Az üveggyártáshoz stabil és gondosan ellenőrzött hőforrásra van szükség a nyersanyagok megolvasztásához, a szükséges üveghőmérséklet fenntartásához és a folyamatos gyártás támogatásához. Függetlenül attól, hogy egy gyár tartályüveget, síküveget, üvegszálat, étkészletet vagy speciális üveget gyárt, a kemence teljesítménye közvetlenül befolyásolja a termék minőségét, az energiafogyasztást, a termelési kapacitást és a működési költségeket.
A hagyományos üvegkemencék általában levegő-tüzelőanyag-tüzelést alkalmaznak, amelyben a tüzelőanyag atmoszférikus levegővel ég. Az égési levegőben lévő nitrogén azonban nem járul hozzá közvetlenül az égéshez. Elnyeli a hőt, és a kipufogógáz részeként elhagyja a kemencét. Az oxigénnel dúsított égés megváltoztathatja ezt a folyamatot azáltal, hogy növeli a tüzelőanyag oxidációjához rendelkezésre álló oxigénkoncentrációt, csökkenti az égési levegővel bevezetett nitrogén mennyiségét, és potenciálisan javítja az üvegadag és az olvadék hőátadását.
Az oxigénellátási lehetőségeket mérlegelő üveggyártók számára egy helyszíni Pressure Swing Adsorption (PSA) oxigéngyár alternatívát jelenthet az oxigén külső beszállítóktól történő beszerzése helyett. Egy megfelelően megtervezett rendszer sűrített levegőből állít elő oxigént, és a kemence működési követelményeinek megfelelően a kompatibilis tüzelőberendezésekhez juttatja el.
A PSA oxigénüzemek vonzóak lehetnek bizonyos üveggyárak számára, mert helyszíni termelést, működési vezérlést és az üzem oxigénigényéhez igazítható ellátási elrendezést kínálnak. Az alkalmasság azonban függ a szükséges oxigénáramlástól, tisztaságtól, nyomástól, a kemence kialakításától, az égő konfigurációjától, a tüzelőanyag típusától és a teljes égetőrendszer gazdaságosságától.
Ez a cikk elmagyarázza, hogy a PSA oxigénüzemei miért alkalmasak üvegkemencékhez, mely termelési problémákat képes megoldani az oxigénnel segített égés, és mit kell értékelniük a gyártóknak a helyszíni oxigénellátó rendszer bevezetése előtt.
Hatékonyabb tüzelőanyag-égetés támogatása
Az üvegkemencében az oxigén elsődleges célja az égési folyamat támogatása. A hagyományos levegő-tüzelőanyag kemencében a légköri levegő biztosítja az üzemanyag oxidációjához szükséges oxigént, de nagy mennyiségű nitrogént is bevezet.
Normál kemencekörülmények között a nitrogén nem vesz részt jelentős mértékben az égési reakcióban. Ehelyett elnyeli a hőt, és hozzájárul a kipufogógáz mennyiségéhez, amelyet a kemencerendszernek kell kezelnie.
A megfelelő égőkhöz szállított oxigénkoncentráció növelése csökkentheti az égési árammal bevezetett nitrogén mennyiségét. Az égő kialakításától, az oxigénkoncentrációtól, a tüzelőanyagtól, a kemence konfigurációjától és az üzemi feltételektől függően ez javíthatja az égési teljesítményt és megváltoztathatja a hő eloszlását a kemencében.
Az üveggyártás lehetséges előnyei
Több oxigén áll rendelkezésre az üzemanyag elégetésének elősegítésére.
Kevesebb nitrogén kerül az égési folyamatba, amikor oxigénnel dúsított vagy oxigén alapú égés helyettesíti az égési levegő egy részét.
Az égéstermékek mennyisége az égés általános elrendezésétől függően csökkenhet.
Megfelelő kemencekörülmények között javulhat a hőátadás az üvegolvadékhoz.
A kemencekezelők egy másik változót kapnak az égési teljesítmény optimalizálására.
Ezek a hatások nem automatikusak. A tényleges javulás az oxigén bevezetésétől, az égők kialakításától és a kemence üzemeltetésétől függ. Az oxigénellátást ezért integrálni kell egy tüzeléstechnikai értékelésbe, nem pedig független berendezés-frissítésként kezelni.
A kemencébe belépő nitrogén mennyiségének csökkentése
A légköri levegő körülbelül 21 térfogatszázalék oxigént tartalmaz, a maradék nagy része nitrogénből áll. Hagyományos levegő-tüzelőanyag-égetéskor jelentős mennyiségű nitrogén halad át a kemencén anélkül, hogy közvetlenül hozzájárulna az üzemanyag oxidációjához.
