(57)【要約】  本発明は、空気が燃焼によって生成される排気との熱交換によって加熱される燃焼加熱溶融チャンバを備える炉（１０）における溶融ユニット及び溶融方法に関する。加熱された空気は、電気的及び／又は機械的エネルギーを生成するために、ガスタービン（４１、４２）で使用される。さらに、ガスタービンからの流出物は、溶融チャンバの上流での燃焼酸素及び／又は気体燃料の予熱に使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・酸素（５２）及び気体燃料から選択される少なくとも１つの燃焼試薬が、溶融チャンバの上流において、一次熱交換器（２０）内における伝熱ガスとの熱交換により予熱され、それによって少なくとも１つの予熱された燃焼試薬及び温空気が得られることと、
・前記溶融チャンバが、少なくとも１つの予熱された燃焼試薬を使用した燃焼によって加熱され、それによって前記溶融チャンバ内で熱エネルギー及び排気が生成されることと、
・前記排気が、前記溶融チャンバから排出され、前記溶融チャンバから排出された前記排気との熱交換により圧縮空気を加熱するように、二次熱交換器（３０）に導入されることと
を含む、溶融チャンバを備える炉（１０）内での溶融方法において、
・機械的及び／又は電気的エネルギーならびに気体流出物が、ガスタービン（４１、４２）の酸化剤として前記二次交換器（３０）からの加熱された圧縮空気を使用する前記タスタービンによって生成され、
・前記ガスタービン（４１、４２）からの前記気体流出物が、伝熱ガスとして、前記一次交換器（２０）内での燃焼酸素（５２）及び／又は前記気体燃料の予熱に使用される
ことを特徴とする、溶融方法。
【請求項２】
前記ガスタービン（４１、４２）によって生成される前記機械的及び／又は電気的エネルギーが、少なくとも部分的に、１つ又は複数の空気圧縮機（３４）に供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスタービン（４１、４２）によって生成される前記機械的及び／又は電気的エネルギーの少なくともいくらかが、前記二次熱交換器（３０）に供給を行う空気圧縮機（３４）、空気ガス分離ユニット（５０）に供給を行う空気圧縮機及び他の空気圧縮機から選ばれる少なくとも１つの空気圧縮機に供給される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶融炉（１０）が、ガラス炉、好ましくはフロートタイプのガラス用のガラス炉である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記一次交換器（２０）からの予熱された気体燃料のいくらかが、前記ガスタービン（４１、４２）のための酸化剤として使用される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
・燃焼によって生成される排気のための少なくとも１つの出口（１３）を備える、燃焼によって加熱される溶融チャンバを画成する炉（１０）と、
・（ａ）伝熱流体のための入口（２１）及び出口（２２）と、（ｂ）燃焼酸素（５２）のための入口（２３）及び出口（２４）と／又は気体燃料のための入口（２５）及び出口（２６）とを呈する、前記溶融チャンバの上流にある、伝熱流体、燃焼酸素（５２）及び／又は気体燃料との熱交換により予熱する一次熱交換器（２０）と、
・（ａ）圧縮空気のための入口（３５）及び出口（３６）と、（ｂ）排気のための入口（３１）及び出口（３２）とを呈する、前記溶融チャンバからの前記排気との熱交換によって圧縮空気を加熱する二次熱交換器（３０）と、
・前記二次交換器（３０）の圧縮空気入口に連結される、第１の空気圧縮機（３４）と
を備え、
・前記二次交換器（３０）の排気入口（３１）が、前記溶融チャンバの排気出口（１３）に連結され、
・前記一次交換器（２０）の燃焼酸素出口（２４）が、前記溶融チャンバの少なくとも１つの酸化剤インジェクタに連結され、及び／又は前記一次交換器（２０）の気体燃料出口（２６）が、前記溶融チャンバの少なくとも１つの気体燃料インジェクタに連結される、
溶融装置において、
