Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Způsob tavení skla a sklářská pec pro provádění tohoto způsobu
CZ285317B6
Czechia
- Other languages
English - Inventor
Richard Quirk David Alan Bird Ian Nigel William Shulver Robin Maxwell Mcintosh
Worldwide applications
Application CZ932561A events
1992-11-27
1995-06-14
1999-07-14
Description
translated from
Způsob vytápění regenerační sklářské pece s koncovým ohřevem a regenerační sklářská tavící pec pro jeho provádění
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu vytápění regenerační sklářské pece s koncovým ohřevem pro tavení skla pro výrobu tvarovaných skleněných předmětů, k minimalizování emisí NOx v odpadních plynech opouštějících pec, při kterém se do taviči komory pece přivádí palivo a vzduch a palivo se spaluje v tavící komoře pro získání skla požadované kvality při požadované rychlosti výroby, přičemž odpadní plyny opouštějící taviči komoru vstupují do regenerátorů a z nich do ovzduší. Dále se týká regenerační sklářské tavící pec pro tavení skla s koncovým ohřevem a uzpůsobené pro výrobu tvarovaných skleněných výrobků, pro provádění uvedeného způsobu.
Dosavadní stav techniky
Je již dlouhou dobu známo, že palivový hořák pracující podstechiometricky (tj. poměr množství vzduchu k množství paliva menší, než jaký je zapotřebí pro dosažení úplného spálení) bude vyvíjet méně NOx, než když pracuje ve stechiometrických podmínkách a hořáky navržené pro práci tímto způsobem jsou popsány například v patentovém spisu US-A-4 878 830, který také poskytuje přehled známého stavu techniky v této oblasti. Japonský patentový spis JP-A-55-8361 popisuje způsob práce se sklářskou pecí, používající hořáky umístěné za pecí, pro přivádění přídavného paliva do pece v blízkosti vletu, tepelně výměnné komory nebo odtahového kanálu. Patentový spis USA č. US-A-4 347 072 rozebírá toto řešení a zaměřuje se na problémy práce se sklářskou pecí způsobem popsaným v JP-A-55-8361. Patentový spis USA č. US-A-4 345 072 popisuje alternativní způsob práce tím, že se dodávají do odpadního plynu ze spalování paliva nad skleněnou taveninou uhlovodíky a po té se toto přebytečné palivo spaluje v peci pro poskytování tepelné energie pro taviči proces.
Vždy se předpokládalo, že provozování sklářské pece v redukčních, tj. podstechiometrických tavících podmínkách, by způsobilo výrobu skla špatné kvality.
Patentový spis USA č. US-A-4 559 100 popisuje způsob, kde se zabraňuje tomu, aby podmínky v blízkosti tavícího se skla se staly podstechiometrickými, aby se tak zabránilo výrobě skla špatné kvality. Tento způsob vyžaduje, aby bylo přídavné palivo vháněno do taviči komory při průtoku dostatečném pro zajišťování oblasti bohaté na kyslík nad sklem a nad ní oblast bohatou na palivo, a aby se dále poskytovalo relativně nízké přebytkové množství vzduchu a zajistilo se alespoň v podstatě úplné spálení do doby, kdy spalitelné plyny vystupují z taviči komory. Podstechiometrické podmínky se zjevně objevovaly čas od času ve sklářských vanách náhodou, a jelikož měly za následek špatnou kvalitu skla, odrazovaly od práce s pecí plynule v redukčních podmínkách.
Podstata vynálezu
Nyní zjistili autoři vynálezu, že snížení množství NOx v odpadních plynech, opouštějících odtahový systém, může být dosaženo zajišťováním toho, že odpadní plyny opouštějící plyny a vstupující do regenerátoru obsahují palivo, které nebylo podrobeno úplnému spálení. Všechny předchozí návrhy pro práci v nestechiometrických podmínkách se týkají taviči komory, a zajišťují, že v taviči komoře jsou po celou dobu dodržovány oxidační podmínky, a tam, kde je přiváděno přebytkové palivo, je toto palivo spáleno před tím, než vstoupí do regenerátorového systému, nebo že když palivo prochází regenerátorovým systémem, jsou podmínky stále oxidační. Vynález je zaležen na zjištění, že je možné minimalizovat množství NOx ve výstupních
-1 CZ 285317 B6 kouřových plynech z regenerační sklářské vanové pece tím, že se zajistí přítomnost hořlavých látek v odpadních plynech, když procházejí regenerátory.