Amikor egy üvegkemencében oxigénnel dúsított égést alkalmaznak, az égési levegőhöz kapcsolódó nitrogén egy része magasabb oxigénkoncentrációval kiszorítható. Megfelelően megtervezett oxigén alapú égetéssel a csökkentés jelentősebb lehet.
Ez a változás hatással van a kemence hő- és kipufogógáz-jellemzőire.
Miért számít a nitrogén egy üvegkemencében?
Az égési levegővel belépő nitrogént fel kell melegíteni, amikor áthalad a kemencén. A gáz melegítésére használt energia közvetlenül nem áll rendelkezésre az üvegadag olvasztásához.
A nitrogén is hozzájárul a kipufogógáz mennyiségéhez. A kemence kialakításától és működési körülményeitől függően az alacsonyabb égési gázmennyiség hatással lehet a füstgázkezelésre, a hőveszteségre és a mellékelt kipufogóberendezések működési feltételeire.
Egy üveggyártó számára az égési levegő szükségtelen melegítésének csökkentése lehetőséget teremthet a hőhatékonyság javítására. A haszon mértéke azonban függ a kemence alapállapotától, az oxigénkoncentrációtól, a tüzelőanyag-fogyasztástól, az oxigéntöbblettől, a hővisszanyeréstől és egyéb folyamatváltozóktól.
A műszaki értékelésnek össze kell hasonlítania a tényleges tüzelőanyag-felhasználást és a kemence teljesítményét az oxigéndúsítás előtt és után, ahelyett, hogy minden telepítésnél rögzített megtakarítást feltételezne.
Segítségével az üvegkemencék megfelelnek a magas és stabil hőigényeknek
Az üveg olvasztásához tartósan magas hőmérséklet szükséges. A nyersanyagokat fel kell melegíteni, kémiai reakciókon kell keresztülmenni, és homogén olvadékot kell képezniük, mielőtt az üveg finomítási, kondicionálási és alakítási műveleteken áthaladhat.
A kemencének fenn kell tartania a megfelelő hőviszonyokat, miközben kezeli a tételösszetétel, a termelési sebesség, az üvegtípus és a működési ütem változásait.
Az oxigénnel segített égés további rugalmasságot biztosít a hőbevitel kezeléséhez. Az égésrendszertől függően az oxigéndúsítás segíthet a láng hőmérsékletének növelésében, módosíthatja a láng jellemzőit, és javíthatja a hőeloszlást a kemencében.
Ezek a változtatások hasznosak lehetnek, ha a gyártónak növelnie kell az olvasztási kapacitást, kezelnie kell a termikus szűk keresztmetszetet vagy optimalizálnia kell egy meglévő kemencét.
Alkalmazások, ahol a hőszabályozás fontos
Üvegtartály:A palackok és tégelyek előállításához stabil olvasztási körülményekre van szükség az egyenletes üvegminőség és a folyamatos alakítási műveletek támogatása érdekében.
Síküveg:Az úsztatott üveggyártás a folyamat során a szükséges hőviszonyok és az olvadékminőség fenntartásától függ.
Üveggyapot:Az üvegösszetétel és a későbbi szálképzési követelmények különleges követelményeket támasztanak a kemence hőmérsékletével és az olvadék homogenitásával szemben.
Speciális üveg:Bizonyos készítményeknél az olvadási és finomítási körülmények gondos ellenőrzése szükséges a kívánt tulajdonságok eléréséhez.
Az oxigéndúsítás előnyei ezekben az alkalmazásokban eltérőek. A kemence tűzálló anyagait, az égő elrendezését, az üveg kémiáját és az üzemi profilt mind figyelembe kell venni annak meghatározásakor, hogy az oxigénnel segített égés megfelelő-e.
Helyszíni oxigénellátás biztosítása a folyamatos termeléshez
Az üvegkemencék gyakran folyamatosan, hosszabb ideig működnek. A tüzelőanyag égésének vagy oxigénellátásának megszakítása befolyásolhatja a kemence stabilitását, a gyártás ütemezését és a gyártott üveg minőségét.
A vásárolt oxigént használó gyáraknak össze kell hangolniuk a szállításokat, gondoskodniuk kell a megfelelő tárolásról, és gondoskodniuk kell arról, hogy az ellátás elérhetősége megfeleljen a tüzelőberendezés igényeinek. Ezek a megállapodások hatékonyak lehetnek, de logisztikai függőséget okozhatnak.