・前記装置が、空気取り込みノズルと排気部とを備えるガスタービン（４１、４２）をさらに備え、前記二次交換器（３０）の圧縮空気出口（３６）が、前記ガスタービン（４１、４２）の前記空気取り込みノズルに連結され、前記ガスタービンの前記排気部が、伝熱流体として前記ガスタービン（４１、４２）からの排出ガスを前記一次交換器（２０）に供給するように、前記一次交換器（２０）の伝熱流体入口（２１）に連結されること
を特徴とする、溶融装置。
【請求項７】
前記ガスタービン（４１、４２）が、機械的及び／又は電気的エネルギーを少なくとも１つの空気圧縮機（３４）に供給する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ガスタービン（４１、４２）が、機械的エネルギーを伝動軸（４５）を介して少なくとも１つの空気圧縮機（３４）に供給する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ガスタービン（４１、４２）が、機械的及び／又は電気的エネルギーを、第１の空気圧縮機（３４）、前記空気ガス分離ユニット（５０）に供給を行う第２の空気圧縮機及び他の空気圧縮機から選ばれる少なくとも１つの空気圧縮機に供給する、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ガスタービン（４１、４２）が、機械的又は電気的エネルギーを、前記溶融チャンバの少なくとも１つの酸化剤インジェクタに連結される酸素出口（５２）を呈する前記空気ガス分離ユニット（５０）に供給する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記空気ガス分離ユニット（５０）の前記酸素出口（５２）が、前記一次熱交換器（２０）の燃焼酸素入口（２３）に連結される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記一次交換器（２０）の前記燃焼酸素出口（２４）が、前記溶融チャンバのバーナに組み込まれた少なくとも１つの酸化剤インジェクタに連結され、及び／又は前記一次交換器（２０）の前記気体燃料出口（２６）が、前記溶融チャンバのバーナに組み込まれた少なくとも１つの燃料インジェクタに連結される、請求項６から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記一次交換器（２０）の前記燃焼酸素出口（２４）が、前記溶融チャンバの酸化剤ランスに組み込まれた少なくとも１つの酸化剤インジェクタに連結され、及び／又は前記一次交換器（２０）の前記気体燃料出口（２６）が、前記溶融チャンバの燃料ランスに組み込まれた少なくとも１つの燃料インジェクタに連結される、請求項６から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記溶融炉（１０）が、ガラス炉であり、好ましくはフロートタイプのガラス用のガラス炉である、請求項６から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法での請求項６から１４のいずれか一項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
溶融炉において、原料は、通常少なくとも部分的に燃焼によって供給される熱エネルギーが加えられることによって溶融材料に変えられる。  
火炎によって生成される熱エネルギーの大部分は、装入物（固体原料及び溶融材料）に伝えられる。しかし、残りのエネルギーは、燃焼排気とともに炉から排出される。  
したがって、空気燃焼の場合、又は空気燃料燃焼溶融炉（air-fuelled combustion melting furnace）の場合では、排出される排気に含まれる熱エネルギーのいくらかが回収されて燃焼空気の予熱のためのエネルギーとして使用される限りにおいて、炉の燃焼効率だけでなく装置全体の効率も向上させるように、炉の上流における燃焼空気の予熱のためのセラミック製の交互に流れる（alternating）向流交換器（蓄熱器（regenerator））、又は鋼製の交換器（回収熱交換器）を使用することが従来の慣行である。
【０００２】
回収熱交換器を含むガラス炉では、燃焼空気は、７００℃に予熱され、それに対して蓄熱器は、装置の寿命の始めで燃焼空気温度１２００℃又はさらには１２５０℃を達成することができる。  
