[发明专利]形成粒状玻璃批料组合物同时减少排气流中挥发性组分的方法

说明书

交叉引用的相关申请

本申请请求1999年7月13提交的美国临时申请No.60/143，602的利益。

技术领域

本发明涉及一种在形成粒状玻璃批料组合物的同时减少玻璃熔炉排气流中挥发性组分的方法。

背景技术

当玻璃批料组合物在玻璃熔炉中熔化时，挥发性组分会从一种或多种玻璃批料中释放出来。这里所用的术语“玻璃批料”或“玻璃批料组合物”是指一种或多种玻璃原料其在熔化时形成的一种特定的玻璃组合物。特别是当熔化玻璃原料以形成确定类型的玻璃组合物如“E型玻璃”时，挥发性组分如含硼、氟和/或硫的化合物会释放到炉内气氛中。根据气氛的温度和湿度，这些挥发性组分可形成气态化合物如HF、SO₂、和H₃BO₃或者凝结成固体化合物如HBO₂。挥发性组分从玻璃批料的损失不仅会增加批料的成本并且当排气流排放到大气时还会造成许多的问题。例如，在高温时，这些挥发性组分可形成腐蚀性很强的酸性气体而夹带在排气系统中。随着排气流的冷却，腐蚀性酸气以及其它不需要的粒状材料会在排气系统中凝结从而损坏系统部件、提高维护成本、降低运行效率并产生排放控制问题。比如，现已发现H₃BO₃气体的凝结会形成粘性的固体微粒(HBO₂)从而阻塞管路系统和过滤系统并增加排放气流中的可见的排放物(或浊度)。尽管所有这些挥发性成分都具有一定的排放物控制问题，但人们特别关注的是难以控制并回收的挥发性硼化物。

通常，人们在减少或消除排气物中的挥发性组分这方面的工作都会涉及专门的干洗法、湿洗法或者两者的结合的使用。美国专利No.4,208,201公开了一种方法，在该方法中，将批料室(batch house)中的粉末引到一个或多个熔炉的排气流中。这种粉末颗粒直径优选为十个微米或更大，其可形成凝结核，排气流中的可凝成分会凝结在凝结核上(第2栏的第38-44行)。粉末颗粒在与排气混合后从排气流中过滤出来并返回到批料源并被重复利用(参见第2栏的第67-68行和第3栏的第1-2行)。美国专利No.3,995,005和3,969,482公开了一种利用两级工艺处理熔炉烟气的方法，包括：第一步，用碱性溶液或碱性料浆冷却烟气形成盐；第二步，使烟气与粒状吸附材料接触从而将剩余的酸气去掉。烟气在与吸附材料混合前的温度优选为约从200°F到300°F(约从93℃到149℃)。此外烟气中剩余的酸气在与吸附材料的混合前其浓度优选降到少于约百万分之五百，这是因为吸附过程在高浓度下通常都不够经济(参见US3,969,482第7栏第33-38行)。还有，引到袋式收尘室中的气流温度优选为低于约185°F(约85℃)，从而使那些沉积在袋滤器中的硼酸的挥发性降到最小。

这样的两步式工艺比较复杂、昂贵并且运行和维护起来也很困难。此外，还发现通过冷凝回收硼化物，例如将含有挥发性硼酸的烟气引到温度低于约190°F(约88℃)的袋滤器中会因粘性硼酸凝结物的沉积而导致管道系统阻塞并堵死过滤袋(bag-blinding)。这里所用的术语“堵死过滤袋”是指过滤袋被涂渍或被阻塞，这样穿过布袋的气流严重受阻。此外，这种系统中无法从烟气中回收能量，或者回收不到能量。

其它还有许多专利文献都是使排气流穿过一床或一塔颗粒状批料而从烟气或熔炉的排气流中回收能量、粒料和挥发性组分的。美国专利文献US3,953,190公开了一种具有玻璃批料球的预热器和再循环的结构，其具有一个中段，热的排气穿过其中。当排气穿插过该结构时，该球被加热同时气流被冷却从而使挥发性材料和粉末在这里凝结(参见第3栏第31-35行)。进入该结构的气体温度约从1000°F到1600°F(即约从538℃到871℃)，在其穿过该结构时则被冷却到大约600°F(约316℃)，并在约450°F下排放(参见第4栏第6-13行)。预热后的小球接着被送到熔炉中。美国专利文献US4,248,615公开了一种在玻璃生产工艺中回收能量并降低污染的方法，其中熔炉的烟气被导入一个含有成块批料的预热器中从而在它们引入炉堂之前加热这些块料。气体在穿过预热器之后，进到一个或多个预调理室中从而在成块批料引入预热器之前对其进行预热。颗粒会因块料的“过滤”作用而从烟气分离出来(参见第6栏第7-8行)。此外，某些气体污染物也会随着烟气温度的下降而凝结回收(参见第6栏第11-15行)。