(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶解炉中の燃焼を実行する方法であって、
（Ａ）ガラス溶解炉中で燃料を燃焼させて、気体状燃焼生成物を生成することと、
（Ｂ）
（１）（ａ）前記炉からの気体状燃焼生成物を冷却された第１の蓄熱器に入れ通過させて、前記第１の蓄熱器を加熱し、前記気体状燃焼生成物を冷却し、
（ｂ）前記第１の蓄熱器からの前記冷却された気体状燃焼生成物の第１の部分を、有機物を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、前記ガラス製造材料を加熱し、前記ガラス製造材料に含まれる有機物を熱分解して、熱分解生成物を形成し、
（ｃ）前記更に冷却された気体状燃焼生成物、熱分解生成物、及び燃料を、加熱された第２の蓄熱器に入れ、前記第２の蓄熱器中で、前記気体状燃焼生成物、前記熱分解生成物、及び前記燃料を吸熱反応で反応させて、水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを形成し、前記第２の蓄熱器からの前記合成ガスを前記炉に入れ、前記炉中で燃焼させ、
（ｄ）前記加熱されたガラス製造材料を前記炉に供給することと、
（２）（ａ）前記炉からの気体状燃焼生成物を冷却された第２の蓄熱器に入れ通過させて、前記第２の蓄熱器を加熱し、前記気体状燃焼生成物を冷却し、
（ｂ）前記第２の蓄熱器からの前記冷却された気体状燃焼生成物の第１の部分を、有機物を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、前記ガラス製造材料を加熱し、前記ガラス製造材料に含まれる有機物を熱分解して、熱分解生成物を形成し、
（ｃ）前記更に冷却された前記気体状燃焼生成物、前記熱分解生成物、及び前記燃料を、加熱された第１の蓄熱器に入れ、前記第１の蓄熱器中で、前記気体状燃焼生成物、及び前記燃料を吸熱反応で反応させて、水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを形成し、前記第１の蓄熱器からの前記合成ガスを前記炉に入れ、前記炉中で燃焼させ、
（ｄ）前記加熱されたガラス製造材料を前記炉に供給することと、を交互に行うことと、を含む方法。
【請求項２】
工程（Ｂ）（１）（ｂ）、工程（Ｂ）（２）（ｂ）、又は両方において、前記熱交換は直接式である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（Ｂ）（１）（ｂ）、工程（Ｂ）（２）（ｂ）、又は両方において、前記熱交換は間接式である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の蓄熱器からの前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を、固体状ガラス製造材料の第２の流れとの熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を更に冷却し、前記ガラス製造材料の第２の流れを加熱し、前記加熱されたガラス製造材料の第２の流れを前記炉に供給することと、前記第２の蓄熱器からの前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を、固体状ガラス製造材料の第２の流れとの熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を更に冷却し、前記ガラス製造材料の第２の流れを加熱し、前記加熱されたガラス製造材料の第２の流れを前記炉に供給することと、を交互に行うことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の蓄熱器からの前記熱交換で形成された前記更に冷却された気体状燃焼生成物、及び前記第２の蓄熱器からの前記熱交換で形成された前記更に冷却された気体状燃焼生成物は、熱分解生成物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の蓄熱器からの前記冷却された気体状燃焼生成物、及び前記第２の蓄熱器からの前記冷却された気体状燃焼生成物は、間接熱交換において更に冷却され、前記間接熱交換は、前記冷却された気体状燃焼生成物中に、熱分解生成物を形成しない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ガラス溶解炉中の燃焼を実行する方法であって、
（Ａ）ガラス溶解炉中で燃料を燃焼させて、気体状燃焼生成物を生成することと、
（Ｂ）（１）（ｉ）前記炉からの気体状燃焼生成物の第１の量を、冷却された第１の蓄熱器に入れ通過させて、前記第１の蓄熱器を加熱し、前記気体状燃焼生成物の第１の量を冷却し、
（ｉｉ）前記炉からの気体状燃焼生成物の第２の量を、冷却された第２の蓄熱器に入れ通過させて、前記第２の蓄熱器を加熱し、前記気体状燃焼生成物の第２の量を冷却し、
（ｉｉｉ）前記第１の蓄熱器から、前記第２の蓄熱器から、又は前記第１の蓄熱器及び前記第２の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、有機材料を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、前記ガラス製造材料を加熱し、前記ガラス製造材料中の有機材料を熱分解して、熱分解生成物を形成し、前記加熱されたガラス製造材料を前記炉に供給し、
（ｉｖ）改質燃料、更に冷却された気体状燃焼生成物、熱分解生成物、及び前記第１の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、前記第２の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、又は前記第１の蓄熱器及び前記第２の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、加熱された第３の蓄熱器に入れ、
（ｖ）前記気体状燃焼生成物、前記改質燃料、及び前記熱分解生成物を、前記第３の蓄熱器中で、吸熱反応で、水素と一酸化炭素とを含む合成ガスを形成するのに効果的な条件下で反応させ、それにより前記第３の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉ）気体状酸化剤を、加熱された第４の蓄熱器に入れ通過させて、前記気体状酸化剤を加熱し、前記第４の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉｉ）前記合成ガス、及び前記第３の蓄熱器からの任意の未反応の熱分解生成物を前記炉に入れ、前記第４の蓄熱器からの前記加熱された気体状酸化剤を前記炉に入れ、前記合成ガス、任意の未反応の熱分解生成物、及び前記加熱された気体状酸化剤を前記炉中で燃焼させ、
一方で、前記第１の蓄熱器及び前記第２の蓄熱器から出た前記燃焼生成物の温度差を、３００Ｆ以下に維持することと、
（２）（ｉ）前記炉からの気体状燃焼生成物の第１の量を、冷却された第３の蓄熱器に入れ通過させて、前記第３の蓄熱器を加熱し、前記気体状燃焼生成物の第１の量を冷却し、
（ｉｉ）前記炉からの気体状燃焼生成物の第２の量を、冷却された第４の蓄熱器に入れ通過させて、前記第４の蓄熱器を加熱し、前記気体状燃焼生成物の第２の量を冷却し、
（ｉｉｉ）前記第３の蓄熱器から、前記第４の蓄熱器から、又は前記第３の蓄熱器及び前記第４の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、有機材料を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、前記ガラス製造材料を加熱し、前記ガラス製造材料中の有機材料を熱分解して、熱分解生成物を形成し、前記加熱されたガラス製造材料を前記炉に供給し、
（ｉｖ）改質燃料、更に冷却された気体状燃焼生成物、熱分解生成物、及び前記第３の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、前記第４の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、又は前記第３の蓄熱器及び前記第４の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、加熱された第１の蓄熱器に入れ、
