DE60022200T2 - Verfahren zur herstellung teilchenförmiger glasmengenzusammensetzungen und reduzierung flüchtiger komponenten aus abgasen - Google Patents

Verfahren zur herstellung teilchenförmiger glasmengenzusammensetzungen und reduzierung flüchtiger komponenten aus abgasen Download PDF

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Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahrensweisen zur gleichzeitigen Bildung einer teilchenförmigen Glaschargen-Zusammensetzung und Verringerung flüchtiger Komponenten in einem Abgas-Strom aus einem Glasschmelzofen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Wenn Glaschargen-Zusammensetzungen in einem Glasschmelzofen geschmolzen werden, können flüchtige Komponenten von einem oder mehreren der Glaschargen-Materialien freigesetzt werden. Die Begriffe „Glascharge" oder „Glaschargen-Zusammensetzung", wie sie in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet werden, bedeuten eines oder mehrere Glaschargen-Materialien, die dann, wenn sie geschmolzen werden, eine spezielle Glas-Zusammensetzung bilden. Insbesondere werden dann, wenn Glaschargen-Materialien zur Herstellung bestimmter Arten einer Glas-Zusammensetzung geschmolzen werden, z. B. „E-Glas", flüchtige Komponenten wie beispielsweise Bor, Fluor und/oder Schwefel enthaltende Verbindungen in die Ofen-Atmosphäre freigesetzt. In Abhängigkeit von der Temperatur und Feuchtigkeit der Atmosphäre können diese flüchtigen Komponenten gasförmige Verbindungen wie beispielsweise HF, SO2 und H3BO3 bilden oder können unter Bildung fester Verbindungen wie beispielsweise HBO2 kondensiert werden. Der Verlust derartiger flüchtiger Komponenten aus der Glascharge erhöht nicht nur die Chargen-Kosten, sondern schafft auch Probleme, wenn der Abgas-Strom in die Atmosphäre abgelassen wird. Beispielsweise können diese flüchtigen Komponenten bei hohen Temperaturen hochgradig korrosive saure Gase bilden, die in dem Abgas-System mitgerissen werden. In dem Maße, in dem sich der Abgas-Strom abkühlt, kann ein Kondensieren von korrosiven Säuren und anderen unerwünschten teilchenförmigen Materialien in dem Abgas-System auftreten, was eine Beschädigung von System-Komponenten, erhöhte Wartungskosten, reduzierte Betriebseffizienz und Emissions-Kontroll-Probleme hervorruft.
  • Beispielsweise wurde gefunden, dass die Kondensation von gasförmigen H3BO3 unter Bildung eines klebrigen, festen Teilchenmaterials (HBO2) Rohr-Systeme und Filter-Systeme verstopft und zu sichtbaren Emissionen (oder Opazität) des abgelassenen Abgas-Stroms beiträgt. Zwar präsentieren alle diese flüchtigen Komponenten bestimmte Emissions-Kontroll-Probleme; von besonderer Problematik sind jedoch die verflüchtigten Bor-Verbindungen, die schwierig zu kontrollieren und zurückzugewinnen sind.
  • Typischerweise schließen Versuche zum Verringern oder Eliminieren flüchtiger Komponenten aus einem Abgas-Strom die Verwendung spezialisierter Nass- oder Trocken-Wasch-Prozesse oder eine Kombination von beiden ein. Das US-Patent Nr. 4,208,201 offenbart ein Verfahren, in dem Staub aus einem Chargen-Kasten in einen Abgas-Strom von einem oder mehreren Schmelzöfen eingeleitet wird. Die Staub-Teilchen, die vorzugsweise einen Durchmesser von 10 Mikron oder mehr haben, bilden Kerne, auf denen kondensierbare Komponenten in dem Abgas kondensieren (Spalte 2, Zeilen 38 bis 44). Nach Mischen mit dem Abgas werden die Staub-Teilchen aus dem Abgas-Strom heraus filtriert und der Chargen-Quelle wieder zugeführt und erneut verwendet (Spalte 2, Zeilen 67 bis 68, und Spalte 3, Zeilen 1 bis 2).
  • Die US-Patente Nrn. 3,995,005 und 3,969,482 offenbaren Verfahren zur Behandlung von Rauchgas aus einem Schmelzofen unter Verwendung eines Zwei-Stufen-Prozesses, der einen ersten Schritt des Abschreckens bzw. Quentchens des Rauchgases mit einer Alkali-Lösung oder Aufschlämmung eines basischen Materials unter Bildung eines Salzes und einen zweiten Schritt des In-Kontakt-Bringens des Rauchgases mit einem teilchenförmigen absorbierenden Material unter Entfernung von restlichem saurem Gas umfasst. Vorzugsweise liegt die Temperatur des Rauchgases im Bereich von etwa 200° F bis etwa 300° F (etwa 93° C bis etwa 149° C) unmittelbar vor dem Mischen mit dem absorbierenden Material. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Konzentration des restlichen sauren Gases in dem Rauchgas auf einen Wert von weniger als etwa 500 Teilen pro Million (parts per million, ppm) vor dem Mischen mit dem absorbierenden Material reduziert wird, da der Absorptionsprozess allgemein nicht wirtschaftlich einsetzbar bei höheren Konzentrationen ist (Spalte 7, Zeilen 33 bis 38, des US-Patents Nr. 3,969,482). Es ist auch bevorzugt, dass die Temperatur des in den Chargen-Kasten eingeleiteten Gasstroms unter etwa 185° F (etwa 85° C) liegt, um die Flüchtigkeit der Borsäure zu minimieren, die in dem Beutelfilter abgeschieden wird.
  • Derartige Zwei-Stufen-Prozesse sind komplex, teuer und können schwierig zu betreiben und aufrechtzuerhalten sein. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass die Rückgewinnung von Bor-Verbindungen durch Kondensation wie beispielsweise durch die Einleitung von Rauchgas, das flüchtige Borsäure-Spezies enthält, in Beutelfilter bei Temperaturen von weniger als etwa 190° F (etwa 88°C) zu einem Verstopfen der Rohre und zu einem Zusetzen des Beutels aufgrund der Abscheidung von klebrigen Borsäure-Kondensate darauf führen kann. Der Begriff „Zusetzen des Beutels", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bedeutet, dass der Filterbeutel überzogen oder verstopft wird, so dass ein Luftstrom durch den Beutel stark behindert wird. Weiter wird kaum eine oder gar keine Rückgewinnung von Energie aus dem Rauchgas in einem derartigen System erreicht.