溶融炉のオペレータ、具体的にはガラスメーカは、（窒素の熱バラストをなくすので）より効果的なだけでなく（ＮＯｘ形成の源である、この同じ窒素であるようなＮＯｘ及びＣＯ２を減少させる）低汚染でもある酸素燃焼技術をますます採用するようになってきている。  
しかし、空気燃焼（蓄熱器及び回収熱交換器）のために開発された排気から熱を回収するシステムは、一般的に、酸素燃焼によって生成される排気からの熱エネルギーの回収にはあまり適していない。
【０００３】
ＥＰ−Ａ−１３３８８４８は、ガラス炉、特に酸素燃焼ガラス炉の排気からエネルギーを回収するシステムを記載している。前記システムは、炉から排出される排気との熱交換によって酸素富化ガス及び／又は気体燃料を予熱する少なくとも１つの熱交換器と、少なくとも１つの熱交換器の下流に配置され排気との熱交換によって過熱蒸気を生成することができるボイラーと、機械的エネルギーを生成するように過熱蒸気を膨張させる蒸気タービンとを備える。  
ＥＰ−Ａ−１３３８８４８によれば、タービンによって生成される機械的エネルギーは、ガラス炉のための燃焼酸素を供給する空気ガス分離装置のエネルギー必要量の少なくともいくらかを満たすように使用され得る。
【０００４】
工業的に許容できる効率でボイラーにおいて過熱蒸気を生成するためには、ボイラーの入口における排気、したがって熱交換器の出口における温度が、少なくとも１０００℃、又は１２００℃〜１５００℃である必要がある。  
ＥＰ−Ａ−１３３８８４８に示されるそうした温度に耐えることができる材料の良好な能力にもかかわらず、ガラスメーカは、より耐久性があると考えられるより低い温度のエネルギー回収システムを使用する方を好む。  
そのような酸素燃焼ガラス炉の排気からのエネルギー回収に特に信頼性の高い代替のシステムは、ＥＰ−Ａ−０８７２６９０に記載されている。
【０００５】
ＥＰ−Ａ−０８７２６９０によれば、酸素燃焼炉由来の排気は、炉の上流における酸素及び／又は燃料の間接的な予熱に使用される。第１の熱交換器において、炉からの排気は、空気などの中間流体を、例えば２つの流体間の熱交換によって加熱する。第１の交換器からの加熱された中間流体は、第２の熱交換器において、燃焼酸素及び／又は燃料の加熱に使用される。  
しかし、ＥＰ−Ａ−０８７２６９０による排気からのエネルギー回収システムは、ＥＰ−Ａ−１３３８８４８の場合のような、過熱蒸気の形態の排気からの追加のエネルギー回収ができない。というのも、実際には、第１の交換器の出口における排気の温度は、１０００℃を大きく下回っているからである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、熱が、酸化剤として気体燃料及び／又は酸素を使用する溶融炉の排気から回収され、燃焼酸素及び／又は気体燃料が、炉から排出される排気との間接的な熱交換により予熱されることにより、効率を向上させることである。  
本発明は、より詳細には、溶融チャンバを備える炉内での溶融方法に関する。本方法によれば、燃焼酸素及び／又は気体燃料は、伝熱ガスとの熱交換により、溶融チャンバの上流の一次交換器と称される熱交換器内で予熱される。  
燃焼酸素及び／又は予熱された気体燃料は、燃焼による溶融チャンバの加熱に使用され、それによって溶融チャンバにおいて熱エネルギー及び排気が生成される。  
排気は、溶融チャンバから排出され、溶融チャンバから排出された排気との熱交換により圧縮空気を加熱するために二次熱交換器と称される熱交換器に導入される。
【０００７】
本発明によれば、二次交換器からの加熱された圧縮空気は、ガスタービン内で酸化剤として使用される。こうして、このガスタービンは、機械的及び／又は電気的エネルギー、ならびに気体流出物を生成する。ガスタービンからの前記気体流出物は、伝熱ガスとして、一次交換器における燃焼酸素及び／又は気体燃料の予熱に使用される。  
少なくとも燃焼酸素、及び好ましくは気体燃料も、一次交換器で予熱されることが有利である。具体的には、本発明により、伝熱流体を介した熱交換ということを意味する、燃焼試薬が排気との間接的な熱交換によって加熱されるので、本発明は、特に、酸素の予熱に適しており、それについての信頼性が高い。
【０００８】
