(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎燃焼式炉（１）内でガラス化可能材料を溶融するための方法であって、
（ａ）高温熱回収段階であって、
ｉ．前記炉（１）から排出された高温の煙道ガス（７）から、第１熱交換器（２０）において、前記高温の煙道ガス（７）と伝熱流体（２２）との間の熱交換によって熱が回収され、それにより、加熱された伝熱流体（３３）が少なくとも６００℃、好ましくは６００℃〜８００℃の温度で得られ、および調整された煙道ガス（２１）が少なくとも８８０℃、好ましくは９００℃〜１０００℃の温度で得られ、および
ｉｉ．酸素富化酸化剤（３２）および燃料（３１）のなかから選択される少なくとも１種の燃焼反応物が、前記加熱された伝熱流体（３３）と前記少なくとも１種の燃焼反応物（３２、３１）との間の熱交換によって第２熱交換器（３０）内で予熱され、それにより、予熱された燃焼反応物（５、６）および調整された伝熱流体（４１）が得られ、および
ｉｉｉ．前記少なくとも１種の予熱された燃焼（５、６）反応物が前記炉（１）に供給される、高温熱回収段階と、
（ｂ）低温熱回収段階であって、
ｉ．凝縮性物質が前記調整された煙道ガス（２１）から析出によって除去され、
ｉｉ．前記調整された煙道ガス（２１、６１）から熱が回収される、低温熱回収段階と
を含み、前記調整された煙道ガス（２１、６１）から回収された前記熱および任意選択的に同じく前記調整された伝熱流体（４１）からの熱が、第３熱交換器（１４）においてランキンサイクルの作動流体（１３）を加熱するために使用され、機械的動力が前記ランキンサイクルによって生成される、方法。
【請求項２】
前記ランキンサイクルによって生成された前記機械的動力の少なくとも一部が電気を生成するために使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生成された前記電気の少なくとも一部が前記炉内の電気ブースト電極（１４）に供給される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記酸素富化酸化剤（３２）が燃焼反応物として溶融チャンバに供給される前、または前記酸素富化酸化剤（３２）が前記第２熱交換器（３０）中で予熱される場合には前記酸素富化酸化剤（３２）が前記第２熱交換器（３０）に導入される前に、前記ランキンサイクルによって生成された前記機械的動力の少なくとも一部が前記酸素富化酸化剤（３２）を圧縮するために使用される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記低温熱回収段階において、熱が前記調整された煙道ガス（６１）から回収される前に、清浄な調整された煙道ガス（６１）を得るために凝縮性物質が前記調整された煙道ガス（２１）から除去される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
熱が補助熱交換器内で前記調整された煙道ガスから除去される間、前記凝縮性物質が析出によって前記調整された煙道ガス（２１）から除去される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
再加熱された伝熱（１５）流体を得るために、前記調整された煙道ガス（２１）と前記調整された伝熱流体（４１）との間の熱交換によって前記補助熱交換器（４０）内で熱が前記調整された煙道ガス（２１）から回収され、前記作動流体（１３）が前記第３熱交換器（１４）における前記再加熱された伝熱流体（１５）と前記作動流体（１３）との間の熱移動によって加熱される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の、ガラスを溶融するための方法。
【請求項９】
ガラス化可能材料を溶融するための設備であって、
（ａ）煙道ガス排出口、少なくとも１つの燃料入口、および少なくとも１つの燃焼酸化剤入口を有する火炎燃焼式溶融炉（１）と、
（ｂ）煙道ガス入口、煙道ガス出口、伝熱流体入口および伝熱流体出口を有する第１熱交換器（２０）であって、前記煙道ガス入口が前記溶融炉（１）の前記煙道ガス排出口と流体接続し、前記伝熱流体入口が第１伝熱流体（２２）の供給源と流体接続し、前記第１熱交換器（２０）が前記溶融炉（１）からの煙道ガス（７）との熱交換によって前記第１伝熱流体（２２）を加熱するように適合されている、第１熱交換器（２０）と、
（ｃ）伝熱流体入口、伝熱流体出口、反応物入口、および反応物出口を有する第２熱交換器（３０）であって、前記伝熱流体入口が前記第１熱交換器（２０）の前記伝熱流体出口と流体接続し、前記反応物入口が酸素富化酸化剤（３２）および燃料（３１）から選択される反応物の供給源と流体接続し、前記第２熱交換器（３０）が前記第１伝熱流体（３３）との熱交換によって前記反応物を予熱するように適合され、前記反応物が燃料（３１）である場合、前記反応物出口が前記溶融炉（１）の燃料入口と流体接続し、前記反応物が酸素富化酸化剤（３２）である場合、前記反応物出口が前記溶融炉（１）の燃焼酸化剤入口と流体接続している、第２熱交換器（３０）と、
（ｄ）機械的動力を生成し、かつ作動流体（１３）で作動するランキンサイクルであって、熱源入口と、熱源出口と、作動流体（１３）入口と、作動流体（１３）出口とを有する第３熱交換器（１４）を含むランキンサイクルと
を含む設備において、
ガス入口とガス出口とを有するガス浄化設備（６０）を更に含み、前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス入口が前記第１熱交換器（２０）の前記煙道ガス出口と流体接続し、および前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス出口が前記第３熱交換器（１４）の前記熱源入口と流体接続し、前記ガス浄化設備が、前記溶融炉（１）から排出された煙道ガス（２１）から凝縮性物質を除去するように適合され、および前記第３熱交換器（１４）が、前記ガス浄化設備（６０）から排出された浄化煙道ガス（６１）との熱交換によって前記作動流体（１３）を加熱するように適合されていることを特徴とする設備。
【請求項１０】
前記ランキンサイクルが、
・前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス出口および前記第２熱交換器（３０）の前記伝熱流体出口の両方と流体接続している熱源入口、または
・一方の熱源入口が前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス出口と流体接続し、および他方の熱源入口が前記第２熱交換器（３０）の前記伝熱流体出口と流体接続している、２つの熱源入口および２つの熱源出口
を有する、請求項９に記載の設備。
【請求項１１】
ガラス化可能材料を溶融するための設備であって、
（ａ）煙道ガス排出口、少なくとも１つの燃料入口、および少なくとも１つの燃焼酸化剤入口を有する火炎燃焼式溶融炉（１）と、