Tyto hořlavé látky (dále spalitelné látky) jsou tvořeny směsí nespáleného paliva, hořlavých látek vytvářených účinkem tepla na palivo a jiných radikálů vytvořených touto pyrolýzou. Část těchto látek je schopná reagovat s NOx v odpadních plynech a převádět je na neškodné látky. Je podstatné, aby se pracovalo v utěsněném regenerátoru, takže vstup vzduchu do regenerátorů je takový, že se zabrání nekontrolovanému spalování uvnitř žárovzdomé výplně nebo mřížovinové struktury, které snižuje účinnost procesu odstraňování NOx z odpadních plynů. Hořáky jsou zejména utěsněny těsným zasazením do žárovzdomých hmot hořákového bloku a odpovídajícího výstupního vletového hrdla regenerátorů. Je zajištěno, že nedochází k vnikání žádného nadměrného vzduchu v mřížovinové struktuře, které by způsobilo nekontrolované spalování paliva uvnitř mřížovinové struktury, které by poškodilo strukturu v důsledku přehřívání. Hořlavé látky se spalují přidáváním vzduchu s výhodou poté, co opustil mřížovinovou strukturu, nebo v bodech uvnitř mřížoví, v závislosti na teplotním režimu v regenerátorovém systému.
Vynález tedy přináší způsob vytápění regenerační sklářské pece s koncovým ohřevem pro tavení skla pro výrobu tvarovaných skleněných předmětů, k minimalizování emisí NOx v odpadních plynech opouštějících pec, při kterém se do tavící komory pece přivádí palivo a vzduch a palivo se spaluje v taviči komoře pro získání skla požadované kvality při požadované rychlosti výroby, přičemž odpadní plyny opouštějící tavící komoru vstupují do regenerátorů a z nich do ovzduší, jehož podstatou je, že se palivo přivádí se v přebytku vůči množství, které se spaluje v tavící komoře při normálním provozu pece k zajištění požadované kvality a rychlosti výroby, takže odpadní plyny v utěsněných regenerátorech obsahují spalitelné látky, které jsou k dispozici pro reagování sNOx v odpadních plynech, a tyto spalitelné látky se poté nechávají reagovat s množstvím vzduchu dostatečným pro spálení spalitelných látek.
S výhodou obsahují regenerátory mřížovinové struktuiy. Pec je pec s koncovým ohřevem a příklady tvarovaných skleněných předmětů jsou nádoby, jako láhve nebo džbánky, sklenice na pití, stolní nádobí, lisované skleněné zboží atd.
Jedním způsobem realizace vynálezu (dále označovaný jako chod typu 1) je pracovat se v podstatě podstechiometrických podmínkách v tavící oblasti pece tak, že se dodává do tavící oblasti přebytkové množství paliva a dovoluje se spalitelným látkám opouštět pec utěsněnými regenerátory ve směsi s odpadními plyny. V jiné formě vynálezu (dále označované jako chod typu 2) jsou podmínky v tavící peci takové, že se pracuje s omezeným množstvím spalovacího vzduchu tak, že je v podstatě stechiometrické a palivo se přidává do odpadních plynů, když opouštějí tavící oblast a vstupují do utěsněné struktury regenerátoru. V takovém uspořádání může být v tavící peci přítomen buď přebytkový vzduch, nebo přebytkové palivo. Toto palivo za pecí může být dodáváno buď existujícími hořáky, nebo přídavnými samostatnými hořáky v oblasti odpovídajícího vletového ústí výstupního vletu. V obou případech se přidává vzduch k odpadním plynům, když opouštějí mřížovinovou strukturu regenerátorů tak, že se odstraňují v podstatě veškeré spalitelné látky jejich spálením s přidávaným vzduchem.