（ｖ）前記気体状燃焼生成物、前記改質燃料、及び前記熱分解生成物を、前記第１の蓄熱器中で、吸熱反応で、水素と一酸化炭素とを含む合成ガスを形成するのに効果的な条件下で反応させ、それにより前記第１の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉ）気体状酸化剤を、加熱された第２の蓄熱器に入れ通過させて、前記気体状酸化剤を加熱し、前記第２の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉｉ）前記合成ガス、及び前記第１の蓄熱器からの任意の未反応の熱分解生成物を前記炉に入れ、前記第２の蓄熱器からの前記加熱された気体状酸化剤を前記炉に入れ、前記合成ガス、任意の未反応の熱分解生成物、及び前記加熱された気体状酸化剤を前記炉中で燃焼させ、
一方で、前記第３の蓄熱器及び前記第４の蓄熱器から出た前記燃焼生成物の温度差を、３００Ｆ以下に維持することと、を交互に行うことと、を含む方法。
【請求項８】
工程（Ｂ）（１）（ｉｉｉ）、工程（Ｂ）（２）（ｉｉｉ）、又は両方において、前記熱交換は直接式である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
工程（Ｂ）（１）（ｉｉｉ）、工程（Ｂ）（２）（ｉｉｉ）、又は両方において、前記熱交換は間接式である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の蓄熱器から、前記第２の蓄熱器から、又は前記第１の蓄熱器及び前記第２の蓄熱器の両方からの前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を、固体状ガラス製造材料の第２の流れとの熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を更に冷却し、前記ガラス製造材料の第２の流れを加熱し、前記加熱されたガラス製造材料の第２の流れを前記炉に供給することと、前記第３の蓄熱器から、前記第４の蓄熱器から、又は前記第３の蓄熱器及び前記第４の蓄熱器の両方からの前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を、固体状ガラス製造材料の第２の流れとの熱交換に入れて、前記冷却された気体状燃焼生成物の一部を更に冷却し、前記ガラス製造材料の第２の流れを加熱し、前記加熱されたガラス製造材料の第２の流れを前記炉に供給することと、を交互に行うことを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の蓄熱器から、前記第２の蓄熱器から、又は前記第１の蓄熱器及び前記第２の蓄熱器両方からの、熱交換で形成された前記更に冷却された気体状燃焼生成物は、熱分解生成物を含み、かつ、前記第３の蓄熱器、前記第４の蓄熱器、又は前記第３の蓄熱器及び前記第４の蓄熱器両方からの、前記熱交換で形成された前記更に冷却された気体状燃焼生成物は、熱分解生成物を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の蓄熱器から、前記第２の蓄熱器から、又は前記第１の蓄熱器及び前記第２の蓄熱器の両方からの前記冷却された気体状燃焼生成物、並びに、前記第３の蓄熱器、前記第４の蓄熱器、又は前記第３の蓄熱器及び前記第４の蓄熱器の両方からの前記冷却された気体状燃焼生成物は、間接熱交換で更に冷却され、前記間接熱交換は、前記冷却された気体状燃焼生成物中に、熱分解生成物を形成しない、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス溶解炉などの炉であって、材料が、炉に供給され、炉内で生じる燃焼熱によって加熱及び／又は溶解される炉における燃焼に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱い煙道ガスからの多くの異なる排熱回収システムが、高温の炉のために開発されてきた。それらは、空気及び酸素などの燃焼のための酸化剤を予熱する蓄熱器及び熱交換器、蒸気を発生させる排熱ボイラ、炉への固体状供給材料のための予熱器、並びに燃料を加熱及び改質する熱化学的熱交換器及び蓄熱器を含む。燃料及び酸素により焚かれるガラス溶解炉では、米国特許第５，９２１，７７１号に記載されるような酸素加熱蓄熱器などの単一排熱回収システムは、熱い煙道ガス中の利用可能な排熱の一部しか回収することができない。２つ以上の異なる熱回収システムを、並列又は直列に組み合わせることによって、より多くの排熱が熱い煙道ガスから回収され得る。例えば、排熱ボイラを一次高温熱回収システムの下流に設置して、蒸気を発生させて、煙道ガスを冷却することができる。別の例は、酸素加熱蓄熱器と、熱化学的熱交換器又は熱化学的蓄熱器とを組み合わせることである。
【０００３】
米国特許第６，１１３，８７４号は、蓄熱器を用いる炉に有用な熱化学的熱回収方法であって、炉中で形成された燃焼生成物の流れが第１の蓄熱器を通過して、第１の蓄熱器を加熱し、燃焼生成物を冷却し、その後、冷却された燃焼生成物の一部が燃料と組み合わされて、加熱された第２の蓄熱器を通過する混合物を形成する方法であって、この混合物が吸熱反応を受けて、その後に炉に入って燃焼される合成ガスを形成する方法を開示する。
【０００４】
本発明は、バッチ又はカレット予熱システムを下流に組み合わせることによる、この熱回収方法の改良、特にガラス製造において有用なものを含む。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様は、ガラス溶解炉における燃焼を実行する方法であって、
（Ａ）ガラス溶解炉中で燃料を燃焼させて、気体状燃焼生成物を生成することと、
（Ｂ）
（１）（ａ）炉からの気体状燃焼生成物を冷却された第１の蓄熱器に入れ通過させて、第１の蓄熱器を加熱し、気体状燃焼生成物を冷却し、
（ｂ）第１の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物の少なくとも第１の部分（これにより１００％までが意味される）を、有機物を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、ガラス製造材料を加熱し、ガラス製造材料に含まれる有機物を熱分解して、熱分解生成物を形成し、
（ｃ）更に冷却された気体状燃焼生成物、気体状熱分解生成物、及び燃料を、加熱された第２の蓄熱器に入れ、第２の蓄熱器中で、気体状燃焼生成物、気体状熱分解生成物、及び燃料を吸熱反応で反応させて、水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを形成し、第２の蓄熱器からの合成ガスを炉に入れ、炉中で燃焼させ、
（ｄ）加熱されたガラス製造材料を炉に供給することと、
（２）（ａ）炉からの気体状燃焼生成物を冷却された第２の蓄熱器に入れ通過させて、第２の蓄熱器を加熱し、気体状燃焼生成物を冷却し、
（ｂ）第２の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物の第１の部分（これにより１００％までが意味される）を、有機物を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、ガラス製造材料を加熱し、ガラス製造材料に含まれる有機物を熱分解して、気体状熱分解生成物を形成し、
（ｃ）更に冷却された気体状燃焼生成物、気体状熱分解生成物、及び燃料を、加熱された第１の蓄熱器に入れ、第１の蓄熱器中で、気体状燃焼生成物、及び燃料を吸熱反応で反応させて、水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを形成し、第１の蓄熱器からの合成ガスを炉に入れ、炉中で燃焼させ、
（ｄ）前記加熱されたガラス製造材料を炉に供給することと、を交互に行うことと、を含む。
【０００６】
固体状ガラス製造材料との熱交換は、直接接触熱交換、間接熱交換、又は直接熱交換及び間接熱交換の組み合わせによって実行され得る。直接接触熱交換では、固体状ガラス製造材料は、気体状燃焼生成物との直接接触によって加熱され、固体状ガラス製造材料から形成された気体状熱分解生成物は、気体状燃焼生成物と混ざり合う。これは、ガラス製造材料のかけら及び粒子の流れと、気体状燃焼生成物とを、同時に、同一のチューブ又は他の通路に通流させることによって達成され得る。そこでは、気体が、かけら及び粒子間の空間を通流し、それらの表面に接触して、熱をガラス製造材料に伝える。間接接触熱交換では、固体状ガラス製造材料は、気体状燃焼生成物と直接には接触せず、固体状ガラス製造材料から形成された気体状熱分解生成物は、熱交換ユニット内の気体状燃焼生成物と混ざり合わない。気体の流れとガラス製造材料とは互いに接触せず、気体と固体状ガラス製造材料との間に熱が流れるのを許す障壁（隣接するチューブの間の金属壁など）によって物理的に隔てられている。