（ｂ）煙道ガス入口、煙道ガス出口、伝熱流体入口、および伝熱流体出口を有する第１熱交換器（２０）であって、前記煙道ガス入口が前記溶融炉（１）の前記煙道ガス排出口と流体接続し、前記伝熱流体入口が第１伝熱流体（２２）の供給源と流体接続し、前記第１熱交換器（２０）が前記溶融炉（１）からの煙道ガス（７）との熱交換によって前記第１伝熱流体（２２）を加熱するように適合されている、第１熱交換器（２０）と、
（ｃ）伝熱流体入口、伝熱流体出口、反応物入口、および反応物出口を有する第２熱交換器（３０）であって、前記伝熱流体入口が前記第１熱交換器（２０）の前記伝熱流体出口と流体接続し、前記反応物入口が酸素富化酸化剤（３２）および燃料（３）から選択される反応物の供給源と流体接続し、前記第２熱交換器（３０）が前記第１伝熱流体（３３）との熱交換によって前記反応物を予熱するように適合され、前記反応物が燃料（３１）である場合、前記反応物出口が前記溶融炉（１）の燃料入口と流体接続し、前記反応物が酸素富化酸化剤（３２）である場合、前記反応物出口が前記溶融炉（１）の燃焼酸化剤入口と流体接続している第２熱交換器（３０）と、
（ｄ）機械的動力を生成し、かつ作動流体（１３）で作動するランキンサイクルであって、熱源入口と、熱源出口と、作動流体入口と、作動流体出口とを有する第３熱交換器（１４）を含むランキンサイクルと
を含む設備において、
煙道ガス入口と、煙道ガス出口と、伝熱流体入口と、伝熱流体出口とを有する補助熱交換器（４０’）を更に含み、
・前記補助熱交換器（４０’）の前記煙道ガス入口が前記第１熱交換器（２０）の前記煙道ガス出口と流体接続しており、
・前記補助熱交換器（４０’）の前記伝熱流体入口が（ｉ）前記第２熱交換器（３０）の伝熱流体出口または（ｉｉ）第２伝熱流体の供給源と流体接続しており、
・前記補助熱交換器（４０’）の前記伝熱流体出口が前記第３熱交換器（１４）の前記熱源入口と流体接続しており、
前記補助熱交換器（４０’）が（ｉ）前記第２熱交換器（３０）から排出された前記第１伝熱流体（４１）を再加熱するように、または（ｉｉ）第２伝熱流体の供給源によって供給された前記第２伝熱流体を加熱するように適合され、および前記第３熱交換器（１４）が（ｉ）前記再加熱された第１伝熱流体（１３）または（ｉｉ）前記加熱された第２伝熱流体（１５）との熱交換によって前記作動流体を加熱するように適合されていることを特徴とする設備。
【請求項１２】
第１伝熱流体（２２）の前記供給源がガス状の第１伝熱流体の供給源である、請求項１０または１１に記載の設備。
【請求項１３】
前記ランキンサイクルが、前記生成された機械的動力の少なくとも一部を電気に変換するように適合された発電機（１０）に接続され、好ましくは、前記発電機が、前記溶融炉（１）のブースティング電極に、それに電気を供給するために接続される、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の設備。
【請求項１４】
前記ランキンサイクルが、前記酸素富化酸化剤（３２）を圧縮するために圧縮機（１８）に接続される、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の設備。
【請求項１５】
前記溶融炉（１）がガラス溶融炉である、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に火炎燃焼式ガラス溶融炉などの火炎燃焼式炉内でガラス化可能材料を溶融するための方法および設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
火炎燃焼式ガラス溶融炉から排出された煙道ガスから熱エネルギーを回収することは、当該技術分野において知られている。
【０００３】
米国特許出願公開第Ａ−２０１２０１３５３６２号明細書は、熱が酸素燃料燃焼によって供給され、酸素燃焼用の酸素がセラミック分離膜による空気などの酸素含有ガス混合物の分離によって生成されるガラス溶融炉およびプロセスを開示している。セラミック分離膜の上流で、ガス混合物が炉からの煙道ガスとの熱交換によって伝熱式熱交換器内で加熱され、煙道ガスの温度は、伝熱式熱交換器のファウリングを防止するために、８００℃より上、すなわち、煙道ガス中の硫酸塩の凝縮温度より上に維持される。
【０００４】
同様に、欧州特許出願公開第Ａ−０８７２６９０号明細書による熱回収方法および装置では、中間流体が第１熱交換手段内で高温の煙道ガスとの熱交換により加熱され、その後、燃料および／または酸化剤が第２熱交換手段内での加熱された中間流体との熱交換によって予熱され、第１熱交換手段中の煙道ガスの温度が約１０００℃超に保たれる。
【０００５】
上記プロセスでは、高温の煙道ガスから熱が回収されるため、熱回収設備内の煙道ガス中に存在する凝縮性物質の凝縮に起因する問題は生じない。
【０００６】
溶融物に電流を流すことによって溶融物に追加の熱を加えることは、火炎燃焼式溶融炉の技術分野において更に知られている。これは、電気ブースティングとして知られている。これは、典型的には、モリブデン電極を炉の側壁または底部に配置することによって達成される。
【０００７】
電気ブースティングは、
ａ）炉からの大気排出物を増加させることなく既存の炉の生産性（プル、トン数）を増加させること、または
ｂ）炉の生産性を維持しながら炉からの排出物を削減すること
を可能にし、これは炉に大きい変更を加えることなく行われる。
【０００８】
電気ブースティングは、典型的には、炉内のエネルギー必要量の約１０〜１５パーセントを提供する。例えば、２５パーセントの効率で稼動し、１日あたり１００トンのガラスを生産する既存のガラス溶融炉では、電気ブースティングを追加すると、生産量を１日あたり１６０トンまで、および効率を３５パーセントまで増大することができる。
【０００９】
電気ブースティングはまた、炉内の対流を安定させることができ、溶融生成物のより良好な混合および改良された均質性を可能にする。電気ブースティングは、カレットの割合が高いガラスバッチを溶融するタンク炉で特に使用される。
【００１０】
電極を介して溶融物に電気エネルギーを供給することにより、溶融物はより効率的に加熱される、すなわち、化石燃料を燃焼させることによって炉に同じ量の熱エネルギーを供給することよりも２〜３．５倍効率的に加熱される。
【００１１】
一般に、炉の操業者は、電気ブースティングのために使用される電力を電力供給業者から購入し、電気ブースティングによって消費される電気のコストは全体的な生産コストに加算される。
【００１２】
火炎燃焼式ガラス製造炉から排出された煙道ガスから電気を発生させることも当該技術分野において知られている。
【００１３】
米国特許出願公開第Ａ−２００９０３０８０７３号明細書は、工業プロセスにおいて酸素強化燃焼を実施するためのシステムを提案している。このシステムは、工業プロセスシステム、酸素供給源、熱回収ユニット、および蒸気以外の作動流体に基づく代替ランキンサイクル自体を含む。酸素供給システムは工業プロセスに酸素を供給し、工業プロセスは熱源として熱回収ユニットに送られる廃熱を生成する。熱回収装置では、廃熱は代替ランキンサイクルの作動流体に伝達される。代替ランキンサイクルは、作動流体に伝達された廃熱を動力に変換する。この動力は、酸素供給システムまたは工業プロセスによって利用されるか、またはユーティリティシステムに出力される。工業プロセスは、セメント製造、鋼の再加熱用途、ガラス製造、アルミニウムおよび銅の溶融などであり得る。熱源は、炉によって生成される煙道ガスの流れであり得る。米国特許出願公開第Ａ−２００９０３０８０７３号明細書によれば、熱源の温度は６００℃未満でなければならず、好ましくは４００℃〜１００℃である。
