Стеклянная таяющая печь

Стеклянная таяльная печь предназначена для таяния сырья в стекло . ^{[ 1 ]}

В зависимости от предполагаемого использования, есть различные дизайны стеклянных плавильных печей. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Они используют разные источники энергии. Эти источники в основном являются ископаемыми или полностью электроэнергией. Также реализуется комбинация обоих источников энергии. Стеклянная таяющая печь изготовлена из огнеупорного материала . ^{[ 5 ]}

Основы

Стеклянное сырье питается стеклянным плавлением в партиях или непрерывно. Компоненты (партия) растоплены, чтобы сформировать жидкое стеклоплав. В дополнение к основным компонентам, партия также содержит отбег из переработанного стекла для экономии энергии. Содержание отрывка может превышать прибл. 85% - 90% (зеленое стекло), в зависимости от требований желаемого цвета стекла. При изменении стеклянного цвета (Recoloring) весь процесс часто занимает несколько дней в больших стеклянных расплавленных печи. Для экономической работы стеклянные плавильные печи эксплуатируются вокруг часов в течение всего года для так называемого массового стекла (полное стекло, плоское стекло). Помимо одного до Макса. Два меньших запланированных промежуточных ремонта, в течение которого печь выводится из эксплуатации, так называемое путешествие по печи (кампания) до общего ремонта (восстановление) может длиться до 16 лет и более (в зависимости от группы продуктов). Емкость может варьироваться от одной тонны до более 2000 тонн, а ежедневная пропускная способность может варьироваться от нескольких килограммов до более чем 1000 тонн. Рабочая температура внутри печи, над так называемой стеклянной ванной, составляет около 1550 ° C. Эта температура определяется составом партии и необходимым количеством расплавленного стекла - ежедневным производством, а также потери энергии, связанных с конструкцией.

Стеклянные печи управляются с системой восстановления тепла дымовых газов для повышения энергоэффективности.

Требуемые сокращение выбросов CO ₂ из -за смягчения изменения климата привело к различным концепциям, чтобы уменьшить или заменить использование ископаемого топлива , а также избегать выпущенного CO ₂ во время плавления партии с помощью увеличенного содержания утилизации Полем

Дневные танки

Этот исторический тип стеклянного плавления производится партиями (прерывистыми); Он используется для плавления очков, которые требуются только в небольших количествах. Максимальная площадь плавления дневных резервуаров составляет 10 м2, а плавильная способность составляет от 0,4 до 0,8 т/м2 площади плавления.

Печь горшки - один из них. Печь состоит из рефрактерного каменного бассейна с глубиной от 40 до 60 см (нижняя печь), которое покрыто хранилищем диаметром от 70 до 80 см (верхняя печь).

В начале 21 -го века дневные танки все еще существовали в некоторых стеклянных работах во рту и мастерских ремесленников, а также в некоторых специальных производителях стекла, где небольшие количества высококачественного стекла расплавлены, например, оптическое стекло.

Дневные танки не выведены из службы в конце дня; Температура просто снижается в течение ночи. Поскольку рефрактерный материал обычно не может переносить большие изменения температуры, и это приводит к увеличению коррозии (потребление) того же самого, такое быстрое охлаждение в любом случае не может произойти. Если дневной резервуар выведен из эксплуатации, например, для технического обслуживания, необходимо наблюдать время охлаждения/нагрева (два -несколько дней), которые адаптированы к рефрактерному материалу. Меньшие печи (студийные печи) в ремесленных студиях исключены. Там рефрактерная подкладка предназначена соответственно.

Непрерывно управляемые стеклянные таяние печи

Непрерывно эксплуатируемые печи состоят из двух секций: плавильного бака и рабочего резервуара. Они разделены проходом или сужением (плавающее стекло). В плавильном баке партия растоплена и утончена. Затем расплав проходит через проход в рабочий бак и оттуда в кормушку (ForeShorth). Там стекло удалено. В производстве полых стекла (полое стекло) стеклянная машина внизу питается стеклянными сцеплениями. В производстве плоского стекла (поплавковое стекло) стекло питается на специальных широких розетках в виде стеклянной ленты на так называемой поплавковой ванне жидкой олова (для плоского стекла без структуры: например, окно, автомобильное стекло) или для плоского стекла с Структура над профилированным роликом.

