PROCEDIMIENTO DE CALENTAMIENTO DE UN HORNO DE VIDRIO DE NOX BAJO CON TRANSFERENCIA DE CALOR ELEVADA.

Procedimiento de calentamiento de un horno de vidrio de NOX bajo con transferencia de calor elevada La invención se refiere a un horno de vidrio de quemadores transversales dotado de regeneradores como los utilizados para producir vidrio fundido transformado en vidrio plano en una unidad de flotación del vidrio sobre un baño de metal, generalmente a base de estaño. La mayor parte de los hornos de vidrio de llama se enfrentan a problemas de emisión, no deseada, de óxido de nitrógeno (NOx) en los humos de combustión. Además deben emitir lo menos posible de monóxido de carbono y funcionar de manera eficaz. El horno funciona de manera eficaz si tiene una gran productividad (gran tirada) de un vidrio de buena calidad y una larga duración de vida aunque consumiendo la menor energía posible. La duración de vida del horno puede estar afectada por el deterioro de los refractarios, en particular a causa de sobrecalentamientos locales, pudiendo dicho deterioro ocasionar además la polución del vidrio fabricado. En efecto, un sobrecalentamiento local puede ocasionar la fusión del refractario cuyos colores pueden mezclarse en el vidrio produciendo lo que el profesional llama lágrimas (knot en inglés) en el vidrio. Los NOx tienen una influencia nefasta a la vez sobre el ser humano y sobre el medio ambiente. En efecto, por una parte, el NO2 es un gas irritante en el origen de las enfermedades respiratorias. Por otra parte, en contacto con la atmósfera pueden formar progresivamente lluvias ácidas. Finalmente, generan una polución fotoquímica, puesto que en combinación con compuestos orgánicos volátiles y la radiación solar los NOx están en el origen de la formación del ozono llamado troposférico cuyo aumento de concentración a baja altura se vuelve nocivo para el ser humano, sobre todo en periodo de fuerte calor. Es por ello que las normas en vigor sobre la emisión de NOx se vuelven cada vez más exigentes. Debido a la existencia de esas normas, los fabricantes y explotadores de hornos, tales como los de los hornos de vidrio, se preocupan constantemente de limitar al máximo las emisiones de NOx, preferiblemente a una tasa inferior a 800, incluso inferior a 700 mg por m 3 N de humos (donde N indica condiciones normales de presión y temperatura). La temperatura influye en la formación de los NOx. En efecto, por encima de 1300ºC la emisión de los NOx crece de modo exponencial. Se han propuesto ya varias técnicas para reducir la emisión de los NOx. Una primera técnica consiste en hacer intervenir un agente reductor sobre los gases emitidos con el fin de que los NOx se transformen en nitrógeno. Este agente reductor puede ser amoníaco, pero ello comporta inconvenientes tales como la dificultad de almacenar y manipular tal producto. También es posible utilizar un gas natural como agente reductor, pero ello se hace en detrimento del consumo del horno y aumenta las emisiones de CO2. La presencia de gases reductores (monóxido de carbono) en algunas partes del horno tales como los regeneradores puede además provocar una corrosión acelerada de los refractarios de esas zonas. Por tanto, es preferible liberarse de esta técnica adoptando medidas llamadas primarias. Se llaman así esas medidas porque no se pretende destruir los NOx ya formados, como en la técnica descrita anteriormente, sino más bien impedir su formación, por ejemplo a nivel de la llama. Esas medidas son además más simples de aplicar y, por tanto, más económicas. Sin embargo pueden no reemplazar completamente a la técnica antes citada, sino llegar a complementarla convenientemente. De todos modos esas medidas primarias constituyen una condición previa indispensable para disminuir el consumo de reactivos de las medidas secundarias. Se pueden clasificar de manera no limitativa las medidas existentes en varias categorías: - una primera categoría consiste en reducir la formación de NOx mediante la técnica llamada de requemado por la cual se crea una zona con defecto de aire a nivel de la cámara de combustión de un horno. Esta técnica presenta el inconveniente de aumentar la temperatura a nivel de los apilamientos de regeneradores y, llegado el caso, de deber prever una concepción específica de los regeneradores y de sus apilamientos, muy particularmente en términos de estanqueidad y de resistencia a la corrosión. Además, esta técnica produce un aumento de la formación de monóxido de carbono, el cual daña a los refractarios a causa de su poder reductor. - una segunda categoría consiste en actuar sobre la llama reduciendo, incluso impidiendo, la formación de los NOx a su nivel. Para ello, se puede por ejemplo intentar reducir el exceso de aire de combustión. También es posible intentar limitar los picos de temperatura manteniendo la longitud de llama, y aumentar el volumen del frente de llamas para reducir la temperatura media en el seno de la llama. Tal solución se describe por ejemplo en los documentos US6047565 y W09802386. Consiste en un procedimiento de combustión para la fusión del vidrio, en el que la alimentación de combustible y la alimentación de comburente se realizan ambas para escalonar en el tiempo el contacto combustible/comburente y/o aumentar el volumen de ese contacto con vistas a reducir la emisión de los NOx. El documento EP921349 (o US6244524) y la solicitud de patente francesa nº 0754028 presentada el 26 de marzo de 2007 han propuesto con un objetivo de reducción de los NOx un quemador dotado de al menos un inyector, que comprende un tubo de conducción de combustible líquido, de tipo fuel, y un tubo de conducción de fluido de pulverización dispuesto concéntricamente con respecto a dicho tubo de conducción de combustible líquido, 2 E09711067 11-11-2011   comprendiendo dicho tubo de conducción de combustible líquido un elemento perforado de canales oblicuos para poner el combustible líquido bajo la forma de un chorro hueco que se adapta sustancialmente a la pared interna. El documento JP-A-2003269709 enseña un procedimiento de calentamiento de vidrio fundido en un horno de quemadores transversales dotado de regeneradores y que funciona con un combustible gaseoso. El documento US4946382 