▶ シャンハイ ユェンハン エネルギーアンドケミカル テクノロジー カンパニー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-08
(54)【発明の名称】非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス
(51)【国際特許分類】
C03B 5/05 20060101AFI20230901BHJP
C03B 5/24 20060101ALI20230901BHJP
C01B 3/36 20060101ALI20230901BHJP
F23N 5/00 20060101ALI20230901BHJP
【ＦＩ】
C03B5/05
C03B5/24
C01B3/36
F23N5/00 D ZAB
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022551718
(86)(22)【出願日】2022-04-12
(85)【翻訳文提出日】2022-08-25
(86)【国際出願番号】 CN2022086437
(87)【国際公開番号】W WO2023010885
(87)【国際公開日】2023-02-09
(31)【優先権主張番号】202110879116.7
(32)【優先日】2021-08-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522339042
【氏名又は名称】シャンハイ ユェンハン エネルギーアンドケミカル テクノロジー カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｙｕａｎｈａｎ Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１４， Ｌａｎｅ １５０２， Ｌｕｏｓｈａｎ Ｒｏａｄ， Ｃｈｉｎａ （Ｓｈａｎｇｈａｉ） Ｐｉｌｏｔ Ｆｒｅｅ Ｔｒａｄｅ Ｚｏｎｅ， Ｐｕｄｏｎｇ Ｎｅｗ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈａｎｇｈａｉ， ２００１３５， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110001841
【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ
(72)【発明者】
【氏名】ヂャン ユンフォン
(72)【発明者】
【氏名】ヂャン シィァンチュェン
(72)【発明者】
【氏名】リィゥ チン
(72)【発明者】
【氏名】ウー ウェンジュン
【テーマコード（参考）】
3K003
4G014
4G140
【Ｆターム（参考）】
3K003EA08
3K003FA09
3K003GA03
4G014AE01
4G014AF01
4G140EA03
4G140EA05
4G140EA06
4G140EB14
(57)【要約】
本発明は、非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスを開示し、必要なシステムはガラス窯炉、非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂ、煙道ガス回収装置、煙突、高温煙道ガスファン、天然ガス供給装置、及び酸素ガス供給装置を含む。本発明は一部のガラス窯炉の煙道ガスを循環し、循環煙道ガスの水蒸気と二酸化炭素の濃度を向上させる。循環煙道ガスにおける水蒸気と二酸化炭素、及び天然ガスは非触媒転化炉において転化と改質反応が発生し、高温煙道ガスの顕熱を回収すると同時に、１３００°Ｃ以上の高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に入るガスの総発熱量及び炉に入る温度を向上させる。高発熱量の水性ガス、反応が発生していない少量の天然ガス、及び酸素ガスがガラス窯炉内で十分に燃焼することは、燃料消費を低減させ、熱回収効率を向上させる。本発明は増産、省エネルギー及び排出削減の面で優れた性能を有し、熱消費の単消費及び総合エネルギー消費を低減でき、生産量を向上させ、スモーク排出量を低減させ、ＮＯｘ超低排出を実現する。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスであって、燃焼時に必要なシステムはガラス窯炉、非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂ、煙道ガス回収装置、煙突、高温煙道ガスファン、天然ガス供給装置、及び酸素ガス供給装置を含み、
非触媒転化炉Ａと非触媒転化炉Ｂとはガラス窯炉の両側に設けられ、ガラス窯炉と連通し、非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂは煙道ガス回収装置の入口に切り替えて接続され、煙道ガス回収装置の出口は煙突、高温煙道ガスファンにそれぞれ接続され、高温煙道ガスファンは非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ｂの底部と切り替えて接続しており、
天然ガス供給装置は非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ａの上部、非触媒転化炉Ｂの底部、非触媒転化炉Ｂの上部、ガラス窯炉と切り替えて接続されており、
酸素ガス供給装置はガラス窯炉に接続されており、
高温煙道ガスファンと非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ｂの底部にそれぞれ接続された配管に酸素ガス含有量分析装置、流量計、温度センサ及び圧力センサが設けられ、天然ガス供給装置と非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ａの上部、非触媒転化炉Ｂの底部、非触媒転化炉Ｂの上部、ガラス窯炉にそれぞれ接続された配管に流量調整弁及び圧力センサが設けられ、酸素ガス供給装置とガラス窯炉に接続された配管に流量調整弁と圧力センサが設けられており、
燃焼時に、
初期段階で空気を利用して助燃し、煙道ガスを生成した後、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃剤とし、徐々に空気を代替して助燃し、一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素に富み、循環煙道ガスと酸素ガスは完全に空気を代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入る工程１と、
転化と改質段階であって、循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値以下である場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスも非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に送り込み、酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉内で燃焼反応を発生させ、循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値より大きい場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスは非触媒転化炉Ａの上部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に送り込み、酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉内で燃焼反応を発生させる工程２と、