【００１４】
欧州特許出願公開第Ａ−０４４００８５号明細書は、燃焼熱を用いてガラス製造炉でガラス製造材料を溶融させる、ガラス製造のための一体化プロセスを開示している。このプロセスは以下を含む：
ａ）酸素富化酸化剤流を用いた燃料の燃焼による炉内のガラス製造材料の加熱すること。
ｂ）炉から高温の煙道ガスを除去し、かつ伝熱式熱交換器、特にシェルアンドチューブ型熱交換器内での高圧ガス流との間接熱交換によって煙道ガスを冷却することであって、前記ガス流が加熱される、除去および冷却すること。加熱されたガス流は、次いで、タービンを通って膨張して、それからエネルギーを回収する。膨張したガス流は、外部の冷却流体に対して冷却され、再圧縮されて伝熱式熱交換器中の高圧ガス流として使用される。
ｃ）部分的に冷却された煙道ガスの少なくとも一部を、燃料に対しておよび炉に供給されるガラス製造材料の少なくとも一部に対して更に冷却すること。
ｄ）実質的に純粋な形態の二酸化炭素を冷却された煙道ガスから分離すること。
ｅ）プロセスの生成物として精製ガラスを回収すること。
【００１５】
タービンによって生成される正味動力は、ガラス製造炉、空気分離ユニットまたは二酸化炭素回収システムにおける電気ブースティングに使用することができ、または出力することができる。硫酸ナトリウムなど、高温の煙道ガス中に存在するあらゆる凝縮性物質は、伝熱式熱交換器から排出される。
【００１６】
欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書には、酸化剤および燃料ガスを燃焼させて煙道ガスを生成する酸素富化燃焼炉によって生成される熱エネルギーを回収するためのシステムが記載されている。欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書によるシステムは、
ａ）空気よりも高い酸素含有量を有する酸化剤ガス源、
ｂ）前記酸化剤ガスおよび燃料ガスのうちの少なくとも１つが加熱され、煙道ガスが冷却されるように、煙道ガスならびに前記酸化剤ガスおよび燃料ガスの少なくとも１つを受け取るように適合された少なくとも１つの熱交換器システム、
ｃ）煙道ガスから給水に熱を伝達して過熱蒸気を生成するように適合された廃熱ボイラ、
ｄ）過熱蒸気を膨張させ、それから機械的動力を生成するためのタービン
を含む。
【００１７】
欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書によるシステムの一実施形態によれば、蒸気タービンによって生成された機械的動力は、電力を生成するための発電機に伝達される。炉はガラス溶融炉であり得る。
【００１８】
熱交換器システムでは、煙道ガスは、通常１２００℃を超える温度から約５００℃〜約１５００℃、好ましくは１０００℃を超える温度に冷却される。
【００１９】
欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書によれば、ボイラを出る煙道ガスの温度は１５０℃〜４００℃に維持される。温度は、従って、スタックに送られる前に全ての排出物を許容レベル内に保つために、バッグハウス（ｂａｇｈｏｕｓｅ）フィルタ、ＥＸＰまたはスクラバーなどの少なくとも１つの汚染軽減システムを煙道ガスが通過することを許容するのに十分低い。
【００２０】
欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書に記載された一実施形態では、廃熱ボイラは、煙道ガスの再循環を含み、その結果、ボイラの入口の下流の煙道ガスが希釈され、ボイラの出口の上流から冷却された煙道ガスの一部で約５５０℃の温度まで冷却されるようにする。これにより、全てのガラス微粒子が対流熱伝達部に入る前に完全に凝固することが保証される。
【００２１】
欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書によるシステムの別の実施形態では、煙道ガスの流れはボイラに入った後に希釈されず、代わりにこのボイラの伝熱面が「ショットクリーニング」によって清掃され、その際、ボイラの上部からスチール玉が降り注がれ、あらゆる微粒子の蓄積を振動させて緩める。
【００２２】
炉がガラス溶融炉である場合、硫酸ナトリウムなどの凝縮された煙道ガス成分の断熱層が加熱表面上に堆積する。数日間の運転後、層の蓄積および「ショットクリーニング」は、蓄積層がその厚さを維持する平衡状態に達する。
【００２３】
低温で煙道ガスから熱が回収される上述の公知の技術の全てにおいて、溶融炉からの煙道ガスには、ガラス溶融炉の場合には硫酸ナトリウム、ホウ酸塩およびフッ化物などの凝縮性物質が多量に添加されるという事実に起因する問題が生じる。凝縮性物質は、固体または付着した堆積物の形態で煙道ガスから凝縮し、堆積物は所定の場所に残ると圧力降下の増大、効率の損失、および最終的な閉塞をもたらす。
【００２４】
米国特許出願公開第Ａ−２００９０３０８０７３号明細書によるシステムでは、熱回収ユニット内の熱源の温度は、上記凝縮性物質がガラス炉煙道ガスから凝縮する温度範囲内にある。
【００２５】
米国特許出願公開第Ａ−２００９０３０８０７３号明細書は、熱回収ユニットまたはそれに通じる導管からの凝縮性物質の堆積を防止または除去する方法を説明していない。
【００２６】
欧州特許出願公開第Ａ−０４４００８５号明細書によるプロセスでは、凝縮性物質は伝熱式熱交換器から排出されると言われている。前記凝縮性物質は伝熱式熱交換器の熱交換表面に付着した堆積物を形成するため、伝熱式熱交換器からの前記凝縮性物質の除去には、機械的な力の使用と、伝熱式熱交換器の中断、従ってランキンサイクルの作動流体への熱伝達の中断が必要である。
【００２７】
ボイラの入口とボイラの対流伝熱区域との間で煙道ガス中の凝縮性物質が全て集められ固化される、欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書によるシステムの第１の実施形態では、固化した凝縮性物質をボイラから除去するために、およびボイラの部分的または完全な閉塞を回避するために、ボイラの運転が、従って同じく過熱蒸気の生成および動力生成が間欠的に中断されなければならない。
【００２８】
一定の厚さの堆積物の蓄積層との平衡が確立されるまで、伝熱表面上に形成された凝縮性物質の断熱性堆積物がショットクリーニングによって除去される、欧州特許出願公開第Ａ−１３３８８４８号明細書によるシステムの第２の実施形態において、平衡状態に達すると、ボイラは中断することなく作動可能であり、その結果、連続的な動力生成が保証されるとしても、ボイラ中の熱交換の効率と、従って動力生成の効率とは、ボイラの熱交換表面上の前記断熱性蓄積層の存在によって著しく損なわれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明の目的は、ガラス化可能材料を溶融するための火炎燃焼式炉からの煙道ガスからの効率的な熱回収を実現することであり、凝縮性物質が煙道ガスから凝縮する温度範囲を超える煙道ガス温度と、前記温度範囲を下回るおよび／またはそれと重複する煙道ガス温度との両方においてこれを実現することである。