【０００７】
本明細書で使用されるとき、「熱分解」とは、材料の分子構造若しくは分子量を変化させる、又は反応生成物を生成する化学反応（部分酸化など）を材料が受けるようにし又は受けるようにせずに、二酸化炭素及び水などの完全酸化された最終生成物まで、材料の１００％が完全に酸化されることなく、熱的に材料を分解して、気体状、液体状、及び固体状の生成物を形成することを意味する。本明細書で使用されるとき、「気体状熱分解生成物」は、熱分解によって形成された生成物であって、気体状であり、気体相に運搬可能な液体状及び／又は固体状の微細粒子を含み得る。
【０００８】
本発明の別の態様は、炉へ供給されるべき気体状酸化剤を予熱することを含む前述の方法を利用する。
【０００９】
例えば、この態様は、ガラス溶解炉中の燃焼を実行する方法であって、
（Ａ）ガラス溶解炉中で燃料を燃焼させて、気体状燃焼生成物を生成することと、
（Ｂ）（１）（ｉ）炉からの気体状燃焼生成物の第１の量を、冷却された第１の蓄熱器に入れ通過させて、第１の蓄熱器を加熱し、気体状燃焼生成物の第１の量を冷却し、
（ｉｉ）炉からの気体状燃焼生成物の第２の量を、冷却された第２の蓄熱器に入れ通過させて、第２の蓄熱器を加熱し、気体状燃焼生成物の第２の量を冷却し、
（ｉｉｉ）第１の蓄熱器から、第２の蓄熱器から、又は第１の蓄熱器及び第２の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、有機材料を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、ガラス製造材料を加熱し、ガラス製造材料中の有機材料を熱分解して、気体状熱分解生成物を形成し、加熱されたガラス製造材料を炉に供給し、
（ｉｖ）改質燃料、更に冷却された気体状燃焼生成物、気体状熱分解生成物、及び第１の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、第２の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、又は第１の蓄熱器及び第２の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、加熱された第３の蓄熱器に入れ、
（ｖ）気体状燃焼生成物、改質燃料、及び気体状熱分解生成物を、第３の蓄熱器中で、吸熱反応で、水素と一酸化炭素とを含む合成ガスを形成するのに効果的な条件下で反応させ、それにより第３の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉ）気体状酸化剤を、加熱された第４の蓄熱器に入れ通過させて、気体状酸化剤を加熱し、第４の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉｉ）合成ガス、及び第３の蓄熱器からの任意の未反応の熱分解生成物を炉に入れ、第４の蓄熱器からの加熱された気体状酸化剤を炉に入れ、合成ガス、任意の未反応の熱分解生成物、及び加熱された気体状酸化剤を炉中で燃焼させ、
一方で、第１の蓄熱器及び第２の蓄熱器から出た燃焼生成物の温度差を、３００Ｆ以下に維持することと、
（２）（ｉ）炉からの気体状燃焼生成物の第１の量を、冷却された第３の蓄熱器に入れ通過させて、第３の蓄熱器を加熱し、気体状燃焼生成物の第１の量を冷却し、
（ｉｉ）炉からの気体状燃焼生成物の第２の量を、冷却された第４の蓄熱器に入れ通過させて、第４の蓄熱器を加熱し、気体状燃焼生成物の第２の量を冷却し、
（ｉｉｉ）第３の蓄熱器から、第４の蓄熱器から、又は第３の蓄熱器及び第４の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、有機材料を含む固体状ガラス製造材料との熱交換に入れて、冷却された気体状燃焼生成物を更に冷却し、ガラス製造材料を加熱し、ガラス製造材料中の有機材料を熱分解して、気体状熱分解生成物を形成し、加熱されたガラス製造材料を炉に供給し、
（ｉｖ）改質燃料、更に冷却された気体状燃焼生成物、気体状熱分解生成物、及び第３の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、第４の蓄熱器からの冷却された気体状燃焼生成物、又は第３の蓄熱器及び第４の蓄熱器両方からの冷却された気体状燃焼生成物を、加熱された第１の蓄熱器に入れ、
（ｖ）気体状燃焼生成物、改質燃料、及び熱分解生成物を、第１の蓄熱器中で、吸熱反応で、水素と一酸化炭素とを含む合成ガスを形成するのに効果的な条件下で反応させ、それにより第１の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉ）気体状酸化剤を、加熱された第２の蓄熱器に入れ通過させて、気体状酸化剤を加熱し、第２の蓄熱器を冷却し、
（ｖｉｉ）合成ガス、及び第１の蓄熱器からの任意の未反応の熱分解生成物を炉に入れ、第２の蓄熱器からの加熱された気体状酸化剤を炉に入れ、合成ガス、任意の未反応の熱分解生成物、及び加熱された気体状酸化剤を炉中で燃焼させ、
一方で、第３の蓄熱器及び第４の蓄熱器から出た燃焼生成物の温度差を、３００Ｆ以下に維持することと、を交互に行うことと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態のフロー図である。
【図１ａ】本発明の実施形態のフロー図である。
【図２】図１及び図１ａの実施形態の部分の断面図である。
【図３】図１及び図１ａの実施形態の部分の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態のフロー図である。
【図４ａ】本発明の他の実施形態のフロー図である。
【図５】図４及び図４ａの実施形態の部分の断面図である。
【図６】図４及び図４ａの実施形態の部分の断面図である。
【図７ａ】本発明の実施形態の概略図である。
【図７ｂ】本発明の実施形態の概略図である。
【図７ｃ】本発明の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、ガラス溶解炉、金属及び鉱石を加熱及び／又は溶解するための炉、焼却炉、セメントキルン、及びその他同様のものなどの炉であって、材料が、炉に供給され、炉内で生じる燃焼熱によって加熱及び／又は溶解される炉に有用である。燃焼が、任意の可燃性の気体状炭化水素、又は微粒化された液体状炭化水素（好ましくは、メタンなどのＣ１−Ｃ４化合物を含む）であり得る燃料、及び本明細書で記載されるように生成された合成ガスと、空気及び空気よりも酸素をより多く含む任意の気体状混合物を含む気体状酸化剤との間で生じる。
【００１２】
本発明は、好ましい種類の炉、即ち、高温の煙道ガスの排気流から利用可能な熱を再捕獲する熱回収プロセスを用いるものについて特に詳細に本明細書で記載される。この熱回収プロセスは、２つのサイクルで進行し、これは、本明細書では、煙道サイクル及び改質サイクルと称される。これら２つのサイクルは、２つ以上のチェッカーで満たされた蓄熱器で交互に遂行される。この熱回収プロセスは、好ましくは、炉、及び「オキシ燃料」燃焼プロセスを用いる他の燃焼デバイスに関連して実行される。これにより、少なくとも５０容積％酸素、好ましくは少なくとも８０容積％酸素、より好ましくは少なくとも９０容積％酸素、及び更には少なくとも９９容積％酸素の酸素含有量を含む気体状酸化剤を伴う燃料の燃焼が意味される。オキシ燃料の燃焼によって生成される煙道ガスは、より高いＨ２Ｏ及びＣＯ２濃度を有するので、これら両方が、本発明の方法に利用される吸熱性の改質反応を促進させる。煙道サイクルの間、第１の蓄熱器中のチェッカーは、炉からこの蓄熱器に供給され通過する高温の煙道ガスから熱を取り出し、蓄積する。その後、改質サイクルでは、第１の蓄熱器を出た冷却された煙道ガスから、一部（本明細書では再利用煙道ガス又はＲＦＧと称される）が別の蓄熱器に供給され、燃料（本明細書では、改質燃料又はＲＦと称される）の流れと混ぜられる。以下の記載では、純粋メタン（ＣＨ４）が、例示の目的のため、改質燃料として記載される。他の良好な改質燃料としては、有意な濃度の炭化水素、気体混合物、又は蒸発した液体状燃料を含む任意の可燃性気体が挙げられる。この液体状燃料は、天然ガス、プロパン、及びＬＰＧ（液化石油ガス）を含むがこれに限定されない。石炭を気化させることによって発生させた発生炉ガスなどのＨ２とＣＯとを主に含む燃料は、改質燃料としては適さない。それゆえ、改質燃料は、少なくとも２５容積％の、化学式ＣＨ４及び／又はＣＸＨＹ（式中、Ｘは２−４、ＹはＸ〜（４Ｘ−２）である）１つ以上の気体状炭化水素を含むべきである。