本発明によれば、一方の、溶融チャンバからの排気からの熱エネルギーの回収のためのシステムと、他方の、ガスタービンとの間における、著しい相乗効果が認められる。具体的には、ガスタービンと、排気を使用して予熱される燃焼酸素及び／又は気体燃料との単純な組み合わせから予測され得るエネルギー効率よりも著しく高いエネルギー効率が認められる。  
燃焼は、必ずしも、溶融チャンバを加熱する唯一の手段というわけでなく、電極などの他の加熱手段を備えることもできることに留意されたい。
【０００９】
予熱された燃焼酸素は、溶融チャンバでの燃焼に使用される唯一の酸化剤であってよく、又は、典型的には空気である他の酸化剤と組み合わせて使用されてもよい。  
したがって、炉は、（酸素が唯一の酸化剤である）酸素燃焼炉、（酸化剤として酸素富化空気を使用する）富化燃焼炉、又は（一方における酸素を使用した燃焼と、他方における空気、場合によっては酸素富化空気を使用した燃焼との組み合わせを使用する）混成酸化剤炉（hybrid oxidant furnace）であってよい。
【００１０】
この文脈において、用語「酸素」は、Ｏ２含有量が少なくとも７５体積％、好ましくは８０体積％〜１００体積％、より好ましくは９０体積％〜１００体積％であるガスを示している。  
同様に、予熱される気体燃料は、溶融チャンバでの燃焼に使用される唯一の燃料であってよく、又は、他の燃料と組み合わせて使用されてもよい。  
ガスタービンによって生成される機械的及び／又は電気的エネルギーは、少なくとも部分的に、１つ又は複数の空気圧縮機に供給され得る。１つ又は複数の空気圧縮機は、特に、二次熱交換器に供給を行う空気圧縮機、空気ガス分離ユニットに供給を行う空気圧縮機及び他の空気圧縮機から選ばれる。具体的には、溶融装置は、二次交換器に圧縮空気を供給する、しばしばブロアと称される空気圧縮機を備えるだけでなく、それに加えて、空気ガス分離ユニット及び／又は圧縮空気を消費する他のユニットも備えることができる。装置は、特に、燃焼酸素を供給する空気ガス分離ユニット、及び圧縮空気冷却装置などを備えることができる。
【００１１】
本発明による方法の一実施形態によれば、ガスタービンは、圧縮空気を二次熱交換器に供給する空気圧縮機のエネルギー消費の７５％〜１００％、好ましくは１００％を供給する。  
好ましくは、ガスタービンは、空気ガス分離ユニットに供給を行う空気圧縮機のエネルギー消費の２５％〜１００％、好ましくは５０％〜１００％、特に１００％を供給する。空気ガス分離ユニットは、本溶融方法についての燃焼酸素を生成することが好ましい。空気ガス分離ユニットは、特に、空気ガス低温蒸留（cryogenic distillation of the gases of the air）のための蒸留塔を備えることができるが、他のタイプの空気ガス分離ユニットも考えられ得る。空気ガス分離ユニットは、特に、ＶＳＡ（真空スイング吸着）と称される技術に基づいたシステムであってもよい。
【００１２】
さらに、空気ガス分離ユニットによる燃焼酸素の生成が停止される又は生成量が少なくなったときの燃焼酸素源として液体酸素リザーバを提供することが有益である。分離ユニットがガスタービンによって電力の供給を受ける場合、そうした分離ユニットでの生成の停止又は減少は、特に、ガスタービンがメンテナンスのために運転停止されるときに起こることがある。そのような酸素リザーバは、空気ガス分離ユニットが停止されるときに、６〜８時間の間、溶融チャンバの容積に燃焼酸素が供給され得るようにするような貯蔵量を有する。さらに、ガスタービンが停止される間に使用され得る機械的エネルギー及び／又は電気的エネルギーを供給するための発電機セットなどの補助電源を提供することが有益である。
【００１３】
本発明による方法のパラメータは、ガラス、金属、エナメルなど溶融されるべき材料、溶融チャンバのサイズ及びタイプ、ならびに溶融材料の処理量などに応じて決まる。  
以下にある、
・二次交換器の入口における排気の温度は、１０００℃〜２０００℃であること、
・圧縮空気の圧力は、二次交換器の入口において１０〜２０ａｔｍであること、
・二次交換器の出口における加熱された圧縮空気の温度は、６００℃〜８００℃であること、及び
・ガスタービンの出口における気体流出物の温度は、６００℃〜８００℃であること