Танки плавления изготовлены из рефрактерных материалов и состоят из групп алюминия (Al2O3), кремнезема (SIO2), магнезии (MGO), циркония (ZRO2), а также их комбинаций для получения необходимых рефрактерных керамических материалов. При создании стеклянных плавильных печи (плавильный резервуар, включая регенеративные камеры), до 2000 т из рефрактерного материала можно использовать для сектора полого стекла и до 9000 т для сектора плоского стекла. Источником тепла в 2021 году обычно является природное газ, тяжелое и легкое масло, а электрический ток, поданный непосредственно в стеклянную ванну с помощью электродов. Нагревание ископаемого топлива часто сочетается с дополнительным электрическим отоплением. Также используются полностью электрически нагретые стеклянные танки.

Использование чистого кислорода вместо воздуха для сжигания ископаемого топлива (предпочтительно газ) экономит энергию и, в лучшем случае, снижает эксплуатационные расходы. Температура сгорания и, следовательно, теплопередача выше, а объем газа для нагрева ниже. Тем не менее, стеклянные печи, работающие на кислороде, обычно не являются жизнеспособными для производства массового стекла, такого как пустое и плоское стекло, из-за высокой стоимости производства кислорода. Есть много разных видов стеклянных плавильных печей. Типы печей, используемые в производстве стекла, включают так называемые «конечные», «боковые» и «окси-топливные» печи. Последняя разработка - гибридная печь. Для этого типа в настоящее время строится ряд проектов, а некоторые уже работают уже в 2023 году. Как правило, размер печи классифицируется по производственной мощности по метрической тонне в день (MTPD).

Чтобы сэкономить энергию в процессе плавления стекла, в дополнение к использованию как можно большего количества переработанного стекла (около 2% экономии энергии на каждые 10% отбрасывания), нагрев воздуха сгорания до уровня температуры как можно более высокий Средство использования регенеративной или реконструкционной системы является фундаментальной частью процесса.

Регенератор

В наиболее часто используемом регенераторе горячие выхлопные газы (1300 ° C - 1400 ° C) питаются прерывистыми в камерах через решетку из рефрактерных, прямоугольных или специальных кирпичей. Эта так называемая решетчатая работа нагревается в процессе. После этого периода разминки (хранение тепловой энергии выхлопного газа с помощью решетки) направление потока газа полностью изменяется, а свежий холодный воздух, необходимый для сжигания, теперь протекает через ранее нагретую решетку камеры. Таким образом, воздух сгорания предварительно разогревается до ок. 1200 ° C - 1300 ° C. Это приводит к значительной экономии энергии. После сжигания выхлопные газы, в свою очередь, попадают в решетку другой камеры, где они разогревают более ранее охлажденную решетку. Процесс повторяется периодически с интервалами от 20 до 30 минут. Таким образом, камеры эксплуатируются прерывистыми. Степень восстановления составляет ок. 65%

Восстановление

Рекуператор работает непрерывно и состоит из металлического теплообменника между выхлопным газом и свежим воздухом. Из-за поверхности металлического обменника (термостойкого высокоадлежного стальных трубок в сочетании с металлической двойной оболочкой), рекуператор может работать только при более низких температурах выхлопных газов и, следовательно, работать менее эффективно (40%). Таким образом, здесь достигаются только относительно более низкие температуры предварительного нагрева (макс. 800 ° C).

Рекуператор дешевле установить и требует меньше места и инвестиций. Это приводит к преимуществам затрат с точки зрения инвестиционных затрат, которые, однако, значительно снижаются за счет более низкой эффективности или даже могут оказать негативное влияние в течение длительного периода работы.