V typické sklářské tavící peci vytápěné plynem se taviči operace provádí při okolo 5 % přebytkového vzduchu, a v typickém případě produkuje obsah NOx v komínových kouřových plynech okolo 2500 mg/m3. V tomto popisu se odvolávání na koncentrace (např. mg/m3) vztahují na koncentrace v podmínkách TALuft, tj. naměřené za sucha v přítomnosti 8 % O2 v suchém objemu odpadního plynu a emise NOx jsou vyjádřeny jako emise NO2. Volumetrická měření jsou všechna udávána při 760 mmHg a 0 °C, a části v dílech na milion jsou udávány objemově, také v podmínkách TALuft. Bylo zjištěno, že při práci se zmenšenými množstvími přebytkového vzduchu než u známých pecí, tj. při použití stechiometrických nebo podstechiometrických podmínek se vytváří nejen méně NOx v tavící komoře, ale že zbytkové palivo zmenšuje přítomný obsah NOx na N2 v regenerátorech. Tento dvojitý účinek působí výrazné snížení v množství NOx
-2CZ 285317 B6 uvolňovaném k komínových kouřových plynech. Vynález může dosáhnout úrovně emisí NOx v komíně méně než 500 mg/m3.
Autoři zjistili, že v protikladu k dosavadním předpokladům, že práce sklářské pece nebo vany při v podstatě redukčních podmínkách vede ke špatné kvalitě skla, je možné bez negativních účinků pracovat s množstvími paliva a spalovacího vzduchu dodávaných do vany takovými, že reakční podmínky jsou v podstatě podstechiometrické. Předpokládá se, že toto je možné pouze tehdy, když dochází k velmi pečlivé kontrole stechiometrie uvnitř pece a kde se podstechiometrické podmínky vytvářejí použitím přebytkového paliva místo nedostatku vzduchu, nebo kde se přivádí nedostatečná energie do tavícího procesu a kvalita skla a/nebo rychlost výroby se zhoršuje.
Je výhodné nejen sledovat obsah kyslíku na ústí výstupního vletu, ale také množství nespálených spalitelných látek v této poloze. Je zapotřebí zajistit, že když podmínky v peci jsou v podstatě podstechiometrické, je spalován dostatek paliva pro zajištění množství tepla potřebného pro výrobu roztaveného skla při uspokojivé rychlosti a kvalitě.
Podle vynálezu se proto měří jak spalitelné složky, tak i kyslík v plynech na nejméně jednom zvíce bodů v taviči a čeřicí komoře, a reguluje se přívod paliva a spalovacího vzduchu na základě takových měření, aby se zajistilo, že uvnitř taviči komory je průměrný stechiometrický poměr v podstatě pod stechiometrickým poměrem požadovaným pro úplné spálení, a to při současném zajišťování, že část paliva skutečně spálená není menší než jaká je určena požadavky na vstup tepla do tavícího procesu, a do odpadních plynů se po té, co opustily taviči komoru (někdy označovanou jako taviči a čeřicí komora) a před tím, než vystupují do ovzduší, přidává přídavný spalovací vzduch, pro zajištění v podstatě úplného spálení jakýchkoli spalitelných složek zůstávajících v odpadních plynech.
Při způsobu podle vynálezu se může měřit kyslík, jakož i spalitelné složky v plynech. Tato měření mohou být prováděna v odpadních plynech opouštějících taviči a čeřicí komoru například na vletovém ústí výstupního vletu.
Podle jednoho provedení vynálezu se tedy vzduch přivádí do taviči komory v podstechiometrickém množství, takže z taviči komory, provozované v podstechiometrických podmínkách, vystupují spalitelné látky s odpadními plyny. S výhodou jev taviči komoře nedostatek vzduchu nejméně 3 % množství, potřebného pro stechiometrický provoz pece, nejvýhodněji v rozmezí od 8 % do 10 %.
Podle jiného provedení vynálezu se palivo přivádí na vstupní straně taviči komory v množství odpovídajícím stechiometrickým podmínkám a do odpadních plynů, opouštějících taviči komoru, se před jejich vstupem do utěsněných regenerátorů přidává přebytkové palivo. Přebytkové palivo se s výhodou přivádí do odpadních plynů v množství nejméně 3 % množství paliva, přiváděného do taviči komory, nej výhodněji v množství od 8% do 10%. Palivo se může přivádět do odpadních plynů přídavnými vyhrazenými hořáky, umístěnými na výstupní straně taviči komory, nebo hořáky, které při obráceném cyklu přivádějí hlavní palivo do taviči komory.