A helyszíni PSA oxigénüzem lehetővé teszi az üveggyár számára, hogy oxigént állítson elő a létesítményben, feltéve, hogy az üzemet a szükséges működési feltételekhez méretezik és konfigurálják.
Működési előnyök
Helyi termelés:Az oxigént a gyárban állítják elő, ahelyett, hogy teljes mértékben a szállításokra támaszkodnánk.
Ellátás tervezése:A termelés a kemence várható oxigénigényéhez igazítható.
Csökkentett szállítási gyakoriság:A rendszer kapacitásától és az ellátási stratégiától függően a külső oxigénszállítástól való rutinfüggőség csökkenhet.
Jobb működési láthatóság:Az üzemeltetők nyomon követhetik a termelési teljesítményt, a nyomást, a tisztaságot és a berendezés állapotát.
Közvetlenebb koordináció:Az oxigénellátás elrendezése integrálható a kemence égésszabályozásával és működési ütemtervével.
A helyszíni gyártás nem garantálja a folyamatos oxigénellátást. A PSA berendezések elektromos áramot, megfelelő sűrített levegőt, karbantartást és megfelelő működési feltételeket igényelnek. Az üvegkemencének meghatározott vészhelyzeti stratégiával kell rendelkeznie a berendezés hibáira, áramkimaradásaira vagy a rendelkezésre álló kínálatot meghaladó keresletre.
A kritikus folyamatos folyamatok esetében különösen fontosak a tartalék oxigénelrendezések és az ellátás megbízhatóságának műszaki értékelése.
Az oxigéntermelés összehangolása a kemence működési profiljával
Az üvegkemencék nem feltétlenül fogyasztanak ugyanannyi oxigént minden működési körülmény között. A kereslet változhat a termelési sebesség, az égőbeállítások, a kemence hőmérséklete, az üveg összetétele, a karbantartási tevékenységek és az oxigéndúsítás mértéke függvényében.
A PSA oxigénüzem egy meghatározott igényprofil köré tervezhető, lehetővé téve a gyár számára, hogy megfelelő kapcsolatot alakítson ki az oxigéntermelés és az égési követelmények között.
A tervezésnek azonban figyelembe kell vennie mind a normál fogyasztást, mind a csúcsigényt meghatározó üzemi feltételeket.
Főbb kapacitás szempontok
| Tervezési paraméter | Miért számít |
|---|---|
| Normál oxigénáramlás | Meghatározza a rutingyártási követelményt |
| Csúcs oxigénáramlás | Meghatározza, hogy a kínálat képes-e támogatni a legmagasabb várható keresletet |
| Oxigén tisztaság | Meg kell felelnie a tüzelőrendszer meghatározott követelményeinek |
| Szállítási nyomás | Kompatibilisnek kell lennie az égő és az elosztás követelményeivel |
| Napi üzemidő | Befolyásolja a berendezések kihasználtságát és az üzemeltetési költségeket |
| A kemence termelési sebessége | Segít meghatározni az oxigénigényt különböző termelési körülmények között |
| A jövőbeni termelési változások | Támogatja a reális kapacitástervezést |
| Tartalék és tartalék követelmények | Segít a berendezéskiesések és a váratlan igények kezelésében |
Gyakori hiba, hogy csak az átlagos oxigénfogyasztás alapján választanak rendszert. Ha a kemence bizonyos üzemi körülmények között nagyobb áramlást igényel, az oxigénellátás termelési korláttá válhat.
Az ellenkező hiba a túlzott túlméretezés. A tényleges szükségletnél jóval nagyobb üzem növelheti a tőkeköltségeket, és bizonyos körülmények között nem hatékonyan működhet.
A megfelelő kapacitást a mért vagy számított oxigénigényből, az égőigényekből, a várható üzemi feltételekből és a jövőbeli termelési igények reális felméréséből kell meghatározni.
Az üzemanyag-fogyasztás potenciális csökkentése
Az üzemanyag-fogyasztás jelentős működési költség az üveggyártásban. Az üveg olvasztásához szükséges energia függ a kemence kialakításától, a tétel összetételétől, a termelési sebességtől, a hővisszanyeréstől, az égés hatékonyságától, az üzemi hőmérséklettől és sok más tényezőtől.
Az oxigéndúsítás javíthatja egyes kemencék hőteljesítményét az égési levegővel bevezetett nitrogén csökkentésével és a hőátadás körülményeinek megváltoztatásával. Megfelelő körülmények között ez csökkentheti az adott mennyiségű üveg előállításához szükséges üzemanyag mennyiségét.
