(57)【要約】  酸素燃焼により加熱するプロセスにおいて、空気の流れ（２１）が燃焼室（１００）から排出された排ガス（１１）の中に存在する残留熱の少なくとも一部によって加熱され、前記高温の空気の流れ（２２）の少なくとも一部が酸素生成ユニット（２０）の中に導入され、その中で高温の空気の流れ（２２）の中に存在する酸素の一部が１つまたは複数のＩＴＭによって抽出される、高温の第一の酸素の流れ（５０）が得られ、前記第一の酸素の流れ（５０）は第二の酸素の流れ（６０）と混合され、第一の酸素の流れ（５０）のそれより低い温度の全体の酸素の流れ（７０）が得られ、全体の酸素の流れ（７０）のうちの少なくとも一部が燃焼室（１００）へと運ばれて、その中で酸素富化酸化剤として使用されるプロセス。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内の酸素燃焼により加熱するプロセスにおいて、
・前記炉の燃焼室（１００）の中で燃料が酸素富化酸化剤で焼却され、前記燃焼室内で熱と排ガスが生成され、
・生成された前記排ガス（１１）は前記燃焼室（１００）から排出され、前記排出された排ガスは残留熱を含み、
・空気の流れ（２１）は、前記排出された排ガス中に存在する前記残留熱の少なくとも一部によって加熱され、温度ＴＡ１の高温の空気の流れ（２２）が得られ、
・前記高温の空気の流れ（２２）の少なくとも一部は酸素生成ユニット（２０）の中に導入され、その中で、前記高温の空気の流れ（２０）の前記少なくとも一部の中に存在する前記酸素の部分は１つまたは複数のＩＴＭによって抽出され、温度ＴＯ１の第一の酸素の流れ（５０）と温度ＴＡ２の酸素減損空気の流れ（２３）が得られ、ＴＡ２＜ＴＡ１であり、
・前記酸素生成ユニット（２０）の下流で、前記第一の酸素の流れ（５０）は第二の酸素の流れ（６０）と混合されて、温度ＴＯ２の全体の酸素の流れ（７０）が得られ、ＴＯ２＜ＴＯ１であり、
・前記全体の酸素の流れ（７０）の少なくとも一部は前記燃焼室（１００）に運ばれ、前記燃焼室（１００）内で酸素富化酸化剤として使用され、前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で温度ＴＯｆまで加熱され、ＴＯｆ＞ＴＯ２であるプロセス。
【請求項２】
前記高温の空気の流れ（２２）は７００℃〜１０００℃、好ましくは７５０℃〜９５０℃、より好ましくは８００℃〜９００℃の温度ＴＡ１である、請求項１に記載の加熱プロセス。
【請求項３】
前記高温の空気の流れ（２２）は、前記酸素生成ユニットの前記入口において１ｂａｒ  ａｂ〜６ｂａｒ  ａｂ、好ましくは１  ｂａｒ  ａｂから３ｂａｒ  ａｂ、より好ましくは１ｂａｒ  ａｂから２ｂａｒ  ａｂの圧力ＰＡ１である、請求項１または２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４】
前記高温の空気の流れ（２２）の前記少なくとも一部から抽出された酸素の部分は、前記高温の空気の流れの前記少なくとも一部の中に存在する酸素の１０％と１００％の間、好ましくは２０％と７０％の間、より好ましくは２０％と５０％の間に対応する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記酸素減損空気の流れ（２３）の前記温度ＴＡ２は４００℃〜７５０℃、好ましくは４５０℃〜７００℃、より好ましくは５００℃〜６５０℃である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記第一の酸素の流れ（５０）は前記全体の酸素の流れ（７０）の９０ｖｏｌ％と０ｖｏｌ％の間、好ましくは９０ｖｏｌ％と１５ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と２０ｖｏｌ％の間、実際には８０ｖｏｌ％と３０ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と５０ｖｏｌ％の間にさえ対応する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記第二の酸素の流れ（６０）は、空気分離ユニット、ＶＳＡユニット、液化酸素タンク、または