11
печей. Для малых (10—50 т стекломассы в сутки) печей из-за относительно высоких потерь теплоты в топливных печах электрические печи могут быть более конкурентоспособны.
Существует верхний предел целесообразности использования электрических печей, тесно связанный с более высокой стоимостью электроэнергии:
- использование электрических печей мощностью меньше 75 т обычно может быть оправдано;
- использование электрических печей мощностью в диапазоне от 75 до 150 т стекломассы в сутки может быть оправдано в определенных условиях;
- использование электрических печей мощностью более 150 т стекломассы в сутки обычно не может быть оправдано.
Электрические печи могут применяться в различных подотраслях стекольной промышленности и широко используются, в частности, при производстве специальных стекол, сортовой посуды и в меньшей степени при производстве тарного стекла. Метод также широко используют для производства стекла в тех случаях, когда это потенциально связано с высокой летучестью и токсичностью (например, при производстве хрусталя или опалового стекла), и для производства продукции с высокой добавленной стоимостью. Обычно электрические печи обеспечивают гомогенное стекло высокого качества, что может быть определяющим для использования метода при производстве сортовой посуды и специальных стекол.
Низкие потери сырьевых материалов, характерные для использования этого метода, облегчают утилизацию уловленной средозащитным оборудованием шихты, а также снижают потери материалов, в особенности значимые для токсичных и/или дорогих материалов, в частности оксидов свинца, фторидов, соединений мышьяка, тетрабората натрия и т.п.
Полная замена процесса сжигания ископаемых топлив устраняет выделение продуктов горения, в частности NOX, диоксида углерода, диоксида серы. Однако если учитывать эффективность процессов производства и передачи электроэнергии и связанное с ними выделение загрязняющих веществ, использование электроэнергии для стекловарения является менее эффективным с точки зрения минимизации воздействия на окружающую среду и, в частности, выделения парниковых газов.
- Периодическое плавление шихты
Традиционно используемым для периодического производства малых объемов стекла методом является применение горшковой печи, хотя ванные печи периодического действия также приобретают популярность. Выбор метода определяется условиямиконкретнойустановки,вособенности требуемым объемом производства, числом различных используемых составов стекла, а также требованиями клиентов. Основным методом минимизации воздействия на окружающую среду, применимым к таким печам, является оптимизация состава шихты и методов сжигания топлива. В связи с конструкцией горшковых печей эти методы обычно будут давать лучшие результаты для ванных печей периодического действия и частично непрерывных печей. Там, где это возможно по техническим и экономическим соображениям, следует использовать ванные печи периодического действия или частично непрерывные печи, поскольку они обычно позволяют обеспечить большую эффективность использования энергии и меньшие выбросы вредных веществ.
- Выбор методов стекловарения и конструкции печи
Выбор метода стекловарения является одним из ключевых факторов, определяющих энергоэффективность.
Для обычных печей, использующих ископаемые топлива, основной особенностью конструкции является способ утилизации теплоты дымовых газов для нагрева поступающего воздуха с помощью регенераторов или рекуператоров. Другим существенным фактором является размер печи.
Регенеративные печи позволяют достичь более высоких, вплоть до 1400 °C, температур подогрева воздуха по сравнению с рекуперативными печами (дающими температуру порядка 800 °C), что обеспечивает большую эффективность стекловарения. Чаще всего регенеративные печи больше по размерам, чем рекуперативные, что также делает их в целом более эффективными. Современная регенеративная печь для производства тарного стекла может иметь общую тепловую эффективность около 50 %, потери теплоты с дымовыми газами около 20 % и структурные потери, отвечающие за основную долю оставшейся теплоты. При этом тепловая эффективность рекуперативной печи без дополнительной утилизации теплоты будет ближе к 20 %.
Регенеративные печи могут иметь подковообразное или поперечное направление пламени. Печи с подковообразным направлением пламени имеют более высокую тепловую эффективность (выше на величину вплоть до 10 %), но возможности управления горением в таких печах ограничены, и существует верхний предел размеров печи такого типа (в настоящее время около 150 м2 для производства тарного стекла). Печи флоат-процесса менее эффективны, чем печи производства тарного стекла из-за значительно меньшего удельного съема стекломассы в связи с требованиями к качеству.
Использование избыточной энергии с помощью регенераторов может быть максимизировано путем увеличения количества огнеупорных элементов регенеративных насадок в камерах. На практике это может быть реализовано посредством увеличения камер регенераторов или создания раздельных, но связанных