  • Andere Patente wurden auf die Rückgewinnung von Energie, teilchenförmigen Materialien und flüchtigen Stoffen aus einem Rauchgas-Strom oder Abgas-Strom eines Glasschmelzofens durch Hindurchführen des Abgas-Stroms durch ein Bett oder eine Säule aus pelletisierten Glaschargen-Materialien gerichtet. Das US-Patent Nr. 3,953,190 offenbart eine Vorheizungs- und Recycling-Struktur, die Glaschargen-Pellets aufweist und einen Zwischenabschnitt enthält, durch den heißes Abgas hindurch geleitet wird. In dem Maße, in dem das Abgas durch die Struktur hindurch tritt, werden die Pellets erhitzt, und der Gasstrom wird abgekühlt und erlaubt so die Kondensation flüchtiger Materialien und Staub darin (Spalte 3, Zeilen 31 bis 35). Die Temperatur des Gases, das in die Struktur eintritt, liegt im Bereich von etwa 1.000° F bis etwa 1.600° F (etwa 538° C bis etwa 871° C) und wird auf etwa 600° F (etwa 316° C) bei Hindurchtreten durch die Struktur abgekühlt, und das Gas wird bei einer Temperatur von etwa 450° F abgelassen (Spalte 4, Zeilen 6 bis 13). Die vorgeheizten Pellets werden anschließend in den Schmelzofen geleitet.
  • Das US-Patent Nr. 4,248,615 offenbart ein Verfahren zur Rückgewinnung von Energie und zur Senkung der Verschmutzung in einem Glas-Herstellungs-Prozess, in dem Rauchgas aus einem Schmelzofen in einen Vorheizer geleitet wird, der agglomerierte Chargen-Materialien enthält, um das agglomerierte Material vor seiner Einführung in den Ofen aufzuheizen. Nach Durchlaufen des Vorheizers wird das Gas in eine oder mehrere Vorkonditionierungs-Kammern geführt und heizt dort agglomerierte Chargen-Materialien vor ihrer Einführung in den Vorheizer auf. Teilchenförmige Materialien können aus dem Rauchgas aufgrund der „filterartigen" Wirkung der Agglomerat-Teilchen getrennt werden (Spalte 6, Zeilen 7 bis 8). Zusätzlich können einige gasförmige, Verschmutzung hervorrufende Spezies aufgrund einer Kondensation zurückgewonnen werden, da die Temperatur in dem Rauchgas gesenkt wird (Spalte 6, Zeilen 11 bis 15).
  • Zwar sind solche Verfahren und Vorrichtungen passend zur Verwendung bei Pellet-artigen Chargen-Materialien, doch neigen sie dazu, ineffizient in Bezug auf die Rückgewinnung von flüchtigen Stoffen zu sein, und zwar aufgrund der geringen aktiven Oberfläche, die mit agglomeriertem oder Pellet-förmigen Materialien verbunden sind, und sie sind nicht gut geeignet zur Verwendung bei teilchenförmigen Glaschargen-Materialien aufgrund von Schwierigkeiten, die mit dem Hindurchleiten eines Abgas-Stroms durch ein Bett aus teilchenförmigem Material verbunden sind. Beispielsweise kann das Hindurchleiten eines heißen Abgas-Stroms durch ein Bett aus nicht-agglomerierten, teilchenförmigen Materialien zur Bildung von Staub und zum Verlust feiner Teilchen sowie zur Bildung von Aggregaten und zu hohen Druckabfällen im System führen. Teilchenförmige Glaschargen-Materialien neigen auch dazu, dass es schwierig ist, sie zu fluidisieren, und zwar aufgrund ihrer feinen Teilchengröße.
  • Die US-Patente Nrn. 4,298,369 und 4,282,019 offenbaren Systeme zum Vorheizen von Pellet-förmigen Chargen-Materialien mit Rauchgasen unter Verbessern des Entfernens von flüchtigen Spezies von dem Rauchgas. Das US-Patent 4,298,369 offenbart einen Glas-Herstellungs-Prozess, in dem ein teilchenförmiges Bor- und/oder Fluor-Reaktiv-Material in den Rauchgas-Strom eingeleitet und mit diesem zur Umsetzung gebracht wird, und zwar bei einer Temperatur über etwa 500° C (etwa 932° F) (Spalte 2, Zeilen 1 bis 8). Vorzugsweise wird das reaktive Material dem Rauchgas auf Oxid-Basis in einer solchen Menge zugesetzt, dass ein Gewichtsverhältnis des Oxids zu der Gesamtmenge Bor und/oder Fluor, die in den Gasen strömt, die von dem Wärmetauscher kommen, wenigstens 4 und mehr ist, typischerweise das 5- bis 10-Fache dieses Verhältnisses (Spalte 5, Zeilen 17 bis 24). Das Rauchgas wird dann durch einen Schlacken-Kasten geleitet, um große Teilchen zu entfernen, und wird dann durch ein Bett aus Pellet-förmigem Glaschargen-Material geleitet, um das Pellet-förmige Material vorzuheizen, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 500° C (etwa 932° F). Das US-Patent Nr. 4,282,019 offenbart ein Verfahren zum Calcinieren von Colemanit, bei dem die Verschmutzung reduziert wird und Pellet-förmige Chargen-Materialien vorgeheizt werden, in dem roher Colemanit in einen Rauchgas-Strom bei einer Temperatur oberhalb von etwa 500° C (etwa 932° F) geleitet wird, um den Colemanit zu dekrepetieren und mit flüchtigem Bor und/oder Fluor in dem Gas zur Umsetzung zu bringen. Das Gas und der Colemanit werden dann durch einen Zyklon-Separator unter Trennen und Rückgewinnen des Colemanits geleitet. Nach dem Abtrennen wird das Gas durch einen Pellet-Vorheizer geleitet. Vorzugsweise liegt die Temperatur des Gases, das durch den Pellet-Vorheizer strömt, oberhalb von 500° C (etwa 932°F) (Spalte 3, Zeilen 58 bis 63).
  • Auch hier sind die Verfahren nicht gut zur Verwendung in Systemen geeignet, in denen nicht-pellet-förmige Chargen-Materialien in einen Schmelzofen geleitet werden, und zwar aufgrund der Schwierigkeiten, die mit einem Durchleiten eines Abgas-Stroms durch ein Bett aus teilchenförmigen Materialien verbunden sind (wie dies oben diskutiert wurde).
  • Es wurden Versuche zum Vorheizen von teilchenförmigen Materialien unter Verwendung von Abgas unternommen. Das US-Patent Nr. 4,099,953 offenbart die Verwendung eines Fließbett-Vorheizers zum Vorheizen von Ausgangsmaterial für eine Glaschargen-Zusammensetzung. Abgas wird von einem Schmelzofen in ein Fließbett zum Vorheizen der Ausgangsmaterialien, die darin enthalten sind, geleitet. Ein Hochleistungs-Filter wird zum Sammeln feiner Teilchen verwendet, die in den Restgasen des Fließbett- Vorheizers mitgerissen werden. Das US-Patent Nr. 4,349,367 offenbart ein Verfahren zur Rückgewinnung von Abwärme unter Verwendung eines granularen Wärme-Austauscher-Mediums, in dem Abgas durch ein erstes Bett aus einem körnchenartigen Material geleitet und so daraus Wärme zurückgewonnen wird. Das aufgeheizte körnchenförmige Medium wird dann in ein zweites Bett geleitet, wo es zum Vorheizen von Verbrennungsluft verwendet wird. Teilchen in dem Abgas-Strom können durch das körnchenförmige Wärme-Austausch-Medium des ersten Betts zurück gewonnen werden, oder sie können vor einem Durchlaufen durch das erste Bett durch Kontakt mit einem Bett aus Glasbruch-Material herausgefiltert werden. Das Glasbruch-Material kann dann in den Schmelzofen geleitet werden. Jedoch beschäftigt sich keines dieser Patente mit der Rückgewinnung flüchtiger verunreinigender Stoffe aus dem Abgas-Strom.