【００３０】
本発明の更なる目的は、煙道ガスから回収された熱から動力が生成されるそのような熱回収方法であって、蓄熱され凝縮された凝縮性物質を熱回収および／または動力生成システムから除去するために前記動力生成を中断する必要がない、そのような熱回収方法を提供することである。
【００３１】
中断されない動力生成は、例えば、電気ブースティングに使用される電力を生成するために、生成された動力が溶融炉自体の運転に使用される場合に特に重要である。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は、火炎燃焼式溶融炉内でガラス化可能材料を溶融する方法であって、前記溶融炉から高温の煙道ガスとして排出される燃焼ガスから熱を回収する、方法によって前記目的を達成することを提案する。
【００３３】
本発明の方法は、第１および第２熱回収段階を含み、それらは、特に前記段階の両方における煙道ガスの相対温度に言及することにより、それぞれ「高温熱回収段階」および「低温熱回収段階」と呼ばれる。
【００３４】
高温熱回収段階では、
ｉ．炉から排出された高温の煙道ガスから、第１熱交換器において、高温の煙道ガスと伝熱流体との間の熱交換によって熱が回収され、それにより、加熱された伝熱流体が少なくとも６００℃、好ましくは６００℃〜８００℃の温度で得られ、および調整された煙道ガスが少なくとも８８０℃、好ましくは９００℃〜１０００℃の温度で得られ、
ｉｉ．酸素富化酸化剤および燃料のなかから選択される少なくとも１種の燃焼反応物が、加熱された伝熱流体と少なくとも１種の燃焼反応物との間の熱交換によって第２熱交換器内で予熱され、それにより、予熱された燃焼反応物および調整された伝熱流体が得られ、および
このようにして高温熱回収段階で得られた１種または複数種の予熱された燃焼反応物は、燃焼反応物として火炎燃焼式溶融炉に供給される。
【００３５】
高温熱回収段階全体を通して、煙道ガスの温度は、調整された煙道ガスが第１熱交換器から出る温度よりも低くならない。
【００３６】
このようにして、溶融炉からの煙道ガス中に存在する凝縮性物質の第１熱交換器内での析出は、煙道ガスの温度がこれらの凝縮性物質が凝縮を開始する温度より上にとどまるために防止される。
【００３７】
その後の低温熱回収段階では、
ｉ．凝縮性物質が調整された煙道ガスから析出によって除去され、および
ｉｉ．調整された煙道ガスから熱が回収される。
【００３８】
本発明によれば、低温熱回収段階において調整された煙道ガスから回収された熱は、第３熱交換器においてランキンサイクルの作動流体を加熱するために使用され、ランキンサイクルは、機械的動力を生成するために使用される。
【００３９】
ランキンサイクルによって生成された機械的動力の少なくとも一部および任意選択的に全てが電気を生成するために有利に使用される。その場合、ランキンサイクルによって生成された電気の少なくとも一部および任意選択的に全てが炉内の電気ブースト電極に供給される。
【００４０】
代替的にまたは上記と組み合わせて、酸素富化酸化剤が炉に供給される前、または酸素富化酸化剤が高温熱回収段階中に予熱される好ましい実施形態に一致する場合、予熱される酸素富化酸化剤が予熱される前に、ランキンサイクルによって生成された機械的動力の少なくとも一部が酸素富化酸化剤を圧縮するために使用されてもよい。これは、まず機械的エネルギーの少なくとも一部を電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーの少なくとも一部を酸化剤圧縮機に供給することにより、またはランキンサイクルによって生成された機械的エネルギーの少なくとも一部を酸化剤圧縮機に直接伝達することにより達成されてもよい。
【００４１】
これに関連して、用語「酸素富化酸化剤」は、空気の酸素含有量（２１体積％である）よりも高い酸素含有量を有する、好ましくは５０体積％〜１００体積％の酸素を含有する酸化剤を指す。
【００４２】
酸素富化酸化剤は、８０体積％〜１００体積％、好ましくは少なくとも９０体積％、より好ましくは少なくとも９５体積％、最も好ましくは少なくとも９９体積％の酸素含有量を有利に有する。
【００４３】
２つの流体間の「熱交換」という用語は、一方の流体（熱源流体）から第２流体（加熱されるべき流体）への熱の移動を指し、その際、２つの流体間のいかなる直接的な接触も混合もない。
【００４４】
「熱交換器」という用語は、熱交換器に熱を導入する熱源流体と、加熱されるべき流体とが、別個の筐体または回路内を循環する、すなわち２つの流体間の直接的な接触も混合もない状態で循環する加熱設備または加熱装置であって、別個の開示物または回路を分離する１つまたは複数の壁を横切って熱が熱源流体から加熱されるべき流体に伝達される加熱設備または加熱装置を指す。
【００４５】
「凝縮性物質」という用語は、９００ｍｂａｒ〜１１００ｍｂａｒの範囲の圧力において、３００℃〜１０００℃の範囲の温度、特に３００℃〜８８０℃の範囲の温度で液化または固化する炉の煙道ガス中に存在する物質を指す。硫酸ナトリウム、ホウ酸塩およびフッ化物は、ガラス溶融炉からの煙道ガス中に存在し得るこのような凝縮性物質の例である。
【００４６】
「予熱」という用語は、ガラス化可能材料または燃焼反応物が炉内に導入される前に加熱されることを指す。
【００４７】
これに関連して、流体が一方の要素から他方の要素へ、典型的には１つまたは複数の流体輸送導管を介して流れることを可能にするように２つの要素が接続されているとき、２つの要素は互いに「流体接続」している。
【００４８】
種々のタイプのランキンサイクルが、本発明による方法において使用され得る。ランキンサイクルは、例えば、その作動流体として水／蒸気を使用することができる。ランキンサイクルはまた、その作動流体としてｎ−ペンタンまたはトルエンなどの有機流体を使用してもよい。作動流体の性質は、通常、ランキンサイクルが作動する温度範囲の機能において選択される。
【００４９】
これに関連して、「ランキンサイクル」という用語は、ランキンサイクル方法、またはランキンサイクル方法を実行するためのランキンサイクルユニットのいずれかを指す。
【００５０】
ランキンサイクルによって生成された機械的動力を増大させるために、調整された伝熱流体からの熱および調整された煙道ガスから回収された熱の両方を使用して、ランキンサイクルの作動流体を加熱することができる。それに対して、第３熱交換器は、例えば直列の２つの連続する熱交換ユニットを含むことができ、その結果、第１熱交換ユニットにおいて、作動流体は、調整された伝熱流体との熱交換によって部分的に加熱され、その結果、第２熱交換ユニットにおいて、部分的に加熱された作動流体は、調整された煙道ガスとの熱交換によって更に加熱されるか、またはその逆である。
【００５１】
高温の煙道ガスは、典型的には、少なくとも１１００℃、好ましくは１１００℃〜１５００℃の温度で第１熱交換器に入る。
【００５２】
両方の燃焼反応物が予熱されるとき、それらは、
