage et d’homogénéisation du verre prélevé dans ladite zone 100 de fusion.
Par comparaison notamment avec un four hybride selon la troisième conception décrite précédemment, l’énergie fossile ou combustible équivalente utilisée par les brûleurs 215 pour la combustion ne participe pas à l’étape de fusion de sorte que cette énergie combustible est dans l’invention utilisée en « appoint » par rapport à l’énergie électrique servant en outre à la fusion.
Par conséquent, un four hybride 10 selon l’invention permet de réduire significativement la part de l’énergie combustible par rapport à l’énergie électrique dans le processus d’élaboration du verre, l’énergie électrique devenant l’énergie principale et l’énergie combustible secondaire ou auxiliaire.
Avantageusement, l’électricité représente plus de 60%, voire 80% et même plus, de l’énergie totale utilisée dans le four hybride pour le processus d’élaboration du verre.
Dès lors, on comprendra que la conception du four hybride 10 selon l’invention est particulièrement avantageuse pour réduire l’empreinte carbone lorsque, d’une part, l’énergie combustible est une énergie fossile tel que du gaz et, d’autre part, l’énergie électrique est en tout ou en partie une électricité « verte » obtenue à partir d’énergies renouvelables et décarbonées.
La zone 200 d’affinage et d’homogénéisation peut comporter plus de deux brûleurs 215, en particulier des brûleurs en amont et/ou en aval de ladite zone 230 d’inversion qui, également positionnés au-dessus de la surface S du verre, sont aptes à chauffer ladite surface S du verre afin de parfaire l’affinage et l’homogénéisation du verre par élimination des bulles (ou défauts gazeux) présentes dans le verre fondu. En effet, en réglant la puissance des brûleurs 215, on peut ajuster la distribution longitudinale des températures et donc la position du point chaud qui est un paramètre important de la conduite du four.
Les brûleurs 215 produisent une flamme par combustion qui peut être obtenue de manière connue en associant différents types de combustible et de comburant mais dont le choix a en outre des conséquences directes dans le bilan carbone de la fabrication du verre, soit les ém issions directes et indirectes de gaz à effet de serre qui sont liées à la fabrication du produit, notamment les émissions de dioxyde de carbone (CO2).
Pour la combustion par les brûleurs 215 de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, on utilise généralement l’oxygène présent dans l’air comme comburant, lequel air peut être enrichi en oxygène afin d’obtenir un air suroxygéné, voire on utilise quasiment de l’oxygène pur dans le cas particulier d’une oxycombustion.
Généralement, le combustible utilisé est du gaz naturel. Toutefois, pour améliorer notamment encore le bilan carbone, on utilisera avantageusement un biocombustible (en anglais « green- fuels ») en particulier un « biogaz », c’est à dire un gaz composé essentiellement de méthane et de dioxyde de carbone qui est produit par méthanisation soit la fermentation de matières organiques en l'absence d'oxygène, voire préférentiellement du « bio-méthane » (CH4).
On utilisera encore plus préférentiellement comme combustible de l’hydrogène (H2) qui, par comparaison à un biogaz, ne comporte avantageusement pas de carbone.
Avantageusement, le four hybride 10 de fabrication de verre selon l’invention peut comporter des régénérateurs en matériaux réfractaires fonctionnant (par exemple par paires et en inversion) ou encore des échangeurs métalliques air/fumée (aussi appelés récupérateurs) qui utilisent respectivement la chaleur contenue dans les fumées issues de la fabrication pour réaliser un préchauffage des gaz et ainsi améliorer la combustion.
Tel qu’indiqué précédemment, le four hybride 10 selon l’invention comporte un dispositif 170 de séparation qui est configuré pour empêcher un retour du verre fondu de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation vers la zone 100 de fusion.
Le dispositif 170 de séparation est positionné au niveau du premier corset 160, c’est-à-dire entre la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation et la zone 100 de fusion, pour assurer la fonction « anti-retour » du verre depuis la prem ière courroie 210 de convection du verre.
Dans ce prem ier mode de réalisation, le dispositif 170 de séparation comporte un barrage 172 qui est destiné à être en partie immergé dans le bain 130 de verre fondu tel qu’illustré par les figures 1 et 2.
Plus précisément, le dispositif 170 de séparation selon le premier mode de réalisation est uniquement constitué par le barrage 172 qui est avantageusement apte à empêcher un retour du verre fondu de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation vers la zone 100 de fusion.
De préférence, le barrage 172 est positionné au niveau de l’extrémité amont du premier corset 160.
Avantageusement, le barrage 172 formant ledit dispositif 170 de séparation permet d’accroître le temps de séjour du verre dans la zone 100 de fusion électrique ce qui participe à l’obtention d’un verre de haute qualité.
De préférence, le barrage 172 s’étend transversalement sur toute la largeur du premier corset 160 tel qu’illustré par la figure 2.