В случае структурных ограничений для установки регенератора были разработаны и реализованы комбинации регенератора и рекуператора для достижения наиболее энергоэффективной или эффективной работы системы ^{[ 6 ]}

В качестве дополнительной меры, чтобы использовать тепловое содержание выхлопного газа (температура> 700 ° C), технически возможна нижняя тепловая связь или уже протестирована в больших масштабах. Тем не менее, необходимые усилия по техническому обслуживанию такой системы связаны со значительными затратами и, следовательно, должны оцениваться как критические в отношении соответствующих эксплуатационных затрат. Следовательно, эта конкретная концепция восстановления энергии нижестоящего направления, как правило, в настоящее время не преследует. Инновационные пересмотра этой концепции должны быть проверены на практике в продуктивной среде в долгосрочной перспективе за большие расходы. Тем не менее, это требует определенной готовности рисковать со стороны компаний, что благодаря жестокой конкуренции в этой отрасли, как правило, не принимается.

Будущее развитие

, повреждающие климат _{Запускаемые дебатами по климату, в настоящее время были запущены несколько разработок и исследовательских проектов, чтобы значительно сократить CO 2} в производстве. Среди прочего, в Европе была выпущена инициатива по созданию нового типа стеклянной таяльной печи. ^{[ 7 ]} Различные европейские производители стекла работают над этим проектом вместе с поставщиками технологий с целью реализации соответствующего завода в промышленном масштабе. Он предназначен для того, чтобы ввести завод в эксплуатацию в 2022 году с плавильной пропускной способностью 350 тонн в день. Этот стеклянный плавление, называемое гибридным переходом, будет работать с 80% электроэнергией, вырабатываемой из возобновляемых источников энергии, и, как ожидается, позволит снизить CO ₂ на 50%. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Индустрия, интересующая индустрия 19 европейских контейнерных стеклянных компаний, пыталась поддерживать финансовую поддержку Инновационным фондом ЕС. ^{[ 10 ]} Однако это не было успешным в том, чтобы получить грант Инновационным фондом ЕС, несмотря на то, что проект достиг очень высоких показателей оценки с точки зрения инноваций, отраслевого подхода и масштабируемости.

Хотя вовлеченные компании вызвались внести финансовый вклад в проект, грант ЕС по -прежнему представлял значительный вклад в дополнительный капэкс и OPEX по сравнению с обычной печью. Без гранта ЕС проект не мог быть осуществлен в соответствии с первоначально запланированным. Тем не менее, отрасль в настоящее время оценивает, как продолжить свои усилия по декарбонизации. ^{[ 11 ]} Конец 2024 года была реализована печь проекта и отправилась в эксплуатацию. ^{[ 12 ]}

Кроме того, существуют исследовательские проекты по нагреванию стеклянных печи с так называемым зеленым водородом . Сгорание водорода только производит водяной пары. Тем не менее, водяной пар оказывает влияние на процесс плавления и состав стекла, а также на свойства произведенного стекла. Способ, которым это влияние можно контролировать и исправить, является предметом дальнейшего расследования. Крупномасштабное промышленное испытание было успешно проведено в августе 2021 года. ^{[ 13 ]}

Водород, однако, имеет значительно более низкую калорию на кубический метр по сравнению с природным газом. Это всего лишь треть рода природного газа. Это приводит к новым требованиям к газопроводов для транспортировки водорода. В настоящее время существующая сеть природного газа не легко разработана для этого. Чтобы обеспечить такое же количество энергии, трубопроводы должны быть ок. На 70% больше или предназначены для более высокого давления, или скорость потока в три раза выше, должна быть реализована при том же давлении. Последняя мера может быть применена в существующих сетях трубопроводов. Тем не менее, это может привести к увеличению вибраций, в основном вызванных существующими установками в трубопроводе, которые способствуют формированию трещин и, таким образом, вызывают серьезные события повреждения в долгосрочной перспективе. Известно, что при определенных условиях 100% водород будет раскрыть материал на этой точке, ускоряя более глубокое образование трещин. Тем не менее, первоначально частичная примесь водорода к природному газу возможна и уже реализована. В настоящее время в этом проводится широкая научная дискуссия, а также поставщики труб.