  • Die Druckschrift US-A 4,358,304 betrifft ein Verfahren zum Entfernen flüchtiger Stoffe aus heißen Ofen-Gasen durch Hindurchleiten der heißen Gase durch eine Schicht aus feuchten Pellets, die das Glaschargen-Material enthalten. Gemäß der Lehre dieser Druckschrift ist es wichtig, dass die Pellets feucht sind, um Bor enthaltende Verbindungen aus dem Abgas zu extrahieren. Aufgrund des Vorhandenseins großer Mengen von Wasser ist es weiter wichtig, dass die Auslass-Temperatur des Abgases auch hoch ist, in jedem Fall höher als 121° C, um ein Kondensieren von Dampf zu verhindern.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein wirksames Verfahren zum Verringern und Rückgewinnen einer Vielzahl flüchtiger Komponenten, insbesondere flüchtiger Bor-Verbindungen, aus einem Abgas-Strom, das zusammen mit einem Zuleitungs-System für teilchenförmige Glaschargen-Materialien verwendet werden kann und das eine verringerte System-Komplexität, verringerte Chargen-Kosten, eine verbesserte Verwendung von Energie und verbesserte Filteranlagen-Betriebsmöglichkeiten vorsieht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt bereit ein Verfahren zur Bildung einer teilchenförmigen Glaschargen-Zusammensetzung und Verringerung von flüchtigen Komponenten in einem Abgas-Strom durch
    • (a) Mischen eines Abgasstroms, enthaltend eine oder mehrere flüchtige Komponenten, mit einer Mehrzahl von teilchenförmigen Glaschargenmaterialien und Verdünnungsluft,
    • (b) Umsetzen wenigstens eines Teils der teilchenförmigen Glaschargenmaterialien mit wenigstens einem Teil der einen oder mehreren der flüchtigen Komponenten des Abgases, um die Menge des einen oder der mehreren flüchtigen Komponenten in dem Abgasstrom zu verringern,
    • (c) Kühlen des gemischten und umgesetzten Stroms aus den Schritten (a) und (b) durch Zugeben von zusätzlicher Verdünnungsluft,
    • (d) Trennen der teilchenförmigen Glaschargenzusammensetzung von dem Abgasstrom, und
    • (e) Ausstoßen des Abgasstroms mit einer reduzierten Menge von flüchtigen Komponenten in die Atmosphäre.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Reagenz-Material gewählt aus der Gruppe, die besteht aus Erdalkalimetall-Verbindungen, Alkalimetall-Verbindungen, Aluminium-Verbindungen, Silicium-Verbindungen und Mischungen daraus, und das Reagenz-Material wird in einer Menge zugesetzt, die wenigstens die 5-fache Menge der stöchiometrischen molaren Menge ist, die nötig ist, um eine vollständige Umsetzung mit der wenigstens einen der einen oder mehreren flüchtigen Verbindungen in der Misch-Kammer zu bewirken.
  • Vorzugsweise weist die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung, die wenigstens ein Reagenz-Material umfasst, das mit wenigstens einer der einen oder mehreren flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms reagieren kann, einen Mangel an der wenigstens einen der einen oder mehreren flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms auf, mit denen das Reagenz-Material reagieren kann. Weiter kann das teilchenförmige Glaschargen-Material mit anderen teilchenförmigen Glaschargen-bildenden Materialien unter Bildung einer Glaschargen-Zusammensetzung gemischt werden.
  • Kurze Beschreibung der Figur
  • Die vorstehende Zusammenfassung und die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird besser verstanden bei Lesen in Zusammenhang mit der beigefügten Figur.
  • 1 ist ein schematisches Fließdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung stellt kosteneffiziente Verfahrensweisen zur Bildung einer Glaschargen-Zusammensetzung aus einer teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung unter gleichzeitiger Verringerung der Menge an flüchtigen Komponenten in einem Abgas-Strom und zum anschließenden Zuleiten der Glaschargen-Zusammensetzung in einen Glasschmelzofen bereit. Vorteile der Verfahren der vorliegenden Erfindung schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf verringerte Schacht-Emissionen, verbesserte Rückgewinnung flüchtiger Bor-Verbindungen, verringerte Chargen-Kosten, gesteigerte Verwendung von Energie, verbesserte Betriebsweise der Filteranlage und verringerte System-Komplexität. Zusätzlich sind die Verfahrensweisen der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet zur Verwendung bei mit Sauerstoff-Brennstoff befeuerten Schmelzöfen (wie sie nachstehend diskutiert werden).
  • Die Verfahrensweisen der vorliegenden Erfindung sind geeignet zur Verwendung in einer Vielzahl von Glas-Herstellungs-Verfahren, die einschließen, jedoch nicht beschränkt sind auf: Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Glasfasern, Verfahren zur Herstellung von Float-Glas, Verfahren zur Herstellung von Faserglas-Isolierung und andere Glas-Herstellungs-Verfahren, die Bor enthaltende Glas-Zusammensetzungen einschließen, die Fachleuten in diesem technischen Bereich wohlbekannt sind.
  • Es wird nun auf 1 Bezug genommen. Darin ist ein Glasschmelzofen 10 gezeigt, der einen oder mehrere Abgas-Auslässe 12 und ein oder mehrere Einlässe 14 für eine Glascharge aufweist. Der Glasschmelzofen 10 kann irgendein Typ von Glasschmelzofen sein, wie er in diesem technischen Bereich bekannt ist, beispielsweise ein direkt befeuerter Ofen. Wenn der Glasschmelzofen 10 ein direkt befeuerter Ofen ist, kann der Verbrennungs-Brennstoff irgendein Typ sein, wie er in diesem technischen Bereich bekannt ist, beispielsweise Naturgas oder ein fossiler Brennstoff. In einer besonderen, nicht beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das bevorzugte Verbrennungsgas, das in dem direkt befeuerten Ofen verwendet wird, Sauerstoff (sogenannte „Oxy-Fuel"-Öfen). Die Verwendung von Sauerstoff als Brennstoff verringert die Anforderungen an den Gasstrom, eliminiert Stickoxid-Emissionen und verbesserte die Effizienz des Schmelzvorgangs. Jedoch wird von Fachleuten in diesem technischen Bereich erkannt, dass andere Verbrennungsgase wie beispielsweise Luft genauso gut verwendet werden können.