A PSA-oxigént értékelő gyártók számára azonban nem egyszerűen az oxigén hozzáadása előtti és utáni üzemanyag-fogyasztás a helyes összehasonlítás.
Maga az oxigénüzem áramot fogyaszt. Kompresszora, légkezelő berendezése, PSA egysége és segédrendszerei mind hozzájárulnak a működési költségekhez. További berendezésekre is szükség lehet az oxigén tárolására, nyomásszabályozására és elosztására.
A nettó energiahatás értékelése
Az értelmes értékelésnek tartalmaznia kell:
Alap üzemanyag-fogyasztás egy tonna értékesíthető üvegre.
Várható üzemanyag-fogyasztás oxigéndúsítás után.
Oxigénfogyasztás a javasolt égési elrendezés mellett.
A PSA oxigéngyár villamosenergia-fogyasztása.
A kapcsolódó kompressziós és segédberendezések által igényelt villamos energia.
Változások a kemence kipufogó körülményeiben és a hővisszanyerésben.
Hatások a termelési sebességre, az üveg minőségére és a kemence működésére.
Karbantartási költségek és minden további felszerelési követelmény.
A gazdasági eredmény az üzemanyag-megtakarítás, a villamosenergia-fogyasztás, az oxigéntermelési költségek és a kemence teljesítményének bármilyen javulása közötti összefüggéstől függ.
Az üveggyártónak teljesítménybecslést kell kérnie a kemence tényleges adatai alapján, és meg kell erősítenie a feltételezéseket üzembehelyezési mérésekkel vagy ellenőrzött kísérlettel, ahol lehetséges.
Kisebb kipufogógáz-mennyiség támogatása megfelelő körülmények között
A kipufogógáz mennyisége fontos szempont a kemence működésében. A füstgáz mennyisége és összetétele befolyásolja a vezetékeket, az elszívó berendezéseket, a hővisszanyerést és a kibocsátások ellenőrzésének feltételeit.
Ha az oxigéndúsítás csökkenti az égésbe kerülő nitrogén mennyiségét, az égéstermékek térfogata csökkenhet. A hatás függ a tüzelőanyagtól, az oxigénkoncentrációtól, az égés elrendezésétől, a levegő beszivárgásától, a felesleges oxigéntől és a kemence működési feltételeitől.
A lehetséges következmények közé tartoznak a következők változásai:
Füstgáz térfogata és áramlási jellemzői.
A hő a kipufogón keresztül távozik.
A későbbi hővisszanyerő berendezések működési feltételei.
A kipufogórendszer egyes alkatrészeinek hőterhelése.
A kemencenyomás és az égésszabályozás követelményei.
Ezek a hatások gondos műszaki értékelést igényelnek. Az alacsonyabb füstgázmennyiség nem jelenti automatikusan azt, hogy minden kipufogó-alkatrész mérete csökkenthető, vagy hogy a meglévő kipufogórendszer változtatás nélkül megfelelően fog működni.
Az üvegkemencék a nyersanyagokhoz kapcsolódó folyamatkibocsátásokat is felszabadítanak, beleértve a szakaszos reakciók során keletkező gázokat is. Az oxigéndúsítás nem szünteti meg ezeket a forrásokat. A kibocsátási teljesítményt a teljes gyártási folyamat során értékelni kell.
Lehetőségek teremtése a kemence termelékenységének javítására
Az üveggyártók számára a termelékenység szorosan összefügg az adott időszakban előállított értékesíthető üveg mennyiségével, miközben megőrzi a kívánt minőséget.
Az oxigénnel segített égetés lehetőséget teremthet a kemence termelékenységének javítására ott, ahol az égési teljesítmény vagy a hőkapacitás korlátozza a termelést. A kemence kialakításától függően az oxigéndúsítás támogathatja a hőbevitel és a lángjellemzők változásait, amelyek elősegíthetik a kemence nagyobb olvadási sebességének kezelését.
Azonban a további oxigén önmagában nem garantálja a magasabb termelési sebességet. A termelékenység az olvasztás, a finomítás, a kondicionálás, az alakítás, az izzítás és a későbbi kezelés együttes teljesítményétől függ.
Az olvadási sebesség növelése elegendő kapacitás nélkül máshol, egyszerűen áthelyezheti a szűk keresztmetszetet egy másik szakaszba.
Mielőtt oxigéndúsítást használna a termelés növelésére, a gyárnak fel kell mérnie:
Maximális fenntartható olvadási sebesség.
Az üveg tartózkodási ideje és a finomítási követelmények.
A hőmérséklet eloszlása a kemencében.
