ES3065154T3

ES3065154T3 - Glass melting process with very low to zero-co2 emission

Info

Publication number: ES3065154T3
Application number: ES23734523T
Authority: ES
Inventors: François Bioul; Bruno Symoens; Nicolas Bourgeois; Zakaria Habibi; Fabrice Fasilow
Original assignee: AGC Glass Europe SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 2022-07-06
Filing date: 2023-06-19
Publication date: 2026-05-04
Anticipated expiration: 2043-06-19
Also published as: CN119546559A; PL4504672T3; MX2025000173A; WO2024008424A1; JP2025521884A; US20260116803A1; KR20250033261A; EP4504672B1; EP4504672A1

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para fundir materiales vitrificables para producir vidrio plano, que comprende las etapas de (i) proporcionar un horno con un diseño segmentado específico; (ii) cargar los materiales vitrificables que comprenden materias primas y vidrio reciclado en el tanque de fusión con el/los medio(s) de entrada, siendo la cantidad de vidrio reciclado al menos el 10% en peso de la cantidad total de materiales vitrificables y las materias primas comprendiendo menos del 25% en peso de compuestos de carbonato; (iii) fundir los materiales vitrificables en dicho tanque de fusión; (iv) refinar el fundido en el tanque de refinación calentándolo con el medio de calentamiento de oxicombustión alimentado con gas y/o hidrógeno; (v) hacer fluir el fundido desde el tanque de refinación a una zona de trabajo a través del medio de salida; (vi) capturar CO2 de los gases de combustión, dichos gases de combustión tienen una concentración de CO2 de al menos el 35%; la fracción de entrada eléctrica que oscila entre el 30% y el 85% y la etapa de captura de CO2 que comprende una o varias etapas de compresión y/o deshidratación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Proceso de fusión del vidrio con emisión de CO<2>muy baja o nula

[0003] Campo de la invención

[0004] La presente invención se refiere a un proceso de fusión de vidrio destinado a alimentar de forma continua vidrio fundido a instalaciones de conformado de vidrio plano tales como instalaciones de flotación o laminación. En particular, la presente invención se refiere a un proceso de fusión de vidrio que proporciona muchas ventajas, especialmente en términos de CO<2>, especialmente de sus emisiones y su captura.

[0005] La invención se refiere más particularmente, aunque sin limitación, a un proceso de fusión para vidrio plano que implica grandes capacidades de producción, es decir, hasta 1000 toneladas/día o mayores.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] El calentamiento global y los requerimientos para la reducción de emisiones de CO<2>aumentan la presión sobre los fabricantes de vidrio, al igual que los precios de la energía y los impuestos sobre el CO<2>, que podrían convertirse pronto en una grave amenaza para la competitividad en el sector del vidrio.

[0008] En este contexto de actuaciones urgentes para reducir las emisiones de carbono, la industria del vidrio ha realizado desde hace años muchas inversiones en la descarbonización de sus procesos de fabricación, con el fin de producir productos de vidrio que resulten adecuados para una sociedad sostenible, eficiente en recursos y de bajas emisiones de carbono.

[0009] Para posibilitar la transición, el sector del vidrio ya ha identificado varias soluciones/tecnologías para aproximarse a ese objetivo ambicioso, tales como, por ejemplo, el uso de electricidad como fuente de energía, el uso de fuentes de energía alternativas y más ecológicas tales como H<2>o biogás, el uso de materias primas alternativas, el mayor uso de calcines como materia prima, la recuperación de calor, la captura, el uso y el almacenamiento de CO<2>(CCUS, por sus siglas en inglés), etc.

[0010] Sin embargo, todas estas tecnologías vienen asociadas a graves desventajas o problemas para su implementación práctica o no resultan viables desde un punto de vista económico. Por lo tanto, todavía existe una necesidad urgente de disponer de un proceso de fusión de vidrio que permita reducir drásticamente las emisiones de CO<2>, pero que siga resultando económicamente aceptable para los fabricantes de vidrio.

[0011] En referencia al uso de la electricidadcomo fuente de energía:

[0012] Es conocido que los hornos que utilizan energía eléctrica para fundir las materias primas de vidrio muestran una reducción de las emisiones de CO<2>, aunque también una reducción del consumo total de energía. Se conocen hornos de fusión de vidrio en los que la energía de calentamiento es totalmente de origen eléctrico y han sido desarrollados, aunque solo han sido bien probados para capacidades reducidas, es decir, inferiores a 300 toneladas/día (el escalado por encima de 600 toneladas/día todavía no se ha desarrollado).

[0013] Al contrario que los hornos de combustión clásicos denominados «hornos de cabeza caliente» (o de «cabeza tibia») (en inglés,hot-topowarm-top), estos hornos también se denominan «hornos de cabeza fría» debido a que las materias primas se distribuyen sobre la superficie de fusión del vidrio formando una «manta» aislante que hace que la temperatura baje de 1400 °C en el fundido de vidrio a <500 °C (y posiblemente hasta 50 °C) en la manta y encima de ella. Los hornos totalmente eléctricos ofrecen ventajas significativas. Primero, presentan muy bajas emisiones directas de CO<2>, NO<x>térmico o emisiones de SO<x>.

[0014] Además, las pérdidas de calor en los hornos totalmente eléctricos son mucho menores, ya que la energía de fusión se transfiere esencialmente al vidrio (p. ej., gracias a electrodos que permiten el paso de una corriente eléctrica, calentando el baño de vidrio fundido desde su interior), lo que los convierte en hornos energéticamente eficientes, p. ej., en comparación con los hornos de combustión de cabeza caliente, en los que se produce una pérdida significativa de calor desde la superestructura del horno y en los gases residuales de desecho, incluso si se utiliza un sistema de recuperación de calor. Desafortunadamente, las estufas totalmente eléctricas también adolecen de algunas desventajas en comparación con los hornos de combustión de cabeza caliente.

[0015] En particular, en tales hornos:

[0016] - la calidad del vidrio no alcanza las especificaciones típicas del vidrio plano, especialmente en términos de densidad de burbujas pequeñas, y

[0017] - la temperatura muy alta del fondo, donde se encuentran los electrodos (p. Ej.>1400 °C) provoca una disminución significativa de la vida útil del horno debido a la corrosión acelerada de las refractarias del fondo y las paredes del tanque de vidrio (generalmente de más de 15 años para hornos convencionales a menos de 8 años y en ocasiones de 2 a 7 años).

[0018] Además, la tasa de fusión superficial del horno totalmente eléctrico de cabeza fría, es decir, la cantidad de vidrio fundido a partir de materias primas por unidad de tiempo y por unidad de superficie de horno (expresada en T/d/m<2>), es una función directa de la temperatura del vidrio. A fin de alcanzar una tasa de fusión superficial aceptable (aproximadamente de 2-3 T/d/m<2>) para tales hornos, es necesario apuntar a una temperatura del vidrio superior a 1400 °C, o incluso superior a 1450 °C, impactando de esta manera negativamente en la vida útil del horno. En comparación, la tasa de fusión superficial en un horno de combustión clásico es generalmente de aproximadamente 5 T/d/m<2>. Alternativamente, apuntar a una tasa de fusión superficial más baja, para evitar en la medida de lo posible un impacto sobre la vida útil del horno, implicaría aumentar significativamente la superficie de fusión y, en consecuencia, presentaría un gran impacto negativo en las inversiones requeridas y en el espacio industrial ocupado.

[0019] Finalmente, tales hornos de cabeza fría no muestran flexibilidad en términos de energía (solo utilizan electricidad). También es conocida la combinación en un «sistema híbrido» de medios de calentamiento por combustión y medios de calentamiento eléctricos. En tal configuración, que opera principalmente con una «cabeza caliente», el horno comprende quemadores y electrodos que suministran la energía.

[0020] Estos hornos híbridos presentan una gran ventaja en términos de flexibilidad energética, permitiendo adaptar la fracción de entrada eléctrica a diferentes parámetros, operativos o hipotéticos.

[0021] Además, en comparación con un horno de cabeza fría, para una misma temperatura del fondo, un horno de cabeza caliente permite alcanzar una tasa de fusión superficial más alta (o, alternativamente, una temperatura de fondo más baja para una misma tasa de fusión superficial).

[0022] No obstante, los hornos híbridos que operan con una «cabeza caliente» adolecen de algunas desventajas. En particular, se produce una significativa pérdida de calor (i) en la corona y las paredes de la zona de fusión y (ii) en los gases residuales/de escape calientes que se producen durante la fusión, disminuyendo de esta manera la eficiencia energética del horno. Puede considerarse el uso de sistemas de recuperación de calor con el fin de limitar la pérdida de calor con los gases de escape, pero no eliminan el problema y requieren inversiones específicas.

[0023] Adicionalmente, en tales hornos, la temperatura de la corona/superestructura en la zona de fusión puede, bajo ciertas condiciones, volverse muy baja (p. ej. <1000 °C) lo que conlleva un riesgo significativamente mayor de condensación alcalina (p. ej., NaOH) en dicha zona y, en consecuencia, a la corrosión refractaria de la corona.

[0024] Además, en esos hornos, la fracción de entrada eléctrica generalmente está limitada a un máximo de 35 % del total de energía suministrada, debido especialmente a las limitaciones descritas anteriormente para los hornos totalmente eléctricos, es decir, los fenómenos de corrosión en el fondo y la corona.

[0025] Recientemente se han descrito algunos hornos híbridos con diseños específicos para incrementar la fracción de entrada eléctrica, p. ej. hasta el 80 %, aunque la mayoría de ellos funcionan con una cabeza fría, con los problemas que esto conlleva.En referencia al uso de fuentes de energía alternativas y más ecológicas como el hidrógeno H2 o el biogás:

[0026] Aunque es evidente que traerán ventajas en términos medioambientales/consumo energético/emisiones de CO<2>, algunas graves limitaciones limitan su uso generalizado en la industria del vidrio (falta de disponibilidad de biogás y alto coste del H<2>, por lo que hasta ahora ha sido una solución económicamente no viable como fuente de energía única para fundir materias primas de vidrio).

[0027] En referencia a la recuperación de calor:

[0028] La recuperación de calor residual del gas de combustión ya se aplica ampliamente en la industria del vidrio para precalentar el aire de combustión que entra en el horno a temperaturas superiores a 1000 °C, o el gas y el oxígeno («Hotox») a temperaturas superiores a 400 ºC y 500 °C, respectivamente. Por otra parte, el calor residual del gas de escape también puede usarse para precalentar los materiales vitrificables, especialmente el calcín. Sin embargo, es conocido que el precalentamiento de materias primas/calcín no puede acoplarse a la fusión eléctrica, ya que la temperatura del gas de escape liberado por las materias primas en este caso es excesivamente baja.