【００１３】
改質サイクルでは、ＲＦＧ／改質燃料の混合物は、チェッカーが既に加熱されている第２の蓄熱器に入り、本明細書で記載されるように、それを通過し炉に向かい流れる。第２の蓄熱器を通過するＲＦＧ／ＲＦ混合物の温度は、既に予熱されたチェッカーから熱を取り出すことによって増加し続ける。ＲＧＦ／ＲＦ混合物は、第２の蓄熱器を通過するとき、熱解離反応及び改質反応が生じ、生じ続ける温度に達して、Ｈ２とＣＯとを含む生成物を生成する。これらの反応は吸熱性であり、これらの反応を促進させるのに必要な熱は、加熱されたチェッカーから吸収される。燃料の熱解離反応はクラッキング反応として知られ、Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、及びすすなどの多くの燃料種を生成する。改質反応は、気体状の組成物を生成し、これは、典型的には、Ｈ２、ＣＯ、並びにＨ２Ｏ、ＣＯ２、及びＣＨ４を含む未反応の気体などの１つ以上の成分を含む。このように生成された気体状組成物は、本明細書では、「合成ガス」とも呼ばれ得る。気体状生成物の混合物は、第２の蓄熱器から炉に現れ、可燃性の気体状成分が酸化剤と共に燃焼されて、炉中の材料を加熱及び／又は溶解するための熱エネルギを提供する。この燃焼は、気体状生成物と共に同様に存在する任意のすすの一部を燃焼させ得る。
【００１４】
より完全に後述されるように、炉中の燃焼のための気体状酸化剤は、炉に供給される前に加熱される。酸化剤は、前もって加熱された蓄熱器にこれを入れ通過させることによって加熱される。同時に、炉中で形成された気体状燃焼生成物の一部は、炉から出て別の蓄熱器を通過して、その蓄熱器を加熱する。
【００１５】
しばらく後、２つの蓄熱器の運転が逆転される。即ち、煙道サイクルで使用された蓄熱器が改質サイクルへと切り替えられ、改質サイクルで使用された蓄熱器が煙道サイクルへと切り替えられる。その逆転に先立って、改質燃料の流れが止められ、蓄熱器中に残る改質燃料及び合成ガスのいくらか又は全てが蓄熱器からパージされ、炉中で燃焼されるまで、ＲＦＧの流れが続けられる。このパージ工程は、すすがＲＦＧと反応し、気化されるので、同じく、蓄熱器中のチェッカー表面に堆積したすすを除去するように作用する。この逆転時、出ていく煙道ガスによって加熱された蓄熱器は、入ってくる酸化剤を加熱し始めるように切り替えられ、入ってくる酸化剤を加熱するように使用されていた蓄熱器は、酸化剤の加熱に使用するためにそれを再加熱するため、炉を出ていく煙道ガスがそれを通過するように切り替えられる。更にしばらく後に、２つのペアの蓄熱器の運転は、再び逆転される。逆転のタイミングは、経過時間によって、又は煙道サイクル中の第１の蓄熱器から出ていく煙道ガスの温度などの他の基準によって決定され得る。逆転プロセスは、所定の機構及び計画によって実行され、そこでは特定のタイミングに基づき、バルブが連続して開放及び閉鎖される。
【００１６】
本発明の一態様の運転及び制御は、図１〜図３と共に下で記載される。２つの蓄熱器をエンドウォール（３）に付けられたエンドポート燃焼ガラス炉（１０）が、例として使用される。
【００１７】
図１に示されるように、エンドポートガラス炉（１０）は、供給ステーション（２０）を有し、そこでは、固体状のガラス製造材料（バッチ及び／又はカレットとして知られる）を含む供給材料（３０）は、炉に充填されて、加熱及び溶解される。加熱ステーション（２０）及び任意選択的な加熱ステーション（２０Ａ）が、更に下で記載される。炉（１０）からの溶融ガラスの流れは、（９０）として表される。炉（１０）は、炉の左側に第１の蓄熱器（１００）を、炉の右側に第２の蓄熱器（２００）を備える。２つの蓄熱器の縦断面図が、より詳細に図２及び図３に表示される。
【００１８】
図２に見られるように、蓄熱器（２００）は、煙道サイクル中にあり、そこでは、炉（１０）の内側からの煙道ガスの流れ（５０）が、ポートネック（２４０）に入り、その後、酸素分析器（２５０）を過ぎ、蓄熱器（２００）の上部空間（５３０）へ流れる。煙道ガスの流れは、蓄熱器（２００）内のチェッカー（（５２０）として表される）間の通路を通流するとき、チェッカーを加熱し、アーチ（５１０）に支持される気体通路（５１５）を通り底部空間室（５００）に入る。このアーチは、同じく、チェッカーの全体底の重さを支持する。図１に見られるように、炉（１０）中で生成された煙道ガスの一部（５２）は、部分的に開放されたバルブ（３５０）を通り導管（７０）に迂回されることができ、その後、排出のため排気筒（３４０）に入る。これにより、これが炉に再び入ることがなく、しかし代わりに、大気に放出されること、並びに／又は１つ以上の他のステーションに、蓄積及び／若しくは更なる処置のため、若しくはかかる目的の任意の組み合わせのため、運搬されることが意味される。最大の熱回収のため、基本的に全ての炉の煙道ガスが、煙道ガスの流れ（５０）として、蓄熱器（２００）に行くように、バルブ（３５０）は閉鎖されていることが好ましい。
【００１９】
図１及び図２に見られるように、冷却された煙道ガスの流れ（２０１）は、蓄熱器（２００）を出て導管（２６０）に入り、開放バルブ（２１０）を通り、２つの流れ（２０４）及び（２０４Ａ）に分かれる。
【００２０】
ガラス製造材料（２０９）は、供給ステーション（２０）に供給され、そこでガラス製造材料は加熱され、その後、炉（１０）に供給され得る。ガラス製造材料（２０９）は、溶解されたとき溶融ガラスを形成する固体状の材料を含み、これはその後にガラス物品に形成され得る。ガラス製造材料は、カレットとして知られる材料を含み得る。これは、リサイクルされたガラス容器及び瓶などのガラス片を含む。流れ（２０９）中のガラス製造材料、特にカレットは、その中に又はその上に有機物質を含む。これにより、少なくとも炭素及び水素を、そして同じく任意選択的に酸素を、その分子構造中に有する任意の固体状、半固体状、又は液体状の物質が意味される。有機物質の例には、炭水化物、炭化水素、ポリマー、脂肪酸、ろう、脂肪、及び他のグリセリドが含まれ、紙、及び粘着性物質などの物質が含まれる。ガラス製造材料（２０９）は、同じく、溶解したときにガラスを形成し、又はガラスを形成する反応に加わる材料を含み得る。かかる材料は「バッチ」として知られ、例としては、ケイ砂、ソーダ灰、石灰石、ドロマイト、他のナトリウム、カルシウム、マグネシウム及びカリウムの炭酸塩、硫酸塩、酸化物、及び水酸化物が挙げられる。バッチ材料は、もし存在すれば、同じく、有機物質をその中に含み得る。
【００２１】
冷却された気体状燃焼生成物（煙道ガス）の流れ（２０１）は、２つの流れ（２０４）及び（２０４Ａ）に分かれる。流れ（２０４）は、改質反応のための蓄熱器（１００）中で反応物として使用される再利用煙道ガス（ＲＦＧ）である。流れ（２０４）は、ステーション（２０）に入り通過し、そこでステーション（２０）中のガラス製造材料（２０９）を加熱し、それにより更に冷却される。更に冷却された煙道ガス（２０６）は、ガラス製造材料（２０９）からの気体状熱分解生成物を含んでおり、ステーション（２０）を出てＩＤ（誘引通風（ｉｎｄｕｃｅｄ  ｄｒａｆｔ））ファン（３００）及びバルブ（３６０）を通過し、位置（１２７）で流れ（１３０）からの改質燃料と混合し、流れ（１２８）として蓄熱器（１００）の底部に供給する。蓄熱器（１００）に供給されるべき改質燃料は、導管（１３０）によってバルブ（１２０）を通して供給される。適する改質燃料は、メタン（これが好ましい）及び他の任意の可燃性気体、気体混合物、又は蒸発した液体状燃料を含む。この液体状燃料は、天然ガス、プロパン、及び液化石油ガス（ＬＰＧ、ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  ｇａｓ）を含むがこれらに限定されない。
【００２２】
ステーション（２０）から生成された加熱されたガラス製造材料（２１９）は、供給装置（２１）を通り炉（１０）に供給される。
【００２３】