である運転パラメータは、方法がガラスを溶融する方法である場合、有利なものとして、単独で、又は特に単独ではなく組み合わせて識別される。
【００１４】
一次交換器からの予熱された気体燃料のいくらかは、ガスタービンの燃料として使用され得ることが有益である。  
本発明は、さらに、本発明による方法の実施形態のうちのいずれか１つを実施するのに適した溶融装置に関する。  
したがって、本発明は、燃焼によって加熱される溶融チャンバを画成する炉を備える溶融装置に関する。溶融チャンバは、この燃焼によって生成される排気の排出のための少なくとも１つの排気出口をさらに備える。
【００１５】
本装置は、溶融チャンバの上流にある、伝熱流体、燃焼酸素及び／又は気体燃料との熱交換によって予熱する一次熱交換器をさらに備える。前記一次交換器は、（ａ）（高温）伝熱流体入口及び（温）伝熱流体出口と、（ｂ）（予熱される燃焼酸素のための）燃焼酸素入口及び（予熱された燃焼酸素のための）燃焼酸素出口と／又は（予熱される気体燃料のための）気体燃料入口及び（予熱された気体燃料のための）気体燃料出口とを呈する（exhibit）。
【００１６】
一次交換器は、有益には、燃焼酸素のための出口と入口とを呈し、好ましくは、さらに気体燃料のための入口と出口とを呈する。  
溶融装置は、溶融チャンバからの排気との熱交換によって圧縮空気を加熱する二次熱交換器をさらに備える。前記二次交換器は、（ａ）（加熱される圧縮空気のための）圧縮空気入口及び（加熱された圧縮空気のための）圧縮空気出口と、（ｂ）（高温）排気入口及び（温）排気出口とを呈する。  
溶融装置は、第１の圧縮機が二次交換器に圧縮空気を供給することができるようにするように、二次交換器の圧縮空気入口に連結される第１の空気圧縮機を備える。  
原則として、この文脈において、用語「連結される」は、例えば管を使用して「流体的に連結される」という意味で使用される。  
一次交換器の排気入口は、溶融チャンバの少なくとも１つの排気出口に連結される。一次交換器の燃焼酸素出口は、溶融チャンバの少なくとも１つの酸化剤インジェクタに連結され、及び／又は、一次交換器の気体燃料出口は、溶融チャンバの少なくとも１つの燃料インジェクタに連結される。
【００１７】
本発明によれば、装置は、空気取り込みノズルと排気部とを含むガスタービンをさらに備える。二次交換器の圧縮空気出口は、ガスタービンの空気取り込みノズルに連結される。ガスタービンの排気部は、一次交換器に伝熱流体としてガスタービンからの排出ガスが供給され得るようにするように、一次交換器の伝熱流体入口に連結される。  
本装置の好ましい一実施形態によれば、ガスタービンは、機械的及び／又は電気的エネルギーを少なくとも１つの空気圧縮機に供給する。ガスタービンは、特に、機械的及び／又は電気的エネルギーを、第１の空気圧縮機、空気ガス分離ユニットに供給を行う空気圧縮機、及び他の空気圧縮機である、例えば、圧縮空気消費装置の少なくとも１つの他のユニットに圧縮空気を供給する「第２の圧縮機」と称される空気圧縮機、から選ばれる少なくとも１つの空気圧縮機に供給することができる。  
ガスタービンが機械的エネルギーを少なくとも１つの空気圧縮機に供給する場合、供給は、ガスタービンを前記空気圧縮機に連結する伝動軸によって実施されることが有利である。
【００１８】
本発明による装置が空気ガス分離ユニットを備える場合、空気ガス分離ユニットは、燃焼酸素を前記チャンバに供給することができるように、溶融チャンバに連結される酸素出口を備えることが好ましい。この燃焼酸素の供給の場合、空気ガス分離ユニットの酸素出口は、一次交換器の燃焼酸素入口に連結されることが好ましい。その場合、空気ガス分離ユニットの酸素出口は、一次交換器を介して溶融チャンバに連結され、その燃焼酸素出口は、前記溶融チャンバに連結される。  
このように、この分離ユニットの酸素出口は、溶融チャンバに直接的か好ましくは一次交換器を介してのいずれかで装備される、１つ又は複数の酸化剤インジェクタに連結され得る。  
本明細書において上述されたように、空気ガス分離ユニットは、空気ガス低温蒸留のための低温蒸留塔を備えることが好ましいが、ＶＳＡタイプの装置であってもよい。
【００１９】