Avantageusement, le barrage 172 est monté mobile verticalement pour permettre d’en régler la profondeur d’immersion dans le bain 130 de verre de sorte que la section 180 du passage du verre fondu située en dessous est susceptible de varier en fonction du réglage de la profondeur du barrage 172. En variante, le barrage 172 est fixe de sorte que la section 180 du passage du verre fondu est alors constante, c’est à dire déterminée par la profondeur d’immersion dudit barrage 172 dans le bain 130 de verre.
Avantageusement, le barrage 172 agencé en amont du premier corset 160 assure un blocage de la couche 1 12 de mélange verifiable recouvrant le bain 130 de verre dans la zone 100 de fusion électrique à voûte froide par rapport à la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude.
De préférence, la délim itation de la couche 1 12 de mélange vitrifiable est ainsi assurée par le barrage 172 qui s’étend pour ce faire verticalement au-dessus de la surface du bain 130 de verre tel qu’illustré par la figure 1 .
De préférence, le barrage 172 est amovible, c’est à dire démontable, de sorte que ledit barrage 172 est susceptible d’être changé, voire réparé, notamment en raison de l’usure survenant au contact du verre, et ce grâce à quoi la maintenance du four hybride 10 s’en trouve facilitée.
Le barrage 172 est par exemple réalisé en métal ou alliage de métaux non réfractaire, ledit barrage 172 étant alors apte à être refroidi par un circuit de refroidissement (non représenté) à fluide caloporteur, notamment un circuit du type « water jacket » selon les termes anglais usités.
Avantageusement, le barrage 172 participe au refroidissement du verre dans le prem ier corset 160 en lim itant l’écoulement dans le prem ier corset 160 et grâce au circuit de refroidissement à fluide caloporteur du type « water jacket » qui permet d’évacuer une partie de la chaleur (des calories) transm ise par le verre au barrage 172.
En variante, le barrage 172 est réalisé en matériau réfractaire, typiquement en céram ique, par exemple un réfractaire électrofondu « AZS » (acronyme pour Alum ine-Zircon-Silice) ou encore un métal réfractaire comme le molybdène. Le four hybride 10 comporte encore au moins un moyen 174 de séparation pour séparer l’atmosphère de la zone 100 de fusion électrique à voûte froide et l’atmosphère de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude comportant notamment des fumées.
Avantageusement, un tel moyen 174 de séparation permet d’isoler l’atmosphère du prem ier corset 160 de celui de la zone 100 de fusion, en particulier lorsqu’un dispositif de refroidissement par air est m is en œuvre en tant que moyens de refroidissement du verre dans le prem ier corset 160.
De préférence, le moyen 174 de séparation est formé par une cloison (ou un rideau) constituant un élément rapporté sur la superstructure du four hybride 10.
On appelle conventionnellement l’ensemble des blocs en contact avec le verre « infrastructure » et « superstructure » l’ensemble des matériaux disposés au-dessus de l’infrastructure.
Le matériau de superstructure, venant au-dessus des blocs de cuve de l’infrastructure et n’étant pas en contact avec le verre mais avec l’atmosphère à l’intérieur du four, est généralement de nature différente de celle des blocs de cuve de l’infrastructure.
Même si le matériau utilisé pour la superstructure est identique à celui de l’infrastructure, par exemple dans le cas d’une voûte chaude, on distingue généralement ces deux parties de la structure d’un four.
En variante, le moyen 174 de séparation est constitué par une partie de la superstructure, par exemple une cloison double en forme de « U » s’ouvrant vers l’extérieur.
Avantageusement, le barrage 172 est alors monté entre les deux ailes du « U » de la cloison, soit dans la portion basse en creux les reliant.
De préférence, le barrage 172 et la cloison 174 atmosphérique sont dans ce prem ier mode de réalisation des éléments structurellement distincts, indépendants. De préférence, la cloison 174 n’est pas en contact avec la surface du verre mais en contact avec le barrage 172 pour établir ladite séparation.
Avantageusement, la cloison 174 est par exemple située derrière comme illustré sur la figure 1 , soit en aval du barrage.
En variante, la cloison 174 est située devant, soit en amont du barrage 172 ou encore située dans le même plan vertical.
En variante, le barrage 172 et la cloison 174 sont réalisés en une seule pièce assurant alors une double fonction, d’une part la prem ière fonction de séparation du verre entre la zone 100 de fusion et la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation et, d’autre part, une fonction de séparation entre l’atmosphère de la zone 100 de fusion à voûte froide 140 et l’atmosphère de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude 240.
En variante (non représentée), si le barrage 172 n’est pas agencé en amont du premier corset 160 tel qu’illustré par la figure 1 , le four hybride 10 comporte alors avantageusement des moyens de blocage, aussi appelés « écrémeur », qui sont aptes à retenir la couche 1 12 de mélange verifiable dans la zone 100 de fusion électrique.
De préférence et à l’instar du barrage 172, les moyens de blocage sont agencés au niveau de l’extrémité amont du premier corset 160 de sorte que ledit mélange vitrifiable présent en surface du bain 130 de verre ne pénètre pas dans le premier corset 160.