冷却された気体状燃焼生成物の流れ（２０４Ａ）は、任意選択的なバッチ／カレット加熱ユニット（２０Ａ）に入れられ、ここで流れ（２０４Ａ）は、ユニット（２０Ａ）へ別個に供給されるガラス製造材料（２０９Ａ）を加熱する。この実施形態では、ガラス製造材料（２０９Ａ）は、バッチ又はカレットであり得るが、実質的に有機物質を含まないものであるべきである。ステーション（２０Ａ）で加熱されたガラス製造材料（２０９Ａ）は、炉（１０）に供給される。更に冷却された煙道ガス（２０６Ａ）は、ステーション（２０Ａ）を出てＩＤファン（３００Ａ）を通り、排気（３４０）に通され得る。加熱されたガラス製造材料（２１９Ａ）は、供給装置（２１）を通り炉（１０）に供給される。
【００２４】
ステーション（２０Ａ）は、代わりに、流れ（２０４Ａ）に含まれる熱を有用に用いる他の任意の熱回収構成要素であり得ることが留意されるべきである。他の熱回収構成要素の例としては、供給水を蒸気に変換するボイラが挙げられる。
【００２５】
流れ（２０４）とガラス製造材料との間、及び流れ（２０４Ａ）とガラス製造材料との間の熱交換は、好ましくは、直接熱交換によるものであり、これが好ましいが、しかし、間接熱交換、又は直接及び間接熱交換の組み合わせであってもよい。
【００２６】
ステーション（２０）中で、気体の流れ（２０４）は、ガラス製造材料が含む有機物質を熱分解する。気体状熱分解生成物は、ステーション（２０）を出る気体の流れ（２０６）に合流する。直接熱交換は、熱分解時に気体状熱分解生成物が気体の流れに即座に加わるので、この合流を容易にする。間接熱交換が用いられたときには、加熱されたガラス製造材料は、間接蓄熱器を出るとき、同伴する気体から既知の手法で分離されてよく、適する導管系によって、気体状熱分解生成物を含む回収された気体の流れは、流れ（２０６）に供給され得る。
【００２７】
図１ａは、ステーション（２０）が間接熱交換を用いる配置を描く。気体状熱分解生成物（２２９）は、この配置では流れ（２０６）には加わらないが、再利用煙道ガス（ＲＦＧ）の流れ（３０３）に混ざり、改質蓄熱器（１００）に供給される。煙道ガスの流れ（３０１）は、気体状熱分解生成物（２２９）を含まず、排気筒（３４０）に排出される。
【００２８】
熱分解は、存在する全ての有機物質を完全酸化された形態、即ち、二酸化炭素と水とに完全には変換しない。それゆえ、熱分解生成物は、改質及び燃焼などの反応に参加し得る化合物を含む。蓄熱器（１００）及び（２００）中の改質反応で反応しない任意の熱分解生成物が、炉（１０）に入り、そこで完全に燃焼される。
【００２９】
気体の流れ（２０４）は、ステーション（２０）中でガラス製造材料に接触するとき、典型的には、８００〜１２００Ｆの温度である。ガラス製造材料のうちのいくらかの軟化及び粘着化は、１０００Ｆ以下の温度で起こり得、これはステーション（２０）中のガラス製造材料の円滑な流れを妨げ得る。粘着化の問題を避けるため、流れ（２０４）の最高気体温度は制御されるべきである。ステーション（２０）に入ってくるガラス製造材料は、環境温度以上であり得る。有機物質を含むガラス製造材料は、気体の流れ（２０４）によって少なくとも３００Ｆの温度まで、好ましくは少なくとも５００Ｆまで加熱されるべきである。これは、気体の流れ（２０４）の温度、及び気体とガラス製造材料とが互いに接触する時間の長さを好適に調節することによって達成される。望まれる気体−固体接触を提供するための適する機器は、この技術分野において既知である。
【００３０】
図３に見られるように、流れ（１３０）からの改質燃料（ＲＦ）は、蓄熱器（１００）の底部空間（４００）に同じく連通する導管（１２８）中の位置（１２７）で、ＲＦＧ（３０３）と交差し、混ざり合う。このＲＦＧ／ＲＦ混合物は、アーチ（４１０）の気体通路（４１５）を通過し、蓄熱器（１００）の既に予熱されたチェッカーパック（４２０）に入る。蓄熱器（１００）は、前のサイクルにおいて、炉から蓄熱器（１００）に入り通過する煙道ガスの通過によって、既に加熱されている。ＲＦＧ／ＲＦ混合物の温度は、蓄熱器（１００）のチェッカーパックを通流するとき上昇する。ＲＦＧ／ＲＦの温度が十分に高くなり、改質温度に達したとき、改質燃料（例えば、ＣＨ４）がＲＦＧ中のＣＯ２及びＨ２Ｏと反応し、ＣＯ、Ｈ２、及び、場合によっては、すすを形成する熱解離反応及び吸熱性の改質反応が生じる。吸熱性の改質反応に要求される熱は、加熱されたチェッカーから得られる。ＲＦＧ／ＲＦ混合物は、上部空間（４３０）に向かって移動し続けるので、この改質反応は続く。気体の流れ（４２５）（本明細書では「改質された」又は「合成ガス」の気体の流れと称される）が、チェッカーパック（４２０）の上部から出る。流れ（４２５）は高い温度を有し、ＣＯ、Ｈ２、すす、未反応のＣＨ４、及び未反応のＣＯ２、及びＨ２Ｏなどの種を含み得る。流れ（４２５）は、ポートネック（１４０）及び酸素センサ（１５０）を通り、炉（１０）に入る。この流れは、チェッカーパック（４２０）を、例えば、１８００〜２５００Ｆの幅の温度で出る。
【００３１】
合成ガスの燃焼のための酸化剤は、開放されたバルブ（１１５）を備える導管（１３５）によって供給される。この酸化剤は空気であり得、又は空気のものよりも高い酸素含有量、即ち、少なくとも２１容積％、及び好ましくは８０容積％以上、より好ましくは９０容積％以上、又は更には少なくとも９９容積％を有し得る。
【００３２】
典型的には、この熱回収プロセスは、図１に見られるように、約２０〜４０分間、又は改質蓄熱器中のチェッカーが冷たくなり過ぎて、望まれる吸熱性化学反応を促進するのに十分な熱を提供できなくなるまで、煙道サイクル中の１つの蓄熱器、及び改質サイクル中の１つの蓄熱器を用いて進行する。その時点で、これから本明細書では記載が続いて、そこでは蓄熱器（２００）は煙道サイクル中に、蓄熱器（１００）は改質サイクル中にあったが、炉（１０）は逆転を受け、蓄熱器（２００）が熱回収のための改質サイクルに移行され、蓄熱器（１００）が蓄熱のための煙道サイクルに移行される。逆転の前に、蓄熱器（１００）中に残存する合成ガスは、炉（１０）にパージされるべきである。この例では、蓄熱器に供給される改質燃料は、まずバルブ（１２０）を閉鎖することにより打ち切られるが、一方で、送風機（３００）からのＲＦＧの流れは続く。蓄熱器（１００）中に残存する合成ガスは、蓄熱器中のほとんど全ての合成ガスが炉に放出され、完全に燃焼されるように、特定量の時間、（例えば、下で記載される手法で）ＲＦＧによってパージされる。
【００３３】
逆転時、炉からの煙道ガスは蓄熱器（１００）を通過し、そこで蓄熱器（１００）は加熱され、煙道ガスは冷却され、その一部は（本明細書で定義されるように）排気に通される。煙道ガスの一部（又は残り）は、ステーション（２０）又は同じくステーション（２０Ａ）に通され、そして煙道ガスの一部又は残りはステーション（２０）及び（２０Ａ）を通過しない。排気に通されず、ステーション（２０）を通過、又はこれらステーションを迂回する煙道ガスは、燃料と混合される。その混合物は、蓄熱器（２００）を通過し、炉に入る。閉鎖されていたバルブ（１１０）が開放され、バルブ（２１０）が閉鎖され、バルブ（３６０）が閉鎖され、バルブ（３８０）が開放されて、加熱された煙道ガスが、蓄熱器（１００）からステーション（２０）及び送風機（３００）に向かい通ることが可能になり、この煙道ガスの一部（２０４）である流れ（３２０）が、閉鎖されていたが今や開放されているバルブ（２２０）を通って入る改質燃料（２３０）と混合された後に蓄熱器（２００）に入ることが可能になる。バルブ（１１５）を通過する酸化剤によって補助される燃焼がこの相で全く生じていないとき、開放されていたバルブ（１１５）が閉鎖され、バルブ（２２５）が開放される。改質燃料、再利用煙道ガス、及び気体状熱分解生成物を含む更に冷却された煙道ガスの結果混合物は、蓄熱器（２００）中で、本明細書で記載されるように、前サイクルで、蓄熱器（１００）中で生じた吸熱性の改質反応を受けて、合成ガスの流れ（４２５）を生成する。これは炉（１０）に入り、そこでバルブ（２２５）を通り供給される酸化剤（２３５）と共に燃焼される。
【００３４】
この熱回収プロセスの間、合成ガスの炎（４０）と、バーナーの炎（６２）及び（６４）とが両方とも同時に存在するように、炉（１０）は（６０）及び（６５）などの他のバーナーと共に同時に燃やされ得る。加えて、バーナー（６０）及び（６５）は、改質蓄熱器（即ち、（１００）又は場合によっては（２００））が上で記載されたパージシーケンスを受けている逆転プロセスの間に、燃やされていてもよく、燃やされていなくてもよい。最大の熱回収のためには、バーナー（６０）及び（６５）は、合成ガスの炎（４０）と同時に燃やされないことが好ましい。バーナー（６０）及び（６５）は、パージシーケンスの間に、同じく、燃やされていないことが好ましい。