  • Obwohl dies die vorliegende Erfindung nicht beschränkt, ist in einer besonderen Ausführungsform, in der der Glasschmelzofen ein Faserglas-Schmelzofen ist, der Ausstoß des Glasschmelzofens vorzugsweise größer als etwa 1.000 Pounds pro Stunde (etwa 455 kg/h) und noch mehr bevorzugt größer als etwa 2.000 Pounds pro Stunde (etwa 909 kg/h), obwohl Öfen mit höherem Ausstoß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Für mehr Information hinsichtlich eines Faserglas-Schmelzofens, der zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, wird verwiesen auf „K. Loewenstein, The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers, 3. Ausgabe, 1993, Seiten 47 bis 81"; diese Druckschrift wird durch die In-Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung übernommen.
  • Es wird nun auf 1 Bezug genommen. Ein Abgas-Strom, der eine oder mehrere flüchtige Komponente(n) umfasst, die von den Glaschargen bildenden Materialien freigesetzt wird/werden, die in dem Glasschmelzofen geschmolzen wird/werden, wird aus dem Glasschmelzofen über einen oder mehrere Gas-Auslass/-Auslässe 12 extrahiert und tritt in eine Leitung 16 ein. Die Temperatur des Abgas-Stroms, der aus dem Glasschmelzofen 10 austritt, und die Zusammensetzung der einen oder mehreren flüchtigen Komponente(n) in dem Abgas-Strom hängt – neben anderen Dingen – von der Glaschargen-Zusammensetzung ab, die geschmolzen wird. Wenn beispielsweise eine „E-Glas"- Glaschargen-Zusammensetzung (wie sie nachfolgend diskutiert wird) in dem Glasschmelzofen 10 geschmolzen wird, liegt die Temperatur des Abgas-Stroms, der daraus abgezogen wird, typischerweise im Bereich von etwa 2.200° F bis etwa 2.500° F (etwa 1.204° C bis etwa 1.371° C). Obwohl dies nicht in der Weise gemeint ist, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschränkend ist, kann die eine oder können die mehreren flüchtigen Komponenten, die von den Glaschargen-Materialien während des Schmelzens freigesetzt wird/werden, einschließen: Bor enthaltende Verbindungen, Fluor enthaltende Verbindungen, Schwefel enthaltende Verbindungen, Aluminium enthaltende Verbindungen, Silicium enthaltende Verbindungen und Mischungen daraus. Es wird weiter von in diesem technischen Bereich versierten Fachleuten anerkannt, dass der Abgas-Strom auch flüchtige Komponenten von dem Verbrennungsgas umfassen kann, die das Potential aufweisen, von dem Abgas-Strom unter Verwendung des Verfahrens, wie es in der vorliegenden Erfindung offenbart ist, entfernt zu werden, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Schwefeldioxid. Es wird jedoch erwartet, dass die flüchtigen Komponenten in dem Abgas-Strom in erster Linie von den die Glascharge bildenden Materialien während des Schmelzens freigesetzt werden.
  • Glaschargen-Zusammensetzungen, die zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Zusammensetzungen zum Bilden von Faser-Glas wie beispielsweise „E-Glas" (welches bevorzugt ist), „A-Glas", „C-Glas", „D-Glas", „R-Glas", „S-Glas", Basalt-Glas und E-Glas-Derivaten, die bis zu Mindermengen an Bor und/oder Fluor enthalten. Der Begriff „Mindermenge", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bedeutet weniger als etwa 1 Gew.-% Fluor und weniger als etwa 5 Gew.-% Bor. Die Formulierungen für diese und andere Glas-Zusammensetzungen sind Fachleuten in diesem technischen Bereich wohlbekannt. Wenn mehr Information dazu benötigt wird, wird verwiesen auf „Loewenstein (3. Auflage 1993) Seiten 30 bis 36"; diese Druckschrift wird durch die In-Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung übernommen.
  • Obwohl nicht erforderlich, kann ein Wärmetauscher, Hitzetauscher oder eine andere Kühl-Vorrichtung 18 (die gestrichelt gezeichnet gezeigt ist), die in diesem technischen Bereich wohlbekannt ist, mit dem einen Abgas-Auslass oder den mehreren Abgas-Auslässen 12 eines Glasschmelzofens 10 oder mit der Leitung 16 kombiniert werden, um ein schnelleres Abkühlen des Abgas-Stroms, der daraus austritt, zu bewirken und einige Energie zurück zu gewinnen, die als Hitze dem Abgas verloren geht. Wenn eine Kühlvorrichtung 18 verwendet wird, erhöht die Kühlvorrichtung am meisten bevorzugt nicht wesentlich die Feuchtigkeit des Abgas-Stroms, wenn er hindurchtritt, d. h. die Kühlvorrichtung 18 ist vorzugsweise keine Wasser-Abschreck-Kühlvorrichtung, da hohe Feuchtigkeits-Werte zur Kondensation korrosiver Flüssigkeiten in den Rohrleitungen und zur Bildung klebriger teilchenförmiger Materialien (wie beispielsweise HBO2) führen können, die dazu neigen, die Rohrleitungen zu verstopfen und den Druckabfall des Systems zu erhöhen.
  • Es wird weiter auf 1 Bezug genommen. Die Leitung 16 ist mit einer Misch-Kammer 20 verbunden. Obwohl nicht erforderlich, ist die Misch-Kammer 20 vorzugsweise eine Misch-Kammer des Zyklon-Venturi-Typs, in der der Abgas-Strom, der in die Misch-Kammer 20 eingeleitet wird, in einer solchen Weise zugeleitet wird, dass dies dazu führt, dass der Abgas-Strom unmittelbar an den Wänden der Kammer 20 entlang strömt, was einen Wirbel erzeugt, in den eine teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung (wie sie nachfolgend diskutiert wird) angegeben werden kann. Je doch können auch andere Typen von Misch-Kammern, die ein ausreichendes Durchmischen des Abgas-Stroms und der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung erlauben, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Die gewünschte Temperatur des Abgas-Stroms, der in die Misch-Kammer 20 eintritt, hängt von der Zusammensetzung der einen oder mehreren flüchtigen Komponente(n) in dem Abgas-Strom und von dem Reagenz-Material (nachfolgend diskutiert) der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung ab, mit der die flüchtige(n) Komponente(n) zur Umsetzung gebracht werden soll(en). Beispielsweise (und im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beschränkend) ist es dann, wenn der Abgas-Strom, der in die Misch-Kammer eintritt, flüchtige Bor-Verbindungen enthält und das Reagenz-Material ein Calciumcarbonat ist, bevorzugt, dass die Temperatur des Abgas-Stroms, der in die Misch-Kammer 20 eintritt, nicht größer ist als etwa 800° F (427° C) und vorzugsweise im Bereich von etwa 700° F bis etwa 800° F liegt (etwa 371° C bis etwa 427° C), um die gewünschte Reaktion zwischen dem Bor und der Calcium enthaltenden Verbindung zu fördern. Obwohl dies nicht erforderlich ist, ist die Temperatur des Abgas-Stroms, der in die Misch-Kammer 20 eintritt, vorzugsweise nicht größer als etwa 1.400° F (etwa 760° C) und noch mehr bevorzugt nicht größer als etwa 900° F (etwa 482° C) und am meisten bevorzugt nicht größer als etwa 800° F (etwa 427° C).