Dans le prem ier mode de réalisation, outre la fonction antiretour du verre, le barrage 172 assure également la fonction de tels moyens de blocage en retenant avantageusement la couche 1 12 de mélange vitrifiable dans la zone 100 de fusion électrique.
Un exemple de réalisation de tels moyens de blocage sera décrit plus en détail ultérieurement, sous la référence 176, dans le deuxième mode de réalisation illustré par les figures 3 et 4 et le troisième mode de réalisation illustré par la figure 5. Dans le prem ier mode de réalisation illustré par les figures 1 et 2, le four hybride 10 comporte avantageusement un muret 260 qui est agencé dans ladite zone 230 d’inversion des courroies.
De préférence, le muret 260 s’étend verticalement depuis la sole 250 de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation.
Tel qu’illustré par la figure 1 , le muret 260 comporte une partie sommitale qui, immergée en dessous de la surface S du verre, détermine le passage du verre de la prem ière courroie 21 0 de convection, dite boucle de recirculation amont, vers la deuxième courroie 220 de convection, dite boucle de recirculation aval.
De préférence, le four hybride 10 comporte des moyens de modulation (non représentés) tels que du « boosting » électrique et/ou des bouillonneurs qui, agencés dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, sont aptes à permettre de moduler la convection desdites courroies 210, 220 afin de faciliter la conduite de la fabrication du verre.
Avantageusement, les moyens de modulation comportent donc selon le terme anglais du « boosting » électrique, c’est-à-dire des moyens de chauffage électrique d’appoint comportant des électrodes et/ou des bouillonneurs, c’est à dire un système d’injection d’au moins un gaz, tel que de l’air ou de l’azote, au niveau de la sole dont les bulles créent alors un mouvement ascensionnel du verre.
De préférence, le four hybride 10 comporte au moins une variation 270 de la profondeur, par rapport à la surface S du verre, d’une sole 250 située dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation.
La variation 270 de profondeur est située dans la partie comprenant la prem ière courroie 210 de convection et/ou dans la partie comprenant la deuxième courroie 220 de convection.
Avantageusement, la variation 270 de la profondeur de verre est par exemple constituée par au moins une élévation de la sole 250, voire ici plusieurs élévations qui sont illustrées par la figure 1 . En variante, la variation 270 de la profondeur est constituée par au moins une dénivellation de la sole 250.
L’élévation de la sole 250 formant la variation 270 de profondeur, soit ici une réduction de la profondeur, est par exemple constituée par au moins une marche 272, voire deux marches.
La variation 270 de profondeur peut s’effectuer plus ou moins progressivement, par exemple par une portion droite 274 dans le cas des deux marches 272 situées en amont du muret 260 ou en variante par une portion inclinée 276 telle qu’illustrée par exemple dans le cas de la marche 322 située en aval du muret 260, à la jonction de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation et de la zone 300 de refroidissement du verre.
De préférence, la zone 300 de refroidissement comporte donc également une variation 370 de profondeur qui est formée par une élévation.
Tel qu’illustré par la figure 1 , la variation 370 de profondeur dans la zone 300 de refroidissement comporte par exemple la marche 322, située dans le deuxième corset 320, à laquelle conduit depuis la sole 250 la jonction inclinée 276 et une autre marche 332 qui est située dans la braise 330, en aval de la marche 322.
La marche 322 se raccorde également de manière progressive à l’autre marche 332 par une portion 376 inclinée qui est située à la jonction entre le deuxième corset 320 et la braise 330.
En variante, les portions respectivement droite et inclinée qui viennent d’être décrites en référence à la figure 1 pourraient être inversées entre les marches 272 d’une part et les marches 322, 332 d’autre part, ou encore n’être que d’un seul et même type, c’est-à-dire soit droites, soit inclinées.
Tel qu’illustré par la figure 1 et ainsi qu’il vient d’être décrit avec les marches 322 et 332 successives, la zone 300 de refroidissement comporte une sole 350 qui est configurée de manière que la profondeur par rapport à la surface S de verre diminue progressivement de l’amont vers l’aval, depuis le muret 260.
Selon une troisième caractéristique de l’invention, le four hybride 10 comporte, en aval de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, ladite zone 300 de refroidissement du verre qui est parcourue par la deuxième courroie 220 de convection, dite boucle de recirculation aval.
La zone 300 de refroidissement est formée par un bassin 310 de conditionnement qui communique avec au moins un canal 400 d’écoulement destiné à alimenter en verre de haute qualité une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu (non représentée) située en aval et formant une zone de formage.
Avantageusement, le bassin 310 de conditionnement de la zone 300 de refroidissement comprend, d’amont en aval, un deuxième corset 320 puis une braise 330.
Avantageusement, l’atmosphère de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation et l’atmosphère plus froide de la zone 300 de refroidissement sont séparées l’une de l’autre par un écran thermique 360 s’étendant verticalement depuis une voûte 340 jusqu’au voisinage de la surface S du verre, préférentiellement sans tremper dans le verre.