気体酸素パイプラインにより供給される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で、２５０℃と６２０℃の間、好ましくは３００℃と６００℃の間、より好ましくは３５０℃と５８０℃の間の温度ＴＯｆまで加熱される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で、前記酸素生成ユニット（２０）からの前記酸素減損空気の流れ（２３）との熱交換によって加熱される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記燃焼室（１００）内で焼却された前記燃料（２５）の少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）の上流で、前記酸素生成ユニット（２０）からの前記酸素減損空気の流れ（２３）との熱交換によって予熱される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記燃焼室（１００）は溶融室、好ましくはガラス化可能な材料の溶融室、焼成室、または鋼片再加熱室である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素の産生または生成を統合した酸素燃焼プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気等のガスから、固体電解質とも呼ばれるイオン輸送膜（ｉｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）（ＩＴＭ）によって酸素を抽出することが知られている。前記ＩＴＭは、空気中に存在し、ＩＴＭの第一の面と接触した酸素分子をイオン化し、酸素イオンを、ＩＴＭを通して選択的に輸送し、前記酸素イオンから、膜の、第一の面と（酸素イオンの移動方向に）反対の面に酸素分子を再構成させることができる。
【０００３】
このように産生された酸素を燃料の燃焼と熱の生成のための酸化剤（燃焼オキシダイザ）として使用することが知られている。
【０００４】
国際公開第Ａ−２０１１／０１５６１６号パンフレットには、バーナに一方で燃料が、他方でＩＴＭ酸素抽出器から直接得られた高温の酸素が供給されるガラス溶融炉の動作のためのプロセスが開示されている。国際公開第Ａ−２０１１／０１５６１６号パンフレットによれば、抽出器からの酸素の寄与が不十分であるときに、バーナへの直接の追加の酸素の寄与がなされる。溶融炉を出た排ガスは、熱交換流体、特に空気を再加熱するための、主交換器と呼ばれる第一の熱交換器へと運ばれる。このようにして再加熱された空気は、一連の二次熱交換器へと供給され、その中では、一般に１．５〜２×１０６Ｐａ程度の圧力の圧縮空気が循環する。二次交換器を通過した後、圧縮空気の温度は５００℃〜５５０℃となる。この高温の圧縮空気はさらに、ボイラで再加熱して、例えば９００℃程度の、より高い温度にすることができる。このようにして得られた高温の圧縮空気はＩＴＭ抽出機を通過して酸素を産生し、高温の圧縮空気からそのようにして抽出された酸素はバーナに直接案内される。酸素減損空気は、ＩＴＭ抽出器の中に導入される圧縮空気の産生のためのタービンを作動させるのに使用できる。
【０００５】
国際公開第Ａ−２０１１／０１５６１６号パンフレットにおいて示されているように、高温の酸素の、それがＩＴＭ抽出器から出る際の特性が、高温の酸素が循環する装置に実用限界を与える。そのため、酸素をその抽出後直ちに使用すること、それゆえＩＴＭ抽出器を炉のバーナの近くに位置付けることによって、酸素がバーナまでたどる経路を限定し、この酸素と接触する装置への損傷のリスクを限定することが特に望ましい。
【０００６】
安全のために、各抽出器を関連するバーナの近くに位置付ける必要性は、国際公開第Ａ−２０１１／０１５６１６号パンフレットに記載されているプロセスの利点を大きく制限する。
【０００７】
そのため、ガラス溶融炉のすぐ近く、特にバーナの位置においては一般に、特にバーナに酸化剤を供給する装置とバーナに燃料を供給する装置のほか、適当であればバーナの上流の酸化剤および／または燃料を予熱するための装置により空間が非常に限られている。このような空間の制限にかかわらず、前記バーナには依然として、そのメンテナンスと修理を行えるように、容易にアクセスできるようにする必要がある。