  • Der gewünschte Temperatur-Abfall innerhalb der Misch-Kammer 20 und damit die Abgas-Strom-Auslass-Temperatur, hängt ab von den gewünschten flüchtigen Stoffen, die von dem Abgas-Strom entfernt werden sollen, und dem Reagenz-Material. Noch spezieller fällt die Temperatur in der Misch-Kammer 20 vorzugsweise durch den Temperatur-Bereich ab, bei dem der gewünschte flüchtige Stoff mit dem Reagenz-Material reagiert. Beispielsweise (und ohne die vorliegende Erfindung dadurch zu beschränken) fällt in einer Ausführungsform die Temperatur des Abgas-Stroms innerhalb der Misch-Kammer 20 auf weniger als etwa 400° F (etwa 204° C) und bevorzugt auf weniger als etwa 220° F (etwa 104° C) ab. Dies stellt sicher, dass der Schwefel mit dem Reagenz-Material innerhalb der Misch-Kammer 20 reagiert.
  • Von einem in diesem technischen Bereich versierten Fachmann wird anerkannt, dass die Effizienz des Entfernens der flüchtigen Komponenten von dem Abgas-Strom davon abhängt, wie gut das Reagenz mit den flüchtigen Verbindungen in der Misch-Kammer 20 reagiert. Dies wird seinerseits stark beeinflusst durch das Mischen des Abgas-Stroms und der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung in der Misch-Kammer 20, die Temperatur innerhalb der Misch-Kammer 20 und die Menge an Zeit, die man die Reaktionen ablaufen lässt. Ein unzureichendes Vermischen des Abgas-Stroms mit der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufe, eine verringerte Verweilzeit in der Misch-Kammer 20 und Temperaturen innerhalb der Kammer 20, die keine optimalen Reaktionsbedingungen zur Verfügung stellen, können zu einer verringerten Effizienz des Entfernens führen.
  • Unter fortlaufender Bezugnahme auf 1 wird ausgeführt, dass ein Zufuhrsystem 22 für teilchenförmiges Material auch mit der Misch-Kammer 20 verbunden ist. Eine teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung, d. h. nicht umgesetzte Materialien in Chargen-Form, wird/werden durch das Zuleitungssystem 22 in die Misch-Kammer 20 geliefert und mit dem Abgas-Strom gemischt. Obwohl dies nicht erforderlich ist, ist das Zuleitungssystem 22 vorzugsweise ein Zuleitungssystem des pneumatischen Transport-Typs einer verdünnten Phase, worin die teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Materialien in die Misch-Kammer 20 zusammen mit Verdünnungsluft zum Erhöhen des Mischens und Förderns eines zusätzlichen Kühlens des Abgas-Stroms eingeleitet werden. In einer speziellen, nicht beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Material und die Verdünnungsluft vorzugsweise in die Misch-Kammer 20 bei einer Temperatur von nicht über etwa 150° F (etwa 66° C) eingeleitet, noch mehr bevorzugt bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 95° F (etwa 35°C) und am meisten bevorzugt bei einer Temperatur, die im Bereich von etwa 65° F bis etwa 95° F liegt (etwa 18° C bis etwa 35° C), um das gewünschte Kühlen des Abgas-Stroms zu bewirken. Obwohl dies nicht bevorzugt ist, können andere Typen von Material-Zuleitungssystemen, die in diesem technischen Bereich wohlbekannt sind, wie beispielsweise mechanische Injektoren oder mechanische Schneckenförderer, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Das Zuführen einer teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung in die Misch-Kammer 20 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt gegenüber der Verwendung von zu Pellets verarbeiteten oder in anderer Weise agglomerierten Materialien, da teilchenförmige Materialien eine höhere Oberfläche haben und typischerweise reaktiver gegenüber den flüchtigen Stoffen in dem Abgas-Strom sind. Darüber hinaus können teilchenförmige Materialien stärker homogen mit dem Abgas-Strom gemischt werden und erfordern weniger Verarbeitungsschritte (d. h. reduzieren die System-Komplexität) als zu Pellets verarbeitete Materialien. Obwohl dies nicht erforderlich ist, weisen in einer speziellen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzugsweise wenigstens etwa 90 % und noch mehr bevorzugt wenigstens etwa 95 % der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung eine mittlere Teilchengröße von weniger als 325 mesh (etwa 44,5 Mikrometer) auf.
  • Die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung, die der Misch-Kammer 20 zugeführt wird, umfasst eines oder mehrere der teilchenförmigen Glaschargen-Materialien, die erforderlich sind, um die gewünschte Glas-Zusammensetzung herzustellen. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Glaschargen-Materialien auch ein Reagenz-Material, d. h. es reagiert mit wenigstens einer der flüchtigen Komponenten in dem Abgas-Strom. Der Ausdruck „reaktiv mit wenigstens einer der flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bedeutet, dass die flüchtige(n) Komponente(n) in dem Abgas-Strom sich auf dem Reagenz-Material adsorbieren, auf dem Reagenz-Material kondensieren oder mit dem Reagenz-Material chemisch reagieren und so ein kontaminiertes Material aus beladenen Teilchen bilden. Typische Glaschargen-Materialien schließen Mineralien, Tone, Sand und Glasbruch (z. B. gebrochenes oder gemahlenes Glas) ein. Nicht-beschränkende Beispiele derartiger Materialien findet man in der Druckschrift „Loewenstein (3. Auflage, 1993) auf den Seiten 36 bis 44", und diese Druckschrift wird durch die In-Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung übernommen. Obwohl dies nicht erforderlich ist, macht in einer nicht-beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das wenigstens eine Reagenz-Material vorzugsweise wenigstens etwa 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugt wenigstens etwa 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt wenigstens etwa 25 Gew.-% der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung aus.
  • Die tatsächlichen vorhandenen Materialien in der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung hängen von dem Typ Glas, der herzustellen ist, der Menge und dem Typ an flüchtigen Komponenten in dem Abgas-Strom und der Reaktivität des Reagenz-Materials ab. Wenn beispielsweise die gewünschte, am Ende zu erhaltene Glas-Zusammensetzung eine E-Glas-Zusammensetzung ist, kann die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung teilchenförmige Glaschargen-Materialien umfassen, die enthalten (oder zersetzt werden können zu oder in anderer Weise umgebildet werden können zu) Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Boroxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Natriumoxid, Kaliumoxid, Eisenoxid und Fluor. Von einem in diesem technischen Bereich versierten Fachmann wird anerkannt, dass ein Bereich von E-Glas-Zusammensetzungen existiert, einschließlich Zusammensetzungen, die frei von Bor und/oder Fluor sind, und dass die obige Zusammensetzung nur aus Gründen der Klarheit präsentiert wird und nicht so zu verstehen ist, dass sie in irgendeiner Weise die vorliegende Erfindung beschränkt.
