[发明专利]预热制备玻璃的颗粒或颗粒的方法以及制备玻璃的设备

说明书

本发明一般来说涉及高温熔炉领域，特别是适用于玻璃制造，其中玻璃形成材料被熔融。

传统上用于熔融玻璃形成材料的玻璃熔融炉是空气燃烧炉。因为玻璃形成材料的熔融需要非常高的温度，所以玻璃熔融炉的操作温度是所有工业熔炉中最高的其中之一。这种高操作温度使得大量燃烧炉产生的热在烟道上损失。当燃烧炉使用周围空气和天然气进行燃烧时，一般只有燃烧炉产生能量的百分之十五至二十左右可在玻璃熔融炉中作为可用热而被利用。

本领域技术人员已经有了解决该问题的办法，那就是将玻璃熔融炉的烟道气和输入的空气进行间接热交换将输入空气预热从而将热传递回玻璃熔融炉中而不是从烟道中白白逸走。本领域技术人员均知道这种热交换器是再生换热炉，它们显著地提高了工业用空气燃烧玻璃熔融炉的效率。

大家所知的NOx即氮氧化物被认为是有害的环境污染物，NOx排放量的减少量是一个日益重要的目标。基于二方面的原因，传统的空气燃烧玻璃熔融过程是NOx的重要发生源。首先，空气的近80％是氮，因而大量的氮被带入形成NOx的燃烧过程中。其次，玻璃熔融操作所需的高温动力学上适于NOx的形成。

大家知道通过使用氧或富氧空气作为氧化剂可以提高玻璃熔融步骤的热效率。此外，氧或富氧空气的使用减少了燃烧区中存在的氮量，取而代之的是等量的氧分子。然而尽管使用氧可提高热效率，但是氧的耗费经常使得到用氧作为氧化剂的玻璃熔融比传统的利用空气作为氧化剂的玻璃熔融花费为高。

在玻璃熔融领域一项最近重要的进展是美国专利4973364中Kobayashi所公开并进行权利要求的方法，其中玻璃形成材料在输入到熔融器皿之前进行了预热。

尽管碎玻璃即循环使用的废玻璃的预热最近已成功地在工业上的空气燃烧玻璃熔炉生产中采用，但是原材料的预热则有几方面的困难而限制了其在工业上的成功应用。一个问题是一些玻璃形成材料即使在低于1000°F的温度下也易在预热器中烧结从而使被预热的玻璃形成材料难以顺畅的流动。另一个问题是细的原料混入了烟道气中使烟道气出现高粉尘浓度，从而在排气管道上需要昂贵的污染控制设备投资。

在使用氧气或富氧空气的玻璃熔融炉中，高的烟道气温度带来了一个另外的技术难题。目前工艺水平的碎玻璃预热器和分批原料预热器的设计均是针对处理同流换炉或交流热热炉换热后的来自空气燃烧炉的较低温度的烟道气的。一般烟道气的最大入口温度低于1500°F。高温烟道必须通过用却冷空气稀释或用热交换器来冷却。这会减低总的热效率，并增加系统的复杂性。

因此，需要建立能克服在此以前预热器方面所遇到的各种问题的改良方法，因此本发明的目的就是提供一种能显著降低排气中污染物水平的带高效预热器的系统。

一旦本领域技术人员阅读了本发明的专利公开，上述目标及其它目标都将要得甚为明了，本发明的一个方面是：

预热玻璃形成颗粒的方法，包括：

(A)在玻璃熔融区产生热烟道气，所述的热烟道气包含粒状物和可冷凝的挥发性物质；    

(B)将热烟道气从玻璃熔融区通到包含气体冷却区和过滤区的预热器皿中；

(C)将冷的制备玻璃的颗粒物送到预热器中，在过滤区形成一张制备玻璃的颗粒物的床；

(D)将热烟道气通过冷却压，同时通过对制备玻璃的颗粒物的热辐射使烟道气的温度至少降低200°F；

(E)将来自冷却区的烟道气通过保持固定状态的制备玻璃的颗粒物床，将烟道气中的粒状物在床上过滤下来，并且将烟道气中的挥发性物质在制备玻璃的颗粒物上冷凝下来，同时加热了所述床；和

(F)将加热后的制备玻璃的颗粒物从预热器转移到玻璃熔融区，将净化的烟道气从预热器中排除。

优选的是，上述的方法中至少部分烟道气是通过燃料和至少含30％氧的氧化剂的燃烧产生的。

另外优选的是，上述的方法中进一步包括在冷却区内将热烟道气通过大量下降的玻璃形成颗粒流。

本发明的另一方面包括：

玻璃熔融设备，其中包括：(A)玻璃熔融器皿；(B)包含冷却区和过滤区的预热器皿；(C)将制备玻璃的颗粒物送到预热器皿中的装置和在预热器皿的过滤区形成制备玻璃的颗粒物固定床的装置；(D)将未自玻璃熔融器皿的烟道气送到预热器皿的冷却区、通过在过滤区中的制备玻璃的颗粒物床并从预热器中排击的装置；和(E)将预热器中的制备玻璃的颗粒物送到玻璃熔融器皿的装置。

本发明的另一方面包括：

预热颗粒的方法，包括：

(A)在炉区产生热烟道气，所述的热烟道气包含粒状物；