（ａ）別々の第２熱交換器、すなわち燃料用の第２熱交換器および酸素富化酸化剤用の第２熱交換器であって、前記第２熱交換器は直列または並列に連結されてもよい、別々の第２熱交換器において、または
（ｂ）これらの２つの別個の燃焼反応物を予熱するように設計された同一の第２熱交換器において
予熱可能である。
【００５３】
少なくとも１種の燃焼反応物を予熱するために使用された後、調整された伝熱流体は、最大でも６５０℃、好ましくは２００℃〜６５０℃の温度で第２熱交換器を有利に出る。
【００５４】
低温熱回収段階では、凝縮性物質を調整された煙道ガスから除去し、それにより熱が前記調整された煙道ガスから回収される前に清浄な調整された煙道ガスを得ることができる。
【００５５】
セラミックキャンドルまたはセラミック充填床などのセラミックフィルタ、バッグハウスフィルタ、または静電析出（ＥＳＰ）による以下の方法が、調整された煙道ガスから凝縮性物質を除去するために用いられてもよい。
【００５６】
熱は、浄化された煙道ガスから様々な方法で回収することができる。
【００５７】
第１の実施形態によれば、浄化された煙道ガスはランキンサイクルの作動流体を加熱するために直接使用される。この場合、浄化された煙道ガスから熱が回収され、第３熱交換器における浄化された煙道ガスと作動流体との間の熱交換によって作動流体が加熱される。
【００５８】
あるいは、浄化された煙道ガスは、高温熱回収段階で使用される伝熱流体を介して作動流体を加熱するために間接的に使用することができる。この場合、補助熱交換器における浄化された煙道ガスと調整された伝熱流体との間の熱交換により、浄化された調整された煙道ガスから熱が回収され、それにより、再加熱された伝熱流体が得られる。次いで、作動流体は、第３熱交換器における再加熱された伝熱流体と作動流体との間の熱交換によって加熱される。
【００５９】
浄化された煙道ガスによって作動流体を加熱するための中間流体として、第２伝熱流体を使用することもできる。これは、浄化された煙道ガスと第２伝熱流体との間の熱交換により、浄化された煙道ガスから熱が回収され、それにより、加熱された第２伝熱流体を得ることを意味する。次いで作動流体は、第３熱交換器における加熱された第２伝熱流体と作動流体との間の熱伝達によって加熱される。浄化された煙道ガスと第２伝熱流体との間の熱交換のために、補助熱交換器を使用することができる。
【００６０】
上記のように、前記調整された煙道ガスから熱が回収される前に調整された煙道ガスから凝縮性物質を除去する代わりに、調整された煙道ガスから熱が除去されている間に補助熱交換器での析出により凝縮性物質を調整された煙道ガスから除去することも可能である。この場合、凝縮性物質は補助熱交換器内で調整された煙道ガスから凝縮し、前述したようにその中に堆積物を形成する。
【００６１】
この第２の選択肢の第１の実施形態によれば、熱は、再加熱された伝熱流体を得るために、調整された煙道ガスと調整された伝熱流体との間の熱交換によって補助熱交換器内の調整された煙道ガスから回収される。次いで、作動流体は、第３熱交換器における再加熱された伝熱流体と作動流体との間の熱伝達によって加熱される。
【００６２】
第２の選択肢の第２の実施形態によれば、熱は、調整された煙道ガスと第２伝熱流体との間の熱交換によって補助熱交換器内で調整された煙道ガスから回収される。次いで作動流体は、第３熱交換器における加熱された第２熱伝達流体と作動流体との間の熱伝達によって加熱される。
【００６３】
補助熱交換器は、２つの平行な熱交換ユニットを備えることができる。熱は、２つの熱交換ユニットのうちの一方内の調整された煙道ガスから回収される。２つの熱交換ユニットのうちの前記一方の運転が、凝縮された凝縮性物質をそれから除去するために中断されるとき、２つの熱交換ユニットのうちの他方の熱交換ユニット内の調整された煙道ガスから熱が回収され、以下同様である。
【００６４】
また、補助熱交換器の運転を中断して、それから凝縮された凝縮性物質を除去し、補助熱交換器の中断中、調整された煙道ガスを補助熱交換器を迂回させて、前記補助熱交換器の運転が中断されている前記期間中に、前記第３熱交換器における調整された煙道ガスとの熱交換によって作動流体を加熱することも可能である。補助熱交換器からの堆積物の除去が短時間で済むため、補助熱交換器が迂回されている間の第３熱交換器内の堆積物の形成は許容可能なレベル内にとどまり、ランキンサイクルの効率の著しい低下につながることはない。
【００６５】
更なる可能性は、補助熱交換器の運転を中断して、補助熱交換器から凝縮された凝縮性物質を除去し、補助熱交換器の運転が中断されている期間中、第３熱交換器における作動流体と調整された伝熱流体との間の熱交換によって作動流体を加熱することである。このようにして、ランキンサイクルは、たとえ動力生成レベルが低下されるとしても、補助熱交換器の運転が中断されている間に機械的動力を生成し続ける。
【００６６】
本発明による方法において使用される１種または複数種の伝熱流体は、ガスであってもよい。伝熱流体は、空気、ＣＯ２、Ｎ２またはこれらのガスの少なくとも２種の混合物を含む群から有利に選択することができる。
【００６７】
天然ガス、木質ガス、石炭ガスおよび合成ガス、ならびに軽質または重油など、広い範囲の燃料を本方法で使用することができる。
【００６８】
高温熱回収段階中に燃料が予熱される場合、燃料は、ガス燃料の場合には少なくとも４００℃の温度に、または液体燃料の場合には少なくとも１００℃の温度に予熱されてもよい。予熱の最高温度は、燃料の劣化（例えば、クラッキングによる）を避けるように選択される。
【００６９】
酸素富化酸化剤は、８０体積％〜１００体積％、好ましくは少なくとも９０体積％、より好ましくは少なくとも９５体積％、最も好ましくは少なくとも９９体積％の酸素含有量を有することができる。
【００７０】
燃焼反応物が高温熱回収段階で予熱され得る温度範囲の例を以下の表１に挙げる。
【００７１】
【表１】
0006746580.tif 000002
【００７２】
本発明は、ガラス溶融方法における使用に特に有用である。その場合、溶融炉は、フラットガラス炉またはコンテナガラス炉などの火炎燃焼式ガラス溶融炉である。
【００７３】
ガラス溶融炉の引上げ量は、１日あたり溶融ガラス１００〜８００トンの範囲であり得る。
【００７４】
本発明はまた、本方法において使用するように適合されたガラス化可能材料を溶融するための設備に関する。
【００７５】
そのような設備は、溶融炉と、第１および第２熱交換器と、第３熱交換器を含むランキンサイクルとを含む。
【００７６】
火炎燃焼式溶融炉は、煙道ガス排出口、少なくとも１つの燃料入口および少なくとも１つの燃焼酸化剤入口を有する。
【００７７】
第１熱交換器は、炉からの煙道ガスとの熱交換によって第１伝熱流体を加熱するように適合されている。それは、煙道ガス入口、煙道ガス出口、伝熱流体入口および伝熱流体出口を有する。煙道ガス入口は、炉の煙道ガス排出口と流体接続されている。伝熱流体入口は、第１伝熱流体源と流体接続されている。
【００７８】