[0029] El documento WO2020229559 A1 describe un horno para fundir materiales vitrificables que incluye un tanque de fusión que presenta una zona corriente arriba de altura h, una zona corriente abajo de altura H, en donde h es menor que el 50 % de H y la longitud de la zona corriente arriba es como mínimo el 40 % de las longitudes combinadas de las zonas corriente arriba y corriente abajo. La abertura para la expulsión de gases de escape se encuentra en la zona corriente arriba. La zona corriente arriba se calienta eléctricamente, mientras que la zona corriente abajo y la zona de afinado que siguen a continuación incluyen quemadores de oxicombustible. La fracción de entrada eléctrica del horno en el documento WO2020229559 A1 es de 41 % y el contenido de calcín en la mezcla puede ser de 50 %. Los gases de escape de la combustión en las zonas corriente abajo y de afinado se utilizan para precalentar la superficie de la mezcla en la zona corriente arriba.

[0030] En referencia al uso de captura de CO2:

[0031] Generalmente, un proceso de captura de CO<2>en procesos/plantas industriales consiste en dos etapas: (i) separación de CO<2>de una mezcla gaseosa efluente mediante una reacción selectiva con un material de separación («absorción» de CO<2>) y (ii) regeneración del material utilizado mediante una reacción inversa («desorción» de CO<2>). El material de separación puede reutilizarse para la captura de CO<2>mediante la repetición secuencial de las etapas (i) y (ii). Las aminas, en forma de disolventes o membranas o sorbentes porosos, son el material más ampliamente utilizado en el proceso de captura de CO<2>en la industria hasta la fecha, ya que la tecnología está madura y es posible una separación eficaz de amina y CO<2>mediante una reacción reversible. Sin embargo, un proceso de amina de este tipo (p. ej., usando monoetanolamina (MEA) acuosa) sigue siendo una mala opción, en particular en el contexto específico de la industria del vidrio hasta la fecha, por lo menos por las razones principales siguientes:

[0032] - el gas de combustión/gas de escape en los procesos conocidos de fabricación del vidrio muestra una baja concentración de CO<2>(generalmente inferior al 30 % y con frecuencia de aproximadamente 10 % a 20 % en volumen) y una baja pureza debido a la presencia de muchos otros componentes (principalmente N<2>, H<2>O, O<2>, NO<x>, SO<x>, etc.), lo que afecta en gran medida, por lo tanto, a la eficiencia del proceso de captura de CO<2>, y - el proceso de captura de CO<2>con amina requiere mucha energía para regenerar el sorbente amina (proceso de desorción), lo que afecta, por lo tanto, al consumo total de energía (y potencialmente a la emisión de CO<2>según la fuente de energía utilizada, lo que evidentemente resulta contraproducente en el presente contexto).

[0033] Además, los procesos de fabricación de vidrio conocidos generan volúmenes o caudales de gases de escape muy elevados, lo que también tiene impactos directos, sean cuales sean los métodos usados, en los costes de inversión y de explotación cuando se desea capturar el CO<2>de esos gases de escape.

[0034] Objetivo de la invención

[0035] El objetivo de la presente invención es superar las desventajas descritas anteriormente con respecto al estado de la técnica y resolver el problema técnico, es decir, proporcionar un proceso de fusión de vidrio para producir vidrio plano, utilizando medios de calentamiento por combustión y eléctricos, que muestre un consumo global de energía reducido y una disminución de las emisiones de CO<2>en comparación con un horno de fusión clásico, en particular en comparación con un horno de fusión híbrido clásico «de cabeza caliente».

[0036] Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un proceso de fusión de vidrio para producir vidrio plano, utilizando medios de calentamiento por combustión y eléctricos, que muestre una tasa de fusión superficial aceptable (en particular, una tasa de fusión superficial superior a 2 o, mejor, superior a 3 T/d/m<2>).

[0037] Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un proceso de fusión del vidrio para producir vidrio plano, utilizando medios de calentamiento por combustión y eléctricos y con una vida útil incrementada en comparación con un horno de fusión híbrido clásico de cabeza caliente.

[0038] Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un proceso de fusión del vidrio para producir vidrio plano, utilizando medios de calentamiento por combustión y eléctricos, que permita una captura del CO<2>simple y eficaz respecto a los costes.

[0039] Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un proceso de fusión del vidrio para producir vidrio plano, utilizando medios de calentamiento por combustión y eléctricos, que sea económicamente viable.

[0040] Descripción de la invención

[0041] La presente invención se refiere a un proceso de fusión de materiales vitrificables para producir vidrio plano, que comprende las etapas siguientes:

[0042] - provisión de un horno que comprende:

[0043] (i) un tanque de fusión M que comprende por lo menos una zona corriente arriba Z1 cubierta por una corona C1 y dotada de medios de calentamiento eléctricos; una zona corriente abajo Z2 cubierta por una corona C2 y dotada de medios de calentamiento por combustión 3 y una zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2,

[0044] (ii) un tanque de fusión F cubierto por una corona C4 y dotado de medios de calentamiento por oxicombustión, (iii) un cuello N cubierto por una corona C3 y que separa el tanque de fusión M y el tanque de afinado F, (Iv) por lo menos un medio de entrada X situado en el tanque de fusión M,

[0045] (v) un medio de salida O situado corriente abajo del tanque de afinado F, y

[0046] (vi) por lo menos un medio de extracción de gases de escape situado en la zona o zonas corriente arriba Z1, y que presenta la altura H1 de la corona C1 definida por : H1≤0,75*H2; en donde H2 es la altura de la corona C2 y la longitud L1 de la zona o zonas corriente arriba Z1 viene definida por: 0,25*(L1+L2)≤L1≤0,8 *(L1+L2); en donde L2 es la longitud de la zona corriente abajo Z2, y la longitud LT de dicha zona de transición T viene definida por : LT≤0,2*(L1+L2),

[0048] - la carga de los materiales vitrificables que comprenden materias primas y calcín en el tanque de fusión M con el medio o medios de entrada X, en donde la cantidad de calcín es de por lo menos 10 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables y las materias primas comprenden menos de 25 % en peso de compuestos de carbonato, - la fusión de los materiales vitrificables en el tanque de fusión M con los medios de calentamiento,

[0049] - el afinado del fundido en el tanque de afinado F mediante calentamiento con los medios de calentamiento por oxicombustión 3' alimentados por gas y/o hidrógeno,

[0050] - el flujo del fundido desde el tanque de afinado F hasta una zona de trabajo a través de los medios de salida O, - la captura de CO<2>de los gases de escape, en donde dichos gases de escape presentan una concentración de CO<2>de como mínimo el 35 %,

[0052] en donde la fracción de entrada eléctrica está comprendida entre 30 % y 85 % y en donde la etapa de captura de CO<2>de los gases de escape comprende la etapa o etapas de compresión y/o deshidratación.

[0054] Por lo tanto, la invención se basa en un enfoque novedoso e inventivo. En particular, los inventores han encontrado que mediante la combinación, en un proceso de fusión de vidrio para producir vidrio plano, de:

[0056] - el uso de un horno con un diseño específico que incluye una combinación de (i) separación de un tanque de fusión «híbrido» y una zona de afinado por combustión mediante un cuello y (ii) segmentación del tanque de fusión en dos zonas con diferentes alturas de corona (lo que proporciona una zona corriente arriba más fría y una zona corriente abajo más caliente, con una diferencia de temperatura significativa),

[0057] - el uso de oxígeno como comburente,

[0058] - el uso de gas y/o hidrógeno como combustible,

[0059] - el uso de una cantidad mínima de calcín en los materiales vitrificables,

[0060] - el uso de una cantidad mínima de materias primas descarbonatadas en los materiales vitrificables, y

[0061] - el uso de una fracción de entrada eléctrica específica y alta,

[0063] es posible obtener, simultáneamente:

[0065] - una tasa de fusión superficial aceptable,

[0066] - una vida útil del horno incrementada,

[0067] - una disminución significativa del consumo total de energía,

[0068] - una disminución significativa de la producción total de CO<2>,

[0069] - la posibilidad de extracción independiente de los gases de escape procedentes de la descomposición de materias primas (con un bajo contenido en impurezas de NOx y SOx) y gases de escape procedentes de la combustión, permitiendo de esta manera un tratamiento independiente y adecuado para cada uno, si se desea, y

[0070] - una reducción significativa del volumen de los gases de escape, así como un incremento significativo de la concentración de CO<2>en dichos gases de escape y de su pureza, permitiendo de esta manera utilizar un proceso de captura de CO<2>sencillo, eficaz y económico.

[0072] Mediante la implementación de todas las características de la invención, el proceso de la invención muestra una huella de CO<2>muy baja y resulta económicamente viable.

[0074] En la presente especificación y reivindicaciones, el experto en la materia entenderá perfectamente que, tal como se utilizan en el presente documento, los términos «un», «una», «el» y «la» significan «por lo menos uno» y no deben considerarse limitados a «solo uno», a menos que se indique explícitamente lo contrario. Además, en donde se indica un intervalo, se incluyen los extremos. Además, todos los valores de números enteros y de subdominio en el intervalo numérico están expresamente incluidos, como si se hubiesen escrito explícitamente. Finalmente, las expresiones «corriente arriba» y «corriente abajo» se refieren a la dirección de flujo del vidrio y se deben entender en su sentido habitual, es decir, en el sentido de a lo largo de la dirección media de movimiento de los materiales vitrificables/el fundido de vidrio, desde el medio o medios de entrada hasta el medio o medios de salida. La expresión «parte corriente arriba» se refiere al primer tercio corriente arriba de la longitud, en donde dicha longitud está situada a lo largo del eje horizontal y longitudinal del horno. La expresión «parte corriente abajo» se refiere al último tercio corriente abajo de dicha longitud.

[0076] Otras características y ventajas de la invención resultarán más evidentes a partir de la lectura de la siguiente descripción de realizaciones preferentes y figuras, proporcionadas a modo de ejemplos sencillos, ilustrativos y no limitativos.

[0077] La FIG.1 es un diagrama de flujo de una realización del proceso de la invención.

[0078] La FIG. 2 es una vista de planta esquemática (sección transversal vertical) de una realización de un horno de la invención.

[0079] La FIG.3 es una vista de planta esquemática (sección transversal horizontal) de una realización de un horno de la invención.

[0080] La FIG.4 es una vista de planta esquemática (sección transversal horizontal) de una realización de un horno de la invención.

[0081] La FIG. 5 es una vista de planta esquemática (sección transversal horizontal) de una realización de horno de la invención.

[0082] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG.1, el proceso para fundir materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende una primera etapa de proporcionar un horno específico, en donde dicho horno 1 comprende : (i) un tanque de fusión M que comprende por lo menos una zona corriente arriba Z1 cubierta por una corona C1 y dotada de medios de calentamiento eléctricos 2; una zona corriente abajo Z2 cubierta por una corona C2 y dotada de medios de calentamiento por combustión 3 y una zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2, (ii) un tanque de afinado F cubierto por una corona C4 y dotado de medios de calentamiento por oxicombustión, 3’,

[0083] (iii) un cuello N cubierto por una corona C3 y que separa el tanque de fusión M y el tanque de afinado F, (iv) por lo menos un medio de entrada X situado en el tanque de fusión M,

[0084] (v) un medio de salida O situado corriente abajo del tanque de afinado F, y

[0085] (vi) por lo menos un medio de extracción de gases de escape situado en la zona o zonas corriente arriba Z1, y que presenta la altura H1 de la corona C1 definida por : H1≤0,75*H2; en donde H2 es la altura de la corona C2 y la longitud L1 de la zona o zonas corriente arriba Z1 viene definida por: 0,25*(L1+L2)≤L1≤0,8 *(L1+L2); en donde L2 es la longitud de la zona corriente abajo Z2, y la longitud LT de dicha zona de transición T viene definida por : LT≤0,2*(L1+L2).