【０００８】
さらに、溶融炉は多数のバーナを含んでいることが多い。各バーナと一体の小型のＩＴＭ酸素抽出器を製造することは、設備のコストを大幅に増大させる。
【０００９】
その結果、炉の現在の設計では一般に、国際公開第Ａ−２０１１／０１５６１６号パンフレットに記載されているように、バーナのすぐ上流にＩＴＭ酸素抽出器を取り入れることは不可能であり、その一方で、これもまた国際公開第Ａ−２０１１／０１５６１６号パンフレットにおいて説明されているように、ＩＴＭ抽出器をバーナからより遠くに設置することにより、高温の酸素を輸送することに関する、一般に炉のオペレータにとって容認できない安全上の問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題を少なくとも部分的に克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はより詳しくは、炉内の酸素燃焼によって加熱するプロセスを提供し、その中で、炉の燃焼室内で燃料が酸素富化酸化剤で焼却され、燃焼室内に熱と排ガスが生成される。生成された排ガスは燃焼室から排出され、前記排出された排ガスは残留熱を含む。
【００１２】
本発明によれば、空気の流れは、排出された排ガス内に存在する残留熱の少なくとも一部によって加熱される。このようにして、温度ＴＡ１の高温の空気の流れが得られる。温度ＴＡ１は、ＩＴＭによる高温空気からの酸素の抽出を可能にするように選択される。
【００１３】
高温の空気の流れの少なくとも一部は酸素生成ユニットの中に導入され、その中で、高温の空気の流れの前記少なくとも一部の中に存在する酸素の一部が１つまたは複数のＩＴＭによって抽出される。このようにして、温度ＴＯ１の第一の酸素の流れと、温度ＴＡ２の酸素減損空気の流れが得られ、ＴＡ２＜ＴＡ１である。
【００１４】
この酸素生成ユニットの下流で、第一の酸素の流れは第二の酸素の流れと混合され、温度ＴＯ２の全体の酸素の流れが得られ、ＴＯ２＜ＴＯ１である。より低い温度ＴＯ２は一般に、第二の酸素の流れの温度が第一の酸素の流れの温度ＴＯ１より低いという事実により得られる。
【００１５】
全体の酸素の流れの少なくとも一部は次に、炉の燃焼室へと運ばれ、燃焼室内で酸素富化酸化剤として使用される。本発明によれば、全体の酸素の流れの前記少なくとも一部は、燃焼室のすぐ上流で温度ＴＯｆまで加熱され、ＴＯｆ＞ＴＯ２である。
【００１６】
「炉」という用語は、燃料以外の材料または成分および酸化剤が、この材料またはこれらの成分を供給される熱の影響により物理的または化学的に変形させるために加熱される装置または設備、例えば溶融炉、焼却炉、鋼片再加熱炉、その他を意味すると理解される。
【００１７】
「残留熱」という用語は、燃焼室から排出される熱を意味すると理解され、燃焼室内の燃焼により排ガスが生成される。
【００１８】
「酸素富化」または単に「富化」酸化剤またはガスという用語は、酸素含有量が６０ｖｏｌ％を超える酸化剤またはガスを意味すると理解される。
【００１９】
本発明によれば、排出された排ガスからの残留熱はそれゆえ、空気の流れを温度ＴＡ１まで加熱するために使用され、これによって産業レベルでのＩＴＭによる酸素の抽出が可能となる。
【００２０】
生成ユニットの下流で、第一の酸素の流れは高温であり、この第一の酸素の流れの輸送は安全上の問題を呈するであろう。
【００２１】
本発明によれば、第一の流れを第二の酸素の流れと混合することにより、より低い温度ＴＯ２の全体の酸素の流れを生成でき、それによって、全体の流れを安全に輸送しながら、生成ユニットの出口において第一の酸素の流れの中に存在する熱エネルギーが失われないようにすることができる。
【００２２】
生成ユニット以外の発生源からの第二の酸素の流れを寄与させることにより、ＩＴＭを使用した酸素生成ユニットの多くの限定的な生成能力による問題を回避できる。
【００２３】
排出された排ガス中に存在する残留熱による空気の流れの加熱は、熱回収ユニットまたは交換器の中で実行できる。
【００２４】