  • Obwohl dies die vorliegende Erfindung nicht beschränkt, weist vorzugsweise die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung einen Mangel an der wenigstens einen der einen oder mehreren flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms auf, mit der das wenigstens eine Reagenz-Material Reaktivität zeigt. Der Begriff „weist einen Mangel auf", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bedeutet, dass die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung weniger als eine gewünschte Menge an der/den flüchtigen Komponente(n) in den Abgas-Strom enthält, mit der das Reagenz-Material Reaktivität aufweist und die typischerweise in einer Glaschargen-Zusammensetzung eingeschlossen ist. Beispielsweise weist dann, wenn die eine oder mehreren flüchtige(n) Komponente(n) des Abgas-Stroms Bor und Fluor einschließt/einschließen und das Reagenz-Material Reaktivität gegenüber Fluor zeigt, nicht jedoch gegenüber Bor, vorzugsweise die teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung einen Mangel an Glaschargen-Materialien auf, die Fluor enthalten, weist jedoch ausreichend Glaschargen-Materialien auf, um die End-Glaschargen-Zusammensetzung mit der erforderlichen Menge Bor zu versorgen. In ähnlicher Weise weist dann, wenn die eine oder die mehreren flüchtige(n) Komponente(n) des Abgas-Stroms Bor und Fluor einschließt/einschließen und das Reagenz-Material mit Bor und Fluor Reaktivität aufweist, vorzugsweise die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung einen Mangel an Glaschargen-Materialien auf, die Fluor und Bor enthalten. Durch Kombinieren eines Reagenz-Materials und einer teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung in der Misch-Kammer, in der die Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung einen Mangel an wenigstens einer der flüchtigen Komponenten aufweist, mit der das Reagenz-Material reaktiv ist, und Umsetzen wenigstens einer Teilmenge des Reagenz-Materials mit wenigstens einer Teilmenge der flüchtigen Komponenten in dem Abgas-Strom kann eine Glaschargen-Zusammensetzung, die die gewünschte End-Chargen-Zusammensetzung aufweist, in-situ gebildet werden, während die Menge an der einen oder mehreren flüchtigen Komponente(n) in dem Abgas-Strom gleichzeitig reduziert wird.
  • Nicht-beschränkende Beispiele typischer teilchenförmiger Glaschargen-Materialien, die auch Reagenz-Materialien für Fluor, Bor und/oder Schwefel sind, schließen ein: Erdalkalimetall-Verbindungen, Alkalimetall-Verbindungen, Aluminium-Verbindungen, Silicium-Verbindungen und Mischungen daraus. Nicht-beschränkende Beispiele von Erdalkalimetall-Verbindungen schließen ein: Calcium enthaltende Verbindungen, Magnesium enthaltende Verbindungen und Mischungen daraus. Nicht-beschränktende Beispiele von Calcium enthaltenden Verbindungen schließen ein: Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciumhydroxid und Mischungen daraus. Nicht-beschränkende Beispiele von Alkalimetall-Verbindungen schließen ein: Natrium enthaltende Verbindungen, Kalium enthaltende Verbindungen und Mischungen daraus. Nicht-beschränkende Beispiele von Natrium enthaltenden Verbindungen schließen ein: Natriumcarbonat, Natriumhydroxid und Mischungen daraus.
  • Von einem in diesem technischen Gebiet versierten Fachmann wird anerkannt, dass die Menge der Vorstufen-Zusammensetzung, die in die Misch-Kammer 20 eingeleitet wird, von vielen Faktoren abhängt, wie beispielsweise der Produktions-Rate des Glasschmelzofens, der Geschwindigkeit und Strömungs-Rate des Abgas-Stroms, der Mengen und Typen flüchtiger Komponenten in dem Abgas-Strom, der Menge an Reagenz-Materialien in der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung und der Reaktivität des Reagenz-Materials. Obwohl dies die vorliegende Erfindung nicht beschränkt, ist in einer Ausführungsform die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung, die in die Misch-Kammer 20 eingeleitet wird, vorzugsweise wenigstens im 5-fachen Überschuss einer stöchiometrischen molaren Menge, die nötig ist, um vollständig das Reagenz-Material mit der gewünschten flüchtigen Komponente, die von dem Abgas-Strom entfernt werden soll, zur Umsetzung zu bringen, noch mehr bevorzugt wenigstens im 10-fachen Überschuss dieser stöchiometrischen molaren Menge und am meisten bevorzugt im wenigstens 20-fachen Überschuss dieser stöchiometrischen molaren Menge. Der Begriff „stöchiometrische molare Menge", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bedeutet die Zahl von Molen des Reagenz-Materials, die erforderlich ist zur Reaktion mit der Zahl von Molen der gewünschten flüchtigen Komponenten in dem Abgas-Strom. Wenn beispielsweise Calciumcarbonat (CaCO3) als Reagenz-Material verwendet wird und die flüchtige Komponente, mit der dieses zur Reaktion zu bringen ist, Fluor in Form von Fluorwasserstoffsäure (HF) ist, wird die stöchiometrische molare Menge an Calciumcarbonat, die benötigt wird, um vollständig mit der Fluorwasserstoffsäure zu reagieren, durch die folgende Gleichung angegeben: 1 CaCO3 + 2 HF → 1 CaF2 + 1 CO2 + 1 H2O Gleichung 1worin 1 Mol Calciumcarbonat erforderlich ist zur Reaktion mit 2 Molen Fluorwasserstoffsäure. Daher würde das wenigstens 10-Fache der stöchiometrischen molaren Menge an Calciumcarbonat wenigstens 10 Mole Calciumcarbonat für jeweils 2 Mole Fluorwasserstoffsäure erfordern. Solche Berechnungen sind in diesem technischen Bereich verwerten Fachleuten wohlbekannt, und eine weitere Diskussion wird daher im Hinblick auf die vorliegende Offenbarung nicht für nötig gehalten. Obwohl dies nicht so zu verstehen ist, dass man durch irgendeine spezielle Theorie gebunden sein will, wird ausgeführt, dass durch Verwenden einer Menge von Reagenz-Material, die im Überschuss der stöchiometrischen molaren Menge vorliegt, die benötigt wird, wie dies oben beschrieben wurde, davon ausgegangen wird, dass eine ausreichende Menge an Reagenz-Material vorhanden ist, um die gewünschte Reduktion der Menge an flüchtiger/flüchtigen Komponente(n) in dem Abgas-Strom zu erreichen. Darüber hinaus wird angenommen, dass durch Verwendung eines Überschusses eines Reagenz-Materials die Glaschargen-Zusammensetzung, die kontinuierlich in der Misch-Kammer gebildet wird, eine konsistente Zusammensetzung aufweist.