Égő- és égésszabályozó kapacitás.
Tűzálló hőmérséklet és kopás.
Előkelő és alakítósor kapacitása.
Termékminőség a tervezett termelési sebességgel.
Hatások a kemence élettartamára és a karbantartási időközökre.
Az ellenőrzött égésoptimalizálási program segíthet meghatározni, hogy az oxigéndúsítás gyakorlati termelékenységi előnyt jelent-e az üveg minőségének vagy a kemence integritásának veszélyeztetése nélkül.
Az égésszabályozás és a működési rugalmasság javítása
Az üveg minősége a kemence hőmérséklete, a hőeloszlás, az üvegkémia és a gyártási körülmények közötti megfelelő egyensúly fenntartásától függ.
Az égésszabályozás ezért a kemencekezelés fontos része. Az üzemeltetőknek be kell állítaniuk az üzemanyag- és oxidálószer-ellátást a folyamat követelményei szerint, miközben a biztonságos működési feltételeket fenntartják.
Az oxigénellátó rendszer további változót biztosíthat az égés szabályozásához. Megfelelő égőkkel, áramlásszabályozással, műszerekkel és kemenceautomatizálással integrálva segíthet a kezelőknek az oxigénszállítást a tervezett működési profilnak megfelelően beállítani.
A PSA oxigénüzem a konfigurációtól függően monitorozási adatokat is szolgáltathat saját teljesítményéről, beleértve a kimeneti áramlást, tisztaságot, nyomást és működési állapotot.
Ennek ellenére az oxigénüzem és a kemencevezérlő rendszer más-más funkciót lát el. A PSA berendezés a működési előírásokon belül oxigént termel; a kemencevezérlő rendszer a folyamatkövetelményeknek megfelelően irányítja az égést.
A hatékony integráció világosan meghatározott ellenőrzési felelősséget, megfelelő műszereket és biztosítékokat igényel a rendellenes működési körülményekre.
Az oxigén tisztasága és a kemence teljesítménye közötti kapcsolat megértése
A PSA oxigénüzemek adszorpciós eljárással választják el az oxigént a sűrített levegőtől. Kimeneti tisztaságuk és gyártási kapacitásuk a berendezés tervezésétől és működési feltételeitől függ.
Üvegkemencés alkalmazások esetén a szükséges oxigéntisztaságot az égő gyártójának, a tüzelőmérnöki csapatnak és a projekt teljesítménykövetelményeinek kell meghatároznia.
A magasabb oxigénkoncentráció megváltoztathatja az égési jellemzőket, de nem garantálja automatikusan a kemence jobb eredményét. A megfelelő oxigén specifikáció az égési technológiától és a tervezett működési feltételektől függ.
A helyszíni PSA üzem értékelésekor a gyártóknak meg kell erősíteniük:
Garantált oxigén tisztaság a szükséges termelési sebesség mellett.
Névleges áramlás a megadott tisztaságon.
Szállítási nyomás és megengedett nyomásváltozás.
A betáplált levegő minőségi és környezetvédelmi követelményei.
Energiafogyasztás reprezentatív működési feltételek mellett.
Indítási és működési jellemzők.
Felügyelet, riasztások és karbantartási követelmények.
A rendszer maximálisan meghirdetett áramlását nem szabad garantált teljesítményként kezelni minden tisztasági és nyomási körülmény között. A kapacitást, a tisztaságot és az energiafogyasztást együtt kell felülvizsgálni a szállító által megadott üzemi adatok felhasználásával.
Az oxigénellátás megbízhatóságának kezelése folyamatos üzemű kemencében
Az üvegkemencék hosszú ideig folyamatosan működhetnek, így az oxigénellátás megbízhatósága komoly mérnöki szempont, amikor oxigént használnak az égési folyamat részeként.
A helyszíni PSA-rendszer csökkentheti a szállítással kapcsolatos bizonyos kockázatoknak való kitettséget, de a gyárnak kezelnie kell a gyártóberendezésekkel és a támogató közművekkel kapcsolatos kockázatokat is.
A teljes megbízhatósági stratégia a következőket tartalmazhatja:
Megelőző karbantartás:A kompresszorok, szűrők, szelepek, műszerek és egyéb alkatrészek ütemezett ellenőrzése és szervizelése segít fenntartani a teljesítményt.
Folyamatos monitorozás:A megfelelő műszerek azonosítják a rendellenes oxigéntisztaságot, nyomást, áramlást vagy a berendezés állapotát.
