10
образование NOX, источниками которого служат остаточный азот в подающемся кислороде (криогенный метод: меньше 0,5 %; вакуумный: 4 %—6 %), азот в топливе (содержание в природном газе 2 %—15 %), азот, выделяющийся в результате разложения нитратов, и азот из подсосов воздуха через неплотности в огнеупорной кладке. В связи с высокими температурами пламени остаточный азот легче преобразуется в NOX, и даже относительно низкие концентрации N2 приводят к значительным выбросам NOX.
В целом печи с принудительным кислородным дутьем основаны на конструкции печи прямого нагрева, имеют несколько боковых горелок и один порт дымовых газов. Современные печи имеют конструкцию, оптимизированную для использования кислорода и минимизации образования NOX. Однако в печах с принудительным кислородным дутьем не используют методы утилизации избыточной теплоты для нагрева поступающего на горение кислорода в связи с требованиями безопасности.
Дымовые газы на выходе из печи имеют довольно высокую температуру— 1200 °С—1300 °C, и обычно требуется их охлаждение. Из-за высокого содержания воды и концентрации веществ, вызывающих коррозию (например, хлоридов и сульфатов), охлаждение обычно осуществляют за счет разбавления воздухом.
Горелки для принудительного кислородного дутья должны иметь специальную конструкцию, отличную от традиционных газовоздушных систем; наилучшими являются высокоспециализированные горелки с низким образованием NOX, специально разработанные для стекловарения. Ниже перечислены основные характеристики систем:
- более длинное и широкое пламя, имеющее большую светимость и дающее более глубокую и однородную теплопередачу;
- более плоское пламя с широкой областью покрытия;
- задержанное перемешивание топлива и кислорода для уменьшения пиковых температур пламени в зоне высоких концентраций O2;
- не требуется водяное охлаждение;
- возможна настройка мощности и формы пламени;
- могут быть использованы различные виды топлив.
Экономия энергии может превышать 50 % на малых, не эффективных с тепловой точки зрения печах. Для средней по размеру рекуперативной печи без применения специальных мер по экономии энергии при стандартном уровне теплоизоляции и использовании только внутреннего стеклобоя переход на принудительное кислородное дутье позволит снизить потребление энергии на 20 %—50 % (обычно в диапазоне 25 %—35 %). Однако для больших энергоэффективных регенеративных печей с оптимизированными тепловыми характеристиками экономия будет намного меньшей (в диапазоне 5 %—10 %) и потенциально стремящейся к нулю. В таком случае маловероятно, что экономия энергии скомпенсирует стоимость кислорода.
- Стекловарение с комбинированным использованием ископаемых топлив и
электроэнергии
Существуют два подхода к комбинированному использованию для стекловарения ископаемых топлив и электроэнергии, а именно:
- нагрев за счет использования энергии топлива и нагрев с помощью электроэнергии;
- стекловарение с использованием электроэнергии и вспомогательным нагревом с использованием топлива.
Оборудование для электроподогрева установлено на многих печах и может обеспечивать от 2% до 20 % общей энергии на стекловарение. В производстве тарного стекла, также как и при производстве листового стекла, использование электроподогрева обычно ограничивается стоимостью электроэнергии и составляет менее 5 %.
Высокая стоимость электроэнергии, связанная с электроподогревом, обычно означает, что этот метод может быть использован только как средство обеспечения необходимых параметров технологического процесса при условии экономической эффективности. В частности, электроподогрев можно использовать для улучшения конвективных потоков в объеме стекломассы, что приводит к интенсификации теплопередачи и способствует осветлению стекломассы.
- Стекловарение в электрических печах
Экономическая целесообразность использования электрических печей зависит в основном от разницы цен на электроэнергию и ископаемые топлива. Электрические печи чрезвычайно теплоэффективны, обычно они требуют в 2—4 раза меньше энергии, чем традиционные топливные печи, и чем меньше печи, тем больше это различие. Кроме того, обычно электрические печи обеспечивают больший удельный съем стекломассы с площади варочного бассейна.
Электрические печи требуют значительно меньших капитальных затрат на установку и ремонт по сравнению с традиционными печами, что частично компенсирует высокие текущие расходы. Однако такие печи выдерживают меньшую продолжительность кампании до ремонта или полного восстановления; продолжительность кампании составляет от 2 до 6 лет по сравнению с 10—12 годами для традиционных