(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ≧１であるｎ個のバーナーと予熱システムとを備えた溶融チャンバを含む溶融炉でガラスを溶融させる方法であって、・溶融されるべき原材料を前記溶融チャンバに導入し、
・燃料を前記ｎ個のバーナーによって燃焼して、前記原材料を溶融させるための熱エネルギーを発生させ、溶融ガラスと、前記溶融チャンバの出口で１０００℃〜１６００℃の温度を有するフュームの熱い流れとを得て、・前記チャンバからのフュームの前記熱い流れを前記予熱システムに導入し、・前記予熱システムの第１の熱交換器において、酸素含有量が２１体積％以上であり且つ空気を含む中間酸化剤と呼ばれる第１の酸化剤の流れを、ヒュームの前記熱い流れとの熱交換により加熱して、前記フュームの冷却された流れと、６００℃〜９００℃の温度の前記中間酸化剤の加熱された流れとを発生させ、・前記予熱システムの第２の熱交換器において、酸素含有量が８０体積％〜１００体積％であり且つ前記中間酸化剤の前記酸素含有量より高いリッチ酸化剤と呼ばれる第２の酸化剤の流れを、中間酸化剤の前記加熱された流れとの熱交換により加熱して、４００℃〜６５０℃の温度のリッチ酸化剤の予熱された流れと、３５０℃〜６５０℃の温度の中間酸化剤の調節された流れとを発生させ、・リッチ酸化剤の前記予熱された流れが、燃焼酸化剤として、前記ｎ個のバーナーのうちの第１のバーナーと呼ばれるｎ１個に供給され、１≦ｎ１≦ｎである方法であり、・前記中間酸化剤の前記調節された流れの少なくとも一部が、燃焼酸化剤として、前記ｎ個のバーナーのうちの第２のバーナーと呼ばれるｎ２個に供給され、１≦ｎ２≦ｎであることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記中間酸化剤は、酸素含有量が２１体積％を超える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の前記調節された流れの酸素含有量が、２１体積％〜４０体積％である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の前記調節された流れの酸素含有量が４０体積％〜９０体積％である請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
ｎ１＝ｎである請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
ｎ２＝ｎである請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ｎ個のバーナーの少なくとも１個が多段燃焼酸化剤注入バーナーである請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
ガラス溶融設備であって、
・空気供給源と、
・酸素含有量が８０体積％〜１００体積％であるリッチ酸化剤の供給源と、
・溶融チャンバであって、燃料を燃焼させて前記チャンバの内部で熱エネルギーとフュームの熱い流れとを発生させるためのｎ個のバーナーを備え、ｎ≧１であり、前記チャンバからフュームの前記熱い流れを排出するためのフューム出口を更に含む溶融チャンバと、
・予熱システムであって、
ｉ．フュームの前記熱い流れとの熱交換によって中間酸化剤の流れを加熱するための第１の熱交換器であって、前記中間酸化剤が前記空気供給源によって供給される空気を含み、前記溶融チャンバの前記フューム出口に流体連通したフュームの熱い流れの入口と、前記空気供給源に流体連通した前記中間酸化剤の流れの入口と、前記中間酸化剤の加熱された流れの出口とを有する第１の熱交換器と、
ｉｉ．中間酸化剤の前記加熱された流れとの熱交換によって前記リッチ酸化剤の流れを予熱するための第２の熱交換器であって、第１の交換器の前記加熱された流れに流体連通した中間酸化剤の前記加熱された流れのための入口と、リッチ酸化剤の前記供給源に流体連通した加熱されるべきリッチ酸化剤の流れのための入口と、中間酸化剤の調節された流れのための出口と、リッチ酸化剤の予熱された流れのための出口とを含む第２の熱交換器とを含む予熱システムと
を具備し、
リッチ酸化剤の予熱された流れのための前記出口が、前記ｎ個のバーナーのうちの第１のバーナーと呼ばれるｎ１個のための燃焼酸化剤の入口に流体連通しており、１≦ｎ１≦ｎであり、
前記設備は、
中間酸化剤の調節された流れのための前記出口が、前記ｎ個のバーナーのうち第２のバーナーと呼ばれるｎ２個のための燃焼酸化剤の入口に流体連通しており、１≦ｎ２≦ｎであることを特徴とする設備。
【請求項９】
リッチ酸化剤の前記供給源が、リッチ酸化剤のパイプラインと、空気ガス分離ユニットと、リッチ酸化剤のタンクとを含む請求項８に記載の設備。
【請求項１０】
前記第１の熱交換器の中間酸化剤の流れの前記入口が、加熱されるべき中間酸化剤のパイプによって前記空気供給源に連通されており、前記パイプは、前記第１の熱交換器の中間酸化剤の流れの前記入口からの上流で、前記空気供給源から供給される前記空気の酸素富化のための酸素の供給源に更に流体連通されている請求項８または９に記載の設備。
【請求項１１】
前記第１の熱交換器の中間酸化剤の前記加熱された流れのための前記出口が、加熱された中間酸化剤のパイプによって、前記第２の熱交換器の前記中間酸化剤の前記加熱された流れのための前記入口に連通されており、前記パイプは、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間の中間酸化剤の前記加熱された流れの酸素富化のための酸素供給源に更に流体連通されている請求項８〜１０の何れか１項に記載の設備。
【請求項１２】
前記第２の熱交換器の中間酸化剤の前記調節された流れのための前記出口が、調節された中間酸化剤のパイプによって、前記ｎ２個の第２のバーナーの燃焼酸化剤入口に連通されており、調節された中間酸化剤の前記パイプは、前記ｎ２個の第２のバーナーの上流で中間酸化剤の前記調節された流れの酸素富化のための酸素の供給源に更に流体連通されている請求項８〜１１の何れかに記載の設備。
【請求項１３】
それぞれのバーナーが、前記ｎ１個の第１のバーナーの１個および／または前記ｎ２個の第２のバーナーの１個である請求項８〜１２の何れか１項に記載の設備。
【請求項１４】
前記ｎ個のバーナーの少なくとも１個が多段燃焼酸化剤注入バーナーである請求項８〜１３の何れかに記載の設備。
【請求項１５】