本発明の有利な実施形態によれば、高温の空気の流れは、その少なくとも一部、実際には全部でさえも酸素生成ユニットに導入され、７００℃〜１０００℃、好ましくは７５０℃〜９５０℃、そしてより好ましくは８００℃〜９００℃の温度ＴＡ１となる。これらの温度により、ＩＴＭによる酸素の抽出が容易となる。
【００２５】
高温の空気の流れの少なくとも一部は、酸素生成ユニットの入り口において、１ｂａｒ  ａｂ〜６ｂａｒ  ａｂ、好ましくは１ｂａｒ  ａｂ〜３ｂａｒ  ａｂ、より好ましくは１ｂａｒ  ａｂ〜２ｂａｒ  ａｂの圧力ＰＡ１となる。
【００２６】
高温の空気の流れの少なくとも一部から抽出される酸素の部分は、高温の空気の流れの前記少なくとも一部の中に存在する酸素の１０％〜１００％、好ましくは２０％〜７０％、より好ましくは２０％〜５０％に対応し得る。酸素をできるだけ完全に抽出することが望ましいものの、産業的背景においては、部分的な抽出のほうが有利であり、それゆえ望ましいことが多い。
【００２７】
生成ユニットからの第一の酸素の流れは、全体の酸素の流れの９０ｖｏｌ％と０ｖｏｌ％の間、好ましくは９０ｖｏｌ％と１５ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と２０ｖｏｌ％の間、実際には８０ｖｏｌ％と３０ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と５０ｖｏｌ％の間に対応しうる。
【００２８】
本発明によれば、生成ユニットからの酸素を含まず、それゆえ他の発生源からの酸素のみからなる全体の流れの使用は例外的であり、時間的に限定される（そして、プロセスの実行期間中全体にはわたらない）。しかしながら、このような全体の流れにより、酸素生成ユニットのシャットダウンまたは故障が生じたとしても、燃焼室の連続的な動作が可能となる。
【００２９】
第二の酸素の流れは空気分離ユニット、例えばＰＳＡ（圧力スイング吸着）ユニットまたはＶＰＳＡ（真空スイング吸着）ユニット、液化酸素タンク、または気体もしくは液化酸素パイプライン等により供給される。
【００３０】
本発明は、予熱された富化酸化剤を使ったプロセスにおいて特に有用である。本願の文脈において、「予熱」という用語は、例えば燃料、酸化剤、または加熱もしくは溶融対象の供給材料等の生産物を、それが燃焼室に導入される前に加熱することを指す。
【００３１】
本発明によれば、全体の酸素の流れの少なくとも一部は、有利な態様としては、燃焼室のすぐ上流、すなわち、燃焼室に備えられ、予熱された酸素を燃焼室へと注入するために使用されるバーナまたはランスのすぐ上流で、２５０℃と６２０℃の間、好ましくは３００℃と６００℃の間、より好ましくは３５０℃と５８０℃の間の温度ＴＯｆまで加熱される。
【００３２】
酸素減損空気の流れは、有利な点として、全体の酸素の流れの少なくとも一部を、例えば熱交換機の中で減損空気と全体の流れのうちの少なくとも一部との熱交換によって予熱するために使用される。
【００３３】
そのため、酸素生成ユニットの入口における空気の温度ＴＡ１に応じて、この酸素生成ユニットの出口における減損空気の流れは、４００℃〜７５０℃、好ましくは４５０℃〜７００℃、より好ましくは５００℃〜６５０℃の温度ＴＡ２となりうる。この酸素減損空気の流れはそれゆえ、プロセスのエネルギー出力を増大させるために有益に使用できる熱エネルギーを呈する。
【００３４】
それゆえ、１つの実施形態によれば、全体の酸素の流れの少なくとも一部は、燃焼室のすぐ上流で、酸素生成ユニットからの酸素減損空気の流れとの熱交換によって加熱される。燃焼室の中で焼却された燃料の少なくとも一部を予熱することもまた有利である。この場合、燃焼室の中で焼却された燃料の少なくとも一部は、燃焼室の上流で、一般的には熱交換器の中で、酸素生成ユニットからの酸減損空気の流れとの熱交換によって予熱されることが好ましい。
【００３５】
「熱交換器」または「交換器」という用語は、異なる温度の２種の流体が別の空間内で循環し、熱を２種の流体の一方（最も高温の流体）から２種の流体の他方（最も低温の流体）へと、２つの空間を分離する１枚または複数の壁を通じて伝達し、それゆえ２種の流体が直接接触せず、または混ざり合わない設備または機器を意味すると理解される。