[0086] Según la invención y como se utiliza habitualmente en la técnica del vidrio, la expresión «tanque de fusión» se refiere a un tanque que define una zona en la que los materiales vitrificables (materias primas y/o calcín) se cargan y se funden mediante calentamiento, y que comprende, cuando el horno está en funcionamiento, un fundido y una «manta» de materiales vitrificables no fundidos que flota sobre el fundido y que se funde progresivamente, y por lo tanto se reduce de corriente arriba a corriente abajo en el tanque de fusión.

[0087] Según la invención y tal como se utiliza habitualmente en la técnica del vidrio, la expresión «tanque de afinado» se refiere a un tanque que define una zona donde ya no hay más «manta» de materiales vitrificables no fundidos que flotan sobre el fundido en donde el fundido de vidrio se calienta a temperaturas superiores a las temperaturas del tanque de fusión (generalmente superiores a 1400 °C o incluso superiores a 1450 °C), con el fin de refinar el vidrio (principalmente mediante la eliminación de la mayor parte de burbujas). Este tanque de afinado también se denomina habitualmente «tanque de clarificación» en la técnica.

[0088] Según la invención, el «cuello» que separa el tanque de fusión y el tanque de afinado, se refiere a un estrechamiento en anchura y en altura (corona) respecto a la zona corriente abajo del tanque de fusión (zona Z2) y respecto a la zona corriente arriba del tanque de afinado F. La apertura del cuello según la invención se encuentra solo parcialmente por debajo de la superficie libre del fundido/manta de vidrio, dejando de esta manera una abertura libre por encima del fundido/manta de vidrio.

[0089] Este diseño de horno, con una segmentación zonal de los tanques de fusión y afinado, junto con una segmentación en altura de la corona de fusión, aporta muchas ventajas en lo que respecta a consumo de energía/emisiones de CO<2>y estabilidad mecánica/vida útil del horno.

[0090] En particular, con una combinación de (i) separación del tanque de fusión y el tanque de afinado por un cuello y (ii) segmentación del tanque de fusión en dos zonas con diferentes alturas de corona en un diseño específico (que proporciona de esta manera una zona corriente arriba más fría y una zona corriente abajo más caliente, con una diferencia de temperatura significativa), el consumo global de energía del horno puede reducirse significativamente, a la vez que se mantiene una fracción elevada de entrada eléctrica (reduciendo de esta manera las emisiones de CO<2>), se mantiene una tasa de fusión superficial aceptable y se mejora la estabilidad mecánica y la vida útil del horno. Las coronas de fusión en la invención (C1 y C2) están diseñadas específicamente para aprovechar ambas ventajas de las zonas de «cabeza fría» y «cabeza caliente» y crear un gradiente de temperaturas desde corriente arriba, con temperaturas relativamente bajas (inferiores a 1100 °C), hacia corriente abajo, con temperaturas relativamente altas (superiores a 1300 °C).

[0091] En particular, el horno de la invención permite un control completo de (i) las temperaturas en cada zona y (ii) la repartición/extracción de gases de escape entre ambas zonas del tanque de fusión y entre el tanque de fusión y el tanque de afinado, con el fin de optimizar el consumo de energía, evitar lo máximo posible la corrosión por álcalis, y también optimizar la captura de CO<2>.

[0092] El horno de la invención además resulta ventajoso para generar al mismo tiempo una fuerte diferencia de temperatura entre las partes de corriente arriba y corriente abajo del tanque de fusión y para evitar, lo máximo posible, que los gases de escape procedentes del tanque de afinado fluyan de vuelta hacia el tanque de fusión.

[0093] Desde el punto de vista de la eficiencia energética, el horno de la invención resulta ventajoso, ya que permite:

[0094] - segmentar atmósferas y cortar la radiación térmica desde el tanque de afinado hacia el tanque o tanques de fusión, con el fin de confinar eficientemente la energía en la zona donde se necesitan altas temperaturas (zona de afinado), y

[0095] - extraer los gases de escape de la parte de corriente arriba/salida a la temperatura más baja posible, con el fin de limitar el calentamiento inútil de los gases liberados de los materiales vitrificables y con el fin de opcionalmente maximizar la transferencia de calor de los gases de combustión a los materiales vitrificables y al fundido de vidrio. Desde el punto de vista de la tasa de fusión superficial, resulta ventajoso ya que permite alcanzar temperaturas relativamente altas (>1300 °C) en la parte corriente abajo del tanque de fusión con el fin de mejorar la cinética de fusión de los materiales vitrificables.

[0096] Desde el punto de vista de la corrosión, resulta ventajoso ya que permite :

[0097] - separar las atmósferas entre los tanques de fusión y afinado, lo que permite limitar/evitar el reflujo de gases de escape de la zona de afinado, que son ricos en álcali debido a las altas temperaturas requeridas para el afinado y que, por lo tanto, son muy corrosivos, y

[0098] - tener una restricción del flujo global de vidrio fundido que reducirá ventajosamente la fuerza de la convección del vidrio en el tanque de fusión y reduce la velocidad del vidrio, y por lo tanto disminuye el desgaste y la corrosión del refractario en el fondo.

[0099] Finalmente, el horno de la invención con su segmentación específica entre los tanques de fusión y afinado (a través de un cuello) también permite disociar completamente el dimensionado (longitudes, anchuras y alturas de corona) y la naturaleza de los refractarios de los tanques de fusión y afinado, y por lo tanto optimizar cada tanque considerando la eficiencia energética, la calidad del vidrio, las restricciones de espacio en la planta y las restricciones mecánicas/estructurales/otras.

[0100] Las FIGS. 2 y 3 ilustran una realización de un horno 1 de la invención (FIG. 2: sección transversal vertical, FIG. 3: sección transversal horizontal).

[0101] El horno 1 de la invención comprende un tanque de fusión M, un cuello N y un tanque de afinado F. Los conjuntos de M, N y F se fabrican habitualmente con materiales refractarios resistentes a las temperaturas, a la corrosión de los humos y a la acción agresiva de los materiales fundidos. El nivel ilustrativo de fusión del vidrio (excluyendo la manta de la mezcla) en el tanque se muestra mediante una línea discontinua en la FIG.2.

[0102] Según la invención y tal como se ilustra en las FIGS.2 y 3, el horno 1 comprende por lo menos un medio de entrada X en el tanque de fusión M, con el fin de cargar el horno con materiales vitrificables (materias primas de vidrio y/o calcín).

[0103] Con el fin de mejorar la distribución sobre la superficie del tanque de fusión M, se deben proporcionar varios medios de entrada situados corriente arriba del tanque de fusión M (o, en otras palabras, en la zona Z1), es decir, dos o tres medios de entrada. Preferentemente, y tal como es conocido de la técnica, por lo menos un medio de entrada X se encuentra corriente arriba del tanque de fusión M, ya sea en la anchura de dicho tanque y/o lateralmente en su longitud. Tal como se ilustra en las FIGS.2 y 3, el horno 1 de la invención comprende un tanque de fusión M, que comprende: - por lo menos una zona corriente arriba Z1 cubierta por una corona C1 y que comprende medios de calentamiento eléctrico 2,

[0104] - una zona corriente abajo Z2 cubierta por una corona C2 y que comprende medios de calentamiento eléctricos 2 y medios de calentamiento por combustión 3,

[0105] - una zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2.

[0106] Según una realización ventajosa, la zona corriente abajo Z2 comprende medios adicionales de calentamiento eléctricos, tal como se ilustran en las FIGS.2 y 3.

[0107] Los medios de calentamiento eléctricos 2 según la invención se encuentran situados preferentemente en la parte inferior del tanque de fusión M y, preferentemente también, están compuestos por electrodos sumergidos. Los electrodos están dispuestos ventajosamente en un patrón de rejilla (tablero de ajedrez) múltiplo de 3 o 2, para facilitar la conexión a transformadores y el equilibrio de la corriente eléctrica. Por ejemplo, el número de electrodos está diseñado para limitar la potencia máxima de cada electrodo a 200 kW, respetando una densidad de corriente máxima de 1,5 A/cm<2>en la superficie del electrodo. Por ejemplo, la altura de los electrodos sumergidos se encuentra entre 0,3 y 0,8 veces la altura de la masa fundida de vidrio.

[0108] Los medios de calentamiento por combustión 3 en la zona corriente abajo Z2 en el tanque de fusión M están compuestos especialmente por quemadores. En particular, pueden estar habitualmente dispuestos en filas y estar organizados a lo largo de paredes laterales de dicha zona, p. ej., a un lateral o alternativamente en cada lateral de la misma para extender las llamas sobre prácticamente todo la anchura de dicha zona. También pueden estar, alternativa o adicionalmente, situados en la corona C2, que promueve la transferencia de calor a la mezcla y, por lo tanto, resulta ventajoso para reducir la duración de la mezcla y evitar que la manta de la mezcla llegue al final de la zona corriente abajo Z2 y, de esta manera, al extremo corriente abajo del tanque de fusión.

[0109] Los medios de calentamiento por combustión 3 pueden ser alimentados con combustible y aire, o combustible y oxígeno, o combustible y un gas que esté enriquecido en oxígeno. El combustible puede ser fósil, gas natural, biogás, hidrógeno, amoníaco, gas sintético o una mezcla de los mismos.

[0110] Según una realización ventajosa, por lo menos una zona corriente arriba Z1 puede comprender medios adicionales auxiliares de calentamiento por combustión (p. ej., quemadores, no ilustrados en las FIGS.), con el fin de permitir un control de la temperatura de la corona C1 (p. ej., para limitar la variación de temperatura a lo largo de la zona Z1) y elevar la temperatura si cae por debajo de un nivel determinado (p. ej., por debajo de 600 °C). En particular, estos medios auxiliares de calentamiento por combustión pueden estar ventajosamente situados en la corona C1, para reducir la ocupación de espacio en el volumen libre por encima del fundido/manta de la mezcla.

[0111] La zona corriente arriba Z1 según la invención presenta una corona C1. La zona corriente abajo Z2 según la invención presenta una corona C2.

[0112] Según la invención, la altura H1 de la corona C1 se define por : H1≤0,75*H2; en donde H2 es la altura de la corona C2. En la invención, el cambio en la altura entre las coronas C1 y C2 a lo largo del tanque de fusión M implica una zona de transición T.