Podle ještě dalšího provedení vynálezu se přídavně k palivu, které se přivádí na vstupní straně do taviči komory, pracující v podstechiometrických podmínkách, přidává do odpadních plynů, když opouštějí taviči komoru a před jejich vstupováním do utěsněných regenerátorů, přídavné palivo. V taviči komoře je s výhodou nedostatek vzduchu nejméně 2 % a do odpadních plynů se přivádí nejméně 3 % přebytkového paliva vzhledem k palivu přiváděnému do taviči komory.
Při všech provedeních vynálezu se na výstupní straně tepelného výměníku regenerátorů může nechávat vstupovat do regenerátorů přídavný vzduch, za jehož přítomnosti se spálí přebytkové palivo, obsažené v odpadních plynech, před výstupem do ovzduší.
-3 CZ 285317 B6
Podle vynálezu se s výhodou emise NOx, vystupující do ovzduší, udržují na úrovni nižší než 500 mg/m3.
Podle dalšího znaku vynálezu se v odpadních plynech na výstupní straně od výměníků tepla regenerátorů odstraňuje oxid uhelnatý jeho spalováním při teplotě udržované na hodnotě vyšší než 650 °C. S výhodou se k tomuto účelu na výstupní straně od výměníku tepla přivádí do odpadních plynů vzduch, za jehož přítomnosti se spálí oxid uhelnatý v odpadních plynech před jejich výstupem do ovzduší. Vzduch se může přivádět do regenerátoru pod výměníkem tepla regenerátoru. Emise oxidu uhelnatého v odpadních plynech, vystupujících do atmosféry, se s výhodou udržují na úrovni nižší než 300 mg/m3.
Sekundární vzduch se tak přivádí v polohách v regenerátorovém a odtahovém systému, kde teploty dovolují zapalování typu hořlavé složky na úplné vyhoření a zajišťují, že plyny vystupující do ovzduší jsou v podstatě prosté spalitelných látek. Je podstatné, aby regenerátorový systém byl v podstatě utěsněn proti vstupu vzduchu, takže přivádění sekundárního vzduchu může být řízeno a ke spalování primárně dochází vně výplně regenerátoru nebo mřížoví (mřížové struktury).
Podle dalšího znaku vynálezu se odstraňuje oxid uhelnatý z odpadních plynů v regenerátoru jeho spalováním pomocí 8 % přebytkového vzduchu, v procentech vztažených k množství spalovacího vzduchu pro spalování přiváděného paliva, pří teplotě vyšší než 650 °C.
Množství spalitelných látek a kyslíku přítomného na vletovém ústí výstupního vletu může být měřeno na místě, nebo extrakční analýzou používající dostupných nástrojů. Takové nástroje mohou zahrnovat zirkoniovou sondu pro měření kyslíku a katalytického článku pro měření hořlavých složek. Pro tento účel je uspokojivý plynový analyzátor Teledyne 980. Obsah NOx může být měřen při použití přenosného analyzátoru odtahových plynů Lancom 6500 nebo chemiluminiscenčního analyzátoru Signál.
Dále se vynález vztahuje na regenerační sklářskou taviči pec pro tavení skla s koncovým ohřevem a uzpůsobená pro výrobu tvarovaných skleněných výrobků, pro provádění výše uvedeného způsobu, s taviči komorou a regenerátory obsahujícími mřížovinové struktury, které působí jako výměníky tepla, přičemž pec dále obsahuje zařízení pro snižování emise NOx v odpadních plynech opouštějících pec, přičemž toto zařízení obsahuje prostředky pro přívod přídavného paliva do odpadních plynů, když opouštějí taviči komoru pece, jehož podstatou je, že každý regenerátor je utěsněný a je pod jeho mřížovinovou strukturou (mřížovím) opatřen nejméně jedním přívodem horkého vzduchu.