【００３５】
本発明は、同じく、炉中の燃焼のための酸化剤が、蓄熱器中で予熱されるものであって、この蓄熱器が炉からの気体状燃焼生成物によって循環的に予熱される実施形態においても使用され得る。即ち、図４、図４ａ、図５、及び図６を参照して、合成ガスの燃焼のための加熱された酸化剤は、導管（１３５）を通り炉（１０）に供給される。酸化剤は空気であり得、又は空気のものよりも高い酸素含有量、即ち、少なくとも２１容積％、及び好ましくは８０容積％以上、より好ましくは９０容積％以上、又は更には少なくとも９９容積％を有し得る。酸化剤は、蓄積タンク又は空気分離ユニット（その例は既知で、市販されている）などの適する源から、導管（６０５）を通り供給され、加熱された蓄熱器（６００）に入り通過する。蓄熱器（６００）は、常用的な構造及び運転モードを有することができ、チェッカーパック（６９１）がアーチ（６９２）に支持され、これを通って気体通路（６９３）が存在するものであって、これにより、気体がチェッカーパック（６９１）と底部空間（６９４）との間に流れることが可能になる。この運転サイクルでは、気体状酸化剤は、ライン（６０６）から底部空間（６９４）へ流れ、チェッカーパック（６９１）に入り通過し、上部空間（６９５）へ、そしてライン（１３５）に入る。酸化剤は、蓄熱器（６００）中で加熱され、蓄熱器（６００）から導管（１３５）に入り、炉に入る。バルブ（１１５）が開放されて、ライン（６０６）への酸化剤の流れを可能にし、これを通って酸化剤は蓄熱器（６００）に入る。蓄熱器（６００）を通過しこれを出て導管（６１０）に入る煙道ガスの流れを制御するバルブ（６２０）は、このサイクルでは閉鎖される。導管（６１０）は、送風機（３００）の入口（吸引側）に接続されている。本明細書で記載される他のサイクルでは、バルブの位置は逆転され、煙道ガスはライン（１３５）から蓄熱器（６００）に入り通過し、逆の経路でライン（６０６）へ流れる。
【００３６】
この運転サイクルでは、図４、図４ａ、及び図５を参照して、気体状燃焼生成物（煙道ガス）のうちのいくらかは、炉（１０）から出て導管（２３５）に入り、そこから蓄熱器（７００）に入り通過する。蓄熱器（７００）は、常用的な構造及び運転モードを有することができ、チェッカーパック（７９１）がアーチ（７９２）に支持され、これを通って気体通路（７９３）が存在するものであって、これにより、気体が上部空間（７９５）を通り、チェッカーパック（７９１）を通過し、底部空間（７９４）まで流れることが可能になる。ライン（２３５）からの燃焼生成物の流れは、蓄熱器（７００）を加熱する。燃焼生成物が冷却され、導管（７０１）及び（７１０）を経由して蓄熱器（７００）を出る。蓄熱器（７００）を通過しこれを出て導管（７０１）及び（７１０）に入る煙道ガスの流れを制御するバルブ（７２０）は、このサイクルでは開放されている。蓄積タンク又は空気分離ユニットなどの適する源から、導管（７０５）から次のサイクルで加熱された蓄熱器（７００）に入り通過する酸化剤の流れを制御するバルブ（２２５）が閉鎖されている。本明細書で記載される他のサイクルでは、バルブの位置は逆転され、煙道ガスは、ライン（７１０）から蓄熱器（７００）に入り通過し、逆の経路でライン（２３５）を通過し炉（１０）に入る。
【００３７】
加えて、再び、図４、図４ａ、及び図５を参照して、冷却された煙道ガスの流れ（７１０）は、蓄熱器（７００）からの煙道ガスが、同じく、ガラス製造材料を予熱し、ステーション（２０）に供給されるガラス製造材料（２０９）に存在する有機物質を熱分解するために使用され得るように、バルブ（７２０）を通過し、ライン（２０４）に加わり、ステーション（２０）に入る。任意選択的な第２のステーション（２０Ａ）が同じく使用される場合には、ライン（２０４Ａ）が、ライン（７１０）からステーション（２０Ａ）へ煙道ガスを運搬してもよい。
【００３８】
この実施形態では、流れ（２０６）は、蓄熱器（２００）から、蓄熱器（７００）から、又は蓄熱器（２００）及び（７００）の両方から得られた更に冷却された煙道ガスを含む。流れ（２０６）は、同じく、上で記載されたようにガラス製造材料中の有機物質から形成された気体状熱分解生成物を含む。
【００３９】
図４ａは、ステーション（２０）が間接熱交換を用いる配置を描く。気体状熱分解生成物（２２９）は、この配置では流れ（２０６）には加わらないが、再利用煙道ガス（ＲＦＧ）の流れ（３０３）に混ざり、改質蓄熱器（１００）に供給される。煙道ガスの流れ（３０１）は、気体状熱分解生成物（２２９）を含まず、排気筒（３４０）に排出される。
【００４０】
酸化剤の蓄熱器（６００）及び（７００）からの煙道ガスと、有機物質を含むガラス製造材料との間の熱交換は、同じく、上で記載したように、気体状熱分解生成物を生成する。これは、交互に蓄熱器（１００）及び（２００）に入る気体の流れに含まれ（同じくＲＦ及びＲＦＧを含む）、そこで吸熱性の改質反応が生じて、炉（１０）に入り、燃焼される合成ガスを生成する。改質反応で反応しなかった任意の未反応の熱分解生成物が、炉に入り、炉中で完全に燃焼される。
【００４１】
酸化剤を加熱するための蓄熱器が十分に冷却され、酸化剤を加熱し得る他の蓄熱器が十分に加熱されたとき、このサイクルは逆転される。その時点で、煙道ガスは、炉（１０）から蓄熱器（６００）を通り、その後、バルブ（６２０）を通り、ステーション（２０）及び任意選択的なステーション（２０Ａ）へ通される。
【００４２】
典型的には、熱回収プロセスは、約２０〜４０分間、又は改質蓄熱器中のチェッカーが冷たくなり過ぎて、望まれる吸熱性化学反応を促進するのに十分な熱を提供できなくなるまで、図４に見られるように、煙道サイクル中の蓄熱器（１００）及び（２００）のうちの１つ、並びに改質サイクル中のこれら蓄熱器のうちの１つを用いて進行し、酸化剤加熱モード中の酸化剤の蓄熱器（６００）及び（７００）のうちの１つ、並びにそれを通る煙道ガスによって予熱されている蓄熱器を用いて進行する。その時点で、これから本明細書では記載が続いて、そこでは蓄熱器（２００）は煙道サイクル中に、蓄熱器（１００）は改質サイクル中にあり、気体状燃焼生成物が炉（１０）を離れ、蓄熱器（７００）を加熱している間に、酸化剤は蓄熱器（６００）中で加熱され、炉に供給されていたが、炉（１０）の運転は逆転を受け、その際、蓄熱器（２００）が熱回収のための改質サイクルに移行され、蓄熱器（１００）が蓄熱のための煙道サイクルに移行され、蓄熱器（６００）は、蓄熱器（６００）を再加熱するため煙道ガスを受容するように移行され、蓄熱器（７００）は、それを通り炉に入る酸化剤を受容し加熱するように移行される。逆転の前に、蓄熱器（１００）中に残存する合成ガス、及び蓄熱器（６００）中に残存する酸化剤は、炉（１０）にパージされるべきである。この例では、蓄熱器（１００）に供給される改質燃料、及び蓄熱器（６００）に供給される酸化剤は、まず、バルブ（１２０）及びバルブ（１１５）をそれぞれ閉鎖し、酸化剤のパージラインバルブ（３６５）を開放して、ＲＦＧを送風機（３００）からライン（３２０）及び（３０５）を通り、バルブ（３６５）を通り、ライン（６０６）へ流すことによって打ち切られる。蓄熱器（１００）中に残存する合成ガス、及び蓄熱器（６００）中に残存する酸化剤は、蓄熱器（１００）中のほとんど全ての合成ガス、及び蓄熱器（６００）中の全ての酸化剤が、炉に放出され、完全に燃焼されるように、特定量の時間、ＲＦＧによってパージされる。
【００４３】
逆転時、炉からの煙道ガスは、蓄熱器（１００）を通過し、（本明細書で定義されるように）その一部が排気に通され、一部又はその残りが燃料と混合され、その混合物が蓄熱器（２００）を通過し、炉に入る。閉鎖されていたバルブ（１１０）が開放され、バルブ（２１０）が閉鎖され、バルブ（３６０）が閉鎖され、閉鎖されていたバルブ（３８０）が開放されて、加熱された煙道ガスが、蓄熱器（１００）から送風機（３００）に向かい通ることが可能になる。そして、この煙道ガスの一部（３０３）が、閉鎖されていたが今や開放されているバルブ（２２０）を通って入る改質燃料（２３０）と混合された後に蓄熱器（２００）に入ることが可能になる。バルブ（１１５）を通過する酸化剤によって補助される燃焼がこの相で全く生じていないとき、開放されていたバルブ（１１５）が閉鎖され、バルブ（２２５）が開放される。改質燃料、及び再利用煙道ガスの結果混合物は、蓄熱器（２００）中で、本明細書で記載されるように、前サイクルで、蓄熱器（１００）中で生じた吸熱性の改質反応を受けて、合成ガスを生成する。これはポートネック（２４０）に入り通過し、その後、炉（１０）に入り、そこでバルブ（２２５）を通り供給された後に加熱された、導管（２３７）からの酸化剤と共に燃焼される。加えて、逆転時、煙道ガスは蓄熱器（６００）を通り、蓄熱器（６００）を通る酸化剤の流れは遮断される。一方で、炉から蓄熱器（７００）を通過する煙道ガスの流れは遮断され、蓄熱器（７００）を通り炉に入る酸化剤の流れが開始する。バルブ（１１５）及び（７２０）が閉鎖され、バルブ（６２０）及び（２２５）が開放される。