[0113] Por «altura» para una corona en la invención, se entiende, en el presente documento y en toda la especificación y reivindicaciones, la altura interna media (tal como se ilustra en la FIG. 2), desde la superficie interna de dicha corona hasta el fundido de vidrio (excluyendo la manta de la mezcla, si está presente). La altura H1 de la corona C1 puede ser sustancialmente constante a lo largo de la longitud de dicha corona, o alternativamente, puede variar a lo largo de la longitud de dicha corona. La altura H1 de la corona C1 puede ser sustancialmente constante a lo largo de la anchura de dicha corona, o alternativamente, puede variar en la anchura de dicha corona (p. ej., en el caso de una corona arqueada/abovedada). La altura H2 de la corona C2 puede ser sustancialmente constante a lo largo de la longitud de dicha corona, o alternativamente, puede variar a lo largo de la longitud de dicha corona. La altura H2 de la corona C2 puede ser sustancialmente constante a lo largo de la anchura de dicha corona, o alternativamente, puede variar en la anchura de dicha corona (p. ej., en el caso de una corona arqueada/abovedada).

[0114] Según una realización de la invención, la altura H1 de la corona C1 se define por : H1≤0,7*H2, preferentemente, H1≤0,6*H2 e incluso, H1≤0,5*H2. Ello permite mejorar las ventajas descritas anteriormente de la invención.

[0115] Según la invención, la longitud L1 de por lo menos una zona corriente arriba Z1 se define por: 0,25*(L1+L2)≤L1≤0,8*(L1+L2); en donde L2 es la longitud de la zona corriente abajo Z2.

[0116] Por «longitud» se entiende en el presente documento y en toda la especificación y las reivindicaciones, la dimensión considerada a lo largo de la corriente de vidrio.

[0117] Según otra realización de la invención, la longitud L1 de por lo menos una zona corriente arriba Z1 se define por: 0,3*(L1+L2)≤L1, preferentemente, 0,4*(L1+L2) ≤ L1 e incluso 0,5*(L1+L2)≤L1. Ello permite mejorar las ventajas descritas anteriormente de la invención.

[0118] Según otra realización de la invención, la longitud L1 de la zona o zonas corriente arriba Z1 se define por: L1≤0,75*(L1+L2), preferentemente L1≤0,7*(L1+L2).

[0119] Cabe mencionar que la longitud total del tanque de fusión puede ser un poco mayor (p. ej., del orden de 10 % a 15 %) que la suma (L1+L2). De hecho, es común en la técnica proporcionar la parte terminal corriente arriba del tanque de fusión con una primera zona Z0 (generalmente denominada «cuba de alimentación», en inglés,doghouse) para la introducción de los materiales vitrificables y su empuje en dirección al fundido (no ilustrado en las FIGS.).

[0120] La corona C1 según la invención puede ser arqueada o abovedada, o alternativamente, puede ser plana.

[0121] Independientemente de la corona C1, la corona C2 según la invención puede ser arqueada o abovedada, o alternativamente, puede ser plana.

[0122] Ventajosamente, la corona C1 puede estar compuesta de refractarios fabricados en esencialmente sílice (p. ej., sílice de alta pureza). Es conocido que los refractarios de sílice son más sensibles a la corrosión (en comparación con la alúmina, por ejemplo), pero, gracias a la existencia del cuello que separa los tanques de fusión y de afinado en la invención, hay menos álcalis en los humos presentes en los tanques de fusión.

[0123] La ventaja de la sílice es su bajo coeficiente de dilatación si la temperatura es superior a aproximadamente 600 °C, lo que permite soportar altas variaciones de temperatura sin alterar la superestructura de la corona.

[0124] Alternativamente, la corona C1 y/o la corona C2 pueden estar compuestas de refractarios constituidos esencialmente de alúmina o AZS (alúmina-zirconia-sílice), que presentan una mejor resistencia a la corrosión y, por lo tanto, una mayor vida útil.

[0125] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG. 2, el horno comprende un tanque de fusión M que comprende por lo menos una zona corriente arriba Z1 y una zona corriente abajo Z2 con diferentes alturas de corona, C1 con una altura H1 y C2 con una altura H2.

[0126] En el horno dispuesto en el proceso según la invención, el cambio de altura entre las coronas C1 y C2 a lo largo del tanque de fusión M implica una zona de transición T.

[0127] Según la invención, la longitud LT de la zona de transición T se define por : LT≤0,2*(L1+L2), preferentemente LT≤0,15*(L1+L2), o incluso LT≤0,1*(L1+L2).

[0128] Según una realización, la zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2 puede ser una pared a dos aguas. La pared a dos aguas, según una realización, puede ser una pared vertical o una pared inclinada corta (que permite una transición progresiva). En la presente realización, la corona C1 presenta preferentemente una superficie interior que está esencialmente al mismo nivel o ligeramente por debajo del borde inferior de la pared a dos aguas. La pared a dos aguas puede estar compuesta por una pared posterior suspendida. Una pared posterior suspendida según la invención puede ser, por ejemplo, una como la descrita en la solicitud de patente US5011402A. Alternativamente, la pared a dos aguas puede descansar sobre la superficie exterior de la corona C1.

[0129] Según otra realización, la zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2 es una pared pantalla. La expresión «pared pantalla» en la invención se refiere a una pared que presenta un borde inferior que se extiende por debajo de la superficie interna de la corona C1, y por lo tanto más cerca del fundido de vidrio, pero que deja un espacio libre por encima de dicho fundido de vidrio. La presente realización tiene la ventaja de reducir adicionalmente el intercambio de calor por radiación entre las zonas corriente arriba y corriente abajo del tanque de fusión, y de separar mejor los gases de escape emitidos de Z1 y Z2, permitiendo al mismo tiempo que los materiales vitrificables empujados desde corriente arriba pasen a través del espacio libre que queda. Por ejemplo, esta pared pantalla puede ser una pared suspendida enfriada por aire, tal como es conocida de la técnica. Una pared pantalla según la invención puede estar compuesta por una pared pantalla en forma de U suspendida, como por ejemplo se describe en la solicitud de patente US3399046A.

[0130] Según una realización adicional, la zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2 comprende por lo menos un escalón. En una configuración con una etapa, el cambio en la altura de las coronas C1 y C2 se obtiene mediante una zona de transición T que comprende, de C1 a C2: una primera pared a dos aguas, una corona corta a una altura intermedia entre H1 y H2 y una segunda pared a dos aguas. Esta configuración presenta la ventaja de facilitar la fabricación e incrementar la estabilidad de la transición entre la corona C1 y la corona C2.

[0131] La expresión «longitud de la zona de transición» se refiere en el presente párrafo y en toda la especificación y reivindicaciones, la dimensión de dicha zona considerada a lo largo de la corriente de vidrio y que incluye el grosor de la pared o paredes (incluso si se superponen y/o se solapan con la corona C1 y/o la corona C1).

[0132] Según una realización ventajosa, la zona de transición está compuesta de refractarios fabricados esencialmente en sílice.

[0133] Ventajosamente, según otra realización, la corona C1 y la zona de transición T están fabricadas en el mismo material refractario, a fin de evitar la dilatación entre materiales y/o de evitar la corrosión entre materiales. Preferentemente, están compuestos de refractarios fabricados esencialmente en sílice.

[0134] También ventajosamente, según otra realización, la corona C1, la corona C2 y la zona de transición T están fabricadas en el mismo material refractario, a fin de evitar la dilatación entre materiales y/o de evitar la corrosión entre materiales. Preferentemente, están compuestos de refractarios fabricados esencialmente en sílice.

[0135] Según la invención, el horno comprende un tanque de afinado F cubierto por una corona C4 y dotado de medios de calentamiento por oxicombustión 3'.

[0136] La expresión «medios de oxicombustión» 3’ según la invención se refiere a medios de combustión alimentados por oxígeno gaseoso (O<2>) como comburente. Generalmente, el comburente gaseoso O<2>suministrado a los hornos de fusión de vidrio es de por lo menos 90 % de pureza, o incluso de por lo menos 95 % de pureza. Una ventaja de utilizar oxígeno gaseoso como comburente, en comparación con el uso de aire, es la drástica reducción de los denominados contaminantes corrosivos «NOx» que aparecen durante la combustión. Incluso si pudieran estar presentes todavía en el gas de combustión (dependiendo de la pureza de O<2>y la cantidad de aire parásito), será en cantidades muy bajas. Los medios de calentamiento por oxicombustión 3' del tanque de afinado F según la invención pueden estar compuestos por quemadores, dispuestos ventajosamente a lo largo de las paredes laterales del tanque de afinado. Además, los quemadores están ventajosamente espaciados entre sí con el fin de distribuir el suministro de energía sobre una porción, preferentemente la parte corriente arriba (por ejemplo, sobre aprox. El 50 % de la longitud) del tanque de afinado F. También se disponen habitualmente en filas a un lado o, alternativamente, a cada lado del tanque de afinado F y, preferentemente, en disposición escalonada (para extender las llamas prácticamente en toda la anchura de dicho tanque).

[0137] La corona C4 según la invención es preferentemente arqueada o abovedada.

[0138] Según una realización ventajosa, el tanque de afinado F puede comprender medios de calentamiento eléctricos adicionales (no ilustrados en las FIGS.), en particular en la parte corriente arriba de dicho tanque de afinado (por ejemplo, en aprox. el 50 % de su longitud). Lo anterior permite incrementar la fracción de entrada eléctrica y, en consecuencia, incrementar la eficiencia energética y, por lo tanto, reducir la emisión de CO<2>.

[0139] Según la invención, el horno comprende un cuello N cubierto por una corona C3 y que separa/segmenta el tanque de fusión M y el tanque de afinado F.

[0140] Según la invención, el «cuello» que separa el tanque de fusión M y el tanque de afinado F se refiere a un estrechamiento en anchura y en altura (corona) respecto a la zona corriente abajo del tanque de fusión (zona Z2) y respecto a la zona corriente arriba del tanque de afinado F. La abertura del cuello según la invención se encuentra solo parcialmente por debajo de la superficie libre del fundido/manta de vidrio, dejando de esta manera una abertura libre por encima del fundido/manta de vidrio.

[0141] De acuerdo con la definición de cuello según la invención, la anchura W<N>del cuello N es la siguiente: W<N><W<M>, en donde W<M>es la anchura del tanque de fusión M. Además, de acuerdo con la definición de un cuello según la invención, la anchura W<N>del cuello N es la siguiente: W<N><W<F>, en donde W<F>es la anchura del tanque de afinado F.

[0142] El término «anchura» en la invención se refiere en el presente párrafo y en toda la especificación y las reivindicaciones, la dimensión (de media) perpendicular a la corriente de vidrio.

[0143] Este diseño de horno, con una segmentación de los tanques de fusión y de afinado, aporta muchas ventajas en favor del consumo de energía/emisiones de CO<2>y en favor de la estabilidad mecánica/vida útil del horno. En particular, ventajosamente en el contexto de la presente invención, este horno con su diseño segmentado específico permite tratar los gases de escape del tanque de fusión (zona Z1 y/o zona Z2) y los gases de escape del tanque de afinado de manera independiente, si se desea.