請求項１〜７の何れか１項に記載の溶融方法を実施するための請求項８〜１４の何れか１項に記載の設備の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、熱回収を含むガラス溶融方法および炉に関する。
【０００２】
従来、ガラス溶融炉は、炉からのフューム（fumees）との例えば復熱装置または熱交換器を用いる熱交換によって予熱された空気を燃焼剤として使用する。
【０００３】
通常は空気燃焼によって加熱される種類の溶融炉からのプルレートを、幾つかの追加の酸素バーナーを使用することによって高めることが知られている。燃焼酸化剤として空気と酸素との両方を使用するこのような炉は、「ハイブリッド炉」としても知られている。
【０００４】
最後に、特にガラス溶融炉の分野では、ガラス溶融炉を加熱するために酸素燃焼を主としてまたは単独で使用することも知られており、それによると汚染排出物（ＮＯｘ、ダスト）および炉のエネルギー消費を大きく低減することが可能となる。
【０００５】
US-A-6071116に記載された、酸素燃焼を使用する溶融炉の特に有効な例によれば、炉の経済収支は、バーナーの上流で少なくとも１種の反応剤（燃焼酸化剤および／または燃料）、特には燃焼酸化剤を予熱することによって改善される。これは、炉の燃焼チャンバの下流においてフュームの通路に１つまたは複数の熱交換器を置くことによって実施され、その熱交換器では、安全な伝熱流体、たとえば空気、ＣＯ2、窒素または水蒸気が、燃焼チャンバからの熱いフュームとの熱交換によって加熱され、少なくとも１種の反応剤が、加熱された伝熱流体との熱交換によって予熱される。
【０００６】
この文脈では、「酸素燃焼（oxycombustion）」は、酸素含有量が少なくとも８０体積％である酸素リッチな燃焼酸化剤を使用する燃焼を意味し、「空気燃焼（aerocombustion）」は、燃焼酸化剤として空気を使用する燃焼を意味し、「富化燃焼（combustion enrichie）」は、酸素含有量が空気の酸素含有量より大きいが、酸素燃焼で使用される燃焼酸化剤の酸素含有量より小さい、つまり、酸素含有量が２１体積％を超え且つ８０体積％未満である燃焼酸化剤を使用する燃焼を意味する。
【０００７】
空気燃焼の重要な利点は、燃焼酸化剤を無制限に利用できることである。空気燃焼の欠点の中でもとりわけ指摘しなければならないのは、より低い効率（空気中の窒素は燃焼を支援しないにもかかわらず、加熱しなければならないという事実のため）、大量のフューム（これは設備の大きさに対応する）および大量のＮＯｘ排出である。
【０００８】
酸素燃焼によると、これらの欠点を解消することが可能になるが、炉の近くに専用の重要な酸素の供給源、たとえば、酸素パイプライン、空気ガス分離ユニットまたは大容量の酸素タンクを必要とする。プルレートの大きな炉では、パイプラインまたは空気ガス分離ユニットによる供給でないと不可能である。このような酸素供給源の信頼性にもかかわらず、酸素の供給の中断、たとえば、技術的または物流上の課題による中断は排除することができない。
【０００９】
酸素供給の中断のために炉を停止することによって引き起こされる主要なおよび時々の不可逆損傷を考えて、炉の近くに予備の酸素を貯蔵するためにバックアップタンクを設置することが知られている。このようなバックアップによって、酸素の通常の供給源の機能停止の場合にも、しばしば不十分なモードではあるが、溶融炉を連続運転することが可能になる。しかしながら、プルレートの大きな溶融炉の場合には特に、バックアップのみでは、ごく限られた時間しか自律が可能にならない。
【００１０】
ハイブリッド炉の場合、酸素の消費は、非常に少なく、そのおかげでバックアップはより小さい容量であってよく、酸素の供給が中断した場合、炉の温度を少なくとも維持するために空気燃焼を使用することがしばしば可能である。しかしながら、機能させるには、ハイブリッド炉は、空気燃焼部分に関連した装置と炉の酸素燃焼部分に必要とされる装置との両方が必要であり、これは、ハイブリッド炉の備え付けを特に複雑且つ高価なものにする。
【００１１】
本発明は、上記の課題を改善すること及びこれを少なくとも部分的に克服することを目的とする。
【００１２】
本発明は、US-A-6071116に記載されたタイプの炉および方法から出発して、以下に説明する本発明に係るハイブリッド方法およびハイブリッド設備という手段によって本目的を達成することを提案する。
【００１３】
本発明は、特に、ｎ≧１であるｎ個のバーナーと予熱システムとを備えた溶融チャンバを提供する溶融炉でガラスを溶融させる方法に関する。本発明に係る方法では、溶融させるべき材料を溶融チャンバに導入し、燃料をｎ個のバーナーによって燃焼して、熱エネルギーを発生させ且つ溶融ガラスを得る。燃料の燃焼は、チャンバからの出口で１０００℃〜１６００℃の温度を提供するフュームの熱い流れを更に発生させる。
【００１４】
前記熱いフュームから熱エネルギーを回収するために、チャンバから来るフュームの熱い流れは予熱システムに導入される。
【００１５】
予熱システムの第１の熱交換器では、中間酸化剤と呼ばれる第１の酸化剤の流れが、フュームの熱い流れとの熱交換によって加熱されて、フュームの冷却された流れと６００℃〜９００℃の温度を有する中間酸化剤の加熱された流れとを発生させる。中間酸化剤のこの流れは、空気を含み、酸素含有量が２１体積％以上である。
【００１６】
予熱システムの第２の熱交換器では、リッチ酸化剤と呼ばれる第２の酸化剤の流れが、中間酸化剤の加熱された流れとの熱交換によって加熱されて、４００℃〜６５０℃の温度を有するリッチ酸化剤の予熱された流れと３５０℃〜６５０℃の温度を有する中間酸化剤の調節された（tempere）流れとを発生させる。リッチ酸化剤の酸素含有量は、中間酸化剤の酸素含有量より大きく、８０体積％〜１００体積％である。好ましくは、リッチ酸化剤の酸素含有量は、９０体積％〜１００体積％である。
【００１７】
このように予熱されたリッチ酸化剤の流れは、燃焼酸化剤として、ｎ個のバーナーのうち第１のバーナーと呼ばれるｎ１個に供給され、１≦ｎ１≦ｎである。中間酸化剤の調節された流れの少なくとも一部は、燃焼酸化剤として、ｎ個のバーナーのうち第２のバーナーと呼ばれるｎ２個に供給され、１≦ｎ２≦ｎである。
【００１８】
このようにして、本発明に係る方法は、燃焼酸化剤として使用される予熱されたリッチ酸化剤と、更には、中間酸化剤の調節された流れ中の残留熱エネルギーとの有効性という利点がある。更には、この溶融方法は、完全な酸素燃焼方法と比較して、酸素リッチな酸化剤の供給からの自律性を獲得している。