Vynález může zajistit významné technické výhody při podstatném snižování emisí NOx z pecí na výrobu tvarovaných výrobků ze skla na hodnotu menší než 500 mg/m3, a to bez významných změn chodu pece a konstrukce a bez negativního ovlivňování kvality skla. Snadno se ovládají i jiné emise, například emise oxidu uhelnatého mohou být regulovány směrem dolů na méně než 300 mg/m3 a recyklování prachu a elektrostatické srážení nejsou ovlivňovány. Dochází ke snížení tepelné účinnosti vzhledem ke zvýšené potřebě paliva až 15 % pro udržování kvality a rychlosti výroby skla, avšak při snížených emisích NOx. Protože jsou však použity nenákladné katalytické systémy pro odstraňování NOx, způsob podle vynálezu může být snad a efektivně z hlediska nákladů vřazován do existujících sklářských tavících pecí. Vynález může proto představovat alternativu s nižšími investičními a nižšími provozními náklady vzhledem k ostatním postupům ovládání obsahu NOx, jako je selektivní katalytická redukce, selektivní nekatalytická redukce a oxi-palivové postupy podle známého stavu techniky.
-4CZ 285317 B6
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 schematický podélný řez regenerační pecí s koncovým ohřevem plamenem, obr. 2 schematický půdorysný řez pecí z obr. 2, a obr. 3 až 7 diagramy ukazující výchylky obsahu složek v odpadních plynech, jako jsou NOx a CO, v závislosti na různých pracovních parametrech při použití způsobu a zařízení podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Obr. 1 a 2 znázorňují regenerační sklářskou tavící pec 2, s koncovým ohřevem, obsahující dvojici utěsněných regenerátorů 4, 6, uložených vedle sebe. Regenerátory 4, 6 mohou být opatřeny otevíratelnými přístupovými otvory pro umožňování prohlídky, zavádění horkého vzduchu pro spálení spalitelných složek, měřicích materiálů apod. Každý regenerátor 4, 6 má dolní komoru 8, žárovzdomou mřížovinovou strukturu 10 a horní komoru 12 na mřížovinovou strukturou 10. Každý regenerátor 4, 6 má odpovídající vlet 14, 16 spojující odpovídající horní komoru 12 stavící a čeřici komorou 18 pece 2 a odpovídající vstupy 20, 22 spalovacího vzduchu, spojenými s odpovídající dolní komorou 8 regenerátoru 4, 6. Vstupy 20, 22 spalovacího vzduchu, spojitelné se zdrojem spalovacího vzduchu, jsou rovněž spojitelné s neznázoměným komínem pro odpadní plyny. V hrdlové části 28, 30 odpovídajícího vletu 14, 16 je umístěn jeden nebo více hořáků 24, 26, z nichž je znázorněn pouze jeden. Hořáky 24, 26 jsou uzpůsobeny pro spalování paliva, jako je zemní plyn, zkapalněný naftový plyn, topný olej nebo jiná plynná nebo kapalná paliva, která jsou vhodná pro použití ve sklářské taviči peci a jimiž je přiváděno teplo pro tavení a čeření sklotvomých materiálů do komory 18.
Taviči a rafínační komora 18 je napájena sklářskými surovinami na svém jednom konci 32, na němž je umístěna nakládací kapsa 33 a má na svém druhém konci 34 umístěný rozdělovač 36 roztaveného skla, který obsahuje řadu průtoků 38, jimiž může být roztavené sklo odebíráno z taviči a čeřici komory. Sklo může procházet z taviči a čeřici komory do rozdělovače 36 hrdlem.
Za chodu se regenerátory 4, 6 cyklicky přepínají střídavě mezi cyklem přívodu spalovacího vzduchu a odtahovým cyklem. Tak například v jednom cyklu spalovací vzduch prochází vstupem 20 a do dolní komory a do dolní komory 8 regenerátoru 4. Spalovací vzduch potom prochází vzhůru mřížovinovou strukturou 10 regenerátoru 4, kde je předehříván a spalovací vzduch potom prochází horní komorou 12, vletem 14 a hrdlem 28, kde je spalovací vzduch přiváděn do taviči a čeřici komory 18. Pracuje hořák 24. Odpadní plyny z taviči a čeřici komory 18 procházejí vletem 16 druhého regenerátoru 6, a dále dolů tímto druhým regenerátorem 6, kde odpadní plyny jsou odváděny vedením 22. Plyn proudí v příštím cyklu v opačném směru a místo hořáku 24 pracuje hořák 26.