[0144] La base del cuello N en la invención puede estar situada esencialmente al nivel del suelo/fondo del tanque de fusión M, o por encima de dicho nivel o por debajo de dicho nivel. Además, la base del cuello N puede estar situada esencialmente al nivel del suelo/fondo del tanque de afinado F, o por encima de dicho nivel o por debajo de dicho nivel. Según una realización, el cuello N no comprende ningún medio de calentamiento, p. ej., ningún medio de calentamiento eléctrico.

[0145] La corona C3 según la invención puede ser arqueada o abovedada, o alternativamente, puede ser plana. De acuerdo con la definición de cuello según la invención, la corona C3 del cuello N presenta una altura H3 que es menor que la altura H2 de la corona C2 del tanque de fusión M. También de acuerdo con la definición de cuello según la invención, la corona C3 del cuello N presenta una altura H3 que es menor que la altura H4 de la corona del tanque de afinado F. Según todavía otra realización ventajosa de la invención, el horno puede comprender una pared extraíble situada en el cuello (p. ej., una barra de escoriado que sale de la pared lateral del cuello), con el fin de (i) detener los posibles materiales vitrificables no fundidos que podrían llegar al final del tanque de fusión y evitar que pasen por el cuello hacia el tanque de afinado y (ii) controlar la intensidad o eliminar el flujo hacia atrás del fundido de vidrio desde el tanque de afinado hacia el tanque de fusión.

[0146] Según todavía otra realización ventajosa de la invención, el horno puede comprender una pared extraíble situada en el cuello (p. ej., una pared pantalla que atraviesa la corona del cuello) con el fin de incrementar la segmentación de los tanques de fusión y afinado en términos de atmósfera y radiaciones térmicas.

[0147] Según la invención, el horno comprende un medio de salida O situado corriente abajo del tanque de afinado F para que el vidrio fundido llegue a una zona de trabajo. Según una realización, el medio de salida O generalmente está compuesto por un cuello, con el fin de guiar el fundido hacia una zona de trabajo generalmente denominada «extremo de trabajo» o también «zona de acondicionado». Alternativamente, los medios de salida O están compuestos por una garganta (es decir, una abertura completamente sumergida en el fundido de vidrio, sin dejar superficie libre por encima de ella), con el fin de dirigir el fundido hacia una zona de trabajo que incluye, por ejemplo, uno o más hornos de antesolera. La zona de trabajo según la invención puede comprender, por ejemplo, una zona de acondicionamiento en la que se realiza un acondicionamiento térmico por enfriamiento controlado antes de que la masa fundida de vidrio abandone dicha zona a través de una salida a una zona de conformado. Una zona de conformado de este tipo puede comprender, por ejemplo, una instalación de flotación y/o una instalación de laminación.

[0148] Según la invención (tal como se ilustra en las FIGS.2 y 3), el horno comprende por lo menos un medio de extracción 4 de gases de escape situado en la zona o zonas corriente arriba Z1, preferentemente en proximidad al medio o medios de entrada X, con el fin de recuperar y transferir calor de los gases de escape al fundido de vidrio y/o a los materiales vitrificables no fundidos en el tanque de fusión M.

[0149] Según una realización de la invención, el horno comprende, además, por lo menos un medio de extracción de gases de escape en la zona corriente abajo Z2 y/o por lo menos un medio de extracción de gases de escape en el tanque de afinado F (no ilustrado en las FIGS).

[0150] En el caso de que haya un medio de extracción presente en la zona Z2, ello permite ventajosamente extraer gases de escape de la zona Z2 corriente abajo si estos gases son rico en álcalis (y evitar de esta manera la condensación y la posterior corrosión en la zona Z1).

[0151] En el caso de que haya presente un medio de extracción en el tanque de afinado F, preferentemente se sitúa en la parte corriente arriba del tanque de afinado.

[0152] Preferentemente, en la invención, el medio o medios de extracción 4 se encuentran en las paredes laterales, en un lateral o en ambos laterales.

[0153] En particular, resulta ventajoso energéticamente en la invención que los gases de escape se extraigan al máximo desde corriente arriba del horno, y en particular desde corriente arriba del tanque de fusión. Por ejemplo, se puede extraer ventajosamente por lo menos el 25 % de los gases de escape generados en la zona de fusión desde corriente arriba del tanque de fusión. No obstante, extraer una parte de los gases de escape desde corriente abajo del tanque de fusión podría resultar ventajoso para limitar los riesgos relacionados con el ataque alcalino de los materiales refractarios de la corona. De hecho, la evaporación de álcalis se incrementa con la temperatura y la concentración de álcalis en los gases de escape será entonces mayor en la parte corriente abajo de la zona de fusión. Los gases de escape con concentraciones de álcali mayores podrían generar problemas relacionados con la condensación en zonas más frías de la superestructura/corona, por lo que sería mejor descargarlos desde corriente abajo. Además, extraer una parte de los gases de escape desde corriente arriba en el tanque de fusión podría resultar ventajoso debido a que en esa zona corriente arriba, los gases de escape están esencialmente compuestos por gases liberados a partir de la descomposición de materias primas y, por lo tanto, son pobres en álcalis. Finalmente, extraer una parte de los gases de escape del tanque de afinado podría resultar ventajoso, ya que los gases de escape en el tanque de afinado están todavía más cargados de álcalis debido a las temperaturas más altas requeridas para el afinado.

[0154] Además, resulta adicionalmente ventajoso en la invención que los gases de escape (por lo menos una gran parte de ellos) generados a partir de la descomposición de materias primas en la zona corriente arriba Z1 del tanque de fusión puedan ser extraídos (y de esta manera, tratados) casi independientemente de los gases de escape que proceden de la combustión (en la zona Z2 y/o en el tanque de afinado). De hecho, los gases de escape que ocurren en la zona Z1 son pobres en NOx y SOx y, por lo tanto, facilitan la captura de CO<2>.

[0155] En una realización ventajosa de la invención, ilustrada en la FIG.4, el horno de la invención comprende un tanque de fusión M ampliado lateralmente y dotado de uno o más medios de entrada X' y X'' situados en cada lado lateral, de modo que el tanque de fusión comprende dos zonas corriente arriba diferentes Z1' y Z1'' y dos zonas de transición T' y T'', con dos corrientes de vidrio opuestas que convergen en una zona central corriente abajo Z2.

[0156] En esta configuración:

[0157] - la altura H1' de la corona de fusión C1' se define por: H1'≤0,75*H2,

[0158] - la altura H1’' de la corona de fusión C1'’ se define por: H1’’≤0,75*H2,

[0159] - la longitud L1' de la zona o zonas corriente arriba Z1' se define por : 0,25*(L1'+L2)≤L1'≤0,8*(L1'+L2),

[0160] - la longitud L1’' de la zona o zonas corriente arriba Z1'’ se define por: 0,25*(L1’'+L2)≤L1'’≤0,8*(L1’'+L2),

[0161] - la longitud LT' de la zona de transición T' se define por: LT'≤0,2*(L1'+L2), y

[0162] - la longitud LT’' de la zona de transición T'’ se define por: LT’’≤0,2*(L1’’+L2).

[0163] En la presente configuración también:

[0164] - el tanque de fusión comprende una corona corriente abajo C2 y dos coronas corriente arriba, C1' y C1". Las coronas C1' y C1" pueden estar configuradas, cada una, de manera independiente según realización de la invención relacionada con la corona C1. Por ejemplo, las coronas corriente arriba C1' y C1" pueden presentar la misma altura o diferentes alturas, H1' y H1";

[0165] - el tanque de fusión comprende dos zonas de transición, T' y T". Cada una de ellas puede estar configurada de forma independiente según cualquier realización de la invención relacionada con la zona de transición T.

[0166] En la presente configuración también, por ejemplo, los medios de calentamiento por combustión 3 están situados tal como se ilustra en la FIG.4, en la pared del tanque de fusión situada frente al cuello, por ejemplo, hay dos quemadores. Alternativamente, por ejemplo, los medios de calentamiento por combustión 3 están situados en la corona C2.

[0167] En la presente configuración/realización ventajosa, cada zona corriente arriba, cada corona corriente arriba y cada medio de entrada es según la invención y sus realizaciones, y puede estar diseñada de forma independiente de la otra zona corriente arriba, corona corriente arriba y medio de entrada, respectivamente, de acuerdo con la descripción, anteriormente. Por lo tanto, en aras de la claridad, las características descritas anteriormente en relación con Z1 son aplicables a Z1' y Z1" de forma independiente; las características descritas anteriormente en relación con C1 son aplicables a C1' y C1" de forma independiente; las características descritas anteriormente en relación con T son aplicables a T' y T" de forma independiente, y las características descritas anteriormente en relación con X son aplicables a X' y X" de forma independiente. Además, las características ventajosas específicas descritas en relación con M, C2, C3, C4, N, F, etc. también son aplicables a la presente configuración específica, con las mismas ventajas. Se describen diseños específicos de hornos de vidrio con una segmentación por un cuello entre el tanque de fusión y el tanque de afinado en la solicitud de patente europea EP21200998.9.

[0168] Según una realización particular, el horno de la invención se define por lo siguiente:

[0170] 0,1*W<F>≤ W<N>≤ 0,6*W<F>;

[0172] W<M>≥ 1,4*W<N>;

[0173] en donde W<M>es la anchura del tanque de fusión M,

[0174] W<F>es la anchura del tanque de afinado F,

[0175] y W<N>es la anchura del cuello N.

[0176] La presente realización permite mejorar las ventajas descritas anteriormente de la invención, y en particular:

[0177] - separar mejor las atmósferas entre los tanques de fusión y de afinado, limitando de esta manera el reflujo de vapores corrosivos del tanque de afinado al tanque de fusión,

[0178] - mejorar el corte de la radiación térmica del tanque de afinado hacia el tanque de fusión,

[0179] - mejorar la restricción del flujo global de vidrio fundido o incluso eliminar el flujo hacia atrás.

[0180] Preferentemente también, el horno se define por 0,2*W<F>≤W<N>≤0,6*W<F>, o incluso por 0,3*W<F>≤W<N>≤0,5*W<F>. Lo anterior permite encontrar un buen compromiso entre dos requisitos opuestos: por un lado, el cuello o cuellos entre la zona de fusión y la zona de afinado deberían ser idealmente lo más estrechos posible con el fin de (1) reducir la apertura entre las superestructuras/coronas de fusión y afinado y (2) generar un obstáculo a la fuerza de convección global del vidrio fundido en el tanque de fusión, y, por otro lado, el cuello debería ser idealmente lo más ancho posible para limitar la velocidad del vidrio dentro del cuello, a fin de limitar el desgaste/corrosión de las paredes refractarias del cuello. Preferentemente, el horno de la invención se define por ≥1,5*W<N>, o incluso W<M>≥1,8*W<N>. Más preferentemente, el horno de la invención se define por W<M>≥2*W<N>. Lo anterior permite alcanzar una mayor restricción de la anchura en el cuello N y para mejorar el corte de la radiación térmica, para permitir una mejor separación de la atmósfera y generar una restricción del flujo de vidrio fundido.