【００１９】
本発明の文脈では、「熱交換器」という用語は、その通常の技術的な意味で使用される、すなわち、異なる温度にある少なくとも２種の流体が別々の容器内で循環し、一方から他方に熱を伝達するデバイスを示すために使用される。
【００２０】
中間酸化剤が富化されていない空気（酸素含有量が２１体積％であるもの）である場合に本発明に係る方法は有利であるが、中間酸化剤が、２１体積％を超えるが、ｎ２個の第２のバーナーの入口におけるリッチ酸化剤の酸素含有量より小さい酸素含有量を有する場合には、この方法の利点はより明確である。
【００２１】
第１の熱交換器の材料および構成がそれを可能とするならば、中間酸化剤は、第１の熱交換器の上流で酸素富化することができる。この場合、中間酸化剤の流れの酸素含有量は、第１の熱交換器の入口で、２１体積％よりも高い。
【００２２】
また、中間酸化剤の加熱された流れは、第１の熱交換器と第２の熱交換器との間で酸素富化することもできるおよび／または第２の熱交換器とｎ２個の第２のバーナーとの間で中間酸化剤の調節された流れを富化することもできる。
【００２３】
ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の調節された流れの酸素含有量が２１体積％〜２５体積％である場合、空気燃焼用に設計されたバーナー／注入器を使用することができる。
【００２４】
ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の調節された流れの酸素含有量が２１体積％〜４０体積％である場合、特にそれが２５体積％より高い場合、富化された空気による燃焼用に設計されたバーナー／注入器を使用すべきである。
【００２５】
ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の調節された流れの酸素含有量が、４０体積％〜９０体積％である場合、実際に使用される酸素含有量範囲に適合したバーナー／注入器を使用すべきである。
【００２６】
本発明に係る方法では、リッチ酸化剤と中間酸化剤とを溶融チャンバにおける燃焼酸化剤として使用するための多数の変形形態が可能である。
【００２７】
したがって、ｎ個のバーナーのそれぞれが、ｎ１個の第１のバーナー（燃焼酸化剤として予熱されたリッチ酸化剤を使用するもの）のうちの１個および／またはｎ２個の第２のバーナー（燃焼酸化剤として調節された中間酸化剤を使用するもの）のうちの１個であることが、好ましいが、必須ではない。
【００２８】
溶融チャンバの同じ領域で第１のバーナーと第２のバーナーとを併用すること、またはチャンバの異なる領域に第１のバーナーおよび第２のバーナーを設置することが可能である。
【００２９】
例えば、溶融チャンバが、溶融されるべき原材料が導入される上流領域と、溶融ガラスの出口を含む下流領域とを含む場合、ｎ１個の第１のバーナー（燃焼酸化剤として予熱されたリッチ酸化剤を使用するもの）の全てまたは一部をチャンバの上流領域に設置することが有利であり得る。溶融チャンバが上流精製ゾーンを含む場合、ｎ２個の第２のバーナー（燃焼酸化剤として調節された中間酸化剤を使用するもの）の全てまたは一部分の精製領域を備えることが有用であり得る。
【００３０】
時として、チャンバの別々の領域に第１のおよび第２のバーナーを設置することが、ＮＯｘの形成を低減するのに、および溶融ガラスの精製に有用である場合がある。
【００３１】
一態様によれば、ｎ個のバーナーのうち、ｎ１個の第１のバーナーにおよびｎ２個の第２のバーナーに同時に属することができるものがない、すなわち、ｎ個のバーナーのうち燃焼酸化剤としてリッチ酸化剤と中間酸化剤との両方を使用するものがない。この場合、つまりｎ１＋ｎ２＝ｎである場合、ｎ個のバーナーのそれぞれが、燃焼酸化剤として予熱されたリッチ酸化剤が供給される第１のバーナーか、または燃焼酸化剤として調節された中間酸化剤が供給される第２のバーナーかの何れかである。
【００３２】
しかしながら、ｎ１＝ｎである場合、ｎ個のバーナーは、全て第１のバーナーであり、したがって予熱されたリッチ酸化剤が燃焼酸化剤として供給され、ｎ２≧１であるので、前記バーナーのうちの少なくとも１個は、調節された中間酸化剤が更に燃焼酸化剤として供給される。同様に、ｎ２＝ｎである場合、ｎ個のバーナーは、全て第２のバーナーであり、したがって調節された中間酸化剤が燃焼酸化剤として供給されるが、ｎ１≧１であるので、前記バーナーのうちの少なくとも１個は、予熱されたリッチ酸化剤が更に供給される。
【００３３】
ｎ個のバーナーのうちの１個が、予熱されたリッチ酸化剤および調節された中間酸化剤を燃焼酸化剤として受け入れる場合、このバーナーはｎ１個の第１のバーナーのうちの１個とｎ２個の第２のバーナーのうちの１個との両方である。
【００３４】
好ましい態様では、ｎ個のバーナーのうちの少なくとも１個が、多段燃焼酸化剤注入バーナーである。例えば、ｎ１個の第１のバーナーのうちの少なくとも１個、またはｎ１個の第１のバーナーの全ては、有利には、多段燃焼酸化剤注入バーナーであってもよい。同様に、ｎ２個の第２のバーナーのうちの少なくとも１個、または更にはｎ２個の第２のバーナーの全ては、多段燃焼酸化剤注入バーナーであってもよい。第１のおよび第２のバーナーに同時に属し、したがってリッチ酸化剤および中間酸化剤を燃焼酸化剤として同時に使用する１個以上のバーナーをチャンバが含む場合、前記バーナーのうちの少なくとも１個は、有用には、多段燃焼酸化剤注入バーナーであり、これは、溶融チャンバにおいてリッチ酸化剤および中間酸化剤を互いから独立して注入するものである。これは、好ましくは、燃焼酸化剤としてリッチ酸化剤および中間酸化剤を同時に使用する全てのバーナーにあてはまる。前記バーナーのリッチ酸化剤注入器および中間酸化剤注入器は、前記バーナーの同じブロックに取り付けられてもよいし、またはリッチ酸化剤および中間酸化剤について別々のブロックに取り付けられてもよい。好ましくは、このようなバーナーは、溶融チャンバ内に、
−燃料の少なくとも１つのジェット、
−燃料の少なくとも１つのジェットに接触または接近した、予熱されたリッチ酸化剤の少なくとも１つのジェット、および
−燃料の少なくとも１つのジェットからの距離が予熱されたリッチ酸化剤の少なくとも１つのジェットからの距離より大きい位置での調節された中間酸化剤の少なくとも１つのジェット
を注入する。
【００３５】