煙道ガスを吹き飛ばす段階であって、転化と改質段階が終了した後、天然ガスを直接ガラス窯炉に入るように切り替え、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、転化された残留可燃ガスを吹き飛ばし、置換し、ガラス窯炉に入り、酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、燃焼反応が発生する工程３と、
転化炉昇温段階であって、転化と改質段階、及び煙道ガスを吹き飛ばす段階において、ガラス窯炉出口の高温煙道ガスは非触媒転化炉Ｂに入り、炉内を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入って熱を回収し、除塵し、脱硫した後に、一部は高温煙道ガスファンによって加圧された後に非触媒転化炉Ａに導入して循環し、残りは煙突から排出され又はＣＣＵＳを行う工程４と、
一定時間を経過した後、非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、すなわち非触媒転化炉Ｂは転化と改質反応を発生させ、非触媒転化炉Ａは昇温して蓄熱し、こうして循環的に切り替える工程５と、
を含むことを特徴とする非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項2】
酸素供給装置は深冷分離法又は圧力スイング吸着法を含む酸素ガス製造方法を用いて酸素ガスを製造し、酸素ガスの純度は≧９０％であり、圧力は０．０５～０．２ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項3】
工程１は初期段階で空気を利用して助燃し、空気は非触媒転化炉Ａからガラス窯炉に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉に入り、空気と天然ガスはガラス窯炉内で燃焼し、燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ｂを経て、非触媒転化炉Ｂを昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファンにより非触媒転化炉Ａに導入し、さらにガラス窯炉に入り、同時にガラス窯炉内にも酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃し、一定時間後、非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、空気は非触媒転化炉Ｂからガラス窯炉に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉に入り、空気と天然ガスはガラス窯炉内で燃焼し、燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ａを経て、非触媒転化炉Ａを昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファンにより非触媒転化炉Ｂに導入し、さらにガラス窯炉に入り、同時にガラス窯炉内にも酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃し、このように循環的に切り替え、一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素を豊富に含み、循環煙道ガスと酸素ガスは空気を完全に代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入ること、を特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項4】
工程２～５において、２０分ごとに非触媒転換炉Ａ／Ｂを切り替え、０～１７分は転化と改質段階であり、１８～２０分は煙道ガスを吹き飛ばす段階であり、０～２０分は転化炉の昇温段階であることを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項5】
工程２において循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量の限界値を２％に設定することを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項6】
工程２において循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量が設定含有量の限界値より大きい場合、天然ガスは非触媒転化炉Ａの上部から炉内に入り、すなわち非触媒転化炉Ａの頂部から１／５～１／３の位置から炉内に入ることを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項7】
工程２、工程３及び工程５において、酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉に送り込むことを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項8】
工程４において熱を回収し、除塵し、脱硫した後の循環煙道ガスは高温煙道ガスファンによって、０．０５～０．２ＭＰａまでに加圧された後に非触媒転化炉Ａに導入して循環することを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項9】
燃焼時に必要なシステムはさらにスマート制御システムを含み、非触媒転化炉Ａ／Ｂの切り替えを制御することと、天然ガスが非触媒転化炉Ａ／Ｂ、ガラス窯炉に切り替えられて入るのを制御することとを含むために用いられ、酸素ガスがガラス窯炉に入る流量を調整し、循環煙道ガスが非触媒転化炉Ａ／Ｂに入る流量を調整し、天然ガスが非触媒転化炉Ａ／Ｂ、ガラス窯炉に入る流量を調整し、それによりガラス窯炉の炉温・炉圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【請求項10】
燃焼時にさらに循環煙道ガスを利用して原料供給システムに対して隔離と置換を行い、循環煙道ガスを利用してガラス窯炉の風漏れしやすい部位に対して隔離を行い、ガラス窯炉の風漏れしやすい部位はガラス窯炉の投入口、火炎観察口、煙道を含み、隔離方法はガスシール、ガスカーテンを含むことを特徴とする請求項１に記載の非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はガラス窯炉の燃焼技術分野に関し、具体的には非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化が生態安全、水資源安全、食糧安全等の各方面に触れるにつれ、極端な気候災害発生のリスクを高め、人類の生存環境を深刻に脅かしている。温室効果ガスの排出は地球温暖化を引き起こす最も主要な要素であり、二酸化炭素による温室効果はすべてのガスが発生する温室効果の７０％以上を占めているため、二酸化炭素の排出削減は早急に解決すべき問題であり、温室効果を抑制し、地球温暖化を緩和するために極めて重要である。