[0181] Según realizaciones, el horno puede comprender un tanque de fusión y un cuello; o dos tanques de fusión y dos cuellos; o incluso tres tanques de fusión y tres cuellos. Estas realizaciones se describen extensamente en la solicitud de patente europea EP21200998.9.

[0182] En la configuración específica de «dos tanques de fusión», ilustrada en la FIG. 5, el horno para fundir materiales vitrificables comprende dos tanques de fusión M' y M", dos cuellos N' y N" (uno para cada tanque de fusión) y por lo menos dos medios de entrada X' y X" (uno para cada tanque de fusión).

[0183] La presente configuración resulta particularmente ventajosa en comparación con la configuración de un tanque de fusión (FIG.3) ya que permite:

[0184] - reducir la luz de la corona de cada tanque de fusión para una misma superficie global de tanque de fusión y longitud de horno (la longitud generalmente es más una restricción que la anchura). La reducción de la luz de la corona permite

[0185] (i) reducir las tensiones en el interior de los materiales de la corona, y por consiguiente, reducir el riesgo de deformación del material y de hundimiento de la corona. Lo anterior hará posible el uso de materiales refractarios que son más resistentes a la corrosión y menos resistentes a la deformación, tales como la alúmina o la espinela, y de este modo incrementará la vida útil del horno,

[0186] (ii) reducir la altura media de la corona en el caso de coronas con forma arqueada C1 y/o C2, lo que lleva a una menor transferencia horizontal de la radiación, y posteriormente a una mejor transferencia de calor del gas de escape al fundido de vidrio en el caso de extracción del gas de escape de los tanques de fusión,

[0187] - para una misma anchura total de cuello (W<N'>+W<N">) y en caso de un corona de cuello arqueada C3, para reducir la superficie de la abertura entre los tanques de fusión y afinado,

[0188] - para una misma anchura total de cuello (W<N'>+W<N">), para reducir la fuerza de la convección del vidrio en el tanque de fusión,

[0189] - para facilitar el mantenimiento del horno en la zona de fusión. De hecho, con dos tanques de fusión, es posible aislar un tanque de fusión respecto al resto del horno y enfriarlo, mientras se continúa con la producción en el otro tanque de fusión. Entonces es posible incrementar la vida útil total del horno, mediante la sustitución de los materiales refractarios desgastados en las zonas de fusión, que son la zona más crítica en cuanto a desgaste/corrosión.

[0190] En la presente configuración, el horno presenta dos tanques de fusión, M’ y M", en donde cada tanque de fusión presenta su zona corriente arriba, Z1' o Z1", su corona corriente arriba, C1' o C1", su zona corriente abajo, Z2' o Z2", su zona de transición, T' o T", y su medio de entrada, X' o X". Además, cada tanque de fusión M' y M" está separado del tanque de afinado F por un cuello, N' y N", respectivamente.

[0191] En esta configuración, según la invención:

[0192] - la altura H1' de la corona de fusión C1' se define por: H1'≤0,75*H2,

[0193] - la altura H1’' de la corona de fusión C1'’ se define por: H1’’≤0,75*H2,

[0194] - la longitud L1' de la zona corriente arriba Z1' se define por: 0,25*(L1'+L2’)≤L1'≤0,8*(L1'+L2’), y

[0195] - la longitud L1’' de la zona o zonas corriente arriba Z1'’ se define por: 0,25*(L1’'+L2’’)≤L1'’≤0,8*(L1’'+L2’’), - la longitud LT' de la zona de transición T' se define por: LT'≤0,2*(L1'+L2’), y

[0196] - la longitud LT’' de la zona de transición T'’ se define por: LT’’≤0,2*(L1’’+L2’’).

[0197] En esta configuración también, el horno puede definirse ventajosamente por lo siguiente:

[0199] 0,1*W<F>≤ W<N’>≤ 0,6*W<F>;

[0201] 0,1*W<F>≤ W<N’’>≤ 0,6*W<F>;

[0202] W<M'>≥1,4*W<N'>,

[0203] W<M'>≥1,4*W<N">,

[0204] en donde W<M>es la anchura del tanque de fusión M’,

[0205] en donde W<M">es la anchura del tanque de fusión M’’,

[0206] W<F>es la anchura del tanque de afinado F,

[0207] W<N’>es la anchura del cuello N’,

[0208] W<N’’>es la anchura del cuello N’’.

[0209] En esta configuración también:

[0210] - cada una de las zonas corriente arriba y corriente abajo puede estar configurada de manera independiente según cualquier realización de la invención relacionada con Z1 y Z2.

[0211] - cada una de las coronas C1' y C1" puede estar configurada de manera independiente según cualquier realización de la invención relacionada con la corona C1. Por ejemplo, las coronas corriente arriba C1' y C1" pueden presentar la misma altura o diferentes alturas, H1' y H1";

[0212] - cada una de las coronas C2' y C2" puede estar configurada de manera independiente según cualquier realización de la invención relacionada con la corona C2. Por ejemplo, las coronas C2' y C2" pueden presentar la misma altura o diferentes alturas, H2' y H2", y

[0213] - las zonas de transición T' y T" pueden estar configuradas de forma independiente según cualquier realización de la invención relacionada con la zona de transición T.

[0214] En esta configuración/realización ventajosa, cada tanque de fusión, cada zona corriente arriba, cada zona corriente abajo, cada zona de transición, cada cuello y cada medio de entrada es según la invención y sus realizaciones y puede estar diseñado independientemente del otro tanque de fusión, zona corriente arriba, zona corriente abajo, zona de transición, cuello y medio de entrada, respectivamente, de acuerdo con la descripción anterior. Por lo tanto, en aras de una mayor claridad, las características descritas anteriormente en relación con M son aplicables a M' y M" de manera independiente; las características descritas anteriormente en relación con Z1 son aplicables a Z1' y Z1" de manera independiente; las características descritas anteriormente en relación con C1 son aplicables a C1' y C1" de manera independiente; las características descritas anteriormente en relación con Z2 son aplicables a Z2' y Z2" de manera independiente; las características descritas anteriormente en relación con C2 son aplicables a C2' y C2" de manera independiente; las características descritas anteriormente en relación con T son aplicables a T' y T" de manera independiente, y las características descritas anteriormente en relación con X son aplicables a X' y X" de manera independiente.

[0215] Además, características ventajosas específicas descritas en relación con el horno con un tanque de fusión (p. ej., las descritas en relación con C3, C4 y F) son aplicables a esta configuración de «dos tanques de fusión», con las mismas ventajas.

[0216] En el horno de «dos tanques de fusión» según una realización, los dos tanques de fusión M' y M" están preferentemente conectados al tanque de afinado F mediante dos cuellos, N', N", situados en la anchura W<F>de dicho tanque de afinado F (tal como se ilustra en la FIG.5). Alternativamente, en la configuración de «dos tanques de fusión», un tanque de fusión está conectado al tanque de afinado por un cuello situado en la anchura W<F>del tanque de afinado y el segundo tanque de fusión está conectado al tanque de afinado por un cuello situado en la longitud del tanque de afinado (lado derecho o izquierdo) y cerca de corriente arriba del tanque de afinado (es decir, en el primer tercio de su longitud). Esta última configuración puede resultar ventajosa, por ejemplo, cuando el espacio existente en la planta que aloja el horno no es suficiente para colocar dos tanques de fusión uno al lado del otro.

[0217] En la configuración de «dos tanques de fusión», en el caso de que los dos tanques de fusión estén conectados al tanque de afinado por los cuellos situados en la anchura W<F>de dicho tanque de afinado, la distancia D entre los dos tanques de fusión es preferentemente de por lo menos 1 m, y más preferentemente, de por lo menos 2 m, o mejor, de por lo menos 3 m. Lo anterior resulta ventajoso ya que permite el acceso a la zona para operaciones de mantenimiento y recubrimiento de las paredes del tanque.

[0218] En una realización alternativa de la invención, el horno está en una configuración con tres tanques de fusión, tres cuellos y tres medios de entrada. Esta realización resulta particularmente ventajosa en comparación con la configuración con un tanque de fusión de la misma manera que para la configuración de «dos tanques de fusión». En esta configuración de «tres tanques de fusión», cada cuello, cada tanque de fusión y cada medio de entrada se refieren a la invención y sus realizaciones, y pueden ser diseñados de forma independiente de los otros cuellos, tanques de fusión y medios de entrada, respectivamente, de acuerdo con la descripción, anteriormente.

[0219] Las características ventajosas específicas descritas en relación con el horno con configuraciones de «un tanque de fusión» y con «dos tanques de fusión» son aplicables a la configuración de «tres tanques de fusión», con las mismas ventajas.

[0220] En el horno de «tres tanques de fusión» según una realización, en el caso en que por lo menos dos tanques de fusión estén conectados al tanque de afinado por cuellos situados en la anchura W<F>de dicho tanque de afinado, la distancia D entre dos tanques de fusión adyacentes es preferentemente de por lo menos 1 m y más preferentemente, por lo menos 2 m, o mejor por lo menos 3 m.

[0221] En todas las configuraciones de horno según la invención, es decir, configuraciones de «un tanque de fusión», «dos tanques de fusión» y «tres tanques de fusión», para facilitar la distribución de los materiales vitrificables a cargar, se pueden proporcionar más de un medio de entrada para cada tanque de fusión, es decir, dos medios de entrada por tanque de fusión.

[0222] Preferentemente, la superficie total del tanque o tanques de fusión se encuentra comprendida entre 25 y 400 m<2>. Preferentemente también, según la invención, la superficie del tanque de afinado F está comprendida entre 25 y 400 m<2>.

[0223] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG.1, el proceso para fundir materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende una etapa de carga de los materiales vitrificables que comprenden materias primas y calcín en el tanque de fusión con por lo menos un medio de entrada.

[0224] Según la invención, debido a que los materiales vitrificables comprenden materias primas y calcín, ambos se cargan preferentemente juntos en el tanque de fusión M, es decir, a través del mismo medio o medios de entrada X. Alternativamente, ambos se cargan en el tanque de fusión M de forma independiente, a través de uno o más medios de entrada diferentes X (por ejemplo, un medio de entrada para las materias primas y un medio de entrada para el calcín, o dos medios de entrada para las materias primas y dos medios de entrada para el calcín).

[0225] Según la invención, la cantidad de calcín es de por lo menos el 10 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables. Preferentemente, la cantidad de calcín es de por lo menos el 20 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables. Más preferentemente, la cantidad de calcín es de por lo menos el 30 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables, o incluso, muy preferentemente, de por lo menos el 40 % en peso. Esto es ventajoso ya que permite reducir la producción/emisión de CO<2>del proceso de la invención (debido a una reducción de la emisión que se produce mediante la descarbonización de las materias primas de carbonato). Preferentemente también, la cantidad de calcín es de como máximo el 90 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables, o incluso de como máximo el 80 % en peso. Más preferentemente, la cantidad de calcín es de como máximo el 70 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables, o incluso de como máximo el 60 % en peso.