  • Von in diesem technischen Bereich verwerten Fachleuten wird anerkannt, dass es keine praktische obere Grenze des Überschusses der stöchiometrischen molaren Menge an Reagenz-Material gibt, das in die Misch-Kammer 20 eingegeben wird, die anders bedingt ist als das, was durch die Produktions-Rate des Glasschmelzofens und die Erfordernisse einer zu erhaltenden Glaschargen-Zusammensetzung auferlegt wird.
  • Es wird nun erneut auf 1 verwiesen. Der Abgas-Strom, der eine verringerte Menge an der einen oder an den mehreren flüchtige(n) Komponente(n) aufweist, und die Glaschargen-Zusammensetzung, die in der Misch-Kammer 20 gebildet wurde, werden aus der Misch-Kammer 20 durch eine zweite Leitung 24 abgezogen und in eine Filtervorrichtung 26 eingeleitet. Die Leitung 24 kann für ein weiteres Durchmischen, Umsetzen und Kühlen des Abgases vor der Einleitung in die Filtervorrichtung 26 sorgen. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann dann, wenn dies erwünscht ist, zusätzliche Verdünnungsluft dem Abgas-Strom und dem Glaschargen-Material zugesetzt werden, wenn es durch die Leitung 24 hindurch läuft, um zusätzlich zu kühlen. Von einem in diesem technischen Gebiet verwerten Fachmann wird anerkannt, dass die gewünschte Menge an zusätzlichem Kühlen in Leitung 24 teilweise von der/den flüchtigen Komponente(n) abhängt, die in dem Abgas-Strom bleibt/bleiben. Wenn beispielsweise der Abgas-Strom weitere flüchtige Bor-Verbindungen enthält, z. B. H3BO3, ist es erwünscht, dass der Abgas-Strom weiter auf eine Temperatur von etwa 150° F (etwa 66° C) oder weniger in der Leitung 24 abgekühlt wird, um die Sublimation von teilchenförmigem HBO2 aus dem Abgas-Strom zu fördern.
  • Obwohl dies die vorliegende Erfindung nicht beschränkt, ist in einer Ausführungsform die Temperatur des Abgas-Stroms und des Glaschargen-Materials, das in die Filtervorrichtung 26 eingeleitet wird, vorzugsweise nicht höher als etwa 135° C (etwa 275°F), um die Verwendung einer Niedrigkosten-Filter-Vorrichtung zu erlauben, wie beispielsweise von Polyester-Filterbeuteln. Noch mehr bevorzugt liegt die Temperatur im Bereich von etwa 65° C bis etwa 121° C (etwa 150° F bis etwa 250°F). Jedoch kann die Temperatur des Abgas-Stroms und des Glaschargen-Materials höher sein, wenn die Filtervorrichtung einen Betrieb bei höherer Temperatur erlaubt.
  • Die Filtervorrichtung 26 kann von irgendeinem Typ sein, der im Stand der Technik bekannt ist. Nicht-beschränkende Beispiele geeigneter Filtervorrichtungen schließen ein: elektrostatische Filter, Fiberglas-Filter und Stoffbeutel-Filter. Obwohl dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beschränkend ist, ist in einer Ausführungsform die Filtervorrichtung vorzugsweise ein Puls-Strahl-Stoffbeutel-Filter, wie es in diesem technischen Bereich wohlbekannt ist. In einer anderen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Filtervorrichtung vorzugsweise ein Spinnvlies-Polyester-Faltenfilter-Element mit einer Polytetrafluorethylen-Membran (im Handel erhältlich als BHA-Tex von der Firma BHA aus Kansas City, Missouri).
  • Es wird weiter auf 1 Bezug genommen. Das Chargen-Material wird von dem Abgas-Strom in der Filtervorrichtung 26 getrennt und der Abgas-Strom, der eine verringerte Menge an einer oder mehreren flüchtigen Komponenten aufweist, wird durch den Abzug 28 in die Atmosphäre abgelassen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der Abgas-Strom, der durch den Abzug 28 abgelassen wird, eine Opazität von nicht mehr als etwa 20 %, noch mehr bevorzugt von nicht mehr als etwa 5 % und am meisten bevorzugt hat er eine Opazität von 0 %, wenn er an die Atmosphäre abgelassen wird. Die Opazität des abgelassenen Abgas-Stroms hängt ab von den Arten von flüchtigen Substanzen, die entfernt werden sollen, sowie von der Effizienz der Entfernung, wie dies oben diskutiert wurde.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wird die teilchenförmige Glaschargen-Zusammensetzung, die von dem Abgas-Strom durch die Filtervorrichtung 26 getrennt wurde, mittels einer Sammel-Kammer 30 gewonnen. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann die Sammel-Kammer 30 eine Misch-Vorrichtung (nicht gezeigt) einschließen, um die teilchenförmige Glaschargen-Zusammensetzung weiter zu homogenisieren. Die Glaschargen-Zusammensetzung wird dann an einen gewünschten Ort transportiert. Beispielsweise – und ohne die vorliegende Erfindung zu beschränken – kann die Glaschargen-Zusammensetzung in den Glasschmelzofen 10 transportiert und diesem direkt zugeleitet werden, und zwar über ein Glaschargen-Zuleitungssystem 32, das mit der Sammel-Kammer 30 und einem oder mehreren Chargen-Materialien-Einlässen 14 des Glasschmelzofens 10 verbunden ist. Alternativ dazu kann die Glaschargen-Zusammensetzung zu einem Speicher-Bereich zurückgeführt werden oder einem unterschiedlichen Glasschmelzofen zugeführt werden. Es kommt weiter in Betracht, dass – abhängig von der Menge an Glaschargen-Zusammensetzung, die der Sammel-Kammer zugeleitet wird – das Chargen-Zuleitungssystem 32 das Material vollständig dem Glasschmelzofen 10 zuführen kann oder dieses System mit einem zweiten Chargen-Zuleitungssystem (nicht in 1 gezeigt) kombiniert werden kann, das mit dem einen oder den mehreren Chargen-Materialien-Einlässen des Glasschmelzofens 10 verbunden ist, um zusätzliche Glaschargen-bildende Materialien dem Ofen 10 zuzuleiten, soweit dies erforderlich ist. Wenn die teilchenförmige Glaschargen-Zusammensetzung direkt in den Glasschmelzofen 10 geleitet wird, hängt ihre Temperatur zum Teil von der Betriebstemperatur der Filtervorrichtung 26 ab. Obwohl dies die vorliegende Erfindung nicht beschränkt, wird in einer Ausführungsform die teilchenförmige Glaschargen-Zusammensetzung dem Glasschmelzofen 10 bei einer Temperatur zwischen etwa 150° F und 250° F (etwa 65° C bis etwa 121 ° C) zugeleitet. Von einem in diesem technischen Bereich versierten Fachmann wird weiter anerkannt, dass ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die teilchenförmige Glaschargen-Zusammensetzung vor der Einführung in den Glasschmelzofen 10 vorgeheizt wird.