【0003】
グローバルエネルギー供給の不均衡及び地政学的危機の激化、燃料価格の上昇に伴い、ガラス生産のコストが上昇し、同時に生産企業の省エネルギー・排出削減への要求はますます高くなる。従来の燃焼システムに対する分析研究は、空気を利用して助燃し、窒素ガスが無駄に加熱され、高温で大気に排出され、大量の熱損失を引き起こし、且つ窒素ガスが高温で酸素ガスと反応してＮＯｘを生成し、ＮＯｘガスが大気層に排出され酸性雨による環境汚染を引き起こしやすい。
【0004】
本発明は終端管理を源管理に変え、二酸化炭素の排出を減らし、窒素酸化物の超低排出の根本的な突破を実現する。
【発明の概要】
【0005】
本発明の目的は非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスを提供し、従来技術の不足を解決することである。
【0006】
本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスは、燃焼時に必要なシステムはガラス窯炉、非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂ、煙道ガス回収装置、煙突、高温煙道ガスファン、天然ガス供給装置、及び酸素ガス供給装置を含む。
非触媒転化炉Ａと非触媒転化炉Ｂはガラス窯炉の両側に設けられ、ガラス窯炉と連通する。非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂは煙道ガス回収装置の入口に切り替えて接続され、煙道ガス回収装置の出口は煙突、高温煙道ガスファンにそれぞれ接続される。高温煙道ガスファンは非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ｂの底部と切り替えて接続する。
天然ガス供給装置は非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ａの上部、非触媒転化炉Ｂの底部、非触媒転化炉Ｂの上部、ガラス窯炉と切り替えて接続される。
酸素ガス供給装置はガラス窯炉に接続される。
高温煙道ガスファンと非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ｂの底部にそれぞれ接続された配管に酸素ガス含有量分析装置、流量計、温度センサ及び圧力センサが設けられる。天然ガス供給装置と非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ａの上部、非触媒転化炉Ｂの底部、非触媒転化炉Ｂの上部、ガラス窯炉にそれぞれ接続された配管に流量調整弁及び圧力センサが設けられる。酸素ガス供給装置とガラス窯炉に接続された配管に流量調整弁と圧力センサが設けられる。
非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスは、燃焼時に必要なシステムはガラス窯炉、非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂ、煙道ガス回収装置、煙突、高温煙道ガスファン、天然ガス供給装置、及び酸素ガス供給装置を含む。
非触媒転化炉Ａと非触媒転化炉Ｂはガラス窯炉の両側に設けられ、ガラス窯炉と連通する。非触媒転化炉Ａ、非触媒転化炉Ｂは煙道ガス回収装置の入口に切り替えて接続され、煙道ガス回収装置の出口は煙突、高温煙道ガスファンにそれぞれ接続される。高温煙道ガスファンは非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ｂの底部と切り替えて接続する。
天然ガス供給装置は非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ａの上部、非触媒転化炉Ｂの底部、非触媒転化炉Ｂの上部、ガラス窯炉と切り替えて接続される。
酸素ガス供給装置はガラス窯炉に接続される。
高温煙道ガスファンと非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ｂの底部にそれぞれ接続された配管に酸素ガス含有量分析装置、流量計、温度センサ及び圧力センサが設けられる。天然ガス供給装置と非触媒転化炉Ａの底部、非触媒転化炉Ａの上部、非触媒転化炉Ｂの底部、非触媒転化炉Ｂの上部、ガラス窯炉にそれぞれ接続された配管に流量調整弁及び圧力センサが設けられる。酸素ガス供給装置とガラス窯炉に接続された配管に流量調整弁と圧力センサが設けられる。
【0007】
燃焼時に以下の工程を含む。
１）初期段階で空気を利用して助燃し、煙道ガスを生成した後、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃剤とし、徐々に空気を代替して助燃し、一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素に富み、循環煙道ガスと酸素ガスは完全に空気を代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入る。
２）転化と改質段階：循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値以下である場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスも非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に送り込む。酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉内で燃焼反応が発生する。循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値より大きい場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスは非触媒転化炉Ａの上部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に送り込む。酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉内で燃焼反応が発生する。
３）煙道ガスを吹き飛ばす段階：転化と改質段階が終了した後、天然ガスを直接ガラス窯炉に入るように切り替え、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、転化された残留可燃ガスを吹き飛ばし、置換し、ガラス窯炉に入り、酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、燃焼反応が発生する。