上に示したように、本発明に係る方法では、炉内で所望の熱プロファィルを得るように、中間酸化剤の酸素含有量を調節することができる。所望の熱プロファィルを得るように、中間酸化剤の酸素含有量およびバーナーへのリッチ酸化剤の流量を調節することもできる。この二重設定は、燃焼酸化剤としてリッチ酸化剤および中間酸化剤を同時に使用するバーナーにとって特に有用であり得る。
【００３６】
また、予熱システムは、有利には、溶融チャンバからの上流、すなわちバーナーからの上流で燃料を予熱するのに使用することもできる。
【００３７】
本発明の方法は、あらゆるタイプの溶融炉、たとえばサイドバーナーを備えた溶融炉や交差バーナーを備えた溶融炉で使用することができるが、本発明は、板ガラスを製造する、サイドバーナーを備えたフロート型の炉にとって特に有用である。
【００３８】
本発明は、前記方法を実施するのに特に適した溶融設備に更に関する。
【００３９】
本発明に係る設備は、（ｉ）空気供給源と、（ｉｉ）リッチ酸化剤の供給源と、（ｉｉｉ）溶融チャンバと、（ｉｖ）予熱システムとを含む。
【００４０】
リッチ酸化剤供給源は、酸素含有量が８０体積％〜１００体積％、好ましくは９０体積％〜１００体積％である酸化剤を供給する。
【００４１】
溶融チャンバは、チャンバ内部で熱エネルギーを発生させるように、燃料の燃焼のためのｎ≧１個のバーナーを備えている。この燃焼は、チャンバ内部でフュームの熱い流れをさらに発生させ、このチャンバは、チャンバからフュームの熱い流れを排出するためのフューム出口を有する。
【００４２】
予熱システムは、第１の熱交換器と第２の熱交換器とを含む。
【００４３】
第１の熱交換器によって、中間酸化剤の流れをフュームの熱い流れとの熱交換によって加熱することが可能になる。この第１の熱交換器は、フュームの熱い流れのための入口を含み、この入口は溶融チャンバのフューム出口に流体連通している。それは中間酸化剤の流れのための入口を更に含み、この入口は空気供給源に流体連通しており、中間酸化剤は、この供給源から供給された空気を含む。第１の熱交換器は、中間酸化剤の加熱された流れのための出口を更に提供する。
【００４４】
第２の熱交換器によって、リッチ酸化剤の流れを中間酸化剤の加熱された流れとの熱交換によって予熱することが可能になる。この第２の熱交換器は、第１の熱交換器からの中間酸化剤の加熱された流れのための入口を含む。それは予熱されたリッチ酸化剤の流れのための入口を更に含み、この入口はリッチ酸化剤の供給源に流体連通している。それは、中間酸化剤の調節された流れのための出口とリッチ酸化剤の予熱された流れのための出口とを更に含む。
【００４５】
第２の熱交換器のリッチ酸化剤の予熱された流れのための出口は、ｎ１個（１≦ｎ１≦ｎ）の第１のバーナーの燃焼酸化剤のための入口に流体連通しており、中間酸化剤の調節された流れのための出口は、ｎ２個（１≦ｎ２≦ｎ）の第２のバーナーの燃焼酸化剤のための入口に流体連通している。
【００４６】
空気供給源は、典型的には、空気ブロワーまたは空気圧縮機を含む。リッチ酸化剤の供給源は、通常、リッチ酸化剤のパイプラインと、空気ガス分離ユニットまたはリッチ酸化剤のタンクとを含み、好ましくはリッチ酸化剤のパイプラインまたは空気ガス分離ユニットとリッチ酸化剤のタンクとの組合せを含み、後者は必要であればリッチ酸化剤のバックアップとして使用可能である。
【００４７】
中間酸化剤の酸素富化を可能とするように、第１の熱交換器の上流で、第１の熱交換器の中間酸化剤の流れのための入口は、有利には、加熱されるべき中間酸化剤のパイプによって空気供給源に連通され、このパイプは、酸素の供給源、好ましくはこの設備のリッチ酸化剤の供給源に流体連通されている。
【００４８】
第１の熱交換器と第２の熱交換器との間で中間酸化剤の酸素富化を可能とするように、第１の熱交換器の中間酸化剤の加熱された流れのための出口は、加熱された中間酸化剤のパイプによって、第２の熱交換器の中間酸化剤の加熱された流れのための入口と連通されており、このパイプは、酸素の供給源、好ましくはこの設備のリッチ酸化剤の供給源に流体連通されている。
【００４９】
第２の熱交換器の下流および第２のバーナーの燃焼酸化剤のための入口の前で、中間酸化剤の酸素富化を可能とするように、第２の熱交換器の中間酸化剤の調節された流れの出口は、有利には、調節された中間酸化剤のパイプによって、ｎ２個の第２のバーナーの燃焼酸化剤のための入口に連通され、前記調節された中間酸化剤のパイプは、酸素の供給源、好ましくはこの設備のリッチ酸化剤の供給源に流体連通されている。
【００５０】
本発明に係る方法に関して先に述べたように、ｎ個のバーナーのそれぞれは、ｎ１個の第１のバーナーのうちの１個および／またはｎ２個の第２のバーナーのうちの１個であってもよい。
【００５１】
溶融チャンバのうち同じ領域が第１のバーナーと第２のバーナーとを含むことができる。また、第１のおよび第２のバーナーは、チャンバの別々の領域に位置することもできる。
【００５２】
したがって、溶融チャンバが、溶融されるべき原材料のための入口を備えた上流領域と、溶融ガラスのための出口を備えた下流領域とを含む場合、ｎ１個の第１のバーナーの全てまたは一部がチャンバのこの上流領域にあることが有利であり得る。溶融チャンバが下流精製ゾーンを含む場合、この精製領域がｎ２個の第２のバーナーの全てまたは一部を含むことが有用であり得る。チャンバの別々の領域における第１のおよび第２のバーナーのこのような配置によって、ＮＯxの形成を抑えることができ、およびガラスの精製を容易にすることができる。
【００５３】
一態様では、ｎ個のバーナーのうち、ｎ１個の第１のバーナーにおよびｎ２個の第２のバーナーに同時に属するものがない、すなわち、ｎ個のバーナーのうち、リッチ酸化剤の予熱された流れのための出口と中間酸化剤の調節された流れのための出口に流体連通されているものがない。ｎ１＋ｎ２＝ｎであるこの場合、ｎ個のバーナーのそれぞれは、リッチ酸化剤の予熱された流れの出口に流体連通する燃焼酸化剤のための入口を含む第１のバーナーか、または中間酸化剤の調節された流れの出口に流体連通する燃焼酸化剤のための入口を含む第２のバーナーかの何れかである。
【００５４】
しかしながら、ｎ１＝ｎである場合、全てのｎ個のバーナーは、第１のバーナーであり、したがってリッチ酸化剤の予熱された流れのための出口と流体連通しており、ｎ２≧１であるために、前記バーナーのうち少なくとも１個が、調節された中間酸化剤のための出口に更に流体連通している。同様に、ｎ２＝ｎである場合、全てのバーナーは、第２のバーナーであり、したがって中間酸化剤の調節された流れのための出口に流体連通しており、ｎ１≧１であるために、前記バーナーのうち少なくとも１個が、リッチ酸化剤の予熱された流れのための出口に更に流体連通している。