第２熱交換器は、第１熱交換器から来る第１伝熱流体との熱交換によって燃焼反応物を予熱するように適合されている。それは、伝熱流体入口、伝熱流体出口、反応物入口および反応物出口を有する。伝熱流体入口は、第１熱交換器の伝熱流体出口と流体接続されている。反応物入口は、酸素富化酸化剤および燃料から選択される反応物の供給源と流体接続されている。反応物が燃料である場合、反応物出口は炉の燃料入口と流体接続されている。反応物が酸素富化酸化剤である場合、反応物出口は炉の燃焼酸化剤入口に流体接続されている。
【００７９】
ランキンサイクルは作動流体で作動し、機械的動力を生成するように適合されている。ランキンサイクルは、熱源入口と、熱源出口と、作動流体入口と、作動流体出口とを有する第３熱交換器を含む。
【００８０】
一実施形態によれば、本発明による設備は、第１熱交換器から出る煙道ガスを浄化するためのガス浄化設備を含む。前記ガス浄化設備は、ガス入口とガス出口とを有し、ガス浄化設備のガス入口は、第１熱交換器の煙道ガス出口と流体接続しており、およびガス浄化設備のガス出口は、第３熱交換器の熱源入口に接続されている。ガス浄化設備は、溶融チャンバから排出された煙道ガスから凝縮性物質を除去するように適合されている。第３熱交換器は、ガス浄化設備からそのガス出口を介して排出された浄化煙道ガスとの熱交換によって作動流体を加熱するように適合されている。
【００８１】
本発明に従って使用するのに適したガス浄化設備は、バッグハウスフィルタ、ＥＳＰ（静電析出装置）、セラミックフィルタなどを含む。
【００８２】
本発明による設備の代替実施形態は、上述した方法で使用されるように設計され、凝縮性物質が補助熱交換器内に析出される。前記代替実施形態による設備は、第１の実施形態に関して上述したように、溶融炉と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、ランキンサイクルとを含む。前記第２の実施形態によれば、ガス浄化設備の代わりに、本発明による設備は、煙道ガス入口、煙道ガス出口、伝熱流体入口および伝熱流体出口を有する補助熱交換器を含む。この補助熱交換器の煙道ガス入口は、第１熱交換器の煙道ガス出口と流体接続している。
【００８３】
補助熱交換器の伝熱流体入口は、第２熱交換器の伝熱流体出口または第２伝熱流体源と流体接続している。補助熱交換器の伝熱流体出口は、第３熱交換器の熱源入口と流体接続している。この場合、補助熱交換器は、第２熱交換器から排出された第１伝熱流体を再加熱するように、または第２伝熱流体の供給源によって供給された第２伝熱流体を加熱するように適合されている。第３熱交換器は、再加熱された第１伝熱流体または加熱された第２伝熱流体のいずれかとの熱交換によって作動流体を加熱するように適合されている。
【００８４】
第１伝熱流体の供給源は、伝熱流体を含む貯蔵器または主生成物もしくは副生成物として第１伝熱流体を生成する設備であってもよい。
【００８５】
第１伝熱流体の供給源は、好ましくは、空気などのガス状伝熱流体の供給源であり、それは空気の場合、例えば空気ファン／圧縮機であり、窒素の場合、例えば空気分離ユニット、窒素パイプラインまたは窒素貯蔵器であり、ＣＯ２の場合、例えばＣＯ２貯蔵器または二次生成物としてＣＯ２を生成する設備である。第１伝熱流体がガスである場合、それは貯蔵器に貯蔵されてもよく、または液化された形態でパイプライン中を輸送されてもよいことが認識されるであろう。従って、ガス状窒素またはガス状ＣＯ２の供給源は、液化窒素およびそれぞれＣＯ２の貯蔵器であり得、それによって液化ガスは貯蔵器から熱交換器への輸送中に気化することができる。
【００８６】
同様のことが第２伝熱流体およびその供給源にも当てはまる。
【００８７】
第２熱交換器において（または上記のような別個の第２熱交換器の組において）、両方の燃焼反応物が第１伝熱流体による熱伝達によって予熱される実施形態において、前記第２熱交換器（または第２熱交換器の組）は、第１反応物入口と、第２反応物入口と、第１反応物出口と、第２反応物出口とを有する。第１反応物入口は、酸素富化酸化剤源と流体接続しており、第２反応物入口は、燃料源と流体接続している。
【００８８】
第１反応物出口は炉の燃焼酸化剤入口と流体接続し、および第２反応物出口は炉の燃料入口と流体接続している。
【００８９】
ランキンサイクルは、生成された機械的動力の少なくとも一部を電気に変換するように適合された発電機に有効に接続される。この場合、炉は、発電機に接続されてそれから電気を受け取る電気ブースト電極を好ましくは含む。
【００９０】
先に示したように、本発明の設備は、炉がガラス溶融炉である場合に特に有用である。
【００９１】
本発明によるガラス溶融設備の実施形態の概略的な表現である図１〜３を参照して、本発明およびその利点を以下の例において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】火炎燃焼式ガラス溶融炉１を示す。
【図２】火炎燃焼式ガラス溶融炉１の別の実施形態を示す。
【図３】火炎燃焼式ガラス溶融炉１の更に別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００９３】
図１は、火炎燃焼式ガラス溶融炉１を示す。前記炉には、多数の酸素バーナー２が取り付けられる（バーナーは１つのみ示されている）。炉１から排出された煙道ガス７が、第１熱交換器２０の煙道ガス入口に供給される。同時に、伝熱流体２２（この場合は空気）が、第１熱交換器２０の伝熱流体入口を経由して、第１熱交換器２０に供給される。
【００９４】
第１熱交換器２０の内側で、前記伝熱流体２２は、高温の煙道ガス７との熱交換によって約７００℃の温度まで加熱される。
【００９５】
加熱された伝熱流体３３は、第１熱交換器２０からその伝熱流体出口を経由して排出され、第２熱交換器３０の伝熱流体入口を経由して第２熱交換器３０に導入される。
【００９６】
第２熱交換器３０は、酸化剤入口および酸化剤出口ならびに燃料入口および燃料出口を有する多流束熱交換器である。
【００９７】
第２熱交換器３０中、９０体積％〜１００体積％の酸素含有量を有する酸素富化酸化剤３２および天然ガスなどのガス燃料３１が、高温の伝熱流体３３との熱交換によって予熱される。そのようにして予熱された酸素富化酸化剤５およびガス燃料６は、炉１内で燃焼を、従って熱を発生するように炉１の酸素バーナー２へ供給され、前記熱は、固体ガラス形成材料を溶融するために、および炉１の下部に配置されたガラスタンク３内にガラス溶融浴を形成するために使用される。
【００９８】
多流束熱交換器３０の代わりに、２つの別個の第２熱交換器（伝熱流体の流れに対して直列または並列）を使用することが等しく可能であり、第１の第２熱交換器は酸素富化酸化剤３２を予熱するために使用され、第２の第２熱交換器は（ガス）燃料３１を予熱するために使用されることは認識されるであろう。
【００９９】
本発明によれば、第１熱交換器２０を出る調整された煙道ガス２１中に存在する残留熱は、第３熱交換器１４中のランキンサイクルの作動流体１３を加熱するために有効活用され使用される。
【０１００】
図１に示される実施形態において、調整された煙道ガス２１は、セラミックキャンドルの組またはセラミックボールの充填層などのガス浄化設備６０に送られ、そこで凝縮性物質は煙道ガスの最小限の冷却によって前記調整された煙道ガスから除去される。セラミックキャンドルはＮａＨＣＯ３から形成可能であり、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＳＯ３および塵埃粒子を含有する煙気を数十ｍ３／ｈ浄化可能である。