Avantageusement, dans tout plan vertical transversal à l’axe longitudinal médian A-A’ du four, il existe dans le bassin 310 de conditionnement des points dans le verre ayant une composante de vitesse longitudinale allant de l’aval vers l’amont.
Après le bassin 310 de conditionnement, aucun courant de retour n’a lieu dans le canal 400 d’écoulement destiné à alimenter en verre la zone de formage, dit autrement l’écoulement du verre dans le canal 400 est un écoulement de type « piston ».
Avantageusement, le four hybride 10 selon l’invention est apte à délivrer un verre de haute qualité présentant moins de 0, 1 bulle par litre, préférentiellement moins de 0,05 bulle par litre, un tel verre de haute qualité convenant tout particulièrement pour alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu.
Avantageusement, le four hybride 10 est apte à alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu avec une tirée supérieure ou égale à 400 tonnes par jour, préférentiellement comprise entre 600 et 900 tonnes par jour, voire de 1000 tonnes par jour ou plus, et cela avec un verre de haute qualité présentant moins de 0, 1 bulle par litre.
Avantageusement, un four hybride 10 selon l’invention est apte à délivrer une tirée analogue à celle d’un four à flammes, avec ou sans appoint électrique, grâce à quoi une unité de flottage est susceptible d’être alimentée en verre de haute qualité.
Le four hybride 10 de fabrication de verre selon l’invention alimente par l’intermédiaire du canal 400 d’écoulement une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu, par exemple de l’étain, destinée à la fabrication de verre plat.
Avantageusement, le procédé de fabrication du verre dans un four hybride 10 du type de celui qui vient d’être décrit en référence aux figures 1 et 2 comporte successivement les étapes consistant à :
(a) - fondre un mélange vitrif iable dans une zone de fusion électrique à voûte froide pour obtenir du verre fondu ;
(b) - prélever le verre fondu qui s’écoule à travers un prem ier corset pourvu d’un dispositif de séparation depuis la zone de fusion vers la zone d’affinage et d’homogénéisation ;
(c) - affiner et homogénéiser ledit verre fondu dans une zone d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude comportant une première courroie de convection (dite boucle de recirculation amont) et une deuxième courroie de convection (dite boucle de recirculation aval) ;
(d) - refroidir le verre dans une zone de refroidissement qui, formée par un bassin de conditionnement, est parcourue par la deuxième courroie de convection. Avantageusement, la température du verre fondu prélevé dans la zone 100 de fusion est abaissée lors du passage à travers le premier corset 160 comportant le dispositif 170 de séparation formé par le barrage 172 et/ou l’élévation 161 de la sole 165.
Avantageusement et selon les modes de réalisation, le procédé comporte une étape (e) de réglage consistant à régler la profondeur du barrage 172 mobile qui, immergé dans le verre, est agencé dans un premier corset 160 reliant la zone 100 de fusion électrique à la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, pour contrôler le débit de verre fondu prélevé dans la zone 100 de fusion.
Avantageusement, l’étape (e) de réglage permet de faire varier la quantité de verre fondu passant de la zone 100 de fusion électrique à la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, par exemple en fonction de la tirée.
Après l’étape (d) de refroidissement dans le bassin 310 de conditionnement, le verre s’écoule dans le canal 400 d’écoulement destiné à alimenter en verre de haute qualité l’unité de flottage du verre.
Avantageusement, le procédé comporte une étape de régulation du refroidissement du verre dans le premier corset 160, notamment en commandant sélectivement les moyens 500 de refroidissement du verre tels qu’au moins un dispositif 510 de refroidissement par air.
Avantageusement, la quantité d’air de refroidissement introduite dans le premier corset 160 par les moyens 512 d’admission du dispositif 510 de refroidissement par air est pilotée en fonction notamment de la température du verre.
On décrira ci-après, par comparaison avec le prem ier mode de réalisation, un deuxième mode de réalisation d’un four hybride 10 selon l’invention illustré par les figures 3 et 4.
En effet, le four hybride 10 selon ce deuxième mode de réalisation est analogue à celui décrit précédemment en référence aux figures 1 et 2 de sorte que la description qui en a été donnée vaut également pour ce deuxième mode à l’exception de ce qui est détaillé ci-après.
L’une des différences par rapport au premier mode de réalisation est que le prem ier corset 160 comporte une sole référencée 165, laquelle sole 165 n’est pas plane, ladite sole 165 ne s’étendant pas dans le prolongement de la sole 150 plane de la zone 100 de fusion électrique.
En effet et tel qu’illustré par la figure 3, la sole 165 du premier corset 160 est configurée pour former au moins une élévation 161 .
Avantageusement, l’élévation 161 s’étend longitudinalement sur plus de la moitié de la longueur du premier corset 160, voire plus des trois-quarts de ladite longueur.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le prem ier corset 160 du four hybride 10 présente avantageusement une longueur supérieure à celle du premier mode de réalisation, comme on peut par ailleurs le voir en comparant les figures 2 et 4.