本装置は、空気ガス分離ユニットが停止される又はその生成量が少なくなった場合の燃焼酸素源としての酸素リザーバをさらに備えることが有利である。本装置は、ガスタービンが停止された場合に機械的エネルギー及び／又は電気的エネルギーを供給するための、発電機セットなどの、機械的エネルギー及び／又は電気的エネルギーの補助源をさらに備えることができることが有益である。
【００２０】
上述されたように、燃焼は、溶融チャンバを加熱する唯一の手段であってよく、又は電極など、他の加熱システムと組み合わせられてもよい。  
（高温）燃焼酸素は、唯一の酸化剤であってよく、又は具体的には空気のような他の酸化剤と組み合わせられてもよい。気体燃料は、唯一の燃料であってよく、又は他の燃料と組み合わせられてもよい。  
一次交換器の燃焼酸素出口に連結される酸化剤インジェクタは、溶融チャンバのバーナの一部を形成することができる。そうした酸素インジェクタは、やはりまた、溶融チャンバの酸化剤ランスの一部、具体的には酸素ランスの一部を形成することもできる。  
同様に、一次交換器の気体燃料出口に連結される気体燃料インジェクタは、溶融チャンバのバーナの一部を形成することができる、又は前記チャンバの燃料ランスに組み込まれてもよい。
【００２１】
好ましい一実施形態によれば、溶融炉は、ガラス炉であり、具体的には、フロートガラスタイプのガラス用の（すなわち、金属浴とも称されるフロート浴を備える）ガラス炉であるが、本発明は、例えば非鉄金属などの溶融金属用の炉を含む、他のタイプの溶融炉にも使用される。  
本発明による方法での、本明細書において上述された実施形態のうちのいずれか１つによる溶融装置の使用も包含される。  
本発明及びその利点は、図１及び図２を参照して本明細書の以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による装置及び方法の一例の概略図。
【図２】本発明による装置及び方法の他の例の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
溶融炉１０は、いくつかの酸素バーナ（図示せず）によって加熱される酸素燃焼炉である。前記バーナには、例えば天然ガスなどの燃料がパイプ１２によって供給され、燃焼酸素がパイプ１１によって供給される。  
燃焼酸素は、圧縮空気５１をＯ２含有量が少なくとも９０体積％の酸素の流れ５２と、主としてＮ２からなる流れ（図示せず）に分離する、空気ガス分離ユニット５０によって生成される。  
炉１０における酸素燃焼によって生成される排気は、出口１３を通って溶融チャンバから排出される。前記排気の温度は、１０００℃〜２０００℃であり、例えば１２５０℃〜１７５０℃である。
【００２４】
前記排気は、「二次熱交換器」３０と称される熱交換器へと運ばれる。高温の排気は、排気入口３１から二次交換器に入り、排気出口３２から出る。二次交換器３０内において、排気は、周囲空気３３を圧縮機３４内で圧力１０〜２０ａｔｍ例えば約１５ａｔｍまで圧縮することによって得られた圧縮空気を、熱交換によって加熱する。圧縮機３４は、さらに、空気ガス分離ユニット５０に圧縮空気を供給することもできる。ユニット５０は、さらに、特にユニット５０への空気の供給に専用される空気圧縮機（図示せず）を有することもできる。  
圧縮空気は、空気入口３５から二次交換器３０に導入される。温度６００℃〜８００℃の加熱された空気は、二次交換器３０から空気出口３６を通って出る。
【００２５】
本発明によれば、二次交換器３０からの加熱された空気は、ガスタービンの動作原理に従って、機械的及び／又は電気的エネルギーの生成に使用される。  
このように、加熱された空気は、空気取り込みノズルにより溶融チャンバ４１に導入される。溶融チャンバ４１内において、加熱された空気は、燃料取り込み口４７から導入される（気体）燃料の燃焼に使用される。こうして得られた燃焼ガスは、温度が１０００℃〜１６００℃、例えば１２００℃〜１４００℃であり、膨張タービン４２の入口４３へと送られる。
【００２６】
図示のシナリオでは、この燃焼ガスの膨張によって得られるエネルギーは、
・一方では、機械的エネルギーの形態で伝動軸４５を介して空気圧縮機３４へと、
・他方では、電気的エネルギーの形態で接続４６を介して分離ユニット５０へと