【００４４】
逆転の前に、蓄熱器（２００）中に残存する合成ガス、及び蓄熱器（７００）中に残存する酸化剤は、炉（１０）にパージされるべきである。この例では、蓄熱器（２００）に供給される改質燃料、及び蓄熱器（７００）に供給される酸化剤は、まず、バルブ（２２０）及びバルブ（２２５）をそれぞれ閉鎖し、酸化剤のパージラインバルブ（３８５）を開放して、ＲＦＧを送風機（３００）から、ライン（３０１）から、ライン（３０７）を通り、ライン（７１０）及び（７０１）へ流すことによって打ち切られる。蓄熱器（２００）中に残存する合成ガス、及び蓄熱器（７００）中に残存する酸化剤は、蓄熱器（２００）中のほとんど全ての合成ガス、及び蓄熱器（７００）中の全ての酸化剤が、炉に放出され、完全に燃焼されるように、特定量の時間、ＲＦＧによってパージされる。
【００４５】
こうして、１つのサイクルでは、改質燃料（１３０）及び気体状熱分解生成物を蓄熱器（１００）に供給する再利用煙道ガス（７２１）は、蓄熱器（２００）からの再利用煙道ガス、蓄熱器（７００）からの再利用煙道ガス、又は蓄熱器（２００）及び（７００）両方からの再利用煙道ガスを含み得ることが分かり得る。他のサイクルでは、改質燃料（２３０）及び気体状熱分解生成物を蓄熱器（２００）に供給する再利用煙道ガス（６１０）は、蓄熱器（１００）からの再利用煙道ガス、蓄熱器（６００）からの再利用煙道ガス、又は蓄熱器（１００）及び（６００）両方からの再利用煙道ガスを含み得る。
【００４６】
気体の流れ（２０４）は、ステーション（２０）中でガラス製造材料に接触するとき、典型的には、８００〜１２００Ｆの温度である。ガラス製造材料のうちのいくらかの軟化及び粘着化は、１０００Ｆ以下の温度で起こり得、これはステーション（２０）中のガラス製造材料の円滑な流れを妨げ得る。粘着化の問題を避けるため、流れ（２０４）の最高気体温度は制御されるべきである。ステーション（２０）に入ってくるガラス製造材料は、環境温度以上であり得る。有機物質を含むガラス製造材料は、気体の流れ（２０４）によって少なくとも３００Ｆの温度まで、好ましくは少なくとも５００Ｆまで加熱されるべきである。これは、気体の流れ（２０４）の温度、及び気体とガラス製造材料とが互いに接触する時間の長さを好適に調節することによって達成される。望まれる気体−固体接触を提供するための適する機器は、この技術分野において既知である。
【００４７】
本発明は、上で記載された装置及び過程を利用して、予期されない利点を獲得する。
【００４８】
１つの利点は、有機物質の発熱量が炉中で利用され、これは方法全体の効率性を増加させることである。別の利点は、有機物質を含むカレット材料が単純に直接炉に供給された場合に存在し得る臭い及び排出信頼性のリスクを本方法が避けることである。更に別の利点は、ＴＣＲプロセス全体に要求される煙道ガス再利用機器の大きさ及びコストが、ステーション（２０）を出る冷却された煙道ガスのより低い温度のために、実質的に減らされることである。通常のＴＣＲプロセスでは、冷却された煙道ガスの温度は、約１２００〜１４００Ｆであり、この流れの一部は、再利用されて、改質気体混合物を生産する。再利用煙道ガスのループは、ファン、ダクト、及び多くのバルブを含み、それら全ては、高温の気体を扱うことができなければならず、高価なステンレススチールを要求する。比較すると、冷却された煙道ガスの温度は、予熱のための利用可能なカレットの量に応じて、２００〜５００Ｆの幅であることが予期される。こうして、再利用煙道ガスの実際の容積流量（及び、これゆえ、再利用煙道ガスループ中のファン、ダクト及びバルブの大きさ）は、実質的に減らされる。
【００４９】
同じく、蓄熱器において酸素予熱を用いる実施形態（図４〜図６）では、かかるサイクルの各々で、気体状燃焼生成物が通る蓄熱器のペアが、２つのセットの条件のうちの片方又は両方を維持するように運転されるべきであることが予期されず発見された。条件のうちの１つのセットは、次のサイクルで吸熱反応に熱を提供するために使用され得る蓄熱器から流れる気体状燃焼生成物のモル流量と、次のサイクルで加熱され炉に入り得る酸化剤を予熱するために使用され得る蓄熱器から流れる気体状燃焼生成物のモル流量との間の比が、この比が、ＲＦＧ／ＲＦモル比が１：１であり、ＲＦＧ／ＲＦ混合物のモル流量に対する煙道ガスのモル流量の比が２：１であるときに、７０：３０未満であるように維持されるべきであるというものである。好ましくは、この比は、６５：４５未満、そして少なくとも５５：４５である。この比のためのより好ましい幅は、（５７〜６５）：（４３〜３５）である。
【００５０】
米国特許第６，１１３，８７４号の先行する教示に反して、発明者は同じく、炉に供給されるべき酸化剤が、炉からの煙道ガスがそれを通り流れることによって加熱された別個の蓄熱器で加熱されるときには、改質蓄熱器を、ＲＦＧ／ＲＦモル比０．５未満、又は更にはＲＦＧ流なしで、即ちＲＦＧ／ＲＦモル比が０で、運転することが有利であるということを発見した。ＲＦＧがＲＦと混合されないとき、改質反応は起こり得えない。しかし、燃料化合物のいくらかは、解離して、水素、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２、すす、及び多くの他の種を形成し得る。これらクラッキング反応は、同じく吸熱性であり、蓄熱器から気体種への熱回収に貢献する。再利用煙道ガスが「改質燃料」と混合されないとき、蓄熱器を加熱し、こうして次のサイクルでの吸熱反応に熱を提供するために使用された蓄熱器から流れる気体状燃焼生成物のモル流量と、加熱され、次のサイクルで炉に入り得る酸化剤を予熱するために使用された蓄熱器から流れる気体状燃焼生成物のモル流量との間の比は、この比が６５：３５未満であるように維持されるべきである。好ましくは、この比は、６０：４０未満、そしてより好ましくは少なくとも５０：５０である。この比のためのより好ましい幅は、（５５〜６０）：（４５〜４０）である。
【００５１】
炉を出ていく燃焼生成物の全量が、燃焼生成物を蓄熱器に供給する２つのダクト中のものであることが特に有利である。それぞれのモル流量間の望まれる関係は、各蓄熱器の下流に位置する導管中の好適な測定デバイスによって、そして、各導管中の気体流量を調節するバルブの好適な設定によって、監視及び実施され得る。例えば、１つサイクルでは、これらモル流量は、導管（２０１）及び（７１０）中のものであり、他のサイクルでは、これらモル流量は、導管（１２８）及び（６１０）中のものである。
【００５２】
酸化剤を予熱するため蓄熱器の循環的使用を含む本発明の実施形態では、維持するべき条件の別のセットは、交互サイクルの各々（即ち、図１を参照して、１つのサイクルでは蓄熱器（２００）及び（７００）、並びに他のサイクルでは蓄熱器（１００）及び（６００）で、燃焼生成物が流通する各ペアの蓄熱器を出ていく気体状燃焼生成物の流れの温度が、互いに３００Ｆ以内又は未満、好ましくは２００Ｆ以内、そしてより好ましくは互いに１００Ｆ以内又は未満であるべきことを提供することである。言い換えれば、気体状燃焼生成物のこれら２つの流れの間の温度差は、３００Ｆ以下、好ましくは２００Ｆ以下、より好ましくは１００以下であるべきである。図４を参照して、これは、１つのサイクルでは、流れ（２０１）と（７１０）との間の温度差、他のサイクルでは、流れ（１２８）と（６１０）との間の温度の差を言う。これら温度は、従来の市販されている機器を使用して、容易に測定及び比較され得る。それぞれの温度差を示された互いへの近似内に維持するための１つの有利な手法は、与えられたサイクルで、燃焼生成物によって加熱された炉から各蓄熱器に入り通る燃焼生成物の流れの各々のモル流量を調節することによる。
【００５３】
典型的な温度は、ここでは、ガラス製造炉に関する本発明の運転について提供されている。
【００５４】