【００３６】
しかしながら、酸素および／または燃料を予熱するための他の熱源を単独で、または好ましくは酸素減損空気の流れとの熱交換と共に使用することは排除されない。
【００３７】
本発明によるプロセスは、炉のいずれの高温燃焼室にとっても有益かつ有利である。燃焼室はそれゆえ、溶融室、例えば金属溶融室、または好ましくはガラス化可能な材料の溶融室とすることができる。このような溶融室の一例は、フロート型ガラス溶融室である。燃焼室はまた、例えばセメント焼成のための焼成室、または再加熱室、例えば特に鋼片再加熱室であってもよい。
【００３８】
留意すべき点として、「燃焼室」という用語は静止型の燃焼室に限定されず、回転式の燃焼室も含まれる。
【００３９】
本発明とその利点は、本発明によるプロセスおよび、このようなプロセスを実行するのに適した設備の以下の例からよりよく理解されることになり、図１を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるプロセスを実行するのに適したガラス溶融のための設備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
前記設備は、炉の燃焼室１００、より好ましくはガラス溶融または溶融／清澄室を含み、これには予熱された酸素富化燃料の燃焼に適した１つまたは複数のバーナ２００が備えられている。
【００４２】
設備はまた、前記バーナ２００に酸化剤を供給するための酸素富化酸化剤分配システムおよび、前記バーナ２００に燃料（例えば天然ガス）を供給するための燃料分配システムも含む。
【００４３】
図中、バーナは１つのみ描かれているが、燃焼室は一般に、例えばフロート型の溶融炉の場合ではいくつかのバーナ、さらには多数のバーナを含む。
【００４４】
燃焼により生成された排ガスは燃焼室１００から排出され、排ガス１１を排出する回路に送られる。
【００４５】
１つまたは複数の熱交換器１０は、主交換器と呼ばれ、燃焼室１００の下流の排ガス１１を排出する回路の上に設置される。主交換器１０の中で、排出された排ガスからの残留熱の一部は空気の流れ２１に運ばれ、一方で高温の空気の流れ２２および、他方で低温化された、排出された排ガスの流れ１２が得られる。
【００４６】
高温の空気は、主交換器１０の出口において７００℃から９００℃までの温度、実際には９５０℃までの温度にさえ到達する。
【００４７】
このようにして、高温の空気の流れ２２は、ＩＴＭでの酸素の抽出が産業規模で実行できるレベルの温度にされる。その圧力は、大気圧に近い。
【００４８】
この高温の空気の流れ２２は、１日あたり１〜１００トンの酸素生成能力を有するセラミックＩＴＭ  ２０による抽出によって酸素を生成するユニットに導入される。
【００４９】
これらの圧力および適当な膜表面積で、抽出出力は例えば５０％程度である。
【００５０】
このようにして生成ユニット２０の出口で第一の酸素の流れ５０および、酸素減損空気の流れ２３もまた得られる。
【００５１】
ＩＴＭから生成される第一の酸素の流れ５０は高温であり、その温度ＴＯ１は９００℃程度である。この高温の酸素５０は、酸素分配システムへと直接注入され、そこで、別の酸素源（例えば、ＡＳＵ（空気分離ユニット）、ＶＳＡ（真空スイング吸着）ユニット、ＬＯＸ（液体酸素）タンクまたは気体酸素回路）からの、より低温の酸素６０と混合される。
【００５２】
このようにして、ＩＴＭ酸素生成ユニットからの酸素を２０〜２５ｖｏｌ％（および最高５０ｖｏｌ％）ともう一方の酸素源からの酸素を７５〜８０ｖｏｌ％（および最低５０ｖｏｌ％）含む全体の酸素の流れ７０が得られる。
【００５３】
ＩＴＭから生成された高温の酸素はそれゆえ、設備のためのエネルギーを失わずに冷却され、リスクを生じずに酸素分配システム内で運ぶことができ、その材料は非常に高温の酸素の極めて厳しい条件に耐えられなくてもよい。
【００５４】
このようにして得られた異なる発生源からの酸素の混合物は次に、燃焼／溶融室３０の中で燃料の燃焼を起こさせるための酸素富化酸化剤として使用される。
【００５５】
