Совершенствование систем сжигания

Разработка новых систем сжигания для стекольной промышленности учитывает постоянно растущие требования к защите окружающей среды при одновременном повышении экономичности производства. Это выражается в снижении расхода топлива и повышении качества продукции.

Комплексные решения по организации процессов сжигания топлива в печах включают в себя согласование геометрии печи и расположения влетов горелок для обеспечения оптимального формирования факела и получения максимально эффективной теплоотдачи от него при минимальном количестве вредных выбросов в атмосферу.

Благодаря возможной адаптации (путем настройки) пламени горелки к конструктивным особенностям печи и производимой продукции, установка газовых горелок с несколькими параллельными потоками пламени, как части системы сжигания, возможна на различных типах стеклоплавильных печей без внесения каких-либо изменений в их конструкцию.

Новые конструкции газовых горелок разрабатываются исходя из потребности иметь легко настраиваемые устройства для использования в стеклоплавильных печах, обеспечивающие высокую степень смешения, импульс энергии газового потока которых на выходе просто регулировать. Это необходимо для того, чтобы обеспечить: оптимальные условия по соотношению газ: воздух, высокий коэффициент полезного действия факела и уменьшение образования вредных веществ.

Система расположения форсунок «под влет» пригодна для эксплуатации на жидком топливе, газе и нефтяном коксе. В этом случае не требуется прерывание рабочего цикла для перехода на другой вид топлива. Возможно комбинированное применение жидкого топлива и газа. Множество потоков пламени над плавящимся стеклом приводят к наилучшей передаче теплоты стекломассе. На своды печи переносится лишь незначительное количество тепла. Благодаря устранению различных подсосов путем герметизации наконечника уменьшается образование оксидов азота, повышается термический КПД. При эксплуатации на газе не требуется охлаждение горелки на выходной стороне печи и подачи дополнительного холодного воздуха.

Система расположения форсунок «в щеку» (сбоку от порта) пригодна для эксплуатации на природном и коксовом печном газе, форсунки устанавливаются в горелочных камнях с учетом геометрии печи. Уплотнение газовых горелок служит снижению образования оксидов азота и предотвращает попадание воздуха при минимальных теплопотерях в окружающую среду.

 

 

Уменьшение отношения воздух – топливо

Обычно печи работают при избытке воздуха в 5–10% (то есть при избытке кислорода в 1–2%) для обеспечения полного сгорания. Путем снижения соотношения воздух – топливо до уровней, близких к стехиометрическим, можно достичь существенной экономии энергии и снижения образования NO_х. Для того чтобы эффективно использовать этот метод, необходимо постоянно контролировать содержание NO, CO и O₂ в дымовых газах. Если горение окажется ниже стехиометрического, возрастет концентрация CO, изменятся окислительно-восстановительные условия стекломассы и может ускориться разрушение огнеупоров. Это изменение должно вводиться аккуратно и постепенно с тем, чтобы избежать проблем и достичь лучших результатов. Места установки горелок достаточно легко герметизировать; также возможны меры для избежания подсоса воздуха через карман.

 

Подогрев шихты и стеклобоя

 

Обычно шихта и стеклобой вводятся в печь в холодном состоянии, однако существует возможность нагрева шихты и стеклобоя за счет использования избыточной теплоты дымовых газов, что обеспечивает существенную экономию энергии.

Прямой подогрев. Этот метод использует прямой контакт между дымовыми газами стеклобоем и шихтой, при противоположном их движении. Дымовые газы поступают из канала за регенератором. Они пропускаются через отверстия в подогревателе, таким образом, вступая в непосредственный контакт с сырьевыми материалами. При этом достигается нагрев стеклобоя до 400°C.

Подогреватель косвенного действия, в принципе, представляет собой противоточный теплообменник с теплообменом через пластину, на которой нагреваются сырьевые материалы. Он спроектирован в виде отдельных модулей и состоит из отдельных теплообменников, располагаемых друг над другом.

Еще один вариант представляет собой использование фильтра со слоем гранулята в комбинации с электрофильтром. Установка служит для удаления пыли и прямого подогрева стеклобоя. Горячие дымовые газы направляются в верхнюю часть системы и проходят ионизаторы, заряжающие частицы пыли, а затем – через слой гранулированного стеклобоя, поляризованный высоковольтным электродом. Заряженные частицы пыли притягиваются стеклобоем, на котором они и оседают. Стеклобой постоянно загружается в аппарат сверху и после нагрева (вплоть до 400°С) вместе с осевшими на нем частицами пыли разгружается вниз, в устройство для подачи шихты и стеклобоя в печь. Описанные методы приносят существенные положительные результаты. Обычно достигается экономия от 10 до 20% энергии, снижается выброс NO_х, а при прямом подогреве еще и выброс кислых газов: SO₂, HF, и HCl на 60%, 50% и 90% соответственно. Метод позволяет увеличить производительность печи на 10–15% без снижения продолжительности кампании.

 

8. 6.6. Использование котлов-утилизаторов теплоты
отходящих газов

 

Этот метод основан на пропускании дымовых газов напрямую через соответствующий водотрубный котел для производства пара. Дымовые газы, поступающие от регенераторов или рекуператоров обычно имеют температуру в диапазоне от 600°C до 300°C. Температура на выходе из котла утилизатора определяет возможности по утилизации теплоты и ограничена приблизительно 200°C из-за риска конденсации в котле и для обеспечения функционирования дымовой трубы. Экономическая целесообразность применения этого метода определяется общей эффективностью, которой можно достичь за счет его использования, с учетом эффективности использования полученного пара. Применение котлов-утилизаторов относится к производству листового стекла. Капитальные расходы могут превышать 1 млн. евро с различными сроками окупаемости в зависимости от эффективности и стоимости используемой энергии.

Для обеспечения производства дешевой электроэнергией следует применять газотурбинные установки, в которых используется теплота отходящих газов стекловаренных печей для получения пара высокого давления. Затраты на потребляемую производством электроэнергию при этом снижаются на 20–25%. Величина полезной энергии, извлекаемой из отходящих газов, в итоге может составить около 1500 кВт.

9. ПРОИЗВОДСТВО ТЕРМИЧЕСКИ ПОЛИРОВАННОГО

ЛИСТОВОГО СТЕКЛА