Avantageusement, la longueur du premier corset 160 est configurée pour obtenir un refroidissement du verre destiné à s’écouler dans la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation dès lors que le verre fondu obtenu par une fusion électrique présente généralement des températures plus élevées, par comparaison notamment à une fusion à flammes.
A titre d’exemple, la température du verre dans la zone de fusion est d’environ 1450°C quand la température souhaitée pour le verre dans la partie aval du prem ier corset est plutôt de l’ordre de 1300°C à 1350°C.
Selon une caractéristique du deuxième mode de réalisation, ladite au moins une élévation 161 de la sole 165 du premier corset 160 forme une partie dudit dispositif 170 de séparation assurant la fonction d’anti-retour du verre vers la zone 100 de fusion. Avantageusement, le dispositif 170 de séparation selon ce deuxième mode comporte respectivement un barrage 172 qui, similaire à celui du premier mode, est associé à ladite au moins une élévation 161 de la sole 165 du prem ier corset 160.
Le barrage 172 n’est toutefois pas positionné en amont du premier corset 160 mais à l’intérieur du premier corset 160 comportant ladite au moins une élévation 161 de la sole 165, longitudinalement entre ses extrémités amont et aval.
De préférence, le dispositif 170 de séparation comporte ici une seule élévation 161 de la sole 165.
Par comparaison avec un muret, ladite élévation 161 est directement formée par la sole 165 et non rapportée sur celle-ci de sorte que l’élévation 161 est constituée par le matériau réfractaire de l’infrastructure formant ladite sole 165 du premier corset 160. De plus, un muret est une structure étroite, de faible épaisseur, qui est soumise à une usure importante ne permettant pas de garantir durablement l’absence de retour du verre dans la zone de fusion.
Tel qu’indiqué précédemment, ladite élévation 161 est large en ce qu’elle s’étend longitudinalement sur la majeure partie de la longueur du prem ier corset 160, ladite élévation 161 participant avantageusement au refroidissement du verre dans le premier corset 160.
On décrira plus particulièrement ci-après un exemple de réalisation de l’élévation 161 de la sole 165 tel qu’illustré par la figure 3.
Sur la figure 3, l’élévation 161 comporte, successivement de l’amont vers l’aval, au moins un prem ier tronçon 164 ascendant, un deuxième tronçon 166 somm ital et un troisième tronçon 168 descendant.
Avantageusement, l’élévation 161 s’étend transversalement sur toute la largeur du prem ier corset 160.
Bien entendu, une telle élévation 161 peut présenter de nombreuses variantes géométriques quant à sa forme générale, ses dimensions, notamment selon la configuration de chacun des différents tronçons 164, 166 et 168 la constituant.
De préférence, le tronçon 164 ascendant est incliné d’un angle (a) déterminé de manière à former une rampe apte à provoquer une remontée du verre fondu vers le tronçon 166 somm ital de l’élévation 161 tel qu’illustré par la figure 3.
De préférence, le tronçon 164 ascendant est un plan incliné, présentant par exemple un angle (a) aigu compris entre 20° et 70°, ledit angle (a) étant noté (voir sur la figure 6 pour plus de lisibilité) comme l’angle compris entre le tronçon 164 ascendant de l’élévation 161 et l’horizontale en prenant ici comme référence la sole 150 plane de la zone 100 de fusion.
En variante (non représentée), le tronçon 164 ascendant est étagé par exemple réalisé en escalier avec au moins une marche, voire deux marches ou plus dont les dimensions en hauteur et/ou longueur peuvent être ou non identiques.
De préférence, le tronçon 166 sommital est plan, formant un plateau horizontal. Avantageusement, le tronçon 166 sommital s’étend ainsi longitudinalement sur une longueur donnée, de préférence ici supérieure ou égale à la moitié de la longueur totale du premier corset 160.
Le tronçon 166 sommital détermine une hauteur H1 maximale que présente l’élévation 161 et ce faisant détermine également, ici en partie seulement du fait du barrage 172, la section 180 du passage du verre fondu dans le prem ier corset 160.
De préférence, le tronçon 168 descendant de l’élévation 161 s’étend verticalement, relié par un angle droit à l’extrémité aval du tronçon 166 somm ital qui, plan, s’étend horizontalement.
Selon un autre exemple de réalisation, par exemple illustré par la figure 6 qui sera décrite ultérieurement, le tronçon 168 descendant est configuré pour accompagner progressivement l’écoulement du verre fondu du premier corset 160 vers la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation. Un tel tronçon 168 est par exemple formé par un plan incliné, lequel peut être étagé ou non, notamment réalisé en escalier à l’instar de la description donnée précédemment pour les variantes de réalisation du tronçon 164 ascendant.
Outre ladite au moins une élévation 161 qui vient d’être décrite, le dispositif 170 de séparation comporte également dans ce deuxième mode de réalisation au moins un barrage 172 comme dans le prem ier mode, ledit barrage 172 étant en partie immergé dans le verre fondu.