４）転化炉昇温段階：転化と改質段階、及び煙道ガスを吹き飛ばす段階において、ガラス窯炉出口の高温煙道ガスは非触媒転化炉Ｂに入り、炉内を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入って熱を回収し、除塵し、脱硫した後に一部は高温煙道ガスファンによって加圧された後に非触媒転化炉Ａに導入して循環し、残りは煙突から排出され又はＣＣＵＳを行う。
５）一定時間を経過した後、非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、すなわち非触媒転化炉Ｂは転化と改質反応を発生させ、非触媒転化炉Ａは昇温して蓄熱する。こうして循環的に切り替える。
１）初期段階で空気を利用して助燃し、煙道ガスを生成した後、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃剤とし、徐々に空気を代替して助燃し、一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素に富み、循環煙道ガスと酸素ガスは完全に空気を代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入る。
２）転化と改質段階：循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値以下である場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスも非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に送り込む。酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉内で燃焼反応が発生する。循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値より大きい場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、天然ガスは非触媒転化炉Ａの上部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉に送り込む。酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉内で燃焼反応が発生する。
３）煙道ガスを吹き飛ばす段階：転化と改質段階が終了した後、天然ガスを直接ガラス窯炉に入るように切り替え、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、転化された残留可燃ガスを吹き飛ばし、置換し、ガラス窯炉に入り、酸素ガスをガラス窯炉に送り込み、燃焼反応が発生する。
４）転化炉昇温段階：転化と改質段階、及び煙道ガスを吹き飛ばす段階において、ガラス窯炉出口の高温煙道ガスは非触媒転化炉Ｂに入り、炉内を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入って熱を回収し、除塵し、脱硫した後に一部は高温煙道ガスファンによって加圧された後に非触媒転化炉Ａに導入して循環し、残りは煙突から排出され又はＣＣＵＳを行う。
５）一定時間を経過した後、非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、すなわち非触媒転化炉Ｂは転化と改質反応を発生させ、非触媒転化炉Ａは昇温して蓄熱する。こうして循環的に切り替える。
【0008】
さらに、酸素供給装置は深冷分離法又は圧力スイング吸着法を含む酸素ガス製造方法を用いて酸素ガスを製造し、酸素ガスの純度は≧９０％であり、圧力は０．０５～０．２ＭＰａである。
【0009】
さらに、ステップ１）は初期段階で空気を利用して助燃し、空気は非触媒転化炉Ａからガラス窯炉に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉に入る。空気と天然ガスはガラス窯炉内で燃焼し、燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ｂを経て、非触媒転化炉Ｂを昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファンにより非触媒転化炉Ａに導入し、さらにガラス窯炉に入る。同時にガラス窯炉内にも酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃する。一定時間後、非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、空気は非触媒転化炉Ｂからガラス窯炉に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉に入り、空気と天然ガスはガラス窯炉内で燃焼する。燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ａを経て、非触媒転化炉Ａを昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファンにより非触媒転化炉Ｂに導入し、さらにガラス窯炉に入る。同時にガラス窯炉内にも酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃する。このように循環的に切り替える。一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素を豊富に含み、循環煙道ガスと酸素ガスは空気を完全に代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入る。
【0010】
さらに、ステップ２）～５）において、２０分ごとに非触媒転換炉Ａ／Ｂを切り替え、０～１７分は転化と改質段階であり、１８～２０分は煙道ガスを吹き飛ばす段階であり、０～２０分は転化炉の昇温段階である。
【0011】
さらに、ステップ２）において循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量の限界値を２％に設定する。
【0012】
さらに、ステップ２）において循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量が設定含有量の限界値より大きい場合、天然ガスは非触媒転化炉Ａの上部から炉内に入り、すなわち非触媒転化炉Ａの頂部から１／５～１／３の位置から炉内に入る。
【0013】
さらに、ステップ２）、３）及び５）において、酸素ガスが酸素ランス（oxygen lance）によってガラス窯炉に送り込まれる。
【0014】
さらに、ステップ４）において熱を回収し、除塵し、脱硫した後の循環煙道ガスが高温煙道ガスファンによって、０．０５～０．２ＭＰａまでに加圧された後に非触媒転化炉Ａに導入されて循環する。
【0015】
さらに、燃焼時に必要なシステムはさらにスマート制御システムを含み、非触媒転化炉Ａ／Ｂの切り替えを制御し、天然ガスが非触媒転化炉Ａ／Ｂ、ガラス窯炉に切り替えられて入るのを制御することを含むために用いられる。酸素ガスがガラス窯炉に入る流量を調整し、循環煙道ガスが非触媒転化炉Ａ／Ｂに入る流量を調整し、天然ガスが非触媒転化炉Ａ／Ｂ、ガラス窯炉に入る流量を調整し、それによりガラス窯炉の炉温・炉圧を制御する。
【0016】