本発明によれば、酸素生成ユニット２０を、それが燃焼室１００のバーナ２００から離れていたとしても最も適切な地点に位置付けることにより、ガラス溶融設備の構成を最適化でき、全体の酸素の流れ７０の輸送のために、高温の酸素に耐えられる材料、一般には非常に高価な材料を使用する必要がない。
【００５６】
例示されている実施形態において、ＩＴＭによる酸素の生成は、酸素および燃料、例えば天然ガスを予熱するための技術と統合されて、ガラス溶融設備の燃焼室１００の酸素燃焼バーナ２００に供給される。
【００５７】
酸素を予熱するための同様の技術は、特に米国特許第Ａ  ６  ０７１  １１６号明細書から知られている。
【００５８】
酸素生成ユニット２０からの酸素減損空気２３は、４５０℃程度の温度ＴＡ２であり、二次熱交換器３１および３２へと導かれる。
【００５９】
第一の二次交換器３１において、酸素減損空気２３の一部は、燃料２５、例えば天然ガスを燃焼室１００のバーナ２００の上流で予熱するために使用される。予熱された燃料の流れ２６はバーナ２００に供給され、第一の低温化された酸素減損空気の流れ２７が得られる。
【００６０】
同様に、第二の二次交換器３２において、酸素減損空気２３の一部は、前記バーナ２００の上流で全体の酸素の流れ７０の少なくとも一部を予熱するために使用される。予熱された酸素の流れ７１はバーナ２００に供給され、酸素減損空気の第二の低温化された酸素減損空気の流れ２８が得られる。
【００６１】
図１には、１つだけの第一の二次交換器３１および１つだけの第二の二次交換器３２が示されている。しかしながら、設備は、いくつかの第一の二次交換器３１およびいくつかの第二の二次交換器３２を含むことができる。特に、燃焼室が多数のバーナ２００を含んでいる場合、設備は多数の第一の二次交換器３１および多数の第二の二次交換器３２を含むことができ、各熱交換器３１および３２が限定された数のバーナ２００、実際には１つのみのバーナ２００への供給を行う。これによって、特に、それぞれ予熱された燃料または予熱された酸素の輸送のためのパイプラインを限定することが可能である。
【００６２】
本発明によれば、ＩＴＭから生成された酸素はそれを他の発生源からの酸素と混合することによって冷却されるが、本発明はそれでもなお、第二の交換器３２の入り口において酸素（酸素混合物、すなわち全体の酸素の流れ）の温度を一般に約３００℃にし、それゆえ、酸素を予熱するための二次交換器３２の大きさとコストを削減することが可能となる。
【００６３】
それゆえ、本発明により、燃焼室１００から排出された排ガスからの残留熱を、酸素の生成のため、および燃料と酸素富化酸化剤を予熱するために使用して、設備の構成を最適化し、高温の酸素に耐えられなければならない材料の使用を限定することが可能となる。
【図１】
2017502245.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月18日(2016.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内の酸素燃焼により加熱するプロセスにおいて、
・前記炉の燃焼室（１００）の中で燃料が酸素富化酸化剤で焼却され、前記燃焼室内で熱と排ガスが生成され、
・生成された前記排ガス（１１）は前記燃焼室（１００）から排出され、前記排出された排ガスは残留熱を含み、
・空気の流れ（２１）は、前記排出された排ガス中に存在する前記残留熱の少なくとも一部によって加熱され、温度ＴＡ１の高温の空気の流れ（２２）が得られ、
・前記高温の空気の流れ（２２）の少なくとも一部は酸素生成ユニット（２０）の中に導入され、その中で、前記高温の空気の流れ（２２）の前記少なくとも一部の中に存在する酸素の部分は１つまたは複数のＩＴＭによって抽出され、温度ＴＯ１の第一の酸素の流れ（５０）と温度ＴＡ２の酸素減損空気の流れ（２３）が得られ、ＴＡ２＜ＴＡ１であり、
・前記酸素生成ユニット（２０）の下流で、前記第一の酸素の流れ（５０）は第二の酸素の流れ（６０）と混合されて、温度ＴＯ２の全体の酸素の流れ（７０）が得られ、ＴＯ２＜ＴＯ１であり、前記第二の酸素の流れ（６０）は、空気分離ユニット、液化酸素タンク、又は気体若しくは液化酸素パイプラインにより供給され、