Při dalším popisu se pro větší srozumitelnost tam, kde nelze použít vztahových značek, používá pojmu vstupní vlet pro vlet, který vdaném cyklu střídavého chodu pece přivádí spalovací vzduch a palivo, a výstupní vleť, kterým se v daném cyklu odvádějí odpadní plyny do regenerátoru a do komína a který bude v následujícím cyklu pracovat jako vstupní vlet. Dále se v dalším popisu používá rovněž pojem dráha průchodu spalin, pod nímž se rozumí dráha od příslušného vstupního vletu jako místa začátku spalování, přes příslušný výstupní vlet, mřížovinovou strukturou a dolní komoru regenerátoru a dále do komína. Vypouštěcí část dráhy průchodu spalin, tj. dráha od vletu pracujícího vdaném cyklu jako výstupní vlet, přes mřížovinovou strukturu a příslušnou dolní komoru regenerátoru do komína je konečně v dalším popisu označována jako vypouštěcí dráha spalin.
Hořáky 24, 26 mohou být uloženy v řadě možných uspořádání, například v uspořádání ve vletu, po straně vletu nebo pod vletem. Palivo, například zemní plyn, je přiváděno z hořáku 24 (které
-5CZ 285317 B6 jsou v daném provedení řešeny jako podvletové hořáky) do přívodního proudu předehřívaného vzduchu přicházejícího během vytápěcího cyklu z regenerátoru 4, a výsledný plamen a produkty a produkty spalování vznikající v tomto plameni procházejí z vletu 14 přes povrch tavícího se skla a předávají teplo tomuto sklu v taviči a čeřící komoře 18.
V zařízení jsou umístěny prostředky pro měření jak spalin, tak i kyslíku v plynech opouštějících taviči a čeřící komoru 18 na každém vletovém ústí a na výstupech z regenerátorů 4, 6, jakož i ve spodní části komína. Měřicí body podél dráhy odpadního plynu jsou označeny na obr. 1 značkou [1]· Tavící pec 2 pracuje způsobem, který znamená, že nespálené/částečně spálené/pyrolyzované látky vstupují do regenerátoru na odtahové straně pece, takže jsou zapotřebí prostředky přidávání přídavného vzduchu k odpadním plynům po té, co opouštějí taviči a rafínační komoru 18, pro zajištění toho, že dojde ke v podstatě, úplnému spálení a že se do ovzduší komínem nedostanou žádné spalitelné látky nebo jen velmi málo takových látek. Vzduch může být úmyslně přidáván otvory v odtahovém kanálu, nebo může vstupovat přirozenými netěsnostmi, které mohou činit okolo 10 % celkové potřeby vzduchu v peci. Přídavný vzduch může být přiváděn v bodě [2] na obr. 1. Konečné spalování jakýchkoli zbývajících spalitelných látek se poté nechá proběhnout v bodech [3]. Okolo 70 % spalitelných látek v odpadních plynech je oxid uhelnatý a zbytek je hlavně vodík.
Při provozu sklářské taviči pece znázorněné na obr. 1 a 2 podle jednoho provedení vynálezu (tj. chod typu 1) jsou přívod paliva přiváděného do hořáků a přiváděného spalovacího vzduchu jsou řízeny měřením množství kyslíku a spalitelných látek ve vletovém ústí výstupního vletu a na vrchu mřížoví (mřížovinové struktury) tak, aby se zajistilo, že v taviči komoře nebo v bodech podél taviči komory je přiváděného spalovacího vzduchu méně, než kolik je zapotřebí pro úplné spalování přiváděného paliva.
V jednom provedení vynálezu se palivo přiváděné na každém vletu a množství spalovacího vzduchu regulují v souladu s měřeními prováděnými tak, že nedostatek vzduchu v taviči komoře pece je v rozmezí od 3% do 10% množství spalovacího