Le barrage 172 et l’élévation 161 formant en combinaison le dispositif 170 de séparation sont aptes à empêcher un retour du verre fondu de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation vers la zone 100 de fusion électrique, c’est à dire un retour depuis la première courroie 210 de convection du verre.
Avantageusement, le barrage 172 associé à ladite au moins élévation 161 permettent conjointement d’accroître le temps de séjour du verre dans la zone 100 de fusion électrique ce qui participe à l’obtention d’un verre de haute qualité.
Avantageusement, le barrage 172 est susceptible de présenter les mêmes caractéristiques que celles décrites précédemment pour le premier mode de réalisation.
De préférence, le barrage 172 est ainsi amovible, c’est à dire démontable, de sorte que ledit barrage 172 est susceptible d’être changé, voire réparé, notamment en raison de l’usure survenant au contact du verre, et ce grâce à quoi la maintenance du four hybride 10 s’en trouve facilitée.
De la même manière, le barrage 172 est réalisé en métal ou alliage de métaux non réfractaire, ledit barrage 172 étant alors apte à être refroidi par un circuit de refroidissement (non représenté) à fluide caloporteur, notamment un circuit du type « water jacket » selon les termes anglais usités.
En variante, le barrage 172 est réalisé en matériau réfractaire, typiquement en céram ique, par exemple un réfractaire électrofondu « AZS » (acronyme pour Alum ine-Zircon-Silice) ou encore un métal réfractaire comme le molybdène.
Tel qu’illustré par la figure 3, ledit au moins un barrage 172 est agencé longitudinalement entre les extrémités aval et amont du premier corset 160.
De préférence, le barrage 172 est positionné verticalement au-dessus du tronçon 166 sommital de l’élévation 161 .
Le barrage 172 s’étend transversalement sur toute la largeur du premier corset 160 tel qu’illustré par la figure 4.
Avantageusement, le barrage 172 est monté mobile verticalement pour permettre d’en régler la profondeur d’immersion dans le bain 130 de verre de sorte que la section 180 du passage du verre fondu située au-dessus du tronçon 166 somm ital de l’élévation 161 , est susceptible de varier en fonction du réglage de la profondeur du barrage 172 relativement à la profondeur P1 du verre déterm inée par la hauteur H 1 .
Avantageusement, le four hybride 10 comporte encore au moins un moyen 174 de séparation, tel qu’une cloison, pour séparer l’atmosphère de la zone 100 de fusion électrique et l’atmosphère de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation comportant notamment des fumées.
Tel qu’illustré par les figures 3 et 4, le moyen 174 de séparation est agencé à l’extrém ité amont du prem ier corset 160, adjacente à la zone 100 de fusion électrique.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le moyen 174 de séparation, formé ici par une cloison, est en contact avec la surface du verre, voire immergé à son extrémité libre, pour établir non seulement ladite séparation atmosphérique mais également pour retenir la couche 1 12 de mélange verifiable dans la zone 100 de fusion électrique.
Avantageusement, le moyen 174 de séparation assure ainsi une autre fonction à savoir celle de moyens 176 de blocage afin que la couche 1 12 de mélange vitrifiable présent en surface du bain 130 de verre ne pénètre pas dans le premier corset 160.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les moyens 176 de blocage sont donc formés par l’extrémité libre du moyen 174 de séparation constitué par la cloison qui s’étend à cet effet au niveau de la surface du bain 130, voire préférentiellement est immergée dans le bain 130 de verre.
En variante, les moyens 176 de blocage de la couche 1 12 sont structurellement distincts du moyen 174 de séparation, lesdits moyens 176 de blocage pouvant alors être adjacents ou distants desdits moyens 174 de séparation.
Une telle variante est en outre illustrée par la figure 5 ou 6 représentant un troisième mode de réalisation qui sera décrit plus en détail ultérieurement.
Le moyen 174 de séparation est par exemple situé en aval des moyens 176 de blocage, c’est à dire à distance de ceux-ci. En variante, le moyen 174 de séparation est accolé auxdits moyens 176 de blocage.
Par comparaison avec le premier mode de réalisation, la délimitation de la couche 1 12 de mélange vitrifiable n’est donc ici pas assurée par le barrage 172 mais soit par l’extrém ité libre du moyen 174 de séparation dans ce deuxième mode de réalisation illustré par les figures 3 et 4, soit par des moyens 176 de blocage distincts dans le troisième mode de réalisation illustré par la figure 5 ou 6.
On décrira ci-après, par comparaison avec le deuxième mode de réalisation tout particulièrement, un troisième mode de réalisation qui est illustré par la figure 5 (et par la figure 6 illustrant une variante de réalisation de l’élévation).
Dans ce troisième mode, le dispositif 170 de séparation dit « anti-retour » est uniquement constitué par au moins une élévation 161 de la sole 165 du prem ier corset 160, par comparaison avec le deuxième mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, voire avec le premier mode de réalisation, de sorte qu’il n’y a donc pas de barrage 172 mobile.