送られる。  
膨張タービン４２の出口又は排気部における燃焼ガス４４の温度は、５５０℃〜７５０℃である。これらの燃焼ガス４４は、伝熱流体入口２１から「一次交換器」２０と称される第２の熱交換器に導入され、一次交換器２０から伝熱流体出口２２を通って出る。
【００２７】
図面には、一次熱交換器２０が１つだけ示されている。しかし、前記一次交換器２０は、一連のいくつかの一次副交換器（subexchanger）、すなわち、一連の伝熱流体／燃焼酸素交換器及び／又は一連の伝熱流体／気体燃料交換器に分化されてもよい。  
分離ユニット５０からの酸素の流れ５２は、酸素入口２３から一次交換器２０に導入され、予熱された酸素として、一次交換器から酸素出口２４を通って出る。天然ガスの流れ６０は、燃料入口２５から一次交換器２０に導入され、予熱された天然ガスとして、一次交換器から燃料出口２６を通って出る。一次交換器２０内において、酸素の流れ５２は、燃焼ガスとの熱交換により、３５０℃〜６５０℃、例えば５５０℃の温度に予熱され、天然ガスの流れ６０は、同じく燃焼ガスとの熱交換により、２５０℃〜５５０℃、例えば４５０℃の温度に予熱される。  
このように予熱された酸素は、燃焼酸素として、パイプ１１を介して炉１０へと運ばれ、このように予熱された天然ガスは、燃料として、パイプ１２を介して炉１０へと運ばれる。  
図２に示される実施形態は、図２では予熱された天然ガスのいくらかが溶融チャンバ４１内で燃料として使用されるという点が、図１のものとは異なっている。
【００２８】
実施例
本発明及びその利点は、以下の比較例において示される。  
本発明による実施例は、図１の線図に対応している。  
参照例は、本明細書において上述されたような、ガスタービンがないということを意味する、溶融チャンバ４１がなく膨張タービン４２もない以外は、同じ線図に対応している。
【００２９】
炉は、酸素消費量７０００Ｎｍ３／ｈ、ガラス生産量約６２０ｔ／ｄである、酸素燃焼だけで加熱されるガラス溶融炉である。  
空気ガス分離ユニットの電力消費は、３ＭＷｅと予想される。  
一次交換器において、酸素は５５０℃に予熱され、天然ガスは４５０℃に予熱される。  
一次交換器において、１５ａｔｍまで圧縮された空気は、３５０℃に加熱される。  
本発明による実施例において、燃焼ガスは、温度１３００℃で溶融チャンバ４１から出る。
【００３０】
この電気的バランス（electrical balance）は、以下にある
・分離ユニット５０の圧縮ステージ、及び
・熱伝達空気の圧縮ステージ
である２つの消費を考慮に入れて定められる。
【００３１】
以下にある、
・膨張タービン４２内での燃焼ガスの膨張
は、エネルギー生成ステーションとして考慮される。  
計算された物質エネルギー収支は、本発明が、分離ユニットによる酸素の流れの生成に必要なエネルギーをすべて生成することができる、又は余剰エネルギーを放出することができるが、しかしながら、天然ガスの消費を伴うことを示している。
【００３２】
下表は、エネルギー消費の結果を示している。  
【表１】
2016510373.tif 000003
【００３３】
以下にある、
−  電力価格がガス価格（ユーロ／ＭＷｈ）に匹敵するシナリオ、及び
−  電力価格がガス価格（ユーロ／ＭＷｈ）の少なくとも３倍であるシナリオ
という、２つのシナリオが想定され得る。  
運転コストは、電気消費と天然ガス消費とを含む。  
投資比率は、設備が８６００時間／年利用可能である場合の、４年の償却に基づいて計算される。
【００３４】
表２は、天然ガス４０ユーロ／ＭＷｈ、電力７０ユーロ／ＭＷｈである、天然ガスと電力についての価格に基づいたこれらの物質エネルギー収支からの経済データを示している。  
【表２】
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【００３５】
天然ガスコスト４０ユーロ／ＭＷｈ、電力１４０ユーロ／ＭＷｈであるシナリオ２の場合の経済データが表３に示されている。  
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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