Альтернативное использование биотоплива также было проверено в крупномасштабном промышленном испытании. Снижение CO ₂ на 80% было достигнуто. Тем не менее, требуемые количества газа не были полностью доступны в течение более длительного периода времени, так что крупномасштабный тест был ограничен 4 днями. ^{[ 14 ]}

Ссылки

^ Кодекс федеральных правил: 1949-1984 . Администрация общих услуг США, Национальная служба архивов и записи, Управление Федерального реестра. 1982.
^ «Пельями и оборудование» .
^ "Стеклянные печи" .
^ Орлов, DL; Baiburg, LG; Токарев, VD; Игнатов, SV; Chubinidze, VA (1986-07-01). «Комбинированное электрическое нагревание стекла в плоских стеклянных печи». Стекло и керамика . 43 (7): 285–288. doi : 10.1007/bf00694861 . ISSN 0361-7610 . S2CID 136857250 .
^ Регистрация, Управление федерального (август 2010 г.). Кодекс федеральных правил, Раздел 40, Защита окружающей среды, Pt. 61-62, пересмотрено 1 июля 2010 года . Правительственная типография. ISBN 9780160860300 .
^ «Новая реальность для стеклянной печи усиливает восстановление тепла» (PDF) .
^ «Фундаментальная веха в отношении климат-нейтральной стеклянной упаковки» .
^ «Видение нейтральной упаковки климата» .
^ «Печи на будущее: общие амбиции стеклянной промышленности на низкоуглеродистое будущее» .
^ «Инновационный фонд Европейского Союза» .
^ «Фундаментальная веха в отношении климат-нейтральной стеклянной упаковки» .
^ «Ardagh Glass Packaging приветствует партнеров Glass Industry на мероприятии NextGen Furnace Launch» .
^ «Архитектурное производство стекла, приводимое в движение водородом в мире первого» (PDF) .
^ «Испытание биотоплива Сент-Хеленс Гласс Гигант знаменует собой новый мир в мире к декарбонизации» .

[1] Кодекс федеральных правил: 1949-1984 . Администрация общих услуг США, Национальная служба архивов и записи, Управление Федерального реестра. 1982.

[2] «Пельями и оборудование» .

[3] "Стеклянные печи" .

[4] Орлов, DL; Baiburg, LG; Токарев, VD; Игнатов, SV; Chubinidze, VA (1986-07-01). «Комбинированное электрическое нагревание стекла в плоских стеклянных печи». Стекло и керамика . 43 (7): 285–288. doi : 10.1007/bf00694861 . ISSN 0361-7610 . S2CID 136857250 .

[5] Регистрация, Управление федерального (август 2010 г.). Кодекс федеральных правил, Раздел 40, Защита окружающей среды, Pt. 61-62, пересмотрено 1 июля 2010 года . Правительственная типография. ISBN 9780160860300 .

[6] «Новая реальность для стеклянной печи усиливает восстановление тепла» (PDF) .

[7] «Фундаментальная веха в отношении климат-нейтральной стеклянной упаковки» .

[8] «Видение нейтральной упаковки климата» .

[9] «Печи на будущее: общие амбиции стеклянной промышленности на низкоуглеродистое будущее» .

[10] «Инновационный фонд Европейского Союза» .

[11] «Фундаментальная веха в отношении климат-нейтральной стеклянной упаковки» .

[12] «Ardagh Glass Packaging приветствует партнеров Glass Industry на мероприятии NextGen Furnace Launch» .

[13] «Архитектурное производство стекла, приводимое в движение водородом в мире первого» (PDF) .

[14] «Испытание биотоплива Сент-Хеленс Гласс Гигант знаменует собой новый мир в мире к декарбонизации» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]