さらに、燃焼時に循環煙道ガスを利用して原料供給システムに対して隔離と置換を行い、循環煙道ガスを利用してガラス窯炉の風漏れしやすい部位に対して隔離を行い、ガラス窯炉の風漏れしやすい部位はガラス窯炉の投入口、火炎観察口、煙道を含み、隔離方法はガスシール、ガスカーテンを含む。
【発明の効果】
【0017】
１、本発明は一部のガラス窯炉の煙道ガスを循環し、循環煙道ガスの水蒸気と二酸化炭素の濃度を向上させる。循環煙道ガスにおける水蒸気と二酸化炭素、及び天然ガスは非触媒転化炉において転化と改質反応が発生し、天然ガスの転化と改質の吸熱反応を利用して高温煙道ガスの顕熱（sensible heat）を回収すると同時に、１３００°Ｃ以上の高発熱量の水性ガス（一酸化炭素と水素ガス）を生成し、ガラス窯炉に入るガスの総発熱量及び炉に入る温度を向上させる。高発熱量の水性ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガス、及び酸素ガスがガラス窯炉内で十分に燃焼することは、燃料消費を低減させ、熱回収効率を向上させる。本発明は増産、省エネルギー及び排出削減の面で優れた性能を有し、熱消費の単消費及び総合エネルギー消費を低減でき、生産量を向上させ、スモーク排出量を低減させ、ＮＯｘ超低排出を実現する。
【0018】
２、本発明は循環煙道ガスと酸素ガスを利用して空気を代替して助燃し、大幅にＮＯｘの生成を低減し、環境汚染を低減し、且つ脱硝費用を大幅に削減する。
【0019】
３、ガス放射の特徴によれば、三原子ガス及び多原子ガスのみが放射能力を有し、二原子ガスはほとんど放射能力がない。放射能力のない窒素ガスの割合が高いほど、炉ガスの黒色度が小さくなり、ガラス液に対する炉ガスの放射力に影響を与える。循環煙道ガスと酸素ガスを利用して空気を代替して助燃し、Ｎ２の含有量を大幅に低減させる。煙道ガス循環を採用して炉内の水蒸気と二酸化炭素の濃度を向上させ、同時に非触媒転化で水素ガスと一酸化炭素を生産し、炉ガスの黒色度、及び配合材とガラス液への放射力を大幅に向上させ、火炎温度を向上させて排煙黒色度を低下させ、燃焼速度を加速し、溶融時間を短縮し、完全燃焼を促進し、溶融率を向上させる。
【0020】
４、本発明は非触媒転化炉Ａと非触媒転化炉Ｂとを備えている。非触媒転化炉Ａは転化と改質反応が発生する時に用いられ、非触媒転化炉Ｂはガラス窯炉出口の高温煙道ガスを利用して昇温して蓄熱し、次の転化と改質反応が発生する時に熱を提供する。非触媒転化炉Ｂは転化と改質反応が発生する時に用いられ、非触媒転化炉Ａはガラス窯炉出口の高温煙道ガスを利用して昇温して蓄熱し、次の転化と改質反応が発生する時に熱を提供する。非触媒転化炉Ａと非触媒転化炉Ｂとを循環的に切り替えることにより、熱利用率を向上させ、作業効率を加速する。
【0021】
５、本発明のシステムが正常な運転状態に入った後、三つの段階に分ける、すなわち転化と改質段階、煙道ガスを吹き飛ばす段階及び転化炉昇温段階である。転化と改質段階において、循環煙道ガスにおける水蒸気と二酸化炭素を原料として利用し、天然ガスと非触媒転化炉において転化と改質反応が発生し、一酸化炭素と水素ガスを生成し、燃料の発熱量を増加させ、熱回収効率を向上させる。煙道ガスを吹き飛ばす段階において、転化及び改質段階の炉内に残留した可燃ガスを回収し、一方では燃料の浪費を減少し、他方では転化炉の昇温段階における可燃ガスを含む大部分の煙道ガスが大気に排出されることによる環境汚染及び安全リスクを回避する。転化炉の昇温段階において、煙道ガスの循環を実現し、ガラス窯炉出口の高温煙道ガスを利用して非触媒転化炉を昇温・蓄熱させ、次に転化と改質反応が発生する時に熱を提供する。
【0022】
６、本発明は転化と改質段階において、天然ガスの入り方は循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量に応じて異なり、非触媒転化炉に入る方法を調整する。循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量が設定含有量の限界値以下である場合、天然ガスは非触媒転化炉Ａの底部から炉内に入り、転化と改質反応を十分に進行させる。循環煙道ガスにおける酸素ガスの含有量が設定含有量の限界値より大きい場合、天然ガスは非触媒転化炉Ａの上部から炉内に入り、転化と改質反応の時間を短縮させ、燃焼反応（熱のみを提供する）による原料の浪費をできるだけ低減させ、且つ安全性が高い。
【0023】
７、本発明は、燃焼時にさらに循環煙道ガスを利用して原料供給システムに対して隔離と置換を行い、循環煙道ガスを利用してガスシール、ガスカーテンなどの方法を採用してガラス窯炉の風漏れしやすい部位に対してガラス窯炉の投入口、火炎観察口、煙道などを含んで隔離し、放射放熱を低減させ、空気の進入量を低減させ、窒素酸化物の発生を回避することができるだけでなく、また煙道ガスの循環量を低減させ、省エネルギーと排出削減を効果的に達成することができる。
【0024】
８、燃焼環境の最適化は炉内温度分布をより合理的にさせ、窯炉、ボイラの耐用年数を効果的に延長する。ガラス業界における燃焼状況の改善はまた窯炉昇温時間を短縮させ、生産量を向上させ、不良率を低下させ、歩留まりを向上させる。
【0025】
９、本発明の燃焼プロセスは火炎の黒色度を増加させるだけでなく、燃焼速度が速くなり、火炎温度が高くなり、煙道ガスに携帯される未燃物も十分に燃え尽き、排煙の黒色度を低下させる。燃焼により分解及び形成された可燃性有害ガスを十分に燃焼させ、有害ガスの発生を低減させる。排煙温度と排煙量が著しく低下し、熱汚染と粉塵排出が減少する。
【0026】
１０、煙道ガスは循環を経て、二酸化炭素の濃度を向上させ、二酸化炭素の回収をより容易にさせ、低コストＣＣＵＳ（炭素回収、炭素貯蔵、炭素利用）に有利な条件を作る。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下は実施例及び図面を参照して本発明をさらに説明する。以下の実施例は本発明を説明するだけで、本発明の実施範囲を限定するものではない。
【0029】
従来の空気による助燃のメカニズム：
ＣｍＨｎ＋Ｏ２＋Ｎ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＮＯｘ
ＣｍＨｎ＋Ｏ２＋Ｎ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＮＯｘ
【0030】
本発明は炭素系酸素富化（Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋Ｏ２）によって助燃し、天然ガスと、水蒸気及び二酸化炭素に富む循環煙道ガスとで転化と改質反応が発生するメカニズム：
燃焼反応
Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ＋２４２ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋８０２ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＯ＋Ｏ２→１／２ＣＯ２＋３９３ＫＪ／ｍｏｌ
転化反応