Puffertároló:A megfelelően kialakított tárolás segíthet az oxigéntermelés és a kemenceigény közötti rövid távú különbségek kezelésében.
Tartalék készlet:Egy tartalék forrás biztosíthat oxigént, ha az elsődleges rendszer nem elérhető, vagy nem tudja kielégíteni az igényt.
Energia tervezés:Az elektromos betáplálást és a szükséges tartalék elrendezéseket a szükséges folytonossági szintnek megfelelően kell értékelni.
Vészhelyzeti eljárások:A kezelőknek tudniuk kell, hogyan reagáljanak a berendezés riasztásaira, a tápnyomás változásaira, az áramkimaradásokra és más rendellenes állapotokra.
A tartalék elrendezést a kemence tényleges oxigénigénye és az elsődleges ellátás helyreállításához szükséges idő alapján kell megtervezni. Egy kis tartalék elegendő lehet egy alkalmazáshoz, de nem elegendő egy másik alkalmazáshoz.
Figyelembe véve az oxigénellátás költségeit az üveggyártásban
A PSA oxigénüzem alkalmassága a műszaki teljesítménytől és a gazdasági megvalósíthatóságtól is függ.
Egy üveggyárnak össze kell hasonlítania az oxigén helyszíni előállításának teljes költségét az alternatív oxigénellátási megoldások költségeivel. Az összehasonlításnak tükröznie kell a kemence által megkövetelt tényleges tisztaságot, áramlást, nyomást, rendelkezésre állást és szállítási feltételeket.
Fő költségkomponensek
| Költségkategória | Értékelési fókusz |
|---|---|
| Tőkebefektetés | PSA berendezések, kompresszorok, levegőkezelés, tárolás, vezérlés, telepítés és üzembe helyezés |
| Villany | A teljes oxigéntermelő rendszer által felhasznált energia |
| Karbantartás | Rutinszerviz, alkatrészcsere és javítás |
| Oxigén eloszlás | Csővezetékek, nyomásszabályozás, műszerek és csatlakozás a tüzelőrendszerhez |
| Tartalék ellátás | Tartalék oxigénellátás és kapcsolódó költségek |
| A kemence módosításai | Égőfejfejlesztések, vezérlőrendszer változtatások és minden szükséges mérnöki munka |
| Gyártási teljesítmény | Változások az üzemanyag-felhasználásban, a teljesítményben, a minőségben és a karbantartási követelményekben |
A jelenleg oxigént vásárló gyárak számára a szállított oxigén ára fontos kiindulópont. Az elemzésnek azonban figyelembe kell vennie a szállítási költségeket, a tárolási feltételeket, a szállítási megbízhatóságot és a szállítási szerződés feltételeit is.
Az oxigéndúsítást első alkalommal fontolóra vevő gyárak esetében az értékelésnek tartalmaznia kell a tüzelőrendszer beruházását és a kemencére gyakorolt várható üzemi hatást.
Egy teljes költségmodellnek össze kell hasonlítania az eladható üveg tonnánkénti költségét a javasolt változtatás előtt és után, ahelyett, hogy az oxigéntermelési költségeket külön-külön figyelembe venné.
Környezetvédelmi szempontok: lehetséges előnyök és korlátok
Az üveggyártók egyre inkább az energiafogyasztást és a károsanyag-kibocsátást értékelik működési stratégiájuk részeként. Az oxigénnel segített égés mindkettőt befolyásolhatja, de az eredmény a kemence konfigurációjától és az általános energiamérlegtől függ.
Az égési folyamatba belépő nitrogén csökkentése bizonyos égési gázmennyiségeket csökkenthet. A jobb hőteljesítmény megfelelő körülmények között csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást is.
A környezeti előnyöket azonban mérés nélkül nem szabad feltételezni. A PSA erőmű villamos energiát fogyaszt, és ennek a villamos energiának a környezetre gyakorolt hatása attól függ, hogyan állítják elő. A kemence kibocsátása függ a tüzelőanyag típusától, az égési hőmérséklettől, a nyersanyag kémiától, a termelési sebességtől és a kibocsátás-ellenőrző berendezésektől is.
Például a termikus NOx képződést befolyásolhatja a láng hőmérsékletének és az égési feltételeknek a változása. A végeredmény az adott égőtechnológiától és működési stratégiától függ; az oxigéndúsítást nem szabad automatikusan úgy leírni, mint a nitrogén-oxidok eltávolítását.
Az átfogó környezeti vizsgálatnak figyelembe kell vennie a közvetlen tüzelőanyag-felhasználást, a villamosenergia-fogyasztást, a vonatkozó üvegházhatású gázok kibocsátását, az NOx-et, a részecskéket, a folyamatok kibocsátását és a meglévő kipufogógáz-kezelő rendszerek teljesítményét.