【００５５】
ｎ個のバーナーのうちの１個が、リッチ酸化剤の予熱された流れのための出口に流体連通した燃焼酸化剤のための入口と、中間酸化剤の調節された流れのための出口に流体連通した燃焼酸化剤のための入口とを同時に含む場合、このバーナーは、同時に、ｎ１個の第１のバーナーのうちの１個およびｎ２個の第２のバーナーのうちの１個である。
【００５６】
好ましい態様では、ｎ個のバーナーのうちの少なくとも１個は、多段燃焼酸化剤注入バーナーである。
【００５７】
したがって、ｎ１個の第１のバーナーのうちの少なくとも１個、または更にはｎ１個の第１のバーナーの全ては、有利には、多段燃焼酸化剤注入バーナーであり得る。同様に、ｎ２個の第２のバーナーのうちの少なくとも１個、または更にはｎ２個の第２のバーナーの全ては、有利には、多段燃焼酸化剤注入バーナーであり得る。
【００５８】
チャンバが第１のおよび第２のバーナーに同時に属する１個以上のバーナーを含む場合、前記バーナーの少なくとも１個は、通常、多段燃焼酸化剤注入バーナーである。この少なくとも１個のバーナーは、予熱されたリッチ酸化剤の流れのための出口に流体連通したリッチ酸化剤のための入口と、中間酸化剤の調節された流れのための出口に流体連通した中間酸化剤のための入口とを含む。この少なくとも１個のバーナーは、燃料を溶融チャンバ内に注入するための少なくとも１個の燃料注入器と、リッチ酸化剤のための入口に流体連通しており且つリッチ酸化剤を溶融チャンバ内に注入するように位置した少なくとも１個のリッチ酸化剤注入器と、中間酸化剤のための入口に流体連通した、中間酸化剤をチャンバ内に別に注入するための、つまりリッチ酸化剤と距離を置いた中間酸化剤のための少なくとも１個の中間酸化剤注入器とを備える。好ましくは、少なくとも１個のリッチ酸化剤注入器によって、燃料に接触または接近してリッチ酸化剤を注入することが可能になり、少なくとも１個の中間酸化剤注入器によって、リッチ酸化剤の距離より大きい燃料からの距離で中間酸化剤を注入することが可能になる。前記バーナーの注入器は、前記バーナーと同じブロックに、またはリッチ酸化剤および中間酸化剤のための別々のブロックに取り付けることができる。
【００５９】
予熱システムは、予熱する燃料のための入口と、予熱された燃料のための出口とをさらに含むことができ、予熱する燃料のための入口は燃料の供給源に流体連通しており、予熱された燃料のための出口はｎ個のバーナーの燃料のための入口に流体連通している。
【００６０】
本発明に係る設備は、様々なタイプの溶融チャンバを含むことができる。例えば、チャンバは、交差または側方バーナーを備えた溶融チャンバであってよい。本発明は、フロート型の炉の、交差バーナーを備えた溶融チャンバを含む設備にとって特に有益である。
【００６１】
第１の熱交換器および／または第２の熱交換器は、管状熱交換器であってよい。
【００６２】
第１の熱交換器は、第１のフェルールによって囲むことができ、第２の熱交換器は、第１のフェルールとは別の第２のフェルールによって囲むことができる。同じフェルールが第１のおよび第２の熱交換器を囲むことも可能である。
【００６３】
本発明に係る設備は、第２のバーナーへの入口で中間酸化剤の酸素含有量を調節するための制御ユニットを更に含むことができる。この場合、制御ユニットは、中間酸化剤の酸素富化を調節する。制御ユニットは、中間酸化剤の酸素含有量およびバーナーへのリッチ酸化剤の流量を更に調節することもできる。
【００６４】
本発明は、本発明に係る設備の何れかの態様の、本発明に係る方法の実施のための、その実施の任意の形態での使用に更に関する。
【００６５】
本発明およびその利点を、図１および図２を参照して以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、１日当たり１５０トンのガラスの単一溶融炉において１トンのガラスを溶融するのに必要なエネルギー効率を示している。
【図２】図２は、本発明に係る溶融設備およびその運転の特定の態様の概略図である。
【００６７】
本発明によれば、リッチ酸化剤が、US-A-6071116において既に説明されたものにならって燃焼チャンバから排出される熱いフュームとの間接熱交換によって予熱される、つまり、第１の熱交換器において中間酸化剤を加熱し、ついで加熱された中間酸化剤が第２の熱交換器におけるリッチ酸化剤の予熱に使用されることによって予熱される。予熱されていないリッチ酸化剤の使用と比較して、この知られている技術によると、リッチ酸化剤（および場合により燃料）および反応剤の予熱温度を４５０〜６５０℃にする場合、溶融炉の酸素および燃料の消費に関して１０％の利得がもたらされる。正確な利得は、基本的に、予熱された反応剤が到達する温度水準だけでなく、炉の設計および使用するバーナーのタイプに依存する。
【００６８】
リッチ酸化剤（および場合により燃料）を予熱するのに必要な中間酸化剤の体積は、中間酸化剤の性質およびその質量熱容量に特に依存する。したがって、上に示したようにリッチ酸化剤が純酸素であり、第１および第２の交換器で使用される伝熱流体（中間酸化剤）が富化されていない空気である場合、伝熱流体の体積／流量は、予熱された酸素の体積／流量の１．８〜２．２倍にほぼ等しい。
【００６９】
US-A-6071116において説明されている方法において、第２の熱交換器後に、伝熱流体が燃焼フューム内に廃棄され、煙突を介して排出される場合、反応剤（リッチ酸化剤および場合により燃料）を予熱した後の調節された伝熱流体に含まれる残留熱エネルギーは、価値が見いだされない。
【００７０】
本発明によれば、酸化剤、たとえば空気または富化された空気を伝熱流体として使用することと、溶融チャンバでの燃焼酸化剤として、リッチ酸化剤の予熱された流に加えて予熱システムからの下流の伝熱流体の調節された流れを全部または一部使用することによって、この調節された流れから価値を見出すこととが提案される。
【００７１】
本発明に係る方法の更に最適なエネルギー効率のために、溶融チャンバからの上流で中間流体の伝熱流体として使用される空気を酸素富化することが提案される。しかしながら、本発明によれば、かくして富化された空気の酸素含有量は、予熱されるリッチ酸化剤の酸素含有量より低くとどまる。