【０１０１】
ガス浄化設備６０から出された浄化された煙道ガス６１は、次いで、ランキンサイクルの作動流体１３を加熱するためにランキンサイクルに送られる。その後、冷却された煙道ガス４２は、必要に応じて、スタック（不図示）に送られる前に煙道ガス処理設備（不図示）へ送られる。
【０１０２】
ランキンサイクルの動力ユニット１２により、作動流体１３によって吸収された熱が機械的動力を発生させるために使用される。前記機械的動力は次いで発電機１０によって電力に変換される。電力は、ガラス溶融物に電気的昇圧エネルギーを与えるように、炉１の溶融池３内に配置された昇圧電極４（単一の電極のみが示されている）に供給され、それにより前記炉１の効率を向上させる。
【０１０３】
図１に示す実施形態では、浄化された煙道ガス６１に加えて、第２熱交換器３０から排出された調整された伝熱流体４１が、ランキンサイクルの作動流体１３を加熱するための追加の熱源として使用され、それにより設備のエネルギー効率を更に向上させる。
【０１０４】
冷却された伝熱流体１６は、その後（特に、伝熱流体２２が空気である場合）大気中に放出されてもよく、または第１熱交換器２０にリサイクルされて戻されてもよい。
【０１０５】
別の実施形態（図示せず）は、浄化された煙道ガス６１を使用して、補助熱交換器中で調整された伝熱流体４１を再加熱し、このように再加熱された伝熱流体を、ランキンサイクルの作動流体１３を加熱するための熱源として使用する。補助熱交換器を出た冷却された煙道ガスは、次いで、（必要に応じて）煙道ガスがスタックに送られる前に煙道ガス処理設備に送ることができる。
【０１０６】
図２に示す実施形態では、ガス浄化設備に送られる代わりに、調整された煙道ガス２１は少なくとも部分的におよび好ましくは全体として補助熱交換器４０に送られ、第２熱交換器３０から排気された調整された伝熱流体４１を再加熱し、第３熱交換器１４内のランキンサイクルの作動流体１３を加熱するための熱源として使用される再加熱された伝熱流体１５を生成する。
【０１０７】
補助熱交換器４０の内部で、煙道ガスは凝縮性物質が煙道ガスから凝縮する温度範囲未満に冷却される。これらの凝縮性物質は、前記補助熱交換器４０の煙道ガス回路内に堆積物を形成する。補助熱交換器４０の熱交換効率を十分なレベルに維持するために、これらの堆積物は熱交換器４０から定期的に除去される。この方法中、調整された煙道ガス２１の全ては、煙道ガス流２３として補助熱交換器４０を迂回する。
【０１０８】
一実施形態によれば、補助熱交換器４０から堆積物を除去する間に、調整された伝熱流体４１は熱源として第３熱交換器１４に導入される前に（調整された煙道ガス２１で再加熱されることなく）前記熱交換器４０を通って流れ続けることができる。凝縮性物質の除去中に補助熱交換器４０を通して調整された伝熱流体４１を流すことが可能でないか、または望ましくない場合、迂回路を設けて、調整された伝熱流体４１を第２熱交換器３０の伝熱流体出口から第３熱交換器１４の熱源入口に直接供給してもよい。
【０１０９】
図３に示す実施形態では、浄化された煙道ガス６１と、気化された調整された伝熱流体４１とが混合され、ガス混合物１５がランキンサイクルへ熱源として供給される。ランキンサイクルの下流で、冷却された混合物１５は典型的にはスタック（図示せず）に送られる。図３による設備では、ランキンサイクルは発電機に接続されていない。
【０１１０】
代わりに、ランキンサイクルの膨張器１２は、駆動シャフトによってガス圧縮機１８に接続されている。
【０１１１】
このように、ランキンサイクルによって発生された機械的動力は、第２熱交換器３０に導入される前に酸素富化酸化剤３２を圧縮するために使用される。実際に、ＶＳＡ（真空スイング吸着）空気分離ユニットなどの酸素富化酸化剤の特定の源は、炉内の燃焼反応物として前記酸素富化酸化剤を使用するには低すぎる圧力で酸素富化酸化剤をしばしば生成する。
【０１１２】
本発明は、燃焼反応物を予熱することによって炉の効率を高めるためだけでなく、溶融方法の電気ブースティングエネルギーおよび／または酸素富化酸化剤の圧縮のためのエネルギーの少なくとも一部および概ね全てを提供することによって炉の効率を更に高めるために炉煙道ガスを使用することを可能にすることが見出された。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］  火炎燃焼式炉（１）内でガラス化可能材料を溶融するための方法であって、
（ａ）高温熱回収段階であって、
ｉ．前記炉（１）から排出された高温の煙道ガス（７）から、第１熱交換器（２０）において、前記高温の煙道ガス（７）と伝熱流体（２２）との間の熱交換によって熱が回収され、それにより、加熱された伝熱流体（３３）が少なくとも６００℃、好ましくは６００℃〜８００℃の温度で得られ、および調整された煙道ガス（２１）が少なくとも８８０℃、好ましくは９００℃〜１０００℃の温度で得られ、および
ｉｉ．酸素富化酸化剤（３２）および燃料（３１）のなかから選択される少なくとも１種の燃焼反応物が、前記加熱された伝熱流体（３３）と前記少なくとも１種の燃焼反応物（３２、３１）との間の熱交換によって第２熱交換器（３０）内で予熱され、それにより、予熱された燃焼反応物（５、６）および調整された伝熱流体（４１）が得られ、および
ｉｉｉ．前記少なくとも１種の予熱された燃焼（５、６）反応物が前記炉（１）に供給される、高温熱回収段階と、
（ｂ）低温熱回収段階であって、
ｉ．凝縮性物質が前記調整された煙道ガス（２１）から析出によって除去され、
ｉｉ．前記調整された煙道ガス（２１、６１）から熱が回収される、低温熱回収段階と
を含み、前記調整された煙道ガス（２１、６１）から回収された前記熱および任意選択的に同じく前記調整された伝熱流体（４１）からの熱が、第３熱交換器（１４）においてランキンサイクルの作動（１３）流体を加熱するために使用され、機械的動力が前記ランキンサイクルによって生成される、方法。
［２］  前記ランキンサイクルによって生成された前記機械的動力の少なくとも一部が電気を生成するために使用される、［１］に記載の方法。
［３］  生成された前記電気の少なくとも一部が前記炉内の電気ブースト電極（１４）に供給される、［２］に記載の方法。
［４］  前記燃焼酸化剤（３２）が燃焼反応物として溶融チャンバに供給される前、または前記酸素富化酸化剤（３２）が前記第２熱交換器（３０）中で予熱される場合には前記燃焼酸化剤（３２）が前記第２熱交換器（３０）に導入される前に、前記ランキンサイクルによって生成された前記機械的動力の少なくとも一部が前記燃焼酸化剤（３２）を圧縮するために使用される、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］  前記低温熱回収段階において、熱が前記調整された煙道ガス（６１）から回収される前に、清浄な調整された煙道ガス（６１）を得るために凝縮性物質が前記調整された煙道ガス（２１）から除去される、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の方法。