蓄熱器（２００）に入ってくる煙道ガスの流れ（２４０）は典型的には２５００〜３０００Ｆであり、蓄熱器（２００）を出ていく流れ（２０１）は典型的には５００〜１０００Ｆである。蓄熱器（７００）に入ってくる流れ（２３５）は、同じく典型的に２５００〜３０００Ｆであり、蓄熱器（７００）を出ていく流れ（７０１）は、典型的には５００〜１０００Ｆである。蓄熱器（１００）に入ってくる再利用煙道ガス及び改質燃料が混ざった流れ（１２８）は、典型的には３００〜１０００Ｆであり、改質された生成物の流れ（１４０）は、典型的には１８００〜２４００Ｆである。蓄熱器（６００）に入ってくる酸化剤の流れ（６０６）は、典型的には０Ｆ又は周辺温度、１００Ｆまでである。蓄熱器（６００）を出ていく加熱された酸化剤の流れ（１３５）は、典型的には１８００〜２４００Ｆである。
【００５５】
各蓄熱器内の温度は、各サイクルの間に上昇及び下降することが予期され、その温度は、蓄熱器内の異なる位置で異なり得る。典型的なガラス溶解炉に関する本発明の運転では、サイクル開始時の蓄熱器（２００）内の温度は、蓄熱器の底部で、５００〜９００Ｆ、上部で１８００〜２３００Ｆ程度であり得、このサイクルの終わりまでに、底部で６００〜１０００Ｆ、上部で１９００〜２４００Ｆ程度の温度まで上昇することが予期され得る。同一のサイクルでは、サイクル開始時の蓄熱器（７００）内の温度は、蓄熱器の底部で、５００〜９００Ｆ、上部で１８００〜２３００Ｆ程度であり得、このサイクルの終わりまでに、底部で６００〜１０００Ｆ、上部で１９００〜２３００Ｆ程度の温度まで上昇することが予期され得る。同一のサイクルでは、サイクル開始時の蓄熱器（１００）内の温度は、蓄熱器の底部で、６００〜１０００Ｆ、上部で１９００〜２４００Ｆ程度であり得、このサイクルの終わりまでに、底部で５００〜９００Ｆ、上部で１８００〜２３００Ｆ程度の温度まで冷却されることが予期され得る。同一のサイクルでは、サイクル開始時の蓄熱器（６００）内の温度は、蓄熱器の底部で、６００〜１０００Ｆ、上部で１９００〜２４００Ｆ程度であり得、このサイクルの終わりまでに、底部で５００〜９００Ｆ、上部で１８００〜２３００Ｆ程度の温度まで冷却されることが予期され得る。
【００５６】
これら数字は、サイクルがおおよそ２０分毎に逆転される場合に予期され得る。サイクルがより少ない頻度で逆転されるとき、各サイクルの開始時と終了時の温度差（この例では、１００Ｆ）は、より大きくなり、サイクルが半分の頻度、即ち４０分毎に逆転される場合には、これらの数字の２倍、即ち約２００Ｆになるものと予期され得る。
【実施例】
【００５７】
（実施例１）
天然ガス燃焼によって燃やされ、酸素（「オキシ燃料」）を用いる、２．６ＭＷの電気ブーストを使用する、１日あたり３５０トン（ｔｐｄ）のガラス溶解炉において、炉に充填されるカレットの量は、炉によって生成されるガラスの５０％に対応する。天然ガス投入量は、３８．１ＭＭＢｔｕ  ＨＨＶ／ｈｒであり、電気ブーストは８．４ＭＭＢｔｕ／ｈｒの純エネルギを炉に供給する。炉壁熱損失は、６．４ＭＭＢｔｕ／ｈｒであり、炉中で生成される溶融ガラスは、２３．４ＭＭＢｔｕ／ｈｒのエンシブル（ｅｎｓｉｂｌｅ）な化学エネルギを含む。熱収支のバランスは、２７００Ｆで１６．３ＭＭＢｔｕ  ＨＨＶ／ｈｒの煙道ガス熱損失であり、０．３ＭＭＢｔｕ／ｈｒの煙道ポート放射損失である。
【００５８】
ＴＣＲ、及び更なる熱回収のために下流直接接触カレット予熱器（２０Ａ）を備え、図１に示され、図７ａに例示されるもの全てのような同一の炉において、２７００Ｆの温度の熱い煙道ガスは、炉を出て蓄熱器（２００）に入る。組み合わされたＴＣＲ−カレット予熱器システムを用い、燃料投入量は、２４．７％減らされて、２８．７ＭＭＢｔｕ  ＨＨＶ／ｈｒである。炉からの煙道ガスの流量は、約１５４，０００ＳＣＦＨであり、蓄熱器（２００）を出ていく煙道ガス温度は、約１０００Ｆであると計算される。煙道ガス温度が高すぎて、下流のカレット予熱ステーション（２０）に直接導入できない場合には、煙道ガス温度を調節するために、水注入又は煙道ガス再利用が任意選択的に使用され得る。
【００５９】
蓄熱器（２００）からの煙道ガスは、２つの流れ（２０４）及び（２０４Ａ）に分かれる。流れ（２０４）は、カレット予熱器ステーション（２０）に導入され、これは、同じく、食物残渣及び紙などの有機不純物を含む使用済みカレット（外部カレット）が充填される。この実施例では、カレットの約７０％は使用済みカレットであり、カレットの約３０％は、内部に発生されたクリーンカレットである。ＲＦＧ／ＮＧ質量比が１のとき、約２８，０００ＳＣＦＨの煙道ガスがステーション（２０）に導入され、有機熱分解生成物を含むステーション（２０）を出ていく冷却された煙道ガスが、再利用され、改質燃料と混合され、熱回収、合成ガス形成、及びチェッカーパック中での気体状熱分解生成物の破壊のため、蓄熱器（１００）に導入される。流れ（２０４）（１２６，０００ＳＣＦＨ）は、クリーンカレット予熱器又はバッチ予熱器、又は排熱ボイラなどの任意選択的な熱回収ステーションに導入されることができ、適切な煙道ガス浄化システムを通過した後、大気に排出される。
【００６０】
（実施例２）
実施例１に記載されたものと同一の炉は、図４〜図６に記載され、図７ｂに例示されたようにＴＣＲ、酸素予熱蓄熱器、及びカレット予熱器セクション（２０）を備える。２７００Ｆの温度の熱い煙道ガスは、炉を出て蓄熱器（２００）及び（７００）に入る。組み合わされた熱回収システムを用い、燃料投入量は、２８．９％減らされて、２７．１ＭＭＢｔｕ  ＨＨＶ／ｈｒである。炉からの煙道ガスの流量は、約１４７，０００ＳＣＦＨであり、デュアルＯ２−ＴＣＲ後の煙道ガス温度は、約７６５Ｆであると計算される。蓄熱器（２００）及び（７００）からの煙道ガスは、流れ（２０４）及び（２０４Ａ）に分かれる。流れ（２０４）は改質反応物として使用され、食物残渣及び紙などの有機不純物を含む使用済みカレットで充填される直接接触カレット予熱器（２０）に導入される。この実施例では、カレットの約７０％は使用済みカレットであり、カレットの約３０％は、内部に発生されたクリーンカレットである。ＲＦＧ／ＮＧ流量比が１のとき、約２７，０００ＳＣＦＨの煙道ガスは、予熱器（２０）に導入され、有機熱分解生成物を含む予熱器（２０）後に冷却された煙道ガスが再利用され、改質燃料と混合され、熱回収、合成ガス形成、及びチェッカーパック中での気体状熱分解生成物の破壊のため、ＴＣＲ蓄熱器（１００）に導入される。流れ（２０４Ａ）（１２０，０００ＳＣＦＨ）は、クリーンカレット予熱器又はバッチ予熱器、又は排熱ボイラなどの任意選択的な熱回収ユニット（２０Ａ）に導入され、適切な煙道ガス浄化システムを通過した後、大気に排出される。
【００６１】
流れ（２０４）のための流量の好ましい範囲は、部分的には、ＴＣＲの運転のため、ＮＧ流量に対するＲＦＧの好ましい比から決定され、これは０．５〜３の間である。水を蒸発させ、カレット中の有機物質を熱分解するために、流れ（２０４）の好ましい最低流量が存在する。有機物質を含むカレットは、炉中で溶解する間にガラス酸化還元に影響を与えるので、有機物質の熱分解を最大化すること、そしてカレット中の有機含有物のバリエーションを最小化することが好ましい。カレット及びバッチ中の有機物質を熱分解することにより、ガラス生成物の酸化還元は、より安定し、これは炉の運転に都合がよい。
【００６２】
（実施例３）
実施例１に記載されたものと同一の炉は、ＴＣＲと、図１ａに記載され、図７ｃに例示されたような間接カレット予熱器セクション（２０）とを備える。２７００Ｆの温度の熱い煙道ガスは、炉を出て蓄熱器（２００）に入る。組み合わされたＴＣＲ−間接カレット予熱器システムを用い、燃料投入量は、約２７．５ＭＭＢｔｕ  ＨＨＶ／ｈｒまで減らされる。炉からの煙道ガスの流量は、約１４７，０００ＳＣＦＨであり、蓄熱器（２００）を出ていく煙道ガス温度は、約１０００Ｆであると計算される。煙道ガス温度が高すぎて、下流のカレット予熱ステーション（２０）に直接導入できない場合には、煙道ガス温度を調節するために、水注入又は煙道ガス再利用が任意選択的に使用され得る。
【００６３】
蓄熱器（２００）からの煙道ガスは、内部並びに食物残渣及び紙などの有機不純物を含む使用済み（外部カレット）カレットの両方で充填される間接カレット予熱器ステーション（２０）に導入される。煙道ガスの全ては、ステーション２０に導入され、有機熱分解生成物は再利用煙道ガス（ＲＦＧ）と混合され、熱回収、合成ガス形成、及びチェッカーパック中の気体状熱分解生成物の破壊のため、改質燃料を備える蓄熱器（１００）に導入される。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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