【００７２】
この富化は、好ましくは、第１の熱交換器からの上流で部分的にまたは全体的に実施される。第１の熱交換器の材料および／または構成が、第１の熱交換器内で到達される温度まで酸素富化された空気を加熱することが可能なものでない場合に特に、第１の熱交換器からの下流で、つまり第１の熱交換器と第２の熱交換器との間で、または第２の熱交換器の下流で、部分または全体的な富化を検討することもできる。
【００７３】
気体燃焼酸化剤の酸素含有量Ψは、Ψ＝ＶＯ2／（ＶＯ2＋ＶＲ）として定義され、式中、ＶＯ2＝酸素体積であり、ＶＲ＝酸素以外の燃焼酸化剤成分の体積である。
【００７４】
空気または酸素富化された空気の場合、以下の近似式が使用される：Ψ＝ＶＯ2／（Ｖ０2＋ＶＮ2）が使用され、式中ＶＮ2＝窒素の体積であり、この場合空気の酸素含有量Ψは２１体積％である。
【００７５】
溶融チャンバからの上流で中間酸化剤の酸素含有量Ψを増加させることによって、中間酸化剤によって断熱火炎温度の上昇が生じ、前記中間酸化剤の効率はガラス溶融チャンバにおける燃焼酸化剤としてそれを使用する間に増加する。たとえば、１２００℃（再生式熱交換器を備えた溶融炉で通常みられる状況である）まで加熱された富化されていない空気が、２５℃のΨ＝０．３４の酸素富化された空気と同じ断熱火炎温度を与えることに留意されたい。
【００７６】
本発明により、２１％＜Ψ＜４０％である調節された酸素富化された空気が、予熱されたリッチ酸化剤に加えて燃焼酸化剤として使用される場合、好ましくは、ＮＯｘの形成が制限されるべきである。これは、溶融チャンバの別々の領域で２種の燃焼酸化剤を使用することによって特に可能である。チャンバのうち出力が最高である領域（一般に、チャンバのうち原材料が固体状態にある領域など）では燃焼酸化剤として予熱されたリッチ酸化剤を使用し、チャンバのうち出力がより弱い領域（たとえば、溶融／精製チャンバにおける精製領域）では調節された中間酸化剤を使用することが特に勧奨される。
【００７７】
特に、多段燃焼酸化剤注入バーナーを使用し且つたとえば予熱されたリッチ酸化剤を溶融チャンバ内に注入して可燃剤に接触および／または接近させ且つ調節された中間酸化剤を溶融チャンバ内に燃料から大きく距離をとって注入することによって、特徴および適切な炎形状を維持すると共に、ＮＯｘ形成を制限しながら、予熱されたリッチ酸化剤と調節された中間酸化剤とを溶融チャンバのうちの１つの領域において、更には１つのバーナーにおいて併用することが可能である。適切なバーナーは、ALGLASS SUN（登録商標）というバーナーのシリーズで特に出願人によって販売されており、WO-A-2005059438において説明されている。
【００７８】
Ψ＝２１体積％〜最大２４〜２５体積％である場合、空気燃焼用に設計された装置、特にはバーナーおよび／または注入器を使用することが可能である。
【００７９】
Ψ＝２５〜４０体積％である場合、燃焼酸化剤として酸素富化された空気を使用するのに適したバーナー／注入器が使用される。４０体積％≦Ψ≦９０体積％である場合、このような非常に酸素富化された燃焼酸化剤と一緒に使用するように特別に設計された装置、特にはバーナー／注入器を使用することが勧奨される。
【００８０】
装入物への熱伝達に関する「熱効率」に関し、図１の曲線は、１日当たり１５０トンのガラスの単一溶融炉において１トンのガラスを溶融するのに必要なｋＷｈで表したエネルギー効率を示している。
【００８１】
熱効率は、燃焼酸化剤の温度および酸素含有量Ψに依存することに留意されたい。燃焼酸化剤が、Ψが約２８体積％である５００℃の酸素富化された空気である場合、エネルギー効率は、８００℃の富化されていない空気と同程度である。
【００８２】
Ψが約３５体積％である５００℃の酸素富化された空気では、エネルギー効率は、１１００℃の富化されていない空気と同程度である。
【００８３】
このように、本発明に係る方法で中間酸化剤として酸素富化された空気を使用し、次いで溶融チャンバにおける燃焼酸化剤として前記調節された中間酸化剤を使用することによって、リッチ酸化剤を予熱した後の中間流体に依然として含まれる熱エネルギーに価値を見出すことが可能になる。
【００８４】
この使用は、設備の全体的なエネルギー効率および経済効率が最適になるように一次交換器の大きさを変更することも可能にする。
【００８５】
たとえば、リッチ酸化剤の予熱後に中間流体／酸化剤中に含まれる熱エネルギーが失われずに溶融チャンバにおいて有効に価値を見出されるとすると、従来の方法の場合のように、この熱エネルギーを最小化するように限定する必要性はもはやない。その代わりに、本発明によると、目的は、第２の熱交換器からの下流の予熱されたリッチ酸化剤および調節された中間酸化剤の温度を適切に選定することによって、この方法の全体的なエネルギー効率を最大化することである。
【００８６】
実際、中間酸化剤の流れは、リッチ酸化剤および更には場合により燃料を予熱するために固定および定義された最大流量および温度に制限されることなく、溶融チャンバから出るフュームに含まれる熱エネルギーを最大に回収するように増減することができる。採算の合う価格により現在市場から入手可能な材料では、予熱されたリッチ酸化剤についての最高温度は、典型的には５５０℃に制限され、天然ガスの場合は４５０℃に制限される。
【００８７】
予熱されたリッチ酸化剤の同じ流量および温度では、加熱された中間酸化剤の温度（つまり、第１の熱交換器の出口および第２の熱交換器の入口における中間酸化剤の温度）を高めることによって、第２の熱交換器に必要な表面を低減しながら、調節された中間酸化剤の温度（つまり、第２の熱交換器の出口またはｎ２個の第２のバーナーの燃焼酸化剤のための入口における）を増加させることが可能である。たとえば、６００℃まで調節された中間酸化剤は、設備のｎ２個の第２のバーナーのための燃焼酸化剤として使用することができる。前記中間酸化剤が、ｎ２個の第２のバーナーへの入口で約０．２５の酸素含有量Ψを有する場合、前記燃焼酸化剤は、１１００℃まで予熱された富化されていない空気と同様のエネルギー効率を有する。
【００８８】
燃焼酸化剤として予熱されたリッチ酸化剤のみを使用する炉に比べて低減された酸素消費のおかげで、この設備は、酸素の連続供給の機能停止の場合により高い自律性を発揮し、したがって、バックアップの容量を低減させることができる。
【００８９】