［６］  熱が補助熱交換器内で前記調整された煙道ガスから除去される間、前記凝縮性物質が析出によって前記調整された煙道ガス（２１）から除去される、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の方法。
［７］  再加熱された伝熱（１５）流体を得るために、前記調整された煙道ガス（２１）と前記調整された伝熱流体（４１）との間の熱交換によって前記補助熱交換器（４０）内で熱が前記調整された煙道ガス（２１）から回収され、前記作動流体（１３）が前記第３熱交換器（１４）における前記再加熱された伝熱流体（１５）と前記作動流体（１３）との間の熱移動によって加熱される、［６］に記載の方法。
［８］  ［１］〜［７］のいずれか一項に記載のガラスを溶融するための方法。
［９］  ガラス化可能材料を溶融するための設備であって、
（ａ）煙道ガス排出口、少なくとも１つの燃料入口および少なくとも１つの燃焼酸化剤入口を有する火炎燃焼式溶融炉（１）と、
（ｂ）煙道ガス入口、煙道ガス出口、伝熱流体入口および伝熱流体出口を有する第１熱交換器（２０）であって、前記煙道ガス入口が前記炉（１）の前記煙道ガス排出口と流体接続し、前記伝熱流体入口が第１伝熱流体（２２）の供給源と流体接続し、前記第１熱交換器（２０）が前記炉（１）からの煙道ガス（７）との熱交換によって前記第１伝熱流体（２２）を加熱するように適合されている、第１熱交換器（２０）と、
（ｃ）伝熱流体入口、伝熱流体出口、反応物入口および反応物出口を有する第２熱交換器（３０）であって、前記伝熱流体入口が前記第１熱交換器（２０）の前記伝熱流体出口と流体接続し、前記反応物入口が酸素富化酸化剤（３２）および燃料（３１）から選択される反応物の供給源と流体接続し、前記第２熱交換器（３０）が前記第１伝熱流体（３３）との熱交換によって前記反応物を予熱するように適合され、前記反応物が燃料（３１）である場合、前記反応物出口が前記炉（１）の燃料入口と流体接続し、前記反応物が酸素富化酸化剤（３２）である場合、前記反応物出口が前記炉（１）の燃焼酸化剤入口と流体接続している、第２熱交換器（３０）と、
（ｄ）機械的動力を生成し、かつ作動流体（１３）で作動するランキンサイクルであって、熱源入口と、熱源出口と、作動流体（１３）入口と、作動流体（１３）出口とを有する第３熱交換器（１４）を含むランキンサイクルと
を含む設備において、
ガス入口とガス出口とを有するガス浄化設備（６０）を更に含み、前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス入口が前記第１熱交換器（２０）の前記煙道ガス出口と流体接続し、および前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス出口が前記第３熱交換器（１４）の前記熱源入口と流体接続し、前記ガス浄化設備が、前記炉（１）から排出された煙道ガス（２１）から凝縮性物質を除去するように適合され、および前記第３熱交換器（１４）が、前記ガス浄化設備（６０）から排出された浄化煙道ガス（６１）との熱交換によって前記作動流体（１３）を加熱するように適合されていることを特徴とする設備。
［１０］  前記ランキンサイクルが、
・前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス出口および前記第２熱交換器（３０）の前記伝熱流体出口の両方と流体接続している熱源入口、または
・一方の熱源入口が前記ガス浄化設備（６０）の前記ガス出口と流体接続し、および他方の熱源入口が前記第２熱交換器（３０）の前記伝熱流体出口と流体接続している、２つの熱源入口および２つの熱源出口
を有する、［９］に記載の設備。
［１１］  ガラス化可能材料を溶融するための設備であって、
（ａ）煙道ガス排出口、少なくとも１つの燃料入口および少なくとも１つの燃焼酸化剤入口を有する火炎燃焼式溶融炉（１）と、
（ｂ）煙道ガス入口、煙道ガス出口、伝熱流体入口および伝熱流体出口を有する第１熱交換器（２０）であって、前記煙道ガス入口が前記炉（１）の前記煙道ガス排出口と流体接続し、前記伝熱流体入口が第１伝熱流体（２２）の供給源と流体接続し、前記第１熱交換器（２０）が前記炉（１）からの煙道ガス（７）との熱交換によって前記第１伝熱流体（２２）を加熱するように適合されている、第１熱交換器（２０）と、
（ｃ）伝熱流体入口、伝熱流体出口、反応物入口および反応物出口を有する第２熱交換器（３０）であって、前記伝熱流体入口が前記第１熱交換器（２０）の前記伝熱流体出口と流体接続し、前記反応物入口が酸素富化酸化剤（３２）および燃料（３）から選択される反応物の供給源と流体接続し、前記第２熱交換器（３０）が前記第１伝熱流体（３３）との熱交換によって前記反応物を予熱するように適合され、前記反応物が燃料（３１）である場合、前記反応物出口が前記炉（１）の燃料入口と流体接続し、前記反応物が酸素富化酸化剤（３２）である場合、前記反応物出口が前記炉（１）の燃焼酸化剤入口と流体接続している第２熱交換器（３０）と、
（ｄ）機械的動力を生成し、かつ作動流体（１３）で作動するランキンサイクルであって、熱源入口と、熱源出口と、作動流体入口と、作動流体出口とを有する第３熱交換器（１４）を含むランキンサイクルと
を含む設備において、
煙道ガス入口と、煙道ガス出口と、伝熱流体入口と、伝熱流体出口とを有する補助熱交換器（４０’）を更に含み、
・前記補助熱交換器（４０’）の前記煙道ガス入口が前記第１熱交換器（２０）の前記煙道ガス出口と流体接続しており、
・前記補助熱交換器（４０’）の前記伝熱流体入口が（ｉ）前記第２熱交換器（３０）の伝熱流体出口または（ｉｉ）第２伝熱流体の供給源と流体接続しており、
・前記補助熱交換器（４０’）の前記伝熱流体出口が前記第３熱交換器（１４）の前記熱源入口と流体接続しており、
前記補助熱交換器（４０’）が（ｉ）前記第２熱交換器（３０）から排出された前記第１伝熱流体（４１）を再加熱するように、または（ｉｉ）第２伝熱流体の供給源によって供給された前記第２伝熱流体を加熱するように適合され、および前記第３熱交換器（１４）が（ｉ）前記再加熱された第１伝熱流体（１３）または（ｉｉ）前記加熱された第２伝熱流体（１５）との熱交換によって前記作動流体を加熱するように適合されていることを特徴とする設備。
［１２］  第１伝熱流体（２２）の前記供給源がガス状の第１伝熱流体の供給源である、［１０］または［１１］に記載の設備。
［１３］  前記ランキンサイクルが、前記生成された機械的動力の少なくとも一部を電気に変換するように適合された発電機（１０）に接続され、好ましくは、前記発電機が、前記炉（１）のブースティング電極に、それに電気を供給するために接続される、［９］〜［１２］のいずれか一項に記載の設備。
［１４］  前記ランキンサイクルが、前記酸素富化酸化剤（３２）を圧縮するために圧縮機（１８）に接続される、［９］〜［１３］のいずれか一項に記載の設備。
［１５］  前記炉（１）がガラス溶融炉である、［９］〜［１４］のいずれか一項に記載の設備。
【図１】
0006746580.tif 000003
【図２】
0006746580.tif 000004
【図３】
0006746580.tif 000005