De préférence, le four hybride 10 comporte une élévation 161 de la sole 165 qui présente une hauteur H2, notée sur la figure 5 par rapport à l’horizontale au niveau de la sole 150 plane de la zone 100 de fusion prise comme référence, ladite hauteur H2 étant comparativement supérieure à la hauteur H 1 notée sur la figure 3.
Avantageusement, l’élévation 161 de la sole 165 du prem ier corset 160 est de forme identique à celle décrite précédemment en référence à la figure 3, à savoir constituée successivement d’un tronçon 164 ascendant, d’un tronçon 166 sommital formant un plateau et d’un tronçon 168 descendant.
Tel qu’illustré par la figure 5, la profondeur P2 entre la surface S de verre fondu et le tronçon 166 sommital de l’élévation 161 de la sole 165 est inférieure à la profondeur P1 .
Dans ce troisième mode de réalisation, la section 180 de passage du verre fondu n’est ainsi pas déterminée par le barrage 172 avantageusement monté mobile mais est uniquement déterm inée par ladite élévation 161 de la sole 165 de sorte que ladite section 180 de passage n’est notamment pas susceptible d’être modifiée.
En l’absence de barrage 172, le four hybride 10 comporte néanmoins au moins un moyen 174 de séparation comme dans le premier mode et le deuxième mode de réalisation, lequel est apte à séparer les atmosphères respectives de la zone 100 de fusion électrique et de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation.
Par ailleurs et tel que décrit précédemment en tant que variante pour le deuxième mode de réalisation, les moyens 176 de blocage sont préférentiellement distincts et séparés dudit moyen 174 de séparation.
En variante et comme dans le deuxième mode de réalisation, les moyens 176 de blocage sont formés par un moyen 174 de séparation dont l’extrémité libre, c’est-à-dire ici inférieure, est de préférence immergée dans le bain 130 de verre.
Selon une variante de réalisation de l’élévation 161 de la sole 165 du prem ier corset 160 illustrée par la figure 6, le tronçon 168 descendant est configuré pour accompagner progressivement l’écoulement du verre fondu vers la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation.
Un tel tronçon 168 est par exemple formé par un plan incliné, lequel peut être étagé ou non, notamment réalisé en escalier.
De préférence, le tronçon 168 est incliné d’un angle (P) déterminé de manière à former une rampe apte à provoquer une descente progressive du verre fondu vers la sole 250 de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation.
Pour le tronçon 168 descendant, l’angle (P) est un angle obtus qui peut par exemple présenter une valeur comprise entre 90° et 145°, ledit angle (P) correspondant à l’angle interne noté à la jonction du tronçon 166 sommital et du tronçon 168 descendant sur la figure 6.
En variante (non représentée), le tronçon 168 n’est pas plan mais étagé par exemple réalisé en escalier avec au moins une marche, voire deux marches ou plus dont les dimensions en hauteur et/ou longueur peuvent être ou non identiques.
Tel qu’illustré par les figures, la profondeur de verre n’est ici pas identique longitudinalement de part et d’autre de ladite au moins élévation 161 , respectivement entre la sole 150 plane de la zone 100 de fusion électrique et le début de la sole 250 de la zone 200 d’affinage et d’homogénéisation, en aval du premier corset 160, laquelle zone 200 d’affinage et d’homogénéisation est susceptible de présenter au moins une variation de profondeur.
Comme indiqué précédemment, une telle élévation 161 peut présenter de nombreuses variantes géométriques quant à sa forme générale, ses dimensions, notamment selon la configuration de chacun des différents tronçons 164, 166 et 168 la constituant.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Four hybride (10) de fabrication de verre pour alimenter une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu, ledit four hybride (10) comportant d’amont en aval :
- une zone (100) de fusion électrique à voûte froide (140) comportant des électrodes (1 10) pour fondre un mélange vitrifiable afin d’obtenir un bain (130) de verre ;
- une zone (200) d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude, comportant une première courroie (210) de convection et une deuxième courroie (220) de convection ; et
- une zone (300) de refroidissement du verre formée par un bassin (310) de conditionnement qui, parcourue par ladite deuxième courroie (220) de convection, est reliée à au moins un canal (400) d’écoulement, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte au moins un corset (160) qui, dit premier corset, comporte une sole (165) et relie la zone (100) de fusion électrique à la zone (200) d’affinage et d’homogénéisation du verre, et en ce que ledit four hybride (10) comporte un dispositif (170) de séparation dit « anti-retour » qui, positionné au niveau dudit premier corset (160), est configuré pour empêcher un retour du verre fondu de la zone (200) d’affinage et d’homogénéisation vers la zone (100) de fusion.
2. Four selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif (170) de séparation comporte un barrage (172) destiné à être en partie immergé dans le bain (130) de verre.
3. Four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (170) de séparation comporte au moins une élévation (161 ) de la sole (165) du premier corset (160).
4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une élévation (161 ) de la sole (165) comporte, de l’amont vers l’aval, au moins un tronçon (164) ascendant, un tronçon (166) somm ital et un tronçon (168) descendant.