図２に例示された設備は、その全てが同時に第１のバーナーおよび第２のバーナー（１個のバーナーのみを示している）であるｎ個のバーナー１１０を備えた溶融チャンバ１００を含む。溶融チャンバは、フューム排出装置１２０を更に含む。炉は、第１の熱交換器２１０と第２の熱交換器２２０とを含む予熱システムを更に含む。パイプのネットワークは、第１の熱交換器２１０と、第２の熱交換器２２０と、バーナー１１０と、溶融チャンバ１００のフューム排出装置１２０とを接続している。
【００９０】
燃料、たとえば気体燃料の供給源１０は、パイプ３１０によって、バーナー１１０の燃料の入口に接続されている。この供給源１０は、また、燃料をバーナー１１０に供給する。
【００９１】
空気供給源２０、典型的には空気圧縮機および／または空気ブロワーは、パイプ３２０によって、第１の熱交換器２１０の中間酸化剤のための入口に連通されている。溶融チャンバ１００のフューム排出装置１２０は、パイプ３３０によって、第１の熱交換器２１０のフューム入口に接続されている。第１の熱交換器２１０の内部では、チャンバ出口での温度が１０００℃〜１６００℃の範囲内にあるフュームが、熱交換によって、中間酸化剤（空気）を加熱する。したがって、第１の熱交換器２１０からパイプ３３５によって排出されるフュームの冷却された流れおよび第１の熱交換器２１０からパイプ３５０によって排出される中間酸化剤の熱い流れが得られる。
【００９２】
この設備は、リッチ酸化剤、典型的には９０体積％の酸素を含むガスの流れを供給する供給源３０を含む。供給源３０は、リッチ酸化剤の連続供給のための主たる供給源３１、典型的には通常酸素のパイプラインまたは空気ガス分離ユニットと、主供給源によるリッチ酸化剤の供給の機能停止の場合のバックアップとして使用されるリッチ酸化剤のタンク３２とを含む。リッチ酸化剤の流れは、パイプ３４０によって、第２の熱交換器２２０のリッチ酸化剤の流れの入口に供給される。
【００９３】
第１の熱交換器２１０の出口での温度が６００℃〜９００℃の範囲内にある中間酸化剤の熱い流れは、パイプ３５０によって、第２の熱交換器２２０の中間酸化剤のための入口に供給される。
【００９４】
第２の熱交換器２２０の内部では、供給源３０によって供給されるリッチ酸化剤は、熱い中間酸化剤との熱交換によって、４００℃〜６５０℃に達する温度まで予熱される。このように予熱されたリッチ酸化剤は、パイプ３７０によって、第２の熱交換器２２０から排出される。このパイプ３７０は、燃焼酸化剤として第２の予熱された酸化剤をバーナー１１０のリッチ酸化剤のための入口まで運ぶ。
【００９５】
中間酸化剤は、３５０℃〜６５０℃の調節された温度で、第２の熱交換器２２０からパイプ３６０を通って排出される。パイプ３６０は、予熱された中間酸化剤の少なくとも一部分を燃料としてバーナー１１０の中間酸化剤のための入口に運ぶ。調節された中間酸化剤の流れが、溶融チャンバ１００のバーナー１１０の中間酸化剤としての必要量を超える場合、調節された中間酸化剤の過剰分は、他で使用されるかまたは煙突から排出される前に、パイプ３６０の枝管３５６によって排出することができる。
【００９６】
この方法のエネルギー効率をより大きくするために、バーナーからの上流で中間酸化剤である空気を酸素富化することが可能である。前記富化は、第１の熱交換器２１０からの上流で実施することができる。この場合、パイプ３４１は、リッチ酸化剤の制御された流れを、このパイプ３２０を通して、供給源２０から供給される空気が第１の熱交換器２１０に向かって運ばれる。これは、当然に、このためには、このように酸素富化された空気を１０００℃〜１６００℃の範囲にある温度のフュームを用いて確実に加熱することを可能にするための、第１の熱交換器の材料および構造を必要とする。
【００９７】
中間酸化剤の熱い流れの酸素富化を、場合により第１の熱交換器からの上流での第１の富化と組み合わせて実施することも可能である。この場合、リッチ酸化剤の制御された流れは、第１の熱交換器２１０から第２の熱交換器２２０に向けて中間酸化剤の熱い流れを運ぶパイプ３５０に向けて、パイプ３４１の枝管３４２によって運ばれる。
【００９８】
最後に、中間酸化剤は、第２の熱交換器２２０からの下流で酸素富化することもできる。この場合、パイプ３４３は、リッチ酸化剤の制御された流れをパイプ３６０に向けて運び、このパイプ３６０は、中間酸化剤の調節された流れをバーナー１１０の中間酸化剤のための入口まで運ぶ。
【００９９】
中間酸化剤の酸素富化は、溶融方法の制御または最適化用のパラメーターとして使用できることに留意されたい。たとえば、炉のプルレートに応じて中間酸化剤の酸素富化を調節することが可能である。リッチ酸化剤および中間酸化剤が溶融チャンバの異なる領域で燃焼酸化剤として使用される場合、中間酸化剤の酸素富化の程度を調節することによって、燃焼酸化剤として中間酸化剤を使用する領域の温度を少なくとも部分的に制御することが可能である。リッチ酸化剤および中間酸化剤が、1つの多段燃焼酸化剤注入バーナーに供給される場合、たとえば、リッチ酸化剤および中間酸化剤の流れを調節し、中間酸化剤の酸素富化の程度を調節することによって炎の特性を調節することが可能である。
【０１００】
この効果のために、この設備は制御ユニット４００を備えることができる。
【０１０１】
１つの予熱システムが図２に示されている。しかしながら、溶融設備は、複数の予熱システムを含むことができ、特に：
−予熱されたリッチ酸化剤および／または調節された中間酸化剤を使用するバーナー数が重要である場合および／または
−前記バーナーが間隔を置いた位置に配置される場合に複数の予熱システムを含むことができる。
【０１０２】
図２に示した場合では、この設備は、第１の熱交換器２１０と１つの第２の熱交換器２２０とを含んでいる。しかしながら、特に上に示した理由で、１つの第１の熱交換器２１０に対して少なくとも２つの第２の熱交換器２２０を提供することが可能である。この点に関しては、US-A-6071116に記載された説明書を参照されたい。  
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
ｎ≧１であるｎ個のバーナー（１１０）と予熱システムとを備えた溶融チャンバ（１００）を含む溶融炉でガラスを溶融させる方法であって、
・溶融されるべき原材料を前記溶融チャンバ（１００）に導入し、
・燃料を前記ｎ個のバーナー（１１０）によって燃焼して、前記原材料を溶融させるための熱エネルギーを発生させ、溶融ガラスと、前記溶融チャンバ（１００）の出口で１０００℃〜１６００℃の温度を有するフュームの熱い流れとを得て、