・前記全体の酸素の流れ（７０）の少なくとも一部は前記燃焼室（１００）に運ばれ、前記燃焼室（１００）内で酸素富化酸化剤として使用され、前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で温度ＴＯｆまで加熱され、ＴＯｆ＞ＴＯ２であるプロセス。
【請求項２】
前記高温の空気の流れ（２２）は７００℃〜１０００℃、好ましくは７５０℃〜９５０℃、より好ましくは８００℃〜９００℃の温度ＴＡ１である、請求項１に記載の加熱プロセス。
【請求項３】
前記高温の空気の流れ（２２）は、前記酸素生成ユニットの入口において１ｂａｒ  ａｂ〜６ｂａｒ  ａｂ、好ましくは１  ｂａｒ  ａｂから３ｂａｒ  ａｂ、より好ましくは１ｂａｒ  ａｂから２ｂａｒ  ａｂの圧力ＰＡ１である、請求項１または２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４】
前記高温の空気の流れ（２２）の前記少なくとも一部から抽出された酸素の部分は、前記高温の空気の流れの前記少なくとも一部の中に存在する酸素の１０％と１００％の間、好ましくは２０％と７０％の間、より好ましくは２０％と５０％の間に対応する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記酸素減損空気の流れ（２３）の前記温度ＴＡ２は４００℃〜７５０℃、好ましくは４５０℃〜７００℃、より好ましくは５００℃〜６５０℃である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記第一の酸素の流れ（５０）は、前記全体の酸素の流れ（７０）の９０ｖｏｌ％と１５ｖｏｌ％の間、好ましくは８０ｖｏｌ％と２０ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と３０ｖｏｌ％の間、さらには８０ｖｏｌ％と５０ｖｏｌ％の間に対応する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記第二の酸素の流れ（６０）は、圧力スイング吸着又は真空スイング吸着により供給される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で、２５０℃と６２０℃の間、好ましくは３００℃と６００℃の間、より好ましくは３５０℃と５８０℃の間の温度ＴＯｆまで加熱される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で、前記酸素生成ユニット（２０）からの前記酸素減損空気の流れ（２３）との熱交換によって加熱される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記燃焼室（１００）内で焼却された前記燃料（２５）の少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）の上流で、前記酸素生成ユニット（２０）からの前記酸素減損空気の流れ（２３）との熱交換によって予熱される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記燃焼室（１００）は溶融室、好ましくはガラス化可能な材料の溶融室、焼成室、または鋼片再加熱室である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプロセス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
それゆえ、本発明により、燃焼室１００から排出された排ガスからの残留熱を、酸素の生成のため、および燃料と酸素富化酸化剤を予熱するために使用して、設備の構成を最適化し、高温の酸素に耐えられなければならない材料の使用を限定することが可能となる。
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］  炉内の酸素燃焼により加熱するプロセスにおいて、
・前記炉の燃焼室（１００）の中で燃料が酸素富化酸化剤で焼却され、前記燃焼室内で熱と排ガスが生成され、
・生成された前記排ガス（１１）は前記燃焼室（１００）から排出され、前記排出された排ガスは残留熱を含み、