enseña un procedimiento de combustión de un combustible líquido con un comburente que puede ser aire enriquecido en oxígeno en el que la relación del impulso de oxígeno al impulso del combustible es de 10 a 30. La invención se dirige a los hornos de vidrio dotados de quemadores transversales y de regeneradores. Para el profesional, en el ámbito de un horno de quemadores transversales, el término quemador significa el par de los conjuntos inyector/entrada de aire que se sitúan uno frente a otro en las paredes laterales, también llamadas paredes de sostenimiento. Por tanto un quemador comprende dos inyectores y dos entradas de aire, pero cada pared lateral está dotada de uno de los inyectores y de una de las entradas de aire, asociados para generar una llama que sale de una de las paredes laterales. En cierto modo, cada pared lateral está dotada de un semiquemador del quemador, estando colocados los dos semi-quemadores uno frente a otro en las paredes laterales. Por supuesto un inyector de un semi-quemador puede estar dividido en varios chorros agrupados que participan en la misma llama, de manera que el término inyector abarca la noción de grupos de inyectores o de grupo de tubos de conducción. El objetivo de la invención es contribuir a reducir los NOx actuando sobre la manera de introducir comburente y combustible y más en particular actuando sobre su impulso. Así, la invención concierne a un procedimiento de calentamiento de vidrio fundido por un horno que comprende paredes laterales equipadas de quemadores transversales y dotado de regeneradores, caracterizado porque al menos un quemador transversal está alimentado de comburente, que comprende menos de 30% en volumen de oxígeno, y de combustible, de manera que la relación del impulso del comburente al impulso del combustible varía de 5 a 13. En efecto se ha descubierto que la relación R del impulso del comburente al impulso del combustible se elegía convenientemente de 5 a 13. De manera preferida, R es superior a 6. De manera preferida, R es inferior a 11 e incluso inferior a 9,5. En particular, R puede variar de 6 a 11 e incluso 6 a 9,5. El comburente está siempre en exceso en el ámbito de la reacción de combustión. Las llamas generadas son oxidantes. Recordemos que el impulso de un material es el producto del caudal másico de este material por su velocidad, y se expresa en Newton. En efecto se ha observado que, en igualdad de potencia de calentamiento, esa relación R tenía una importancia considerable en la forma de la llama, en el trayecto de los humos, las temperaturas en la bóveda del horno y en el cerebro (parte superior del regenerador que sobresale de los apilamientos de refractario; free space en inglés) de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de calentamiento de vidrio (7) fundido por un horno (1, 41) que comprende paredes laterales (45, 45) dotadas de quemadores transversales y provisto de regeneradores (4, 13,10, 10), siendo un quemador transversal el par de los conjuntos inyector/entrada de aire que están uno frente a otro en las paredes laterales (45, 45) y que funcionan uno tras otro, caracterizado porque al menos un quemador transversal está alimentado de comburente, que comprende menos del 30% en volumen de oxígeno, y de combustible, de manera que la relación del impulso del comburente al impulso del combustible varía de 5 a 13. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque al menos un quemador transversal está alimentado de comburente y de combustible de manera que la relación del impulso del comburente al impulso del combustible varía de 6 a 11. 3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación del impulso del comburente al impulso del combustible es inferior a 9,5. 4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el comburente comprende menos del 25% en volumen de oxígeno. 5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la bóveda (32) del tubo (31) de conducción del comburente forma con la horizontal un ángulo que varía de 18 a 30º. 6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ángulo formado entre la dirección de la bóveda (32) del tubo (31) de conducción de comburente y la dirección del tubo (34) de conducción de combustible está comprendido entre 21 y 42º. 7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación de la sección de entrada de comburente a la sección de entrada de combustible de dicho quemador varía de 20 a 2.10 5 . 8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las entradas de comburente del quemador transversal tienen una sección comprendida entre 0,5 y 2 m 2 en cada pared lateral (45, 45). 9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho quemador transversal tiene una potencia que varía de 4 a 12 megavatios. 10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las paredes laterales (45, 45) dotadas de los quemadores transversales están distantes 7 a 16 metros una de otra. 11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el horno (1, 41) comprende 3 a 10 quemadores transversales. 12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido total de oxígeno en el comburente es superior al 15% en volumen. 13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el quemador está alimentado de combustible líquido. 14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el quemador comprende un inyector de pulverización del combustible líquido que comprende un tubo de conducción de combustible líquido y un tubo de conducción de fluido de pulverización, comprendiendo dicho tubo de conducción de combustible líquido un elemento perforado de canales oblicuos para poner dicho combustible en forma de un chorro hueco en rotación antes de la expulsión fuera de dicho inyector, formando la generatriz de cada uno de dichos canales un ángulo menor que 10º con la dirección de conducción del combustible líquido. 15. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el quemador está alimentado de gas combustible. 16. Utilización del procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para reducir los NOx en los humos de combustión de un horno (1, 41) de vidrio de regeneradores (4, 13, 10, 10). 8 E09711067 11-11-2011   9 E09711067 11-11-2011   E09711067 11-11-2011   11 E09711067 11-11-2011