ＣＨ４＋１／２Ｏ２→ＣＯ＋２Ｈ２＋３５．５ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２－２０６ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２－２４７ＫＪ／ｍｏｌ
燃焼反応
Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ＋２４２ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋８０２ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＯ＋Ｏ２→１／２ＣＯ２＋３９３ＫＪ／ｍｏｌ
転化反応
ＣＨ４＋１／２Ｏ２→ＣＯ＋２Ｈ２＋３５．５ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２－２０６ＫＪ／ｍｏｌ
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２－２４７ＫＪ／ｍｏｌ
【0031】
非触媒転化炉付きのガラス窯炉の燃焼プロセスは、燃焼時に必要なシステムは図１と図２に示す。ガラス窯炉３、非触媒転化炉Ａ４、非触媒転化炉Ｂ５、煙道ガス回収装置７、煙突８、高温煙道ガスファン６、天然ガス供給装置２、及び酸素ガス供給装置１を含む。
非触媒転化炉Ａ４、非触媒転化炉Ｂ５であって、１つの非触媒転化炉Ａ４と１つの非触媒転化炉Ｂ５は１対であり、ガラス窯炉の規模に応じて、複数対を柔軟に設置することができる。図１及び図２に示すのは３対であり、天然ガスと、循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素との転化・改質反応に用いられ、同時に蓄熱室の作用を有し、高温循環煙道ガスの熱を回収する。
煙道ガス回収装置７は、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５から出た高温循環煙道ガスに対して熱を回収し、除塵し、脱硫するために用いられる。
高温煙道ガスファン６は、周波数変換の高温煙道ガスファンであり、熱回収、除塵、脱硫された後の循環煙道ガスを非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５に加圧導入する。高温煙道ガスファン６は通常の高温煙道ガスファンでもよいが、出口に流量調整弁を追加する必要がある。
天然ガス供給装置２は、天然ガスを供給する。
酸素ガス供給装置１は、酸素ガスを供給する。異なる規模のガラス窯炉３に基づいて酸素ガスを製造する方法を選択し、例えば深冷分離法、圧力スイング吸着法などを用い、酸素ガスの純度が≧９０％であり、圧力が０．０５～０．２ＭＰａである。大型ガラス窯炉に対して深冷分離法を採用して酸素を製造し、まず空気を圧縮し、冷却し、且つ空気を液化させ、酸素、窒素成分の沸点の違いを利用して精留塔の板に気体と液体を接触させ、質交換と熱交換を行う。高沸点の酸素成分は絶えず蒸気から液体に凝縮し、低沸点の窒素成分は絶えず蒸気に移行し、上昇する蒸気における窒素含有量を絶えず向上させ、下流の液体における酸素含有量がますます高くなり、それにより酸素、窒素を分離して純度が９９．６％以上の酸素ガスが得られる。流量制御弁によって酸素ガスの流量を制御し、酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込む。中小型ガラス窯炉に対して圧力スイング吸着法を採用して酸素を製造する。空気が昇圧された後、分子ふるい吸着塔の吸着層を通過する時、窒素分子が優先的に吸着され、酸素分子が気相に残されて酸素ガス製品になる。吸着剤における窒素成分の吸着が飽和に達した場合、減圧又は真空引きの方法を利用して吸着剤表面に吸着された窒素分子を脱着し且つ境界領域外に送り出し、吸着剤の吸着能力が回復することに達する。それにより酸素、窒素を分離して純度が９０～９５％の酸素ガスを取得し、流量制御弁で酸素ガスの流量を制御し、酸素ランスを介してガラス窯炉３に送り込む。
非触媒転化炉Ａ４と非触媒転化炉Ｂ５はガラス窯炉３の両側に設けられ、ガラス窯炉３と連通する。非触媒転化炉Ａ４、非触媒転化炉Ｂ５は煙道ガス回収装置７の入口に切り替えて接続され、煙道ガス回収装置７の出口は煙突８、高温煙道ガスファン６にそれぞれ接続される。高温煙道ガスファン６は非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ｂ５の底部と切り替えて接続する。
天然ガス供給装置２は非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ａ４の上部、非触媒転化炉Ｂ５の底部、非触媒転化炉Ｂ５の上部、ガラス窯炉３と切り替えて接続される。
酸素ガス供給装置１はガラス窯炉３に接続される。
高温煙道ガスファン６と非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ｂ５の底部にそれぞれ接続された配管に酸素ガス含有量分析装置、流量計、温度センサ及び圧力センサが設けられる。天然ガス供給装置２と非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ａ４の上部、非触媒転化炉Ｂ５の底部、非触媒転化炉Ｂ５の上部、ガラス窯炉３にそれぞれ接続された配管に流量調整弁及び圧力センサが設けられる。酸素ガス供給装置１とガラス窯炉３に接続された配管に流量調整弁と圧力センサが設けられる。
非触媒転化炉Ａ４、非触媒転化炉Ｂ５であって、１つの非触媒転化炉Ａ４と１つの非触媒転化炉Ｂ５は１対であり、ガラス窯炉の規模に応じて、複数対を柔軟に設置することができる。図１及び図２に示すのは３対であり、天然ガスと、循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素との転化・改質反応に用いられ、同時に蓄熱室の作用を有し、高温循環煙道ガスの熱を回収する。
煙道ガス回収装置７は、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５から出た高温循環煙道ガスに対して熱を回収し、除塵し、脱硫するために用いられる。
高温煙道ガスファン６は、周波数変換の高温煙道ガスファンであり、熱回収、除塵、脱硫された後の循環煙道ガスを非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５に加圧導入する。高温煙道ガスファン６は通常の高温煙道ガスファンでもよいが、出口に流量調整弁を追加する必要がある。
天然ガス供給装置２は、天然ガスを供給する。