・空気の流れ（２１）は、前記排出された排ガス中に存在する前記残留熱の少なくとも一部によって加熱され、温度ＴＡ１の高温の空気の流れ（２２）が得られ、
・前記高温の空気の流れ（２２）の少なくとも一部は酸素生成ユニット（２０）の中に導入され、その中で、前記高温の空気の流れ（２０）の前記少なくとも一部の中に存在する前記酸素の部分は１つまたは複数のＩＴＭによって抽出され、温度ＴＯ１の第一の酸素の流れ（５０）と温度ＴＡ２の酸素減損空気の流れ（２３）が得られ、ＴＡ２＜ＴＡ１であり、
・前記酸素生成ユニット（２０）の下流で、前記第一の酸素の流れ（５０）は第二の酸素の流れ（６０）と混合されて、温度ＴＯ２の全体の酸素の流れ（７０）が得られ、ＴＯ２＜ＴＯ１であり、
・前記全体の酸素の流れ（７０）の少なくとも一部は前記燃焼室（１００）に運ばれ、前記燃焼室（１００）内で酸素富化酸化剤として使用され、前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で温度ＴＯｆまで加熱され、ＴＯｆ＞ＴＯ２であるプロセス。
［２］  前記高温の空気の流れ（２２）は７００℃〜１０００℃、好ましくは７５０℃〜９５０℃、より好ましくは８００℃〜９００℃の温度ＴＡ１である、［１］に記載の加熱プロセス。
［３］  前記高温の空気の流れ（２２）は、前記酸素生成ユニットの前記入口において１ｂａｒ  ａｂ〜６ｂａｒ  ａｂ、好ましくは１  ｂａｒ  ａｂから３ｂａｒ  ａｂ、より好ましくは１ｂａｒ  ａｂから２ｂａｒ  ａｂの圧力ＰＡ１である、［１］または［２］のいずれか１項に記載のプロセス。
［４］  前記高温の空気の流れ（２２）の前記少なくとも一部から抽出された酸素の部分は、前記高温の空気の流れの前記少なくとも一部の中に存在する酸素の１０％と１００％の間、好ましくは２０％と７０％の間、より好ましくは２０％と５０％の間に対応する、［１］〜［３］のいずれか１項に記載のプロセス。
［５］  前記酸素減損空気の流れ（２３）の前記温度ＴＡ２は４００℃〜７５０℃、好ましくは４５０℃〜７００℃、より好ましくは５００℃〜６５０℃である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載のプロセス。
［６］  前記第一の酸素の流れ（５０）は前記全体の酸素の流れ（７０）の９０ｖｏｌ％と０ｖｏｌ％の間、好ましくは９０ｖｏｌ％と１５ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と２０ｖｏｌ％の間、実際には８０ｖｏｌ％と３０ｖｏｌ％の間、より好ましくは８０ｖｏｌ％と５０ｖｏｌ％の間にさえ対応する、［１］〜［５］のいずれか１項に記載のプロセス。
［７］  前記第二の酸素の流れ（６０）は、空気分離ユニット、ＶＳＡユニット、液化酸素タンク、または気体酸素パイプラインにより供給される、［１］〜［６］のいずれか１項に記載のプロセス。
［８］  前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で、２５０℃と６２０℃の間、好ましくは３００℃と６００℃の間、より好ましくは３５０℃と５８０℃の間の温度ＴＯｆまで加熱される、［１］〜［７］のいずれか１項に記載のプロセス。
［９］  前記全体の酸素の流れ（７０）の前記少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）のすぐ上流で、前記酸素生成ユニット（２０）からの前記酸素減損空気の流れ（２３）との熱交換によって加熱される、［１］〜［８］のいずれか１項に記載のプロセス。
［１０］  前記燃焼室（１００）内で焼却された前記燃料（２５）の少なくとも一部は、前記燃焼室（１００）の上流で、前記酸素生成ユニット（２０）からの前記酸素減損空気の流れ（２３）との熱交換によって予熱される、［１］〜［９］のいずれか１項に記載のプロセス。
［１１］  前記燃焼室（１００）は溶融室、好ましくはガラス化可能な材料の溶融室、焼成室、または鋼片再加熱室である、［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のプロセス。
【国際調査報告】
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