A leghasznosabb összehasonlítás az eladható üveg tonnánkénti igazolt kibocsátási és energiaadatokon alapul.
Telepítési és biztonsági szempontok
Az oxigén támogatja az égést, és oxigénnel dúsított körülmények között könnyebben meggyulladhat, vagy intenzívebben éghet. Ezért az oxigéntermelő és -elosztó berendezéseket megfelelő biztonsági intézkedésekkel kell megtervezni és üzemeltetni.
Az üveggyártóknak értékelniük kell a teljes telepítést, beleértve a PSA üzemet, kompresszorokat, tárolóedényeket, oxigéncsöveket, szelepeket, nyomásszabályozást, égőcsatlakozásokat és vezérlőrendszereket.
A fontos szempontok közé tartozik:
Megfelelő anyagok az oxigénszolgáltatáshoz.
Oxigénkompatibilis szelepek, tömítések és szerelvények.
Az oxigéncsövek és alkatrészek tisztasága.
Olaj- és zsírszennyeződés megelőzése az oxigénszolgáltató berendezésekben.
Megfelelő nyomásvédelem és szigetelés.
Megfelelő szellőztetés és felszereléshez való hozzáférés.
Világosan meghatározott működési és vészhelyzeti eljárások.
Képzés kezelők és karbantartó személyzet számára.
A vonatkozó nyomásrendszeri, elektromos, tűzbiztonsági és oxigénkezelési követelményeknek való megfelelés.
Az oxigénrendszert is integrálni kell a kemence égésbiztosítóival. Az indítás, a leállítás, az alacsony áramlási viszonyok és a rendellenes égési események az égő és a kemence kialakításának megfelelő eljárásokat igényelnek.
Üzembe helyezés előtt a projektcsapatnak ellenőriznie kell a szükséges kimeneti teljesítményt, a gázminőséget, a nyomást, a vezérléseket, a riasztásokat és a teljes rendszer biztonságos működését.
Hogyan állapítható meg, hogy egy PSA oxigénüzem alkalmas-e üvegkemencéhez
Nem minden üvegkemencében azonos az oxigénigény vagy a gazdasági követelmények. A berendezés kiválasztása előtt a gyárnak meg kell teremtenie a projekt műszaki alapjait.
Határozza meg az égési célt
Határozza meg, hogy a cél az üzemanyag-fogyasztás csökkentése, az olvasztási kapacitás növelése, a hőszabályozás javítása, a vásárolt oxigéntől való függés csökkentése vagy más meghatározott működési probléma megoldása.
Gyűjtse össze a kemence működési adatait
Tekintse át az üzemanyag-fogyasztást, az üveggyártási sebességet, a kemence hőmérsékleti profilját, az égő konfigurációját, az üzemórákat és az aktuális kipufogógáz-viszonyokat.
Számítsa ki az oxigénigényt
Állítsa be a szükséges oxigénáramlást normál és csúcsüzemi körülmények között. Tartalmazza a tervezett oxigénkoncentrációt és a javasolt égők követelményeit.
Erősítse meg az oxigénspecifikációt
Határozza meg a tisztasági, nyomási, áramlási és rendelkezésre állási követelményeket. Győződjön meg arról, hogy a javasolt PSA-rendszer a megadott működési feltételek mellett egyidejűleg megfelel ezeknek a követelményeknek.
Mérje fel a rendszerintegrációt
Tekintse át az oxigéncsöveket, a vezérlőket, a tárolást, az égő kompatibilitását, a biztonsági reteszeket és a kemence szükséges módosításait.
Számítsa ki a teljes gazdasági hatást
Tartalmazza a PSA-berendezések költségeit, az áramot, a karbantartást, az üzemanyag-megtakarítást, a potenciális termelékenységi változásokat, a tartalék ellátást és az égő- vagy vezérlőrendszer-frissítéseket.
Hozzon létre teljesítményellenőrzést
Határozza meg, hogy a gyár hogyan mérje az oxigénkibocsátást, a tisztaságot, az üzemanyag-fogyasztást, a kemence termelékenységét, az üvegminőséget és a vonatkozó kibocsátásokat a megvalósítás előtt és után.
Ez a megközelítés segít a gyártóknak különbséget tenni az elméleti előnyök és a tényleges gyártási körülmények között mérhető javulás között.