・前記チャンバ（１１０）からのフュームの前記熱い流れを前記予熱システムに導入し、・前記予熱システムの第１の熱交換器（２１０）において、酸素含有量が２１体積％以上であり且つ空気を含む中間酸化剤と呼ばれる第１の酸化剤の流れを、ヒュームの前記熱い流れとの熱交換により加熱して、前記フュームの冷却された流れと、６００℃〜９００℃の温度の前記中間酸化剤の加熱された流れとを発生させ、
・前記予熱システムの第２の熱交換器（２２０）において、酸素含有量が８０体積％〜１００体積％であり且つ前記中間酸化剤の前記酸素含有量より高いリッチ酸化剤と呼ばれる第２の酸化剤の流れを、中間酸化剤の前記加熱された流れとの熱交換により加熱して、４００℃〜６５０℃の温度のリッチ酸化剤の予熱された流れと、３５０℃〜６５０℃の温度の中間酸化剤の調節された流れとを発生させ、
・リッチ酸化剤の前記予熱された流れが、燃焼酸化剤として、前記ｎ個のバーナー（１１０）のうちの第１のバーナーと呼ばれるｎ１個に供給され、１≦ｎ１≦ｎである方法であり、
・前記中間酸化剤の前記調節された流れの少なくとも一部が、燃焼酸化剤として、前記ｎ個のバーナー（１１０）のうちの第２のバーナーと呼ばれるｎ２個に供給され、１≦ｎ２≦ｎであることを特徴とする方法。
［２］
前記中間酸化剤は、酸素含有量が２１体積％を超える請求項１に記載の方法。
［３］
前記ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の前記調節された流れの酸素含有量が、２１体積％〜４０体積％、好ましくは２１体積％を超え且つ４０％以下である請求項１又は２に記載の方法。
［４］
前記ｎ２個の第２のバーナーの入口における中間酸化剤の前記調節された流れの酸素含有量が４０体積％〜９０体積％である請求項１または２に記載の方法。
［５］
ｎ１＝ｎである請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
［６］
ｎ２＝ｎである請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
［７］
前記ｎ個のバーナー（１１０）の少なくとも１個が多段燃焼酸化剤注入バーナーである請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
［８］
ガラス溶融設備であって、
・空気供給源（２０）と、
・酸素含有量が８０体積％〜１００体積％、好ましくは９０体積％〜１００体積％であるリッチ酸化剤の供給源（３０）と、
・溶融チャンバ（１００）であって、燃料を燃焼させて前記チャンバの内部で熱エネルギーとフュームの熱い流れとを発生させるためのｎ個のバーナー（１１０）を備え、ｎ≧１であり、前記チャンバからフュームの前記熱い流れを排出するためのフューム出口（１２０）を更に含む溶融チャンバ（１００）と、
・予熱システムであって、
ｉ．フュームの前記熱い流れとの熱交換によって中間酸化剤の流れを加熱するための第１の熱交換器（２１０）であって、前記中間酸化剤が前記空気供給源（２０）によって供給される空気を含み、前記溶融チャンバ（１００）の前記フューム出口（１２０）に流体連通したフュームの熱い流れの入口と、前記空気供給源に流体連通した前記中間酸化剤の流れの入口と、前記中間酸化剤の加熱された流れの出口とを有する第１の熱交換器（２１０）と、
ｉｉ．中間酸化剤の前記加熱された流れとの熱交換によって前記リッチ酸化剤の流れを予熱するための第２の熱交換器（２２０）であって、中間交換器（２１０）の前記加熱された流れに流体連通した中間酸化剤の前記加熱された流れのための入口と、リッチ酸化剤の前記供給源（３０）に流体連通した加熱されるべきリッチ酸化剤の流れのための入口と、中間酸化剤の調節された流れのための出口と、リッチ酸化剤の予熱された流れのための出口とを含む第２の熱交換器（２２０）と
を含む予熱システムと
を具備し、
リッチ酸化剤の予熱された流れのための前記出口が、前記ｎ個のバーナーのうちの第１のバーナーと呼ばれるｎ１個のための燃焼酸化剤の入口に流体連通しており、１≦ｎ１≦ｎであり、
前記設備は、
中間酸化剤の調節された流れのための前記出口が、前記ｎ個のバーナー（１１０）のうち第２のバーナーと呼ばれるｎ２個のための燃焼酸化剤の入口に流体連通しており、１≦ｎ２≦ｎであることを特徴とする設備。
［９］
リッチ酸化剤の前記供給源が、リッチ酸化剤のパイプラインと、空気ガス分離ユニットと、リッチ酸化剤のタンクとを含む請求項８に記載の設備。
［１０］
前記第１の熱交換器の中間酸化剤の流れの前記入口が、加熱されるべき中間酸化剤のパイプによって前記空気供給源に連通されており、前記パイプは、前記第１の熱交換器の中間酸化剤の流れの前記入口からの上流で、前記空気供給源から供給される前記空気の酸素富化のための酸素の供給源に更に流体連通されており、前記酸素供給源は好ましくはリッチ酸化剤の前記供給源である請求項８または９に記載の設備。
［１１］
前記第１の熱交換器の中間酸化剤の前記加熱された流れのための前記出口が、加熱された中間酸化剤のパイプによって、前記第２の熱交換器の前記中間酸化剤の前記加熱された流れのための前記入口に連通されており、前記パイプは、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間の中間酸化剤の前記加熱された流れの酸素富化のための酸素供給源に更に流体連通されており、前記酸素供給源は好ましくはリッチ酸化剤の前記供給源である請求項８〜１０の何れか１項に記載の設備。
［１２］
前記第２の熱交換器（２２０）の中間酸化剤の前記調節された流れのための前記出口が、調節された中間酸化剤のパイプによって、前記ｎ２個の第２のバーナーの燃焼酸化剤入口に連通されており、調節された中間酸化剤の前記パイプは、前記ｎ２個の第２のバーナーの上流で中間酸化剤の前記調節された流れの酸素富化のための酸素の供給源に更に流体連通されている請求項８〜１１の何れかに記載の設備。
［１３］
それぞれのバーナー（１１０）が、前記ｎ１個の第１のバーナーの１個および／または前記ｎ２個の第２のバーナーの１個である請求項８〜１２の何れか１項に記載の設備。
［１４］
前記ｎ個のバーナーの少なくとも１個が多段燃焼酸化剤注入バーナーである請求項８〜１３の何れかに記載の設備。
［１５］
請求項１〜７の何れか１項に記載の溶融方法を実施するための請求項８〜１４の何れか１項に記載の設備の使用。
【図１】
0005955958.tif 000002
【図２】
0005955958.tif 000003