酸素ガス供給装置１は、酸素ガスを供給する。異なる規模のガラス窯炉３に基づいて酸素ガスを製造する方法を選択し、例えば深冷分離法、圧力スイング吸着法などを用い、酸素ガスの純度が≧９０％であり、圧力が０．０５～０．２ＭＰａである。大型ガラス窯炉に対して深冷分離法を採用して酸素を製造し、まず空気を圧縮し、冷却し、且つ空気を液化させ、酸素、窒素成分の沸点の違いを利用して精留塔の板に気体と液体を接触させ、質交換と熱交換を行う。高沸点の酸素成分は絶えず蒸気から液体に凝縮し、低沸点の窒素成分は絶えず蒸気に移行し、上昇する蒸気における窒素含有量を絶えず向上させ、下流の液体における酸素含有量がますます高くなり、それにより酸素、窒素を分離して純度が９９．６％以上の酸素ガスが得られる。流量制御弁によって酸素ガスの流量を制御し、酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込む。中小型ガラス窯炉に対して圧力スイング吸着法を採用して酸素を製造する。空気が昇圧された後、分子ふるい吸着塔の吸着層を通過する時、窒素分子が優先的に吸着され、酸素分子が気相に残されて酸素ガス製品になる。吸着剤における窒素成分の吸着が飽和に達した場合、減圧又は真空引きの方法を利用して吸着剤表面に吸着された窒素分子を脱着し且つ境界領域外に送り出し、吸着剤の吸着能力が回復することに達する。それにより酸素、窒素を分離して純度が９０～９５％の酸素ガスを取得し、流量制御弁で酸素ガスの流量を制御し、酸素ランスを介してガラス窯炉３に送り込む。
非触媒転化炉Ａ４と非触媒転化炉Ｂ５はガラス窯炉３の両側に設けられ、ガラス窯炉３と連通する。非触媒転化炉Ａ４、非触媒転化炉Ｂ５は煙道ガス回収装置７の入口に切り替えて接続され、煙道ガス回収装置７の出口は煙突８、高温煙道ガスファン６にそれぞれ接続される。高温煙道ガスファン６は非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ｂ５の底部と切り替えて接続する。
天然ガス供給装置２は非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ａ４の上部、非触媒転化炉Ｂ５の底部、非触媒転化炉Ｂ５の上部、ガラス窯炉３と切り替えて接続される。
酸素ガス供給装置１はガラス窯炉３に接続される。
高温煙道ガスファン６と非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ｂ５の底部にそれぞれ接続された配管に酸素ガス含有量分析装置、流量計、温度センサ及び圧力センサが設けられる。天然ガス供給装置２と非触媒転化炉Ａ４の底部、非触媒転化炉Ａ４の上部、非触媒転化炉Ｂ５の底部、非触媒転化炉Ｂ５の上部、ガラス窯炉３にそれぞれ接続された配管に流量調整弁及び圧力センサが設けられる。酸素ガス供給装置１とガラス窯炉３に接続された配管に流量調整弁と圧力センサが設けられる。
【0032】
好ましくは、本システムはさらにスマート制御システムを含み、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５の切り替えを制御することと、天然ガスが非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５、ガラス窯炉３に切り替えられて入るのを制御することとを含むために用いられる。切り替え模式図は図３に示す。酸素ガスがガラス窯炉３に入る流量を調整し、循環煙道ガスが非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５に入る流量を調整し、天然ガスが非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５、ガラス窯炉３に入る流量を調整し、それによりガラス窯炉３の炉温・炉圧を制御する。
【0033】
図４に示すように、燃焼時に以下のステップを含む。
１）初期段階で空気を利用して助燃し、空気は非触媒転化炉Ａ４からガラス窯炉３に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉３に入る。空気と天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼し、燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ｂ５を経て、非触媒転化炉Ｂ５を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置７に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファン６により非触媒転化炉Ａ４に導入し、さらにガラス窯炉３に入る。同時にガラス窯炉３内にも酸素ランスによって酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して（炭素系酸素富化）助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃する。一定時間後、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５を切り替え、空気は非触媒転化炉Ｂ５からガラス窯炉３に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉３に入り、空気と天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼する。燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４を経て、非触媒転化炉Ａ４を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置７に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファン６により非触媒転化炉Ｂ５に導入し、さらにガラス窯炉３に入る。同時にガラス窯炉３内にも酸素ランスによって酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃する。このように循環的に切り替える。一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素を豊富に含み、循環煙道ガスと酸素ガスは空気を完全に代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入る。
２）転化と改質段階：０～１７分は転化と改質段階である。循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値２％以下である場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、天然ガスも非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し（転化・改質反応は、７５０°Ｃ以上で行え、触媒は不要）、ガラス窯炉３に送り込む。酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼反応が発生する。循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値２％より大きい場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、天然ガスは非触媒転化炉Ａ４の上部、すなわち非触媒転化炉Ａ４の頂部から約１／５～１／３の位置から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉３に送り込む。酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込む。酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼反応が発生する。