Következtetés
A PSA oxigénüzemek alkalmasak lehetnek olyan üvegkemencékhez, amelyeknek megbízható helyszíni oxigénforrásra van szükségük, és amelyek tüzelési követelményei kompatibilisek a technológiával. Támogathatják az oxigénnel segített égést, csökkenthetik a külső oxigénszállítástól való függőséget, javíthatják az ellátás tervezését, és lehetőséget biztosítanak az üzemanyag-fogyasztás és a kemence termelékenységének optimalizálására.
A lehetséges termikus előnyök az égéshez szállított oxigénkoncentráció változásaiból erednek, ideértve a megfelelő működési feltételek melletti csökkent nitrogénbevitelt is. A tényleges hatások azonban a kemence kialakításától, az égőtechnológiától, a tüzelőanyag típusától, az üzemi hőmérséklettől, az oxigén tisztaságától és az általános égési stratégiától függenek.
Ezért egy integrált kemencemérnöki projekt részeként egy helyszíni PSA oxigénüzemet kell kiválasztani. A gyárnak értékelnie kell a szükséges áramlást és nyomást, az oxigén tisztaságát, az energiafogyasztást, a rendszer megbízhatóságát, a tartalék ellátást, a biztonsági követelményeket és az eladható üveg tonnánkénti összköltségét.
Ha a berendezést helyesen méretezték és megfelelő égésszabályozással integrálták, a helyszíni oxigénellátás az üveggyártó stratégiájának hasznos részévé válhat az üzemirányítás javítása és a hosszú távú termelési költségek kezelésében.
GYIK
Miért előnyös az oxigénnel segített égés az üvegkemencék számára?
A kompatibilis égőkhöz szállított oxigénkoncentráció növelése csökkentheti az égési folyamatba belépő nitrogén mennyiségét, és megváltoztathatja a láng jellemzőit és a hőátadást. A kemence kialakításától függően ezek a változtatások javíthatják a hőhatékonyságot vagy a termelékenységet.
Egy PSA oxigénüzem képes-e folyamatosan oxigénnel ellátni egy üvegkemencét?
Folyamatosan képes oxigént szolgáltatni a névleges működési tartományán belül, ha megfelelő közművek, karbantartás és működési feltételek támogatják. Mivel az üvegkemencék folyamatos működést igényelhetnek, a gyárnak értékelnie kell a tartalék oxigén-, tárolási és vészhelyzeti eljárásokat is.
Hogyan határozza meg egy üveggyár a szükséges PSA oxigénkapacitást?
A kapacitást a kemence normál és csúcsüzemi feltételek melletti oxigénigényén, a szükséges tisztaságon, a szállítási nyomáson, az égő specifikációin és a termelés várható változásán kell alapulnia. Az átlagos kereslet önmagában nem biztos, hogy elegendő.
A PSA oxigéngyár telepítése automatikusan csökkenti az üzemanyag-fogyasztást?
Nem. Az oxigénnel segített égés megfelelő körülmények között csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást, de a nettó eredmény a kemence, az égő konfigurációjától, a működési stratégiától és az oxigén előállításához felhasznált energiától függ. A teljesítményt tényleges kemence- és energiaadatok alapján kell értékelni.
A PSA oxigén alkalmas minden típusú üvegkemencéhez?
Az alkalmasság függ az üveggyártási folyamattól, az égő kialakításától, a szükséges oxigénáramlástól és -tisztaságtól, az üzemeltetési feltételektől és a projekt gazdaságosságától. Az oxigénellátó rendszer kiválasztása előtt tüzeléstechnikai értékelésre van szükség.
Mit kell összehasonlítania az üveggyártónak a helyszíni oxigéntermelés értékelésekor?
A gyártónak össze kell hasonlítania a berendezésberuházást, a villamosenergia-fogyasztást, a karbantartást, az oxigén tisztaságát és nyomását, a tartalék ellátást, a kemence módosítási költségeit, a várható üzemanyag-megtakarítást, a termelékenységi hatásokat és a kibocsátás változásait. Az értékelésnek a teljes gyártási folyamatra kell összpontosítania, nem csak az oxigénköltségre.
Milyen biztonsági intézkedések fontosak az üveggyártás oxigénellátása szempontjából?
A telepítéshez oxigénkompatibilis anyagokra, tiszta oxigén-szerviz alkatrészekre, megfelelő nyomásvédelemre, megfelelő szigetelésre és szabályozásra, képzett személyzetre és dokumentált vészhelyzeti eljárásokra van szükség. Az oxigénellátást integrálni kell a kemence égési biztosítékaival és a vonatkozó ipari biztonsági követelményekkel is.