  • Obwohl dies oben im Hinblick auf einen einzelnen Schmelzofen, eine einzelne Misch-Kammer und eine einzelne Filtervorrichtung diskutiert wurde, wird von einem in diesem technischen Bereich versierten Fachmann erkannt, dass mehrere Glasschmelzöfen, Misch-Kammern und/oder Filtervorrichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Beispielsweise können in einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Glasschmelzöfen über eine oder mehrere Leitungen mit einer einzigen Misch-Kammer verbunden werden. In einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung können mehrere Glasschmelzöfen über eine oder mehrere Leitungen mit einer oder mehreren Misch-Kammer(n) und einer einzigen Filtervorrichtung verbunden werden.
  • Es wird nun ein Verfahren zum gleichzeitigen Bilden eines Glaschargen-Materials und Reduzieren einer Menge einer oder mehrerer flüchtiger Komponente(n) in einem Abgas-Strom gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein beschrieben. Ein Abgas-Strom, der eine oder mehrere flüchtige Komponente(n) umfasst, wird in eine Misch-Kammer 20 bei einer Temperatur von nicht über etwa 1.400° F (etwa 760° C) eingeführt. Eine teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung, die wenigstens ein Reagenz-Material umfasst, das mit wenigstens einer der flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms reagieren kann, und Luft werden dann in die Misch-Kammer 20 eingeleitet. Vorzugsweise weist die teilchenförmige Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung einen Mangel an wenigstens einer der flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms auf, mit der das Reagenz-Material zur Reaktion gebracht werden kann. Wenigstens eine Teilmenge der teilchenförmigen Glaschargen-Vorstufen-Zusammensetzung wird dann mit wenigstens einer Teilmenge der flüchtigen Komponenten des Abgas-Stroms in der Misch-Kammer 20 umgesetzt und so eine Glaschargen-Zusammensetzung gebildet und die Menge an einer oder mehreren flüchtigen Komponente(n) in dem Abgas-Strom reduziert.
  • Es kommt auch in Betracht, dass das Abgas nur gewählten Reagenz-Materialien ausgesetzt wird, um flüchtige Komponenten zu entfernen, und die Materialien danach dem anderen Chargen-Material zuzusetzen. Noch spezieller wird in einer Ausführungsform der Erfindung der Abgas-Strom, der eine oder mehrere flüchtige Komponente(n) umfasst, in eine Misch-Kammer eingeleitet und mit einem Reagenz-Material zur Reaktion gebracht, das auch in die Misch-Kammer eingeleitet wird, um ein gewähltes teilchenförmiges Glaschargen-Material zu bilden. Dieses gewählte teilchenförmige Glaschargen-Material wird dann von dem Abgas-Strom getrennt und mit weiterem teilchenförmigem Glaschargen-Material gemischt, um eine teilchenförmige Glaschargen-Zusammensetzung für eine gewünschte Glas-Zusammensetzung zu bilden, während der Abgas-Strom, der eine verringerte Menge an einer oder mehreren flüchtigen Komponente(n) aufweist, in die Atmosphäre abgelassen wird. Die Glaschargen-Zusammensetzung wird dann an einen Ort transportiert, wie dies oben diskutiert wurde. Wenn beispielsweise eine spezielle flüchtige Komponente in dem Abgas-Strom, die zu entfernen ist, eine Bor, Fluor oder Schwefel enthaltende Verbindung ist, könnte das Reagenz-Material, das der Misch-Kammer zugesetzt wird, eine Calcium oder Natrium enthaltende Verbindung sein.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Ausbildung einer teilchenförmigen Glaschargenzusammensetzung und Verringerung von flüchtigen Komponenten in dem Abgasstrom durch: (a) Mischen eines Abgasstroms, enthaltend eine oder mehrere flüchtige Komponenten, mit einer Mehrzahl von teilchenförmigen Glaschargenmaterialien und Verdünnungsluft, (b) Umsetzen wenigstens eines Teils der teilchenförmigen Glaschargenmaterialien mit wenigstens einem Teil der einen oder mehreren der flüchtigen Komponenten des Abgases, um die Menge des einen oder der mehreren flüchtigen Komponenten in dem Abgasstrom zu verringern, (c) Kühlen des gemischten und umgesetzten Stroms aus den Schritten (a) und (b) durch Zugeben von zusätzlicher Verdünnungsluft, (d) Trennen der teilchenförmigen Glaschargenzusammensetzung von dem Abgasstrom und (e) Ausstoßen des Abgasstroms mit einer reduzierten Menge von flüchtigen Komponenten in die Atmosphäre.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gemischte und umgesetzte Strom aus Schritt (a) und (b) auf eine Temperatur von nicht mehr als 135°C (275°F) in Schritt (c) gekühlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gemischte und umgesetzte Strom aus Schritt (a) und (b) auf eine Temperatur zwischen 65°C und 121°C (150°F bis 250°F) in Schritt (c) gekühlt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abgasstrom aus einem Glasschmelzofen erhalten wird und das zusätzlich den Schritt des Zuführens der teilchenförmigen Glaschargenzusammensetzung in diesen Glasschmelzofen umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Glaschargenzusammensetzung eine Temperatur während des Zuführschritts im Bereich von 65°C (150°F) bis 121°C (250°F) aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die teilchenförmige Glaschargenzusammensetzung, die dem Glasschmelzofen zugeführt wird, vollständig den Glasschmelzofen beliefert.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Glasschmelzofen ein direkt gefeuerter Ofen ist, der Sauerstoff als Verbrennungsgas verwendet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der direkt gefeuerte Ofen Luft als Verbrennungsgas verwendet.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die teilchenförmigen Glaschargenmaterialien vor dem Mischen mit dem Abgasstrom in Schritt (a) eine vollständige Glaschargenzusammensetzung ausmachen, der es nur an der wenigstens einen oder den mehreren flüchtigen Komponenten mangelt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mischen des Schritts (a) pneumatisches Transportieren der Mehrzahl der teilchenförmigen Glaschargenmaterialien mit Hilfe der Verdünnungsluft in Kontakt mit dem Abgasstrom umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren flüchtigen Komponenten des Abgasstroms ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus borhaltigen Verbindungen, fluorhaltigen Verbindungen, schwefelhaltigen Verbindungen und Mischungen davon.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abgasstrom und die Mehrzahl der teilchenförmigen Glaschargenmaterialien in einer Mischkammer des Zyklon-Venturi-Typs miteinander vermischt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Trennschritt (e) bei einer Temperatur von nicht mehr als 135°C (275°F) durchgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Trennschritt (e) bei einer Temperatur von nicht mehr als 121 °C (250°F) durchgeführt wird.
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