３）煙道ガスを吹き飛ばす段階：１８～２０分が煙道ガスを吹き飛ばす段階である。転化と改質段階が終了した後、天然ガスを直接ガラス窯炉３に入るように切り替え、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、転化された残留可燃ガスを吹き飛ばし、置換し、ガラス窯炉３に入り、酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込み、燃焼反応を発生させる。
４）転化炉昇温段階：０～２０分は転化炉の昇温段階である。転化と改質段階、及び煙道ガスを吹き飛ばす段階において、ガラス窯炉３出口の高温煙道ガスは非触媒転化炉Ｂ５に入り、炉内を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置７に入って熱を回収し、除塵し、脱硫した後に、約２０～３０％の煙道ガスは高温煙道ガスファン６によって０．０５～０．２ＭＰａまでに加圧された後に非触媒転化炉Ａ４に導入して循環し、残りは煙突８から排出され又はＣＣＵＳを行う。
５）２０分ごとに非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５を切り替え、すなわち非触媒転化炉Ｂ５は転化と改質反応を発生させ、非触媒転化炉Ａ４は昇温して蓄熱する。こうして循環的に切り替える。煙道ガス循環量は総煙道ガス量の約２０～３０％を占める。
１）初期段階で空気を利用して助燃し、空気は非触媒転化炉Ａ４からガラス窯炉３に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉３に入る。空気と天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼し、燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ｂ５を経て、非触媒転化炉Ｂ５を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置７に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファン６により非触媒転化炉Ａ４に導入し、さらにガラス窯炉３に入る。同時にガラス窯炉３内にも酸素ランスによって酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して（炭素系酸素富化）助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃する。一定時間後、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５を切り替え、空気は非触媒転化炉Ｂ５からガラス窯炉３に入り、天然ガスは直接ガラス窯炉３に入り、空気と天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼する。燃焼により発生した煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４を経て、非触媒転化炉Ａ４を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置７に入り熱を回収し、除塵し、脱硫し、その後高温煙道ガスファン６により非触媒転化炉Ｂ５に導入し、さらにガラス窯炉３に入る。同時にガラス窯炉３内にも酸素ランスによって酸素ガスを導入し、循環煙道ガスと酸素ガスとを混合して助燃を行い、徐々に空気を代替して助燃する。このように循環的に切り替える。一定時間の循環を経て、循環煙道ガスは水蒸気と二酸化炭素を豊富に含み、循環煙道ガスと酸素ガスは空気を完全に代替して助燃し、システムは正常な運転状態に入る。
２）転化と改質段階：０～１７分は転化と改質段階である。循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値２％以下である場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、天然ガスも非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し（転化・改質反応は、７５０°Ｃ以上で行え、触媒は不要）、ガラス窯炉３に送り込む。酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込み、酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼反応が発生する。循環煙道ガスにおける酸素ガス含有量が設定含有量の限界値２％より大きい場合、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、天然ガスは非触媒転化炉Ａ４の上部、すなわち非触媒転化炉Ａ４の頂部から約１／５～１／３の位置から炉内に入り、天然ガスは循環煙道ガスにおける水蒸気及び二酸化炭素と転化・改質反応を発生させ、水素ガスと一酸化炭素すなわち高発熱量の水性ガスを生成し、ガラス窯炉３に送り込む。酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込む。酸素ガスと、非触媒転化で生成された一酸化炭素及び水素ガス、少量の転化・改質反応が発生していない天然ガスはガラス窯炉３内で燃焼反応が発生する。
３）煙道ガスを吹き飛ばす段階：１８～２０分が煙道ガスを吹き飛ばす段階である。転化と改質段階が終了した後、天然ガスを直接ガラス窯炉３に入るように切り替え、循環煙道ガスは非触媒転化炉Ａ４の底部から炉内に入り、転化された残留可燃ガスを吹き飛ばし、置換し、ガラス窯炉３に入り、酸素ガスを酸素ランスによってガラス窯炉３に送り込み、燃焼反応を発生させる。
４）転化炉昇温段階：０～２０分は転化炉の昇温段階である。転化と改質段階、及び煙道ガスを吹き飛ばす段階において、ガラス窯炉３出口の高温煙道ガスは非触媒転化炉Ｂ５に入り、炉内を昇温・蓄熱させ、さらに煙道ガス回収装置７に入って熱を回収し、除塵し、脱硫した後に、約２０～３０％の煙道ガスは高温煙道ガスファン６によって０．０５～０．２ＭＰａまでに加圧された後に非触媒転化炉Ａ４に導入して循環し、残りは煙突８から排出され又はＣＣＵＳを行う。
５）２０分ごとに非触媒転化炉Ａ／Ｂを切り替え、非触媒転化炉Ａ４／Ｂ５を切り替え、すなわち非触媒転化炉Ｂ５は転化と改質反応を発生させ、非触媒転化炉Ａ４は昇温して蓄熱する。こうして循環的に切り替える。煙道ガス循環量は総煙道ガス量の約２０～３０％を占める。
【0034】
好ましくは、ガラス窯炉３のケイ砂、ソーダ灰、ドロマイト、石灰石、芒硝等の原料はガラス窯炉３に入る時に空気を同伴して吸着し、循環煙道ガスを利用して原料供給システムに対して隔離及び置換を行い、原料型窒素酸化物の発生を回避する。循環煙道ガスを利用してガラス窯炉３の風漏れしやすい部位を隔離し、ガラス窯炉３の風漏れしやすい部位はガラス窯炉の投入口、火炎観察口、煙道などを含み、隔離方法はガスシール、ガスカーテンなどを含み、サーマル窒素酸化物（thermal nitrogen oxides）の発生を回避する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】