5. Four selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le barrage (172) est agencé dans le prem ier corset (160) au-dessus du tronçon (166) somm ital de l’élévation (161 ) de la sole (165).
6. Four selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l’un au moins desdits tronçon (164) ascendant et tronçon (168) descendant de ladite au moins une élévation (161 ) de la sole (165) est incliné par rapport à l’horizontale et/ou comporte un tronçon (166) somm ital formant un plateau.
7. Four selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins une élévation (161 ) présente une hauteur (H 1 , H2) maximale qui déterm ine, en tout ou en partie, une section (180) de passage du verre fondu dans le prem ier corset (160).
8. Four selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le barrage (172) est monté mobile verticalement pour permettre d’en régler la profondeur d’immersion dans le bain (130) de verre.
9. Four selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le barrage (172) est amovible, c’est-à-dire démontable, afin notamment d’en permettre le changement en cas d’usure et de faciliter la maintenance du four.
10. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte au moins un moyen (174) de séparation atmosphérique, tel qu’une cloison verticale, qui est apte à séparer l’atmosphère de la zone (100) de fusion électrique à voûte froide et l’atmosphère de la zone (200) d’affinage et d’homogénéisation à voûte chaude.
1 1 . Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte des moyens (176) de blocage qui, agencés au niveau de l’extrém ité amont du prem ier corset (160), sont aptes à retenir la couche (1 12) de mélange verifiable dans la zone (100) de fusion électrique de sorte que ledit mélange vitrifiable présent en surface du bain (130) de verre ne pénètre pas dans le premier corset (160).
12. Four selon la revendication 1 1 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (176) de blocage de la couche (1 12) de mélange vitrifiable sont formés par le barrage (172).
13. Four selon la revendication 1 1 prise en combinaison avec la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens (176) de blocage sont formés par les moyens (174) de séparation dont l’extrémité libre s’étend au niveau de la surface du bain (130), voire est immergée dans le bain (130) de verre.
14. Four selon la revendication 1 1 prise en combinaison avec la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens (176) de blocage sont distincts desdits moyens (174) de séparation, lesdits moyens (176) de blocage étant accolés ou distants des moyens (174) de séparation.
15. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte des moyens (500) de refroidissement du verre qui sont aptes à refroidir le verre dans le prem ier corset (160), en particulier au moins un dispositif (510) de refroidissement par circulation d’air.
16. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (1 10) sont agencées en surface de manière à plonger dans le mélange vitrifiable, lesdites électrodes (1 10) plongeantes s’étendant de préférence verticalement.
17. Four selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les électrodes (1 10) sont agencées à travers une sole (150) de la zone (100) de fusion de manière à être immergées dans le mélange vitrifiable, lesdites électrodes (1 10) montantes s’étendant de préférence verticalement.
18. Four selon la revendication 16, caractérisé en ce que la zone (100) de fusion électrique comporte une zone de faible convection, dite zone tampon (134), située entre l’extrém ité libre des électrodes (1 10) plongeantes et une sole (150) de la zone (100) de fusion.
19. Four selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zone (100) de fusion est configurée pour présenter une profondeur (P) déterm inée de manière à obtenir ladite zone tampon (134) de faible convection, de préférence la profondeur (P) est supérieure à 600 mm , voire préférentiellement supérieure à 800 mm .
20. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la prem ière courroie (210) de convection et la deuxième courroie (220) de convection sont séparées par une zone (230) d’inversion des courroies (210, 220) déterminée par un point chaud ou source correspondant au point le plus chaud du verre et en ce que la zone (200) d’affinage et d’homogénéisation comporte au moins un brûleur (215) qui est agencé pour obtenir ledit point chaud déterminant ladite zone (230) d’inversion des courroies.
21 . Four selon la revendication 20, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte un muret (260) qui est agencé dans ladite zone (230) d’inversion des courroies.
22. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le four hybride (10) comporte des moyens de modulation tels que du « boosting » électrique et/ou des bouillonneurs qui, agencés dans la zone (200) d’affinage et d’homogénéisation, sont aptes à permettre de moduler la convection desdites courroies (210, 220) afin de faciliter la conduite de la fabrication du verre.
23. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bassin (310) de conditionnement de la zone (300) de refroidissement comprend, d’amont en aval, un deuxième corset (320) puis une braise (330).
24. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le four hybride (10) est configuré pour alimenter en verre ladite unité de flottage du verre avec une tirée supérieure ou égale à 400 tonnes par jour, préférentiellement comprise entre 600 et 900 tonnes par jour, voire de 1000 tonnes par jour ou plus, ledit verre de haute qualité présentant moins de 0, 1 bulle par litre, préférentiellement moins de 0,05 bulle par litre.
25. Ensemble pour la fabrication de verre plat comportant un four hybride (10) de fabrication de verre selon l’une quelconque des revendications précédentes et une unité de flottage du verre sur un bain de métal fondu qui, agencée en aval, est alimentée en verre par ledit four (10) par l’intermédiaire dudit au moins un canal (400) d’écoulement.
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