[0226] Según la invención, las materias primas comprenden menos de 25 % en peso de compuestos de carbonato. Por "compuestos de carbonato", se entiende, por ejemplo, carbonatos alcalinos y carbonatos alcalinotérreos. Preferentemente, las materias primas comprenden menos del 20% en peso de compuestos de carbonato, y de forma más preferida menos del 10%, e incluso menos del 5%. Las materias primas pueden estar ventajosamente libres de cualquier compuesto de carbonato.

[0227] Lo anterior resulta ventajoso ya que permite reducir la parte de la emisión de CO<2>que ocurre por la descarbonización de materias primas, en comparación con el proceso clásico de fusión del vidrio, en donde el carbonato de sodio Na<2>CO<3>, la piedra caliza CaCO<3>y la dolomita CaMg(CO<3>)<2>generalmente se utilizan esencialmente como fuentes de sodio, calcio y magnesio. Según la presente realización, las fuentes de álcalis y alcalino-térreos pueden estar presentes ventajosamente, por lo menos parcialmente, en forma de óxidos o hidróxidos, tales como CaO, CaO·MgO (dolomita), Ca(OH)<2>, Mg(OH)<2>, NaOH y KOH.

[0228] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG.1, el proceso para fundir materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende una etapa de fusión de los materiales vitrificables en el tanque de fusión M mediante calentamiento con los medios de calentamiento, es decir, los medios de calentamiento eléctricos 2 y los medios de calentamiento por combustión 3.

[0229] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG.1, el proceso para fundir materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende una etapa de afinado del fundido en el tanque de afinado F mediante calentamiento con los medios de calentamiento por oxicombustión 3' alimentados por gas y/o hidrógeno. El término «gas» en el presente documento incluye, pero no únicamente, gas natural, gas sintético y biogás. El vidrio natural es el más ampliamente usado actualmente por razones prácticas, económicas y de disponibilidad.

[0230] Según la invención, los medios de calentamiento por oxicombustión 3' se alimentan con gas y/o hidrógeno. En una realización, los medios de calentamiento por oxicombustión 3' se alimentan con por lo menos 50 % de hidrógeno y, preferentemente, por lo menos 80 % de hidrógeno. Preferentemente, los medios de calentamiento por oxicombustión 3' son alimentados con 100 % de hidrógeno. Lo anterior resulta ventajoso ya que permite reducir drásticamente las emisiones totales de CO<2>del proceso. En una alternativa, los medios de calentamiento por oxicombustión se alimentan con más de 50 % de gas y preferentemente, por lo menos 80 % de gas, incluso por lo menos 100 % de gas. Lo anterior resulta ventajoso ya que permite alcanzar una mayor concentración de CO<2>en los gases de escape, facilitando y mejorando de esta manera la etapa de captura de CO<2>, aunque también limitando el impacto sobre la química del vidrio y sobre los materiales refractarios del horno. En una realización específica y ventajosa de la invención, los medios de calentamiento por oxicombustión 3' son alimentados con un 50 % de gas y un 50 % de hidrógeno.

[0231] Según la invención, la fracción de entrada eléctrica en el proceso está comprendida entre 30 % y 85 %. La expresión «fracción de entrada eléctrica» según la invención se refiere a la parte de electricidad en la entrada de energía total del proceso/horno para la fusión/afinado, es decir, electricidad/(combustible+electricidad), en donde la entrada de energía total es la del proceso/horno en modo de producción estándar/normal, es decir, en su intervalo estándar de extracción (excluyendo los periodos de puesta en marcha, mantenimiento, reparación en caliente, carga de calcín, etc.). Preferentemente, la fracción de entrada eléctrica está comprendida entre 35 % y 85 % y, más preferentemente, entre 40 % y 85 %.

[0232] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG.1, el proceso para fundir materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende una etapa de flujo del fundido desde el tanque de afinado F hasta una zona de trabajo a través del medio de salida O.

[0233] Según la invención, el medio de salida O se encuentra situado corriente abajo del tanque de afinado F, para que el vidrio fundido llegue a la zona de trabajo. Según una realización, el medio de salida está compuesto generalmente de un cuello, para llevar el fundido hacia la zona de trabajo habitualmente denominada «extremo de trabajo». Alternativamente, el medio de salida está compuesto por una garganta, con el fin de dirigir el fundido hacia una zona de trabajo que incluye, por ejemplo, uno o más hornos de antesolera. La zona de trabajo según la invención puede comprender, por ejemplo, una zona de acondicionado en la que se realiza un acondicionado térmico por enfriamiento controlado antes de que el fundido de vidrio salga de dicha zona a través de una salida a una zona de conformado. Una zona de conformado de este tipo puede comprender, por ejemplo, una instalación de flotación y/o una instalación de laminación.

[0234] Según la invención y tal como se ilustra en la FIG. 1, el proceso de fusión de materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende una etapa de captura de CO<2>de los gases de escape.

[0235] Según la invención, dichos gases de escape (es decir, los gases de escape que se someten a la etapa de captura de CO<2>) presenta una concentración de CO<2>de por lo menos 35 %. La concentración de CO<2>según la invención es la concentración definida para los gases de escape secos, es decir, los gases de escape con todos sus componentes excepto el agua (H<2>O). Preferentemente, los gases de escape en la invención presentan una concentración de CO<2>de por lo menos el 40 %, y más preferentemente, de por lo menos el 50 %, o incluso más de por lo menos el 60 %. Lo anterior resulta ventajoso ya que, cuanto mayor sea la concentración de CO<2>en los gases de escape, más fácil y eficaz resultará la captura de CO<2>aplicada en estos gases de escape.

[0236] Según la invención, la etapa de captura de CO<2>de los gases de escape comprende las etapas de compresión y/o deshidratación. La etapa de deshidratación corresponde a una etapa de condensación y/o secado del agua de los gases de escape. La etapa de compresión corresponde al aumento de la presión de CO<2>habitualmente mediante la utilización de un compresor. La etapa de deshidratación puede ser anterior a la etapa de compresión y/o la etapa de deshidratación puede ser concomitante a la etapa de compresión.

[0237] En particular, la etapa de captura de CO<2>de los gases de escape según la invención se puede llevar a cabo, de manera conocida, usando una unidad de compresión y purificación (o CPU, por sus siglas en inglés) de CO<2>.

[0238] Los gases de escape según la presente invención, tal como se ilustra en la FIG.1, pueden recuperarse para la captura de CO<2>ya sea del tanque de fusión M o del tanque de afinado F, o de ambos. En particular, si los medios de calentamiento por oxicombustión 3' según la invención son alimentados solo con hidrógeno, los gases de escape se recuperan ventajosamente solo del tanque de fusión M (los gases de escape que se producen en el tanque de afinado F no incluyen CO<2>).

[0239] Después de la etapa de captura de CO<2>según la invención, el producto de CO<2>presenta, por ejemplo, una presión de aproximadamente 35 bar a una temperatura de 5 °C a 40 °C, en forma gaseosa, apropiada para su transporte a través de tuberías, o de aproximadamente 100 bar en forma líquida, apropiada para su transporte a través de tuberías, pero también su transporte por camión o ferrocarril. Para el transporte por camión, también es conocido como adecuado un valor de 15 barg a -35 °C.

[0240] Este proceso de captura de CO<2>sencillo y eficaz es muy ventajoso, ya que permite evitar el uso de sorbentes/reactivos químicos que contribuirían a los costes de operación/energía y a problemas medioambientales, y ya que permite llevar a cabo una captura de CO<2>eficaz respecto a los costes, lo que hace que el proceso de la invención en su globalidad resulte económicamente viable.

[0241] Según una realización preferente, la etapa de captura de CO<2>de los gases de escape consiste esencialmente en una o más etapas de compresión y/o deshidratación.

[0242] Según una realización ventajosa, el proceso de la invención comprende, además, una etapa de eliminación de componentes ácidos de los gases de escape. Esta etapa de eliminación de los componentes ácidos se lleva a cabo anteriormente o concurrentemente a la etapa de captura de CO<2>(por ejemplo, anteriormente o concurrentemente/junto con la etapa o etapas de compresión y/o deshidratación).

[0243] La etapa de eliminar los componentes ácidos puede incluir una etapa de desulfuración (o eliminación de los denominados compuestos «SOx») de los gases de escape. Puede incluir, además, una etapa de eliminación de los compuestos denominados «NOx», que todavía podrían estar presentes, aunque en cantidades muy bajas, debido al uso de oxígeno como comburente. Esto es ventajoso ya que permite eliminar los compuestos corrosivos (SOx, NOx) antes del transporte, el almacenamiento y/o la utilización.

[0244] Después de la etapa de captura de CO<2>según la invención, de manera conocida, el producto de CO<2>(por ejemplo, en forma líquida) puede transportarse a su destino final a través de tuberías, después almacenarse/secuestrarse (por ejemplo, a gran profundidad en el mar o en una formación geológica, tal como un acuífero salino) o, alternativamente, utilizarse (por ejemplo, para potenciar la recuperación de petróleo, o para aplicaciones de alimentos/bebidas o para aplicaciones de protección contra incendios). Ventajosamente, el producto de CO<2>producto obtenido después de la etapa de captura de CO<2>puede usarse localmente, para limitar el transporte. Lo anterior puede considerarse si la cantidad de captura de CO<2>no es excesivamente alta para que pueda ser absorbido por uno o más mercados locales. Según una realización ventajosa de la invención, el proceso comprende, además, una etapa de precalentamiento de calcín, por lo menos parcialmente mediante la recuperación del calor del horno 1, antes de cargar dicho calcín en el tanque de fusión M. Según la presente realización, la recuperación de calor del horno 1 puede llevarse a cabo a partir de los gases de escape procedentes de (i) el tanque de fusión M, o (ii) el tanque de afinado F o (iii) de todo el horno (incluyendo de esta manera los gases de escape de los tanques de fusión y afinado).

[0245] Según esta realización y ventajosamente, la etapa de captura de CO<2>puede llevarse a cabo a partir de los gases de escape que se usa en la etapa de precalentamiento de calcín.

[0246] Según esta realización, las materias primas se cargan en el tanque de fusión junto con el calcín precalentado a través del mismo medio o medios de entrada X (esto implica, por lo tanto, que ambos tipos de materiales vitrificables se mezclan antes de la carga). Alternativamente, las materias primas se cargan en el tanque de fusión M independientemente del calcín precalentado, a través de uno o más medios de entrada X diferentes.

[0247] Preferentemente, según esta realización, la temperatura máxima del calcín en la etapa de precalentamiento del calcín es de 450 °C. Esto permite evitar problemas de obstrucciones.

[0248] Según una realización, la etapa de precalentamiento del calcín puede llevarse a cabo en por lo menos un precalentador de calcín, por ejemplo, del tipo de uno de los descritos en el documento US5526580 o DE3716687.

[0249] Ventajosamente, por lo menos un precalentador de calcín puede estar situado en la parte corriente arriba del tanque de fusión, ya sea en la anchura de dicho tanque o lateralmente a lo largo de su longitud. Ventajosamente, la etapa de precalentamiento del calcín puede llevarse a cabo en por lo menos dos precalentadores de calcín situados, por ejemplo, en la parte corriente arriba del tanque de fusión, en su anchura o lateralmente a lo largo de su longitud a ambos lados. Por ejemplo, la etapa de precalentamiento del calcín puede llevarse a cabo en cuatro precalentadores de calcín situados en la parte corriente arriba del tanque de fusión, distribuidos en su anchura o lateralmente a lo largo de su longitud (por ejemplo, dos a cada lado). Por ejemplo, además, la etapa de precalentamiento de calcín puede llevarse a cabo en seis precalentadores de calcín situados en la parte corriente arriba del tanque de fusión, en su anchura o lateralmente a lo largo de su longitud (por ejemplo, tres a cada lado), o también en ocho precalentadores de calcín situados en la parte corriente arriba del tanque de fusión, en su anchura o lateralmente a lo largo de su longitud (por ejemplo, cuatro a cada lado).

[0250] Según otra realización ventajosa de la invención, el proceso comprende, además, una etapa de prefusión de por lo menos una parte del calcín en un tanque de fusión auxiliar y el transporte del flujo del calcín prefundido hasta el tanque de fusión (denominado «tanque de fusión principal»). Según la presente realización, la parte del calcín que se va a prefundir se carga en el tanque de fusión auxiliar y la parte restante del calcín (no prefundido), si la hay, se carga en el tanque de fusión principal. Esta realización presenta la ventaja de evitar la falta de disponibilidad de calcín de buena calidad, ya que permite, en el proceso de la invención, usar calcín de peor calidad o calcín contaminado. En efecto, en la presente realización, la parte o partes del calcín se «digiere» previamente en el tanque de fusión auxiliar. Por ejemplo, los compuestos metálicos presentes en el calcín pueden eliminarse en este tanque de fusión auxiliar, mediante la utilización de reductores (como el coque o la antracita) para producir metal fundido que se separará del fundido de vidrio por decantación en el fondo del tanque de fusión auxiliar, mientras que el fundido de vidrio «purificado» obtenido podría fluir desde la parte superior hacia el tanque de fusión principal.

[0251] Según la presente realización, el tanque de fusión auxiliar está conectado preferentemente en la parte corriente arriba del tanque de fusión principal M, y más preferentemente, lo más corriente arriba posible del tanque de fusión principal M.

[0252] También según la presente realización de la invención, solo una parte del calcín se prefunde en el tanque de fusión auxiliar. Por ejemplo, la parte del calcín que se considera «contaminada» o no lo suficientemente limpia se prefunde en el tanque de fusión auxiliar y la parte «limpia» restante del calcín se carga en el tanque principal de fusión. Alternativamente, la cantidad total de calcín se prefunde en el tanque de fusión auxiliar.

[0253] Todavía según la presente realización de la invención, preferentemente, el proceso comprende una etapa de precalentamiento de por lo menos una parte del calcín, por lo menos parcialmente mediante recuperación de calor del horno 1, antes de cargarlo en el tanque de fusión auxiliar.

[0254] Un ejemplo de un tanque de fusión auxiliar, adecuado en la presente realización, se describe en la solicitud de patente EP2137115A1.

[0255] Según una realización muy preferente de la invención, el proceso de fusión de materiales vitrificables para producir vidrio plano comprende las etapas siguientes:

[0257] - provisión de un horno que comprende:

[0259] (i) un tanque de fusión M que comprende por lo menos una zona corriente arriba Z1 cubierta por una corona C1 y dotada de medios de calentamiento eléctricos 2; una zona corriente abajo Z2 cubierta por una corona C2 y dotada de medios de calentamiento por combustión 3 y una zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2,

[0260] (ii) un tanque auxiliar de fusión,

[0261] (iii) un tanque de afinado F cubierto por una corona C4 y dotado de medios de calentamiento por oxicombustión, 3’,

[0262] (iv) un cuello N cubierto por una corona C3 y que separa el tanque de fusión M y el tanque de afinado F, (v) por lo menos un medio de entrada X situado en el tanque principal de fusión M,

[0263] (vi) un medio de salida O situado corriente abajo del tanque de afinado F, y

[0264] (vii) por lo menos un medio de extracción de gases de escape situado en la zona o zonas corriente arriba Z1,

[0265] en donde dicho horno presenta la altura H1 de la corona C1 definida por: H1≤0,75*H2; en donde H2 es la altura de la corona C2 y la longitud L1 de la zona o zonas corriente arriba Z1 viene definida por: 0,25*(L1+L2)≤L1≤0,8 *(L1+L2); en donde L2 es la longitud de la zona corriente abajo Z2, y la longitud LT de dicha zona de transición T viene definida por: LT≤0,2*(L1+L2),

[0267] - cargar los materiales vitrificables en el tanque principal de fusión M con por lo menos un medio de entrada y/o en el tanque auxiliar de fusión, en donde dichos materiales vitrificables comprenden (i) materias primas con menos de 25 % en peso de compuestos de carbonato y (ii) calcín en una cantidad de por lo menos 10 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables,

[0268] - precalentar calcín, por lo menos parcialmente mediante recuperación de calor del horno, antes de cargar dicho calcín en el tanque principal de fusión M y/o en el tanque auxiliar de fusión,

[0269] - prefundir por lo menos una parte del calcín en el tanque auxiliar de fusión y transportar el flujo de calcín prefundido al tanque principal de fusión M,

[0270] - fundir los materiales vitrificables en el tanque principal de fusión M con los medios de calentamiento 2,3, - el afinado del fundido en el tanque de afinado F mediante calentamiento con los medios de calentamiento por oxicombustión 3' alimentados por gas y/o hidrógeno,

[0271] - el flujo del fundido desde el tanque de afinado F hasta una zona de trabajo a través de los medios de salida O, - la captura de CO<2>de los gases de escape, en donde dichos gases de escape presentan una concentración de CO<2>de como mínimo el 35 %,

[0273] en donde la fracción de entrada eléctrica está comprendida entre 30 % y 85 % y en donde la etapa de captura de CO<2>de los gases de escape comprende la etapa o etapas de compresión y/o deshidratación.

[0275] Todas las realizaciones específicas descritas anteriormente relacionadas con cada etapa del proceso de la invención se aplican a esta última realización muy preferente.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Proceso de fusión de materiales vitrificables para producir vidrio plano, que comprende las etapas siguientes:

- provisión de un horno 1 que comprende:

(i) un tanque de fusión M que comprende por lo menos una zona corriente arriba Z1 cubierta por una corona C1 y dotada de medios de calentamiento eléctricos 2; una zona corriente abajo Z2 cubierta por una corona C2 y dotada de medios de calentamiento por combustión 3 y una zona de transición T entre la corona C1 y la corona C2,

(ii) un tanque de afinado F cubierto por una corona C4 y dotado de medios de calentamiento por oxicombustión, 3’,

(iii) un cuello N cubierto por una corona C3 y que separa el tanque de fusión M y el tanque de afinado F, (iv) por lo menos un medio de entrada X situado en el tanque de fusión M,

(v) un medio de salida O situado corriente abajo del tanque de afinado F, y

(vi) por lo menos un medio de extracción de gases de escape situado en la zona o zonas corriente arriba Z1,

en donde dicho horno presenta la altura H1 de la corona C1 definida por: H1≤0,75*H2; en donde H2 es la altura de la corona C2 y la longitud L1 de la zona o zonas corriente arriba Z1 viene definida por: 0,25*(L1+L2)≤L1≤0,8 *(L1+L2); en donde L2 es la longitud de la zona corriente abajo Z2, y la longitud LT de dicha zona de transición T viene definida por: LT≤0,2*(L1+L2),

- la carga de los materiales vitrificables que comprenden materias primas y calcín en el tanque de fusión M con el medio o medios de entrada X, en donde la cantidad de calcín es de por lo menos 10 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables y las materias primas comprenden menos de 25 % en peso de compuestos de carbonato,

- fusión de los materiales vitrificables en el tanque de fusión M con los medios de calentamiento 2, 3, - afinado del fundido en el tanque de afinado F mediante calentamiento con los medios de calentamiento por oxicombustión 3' alimentados por gas y/o hidrógeno,

- transporte del flujo del fundido desde el tanque de afinado F hasta una zona de trabajo a través de los medios de salida O,

- captura de CO<2>de los gases de escape, en el que dichos gases de escape presentan una concentración de CO<2>de por lo menos 35 %,

en donde la fracción de entrada eléctrica está comprendida entre 30 % y 85 % y en donde la etapa de captura de CO<2>de los gases de escape comprende la etapa o etapas de compresión y/o deshidratación.

2. Proceso de fusión de materiales vitrificables según la reivindicación anterior,caracterizado por quela cantidad de calcín es de por lo menos 30 % en peso de la cantidad total de materiales vitrificables.

3. Proceso de fusión de materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quelos medios de calentamiento por oxicombustión se alimentan con por lo menos 50 % de hidrógeno y preferentemente por lo menos 80 % de hidrógeno.

4. Proceso de fusión de materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quedichos gases de escape presentan una concentración de CO<2>de por lo menos 40 %.

5. Proceso de fusión de materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quedichos gases de escape presentan una concentración de CO<2>de por lo menos 50 %.

6. Proceso de fusión de materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela etapa de captura de CO<2>a partir de los gases de escape consiste esencialmente en una o más etapas de compresión y/o de deshidratación.

7. Proceso de fusión de materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecomprende, además, una etapa de eliminación de componentes ácidos de dichos gases de escape.

8. Proceso de fusión de materiales vitrificables según la reivindicación anterior,caracterizado por quela etapa de eliminación de los componentes ácidos de dichos gases de escape es anterior o concurrente a la etapa de captura de CO<2>.

9. Proceso de fusión de materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecomprende, además, una etapa de precalentamiento de calcín, por lo menos parcialmente mediante recuperación de calor del horno, antes de cargar dicho calcín en el tanque de fusión M.

10. Proceso para fundir materiales vitrificables según la reivindicación 9,caracterizado por quela temperatura máxima del calcín en la etapa de precalentamiento del calcín es de 450 °C.

11. Proceso para fundir materiales vitrificables según las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quecomprende, además, una etapa de prefundir por lo menos una parte del calcín en un tanque de fusión auxiliar y transportar el flujo de calcín prefundido hasta el tanque de fusión M.

12. Proceso de fusión de materiales vitrificables según la reivindicación anterior,caracterizado por quelas materias primas comprenden menos de 10 % en peso de compuestos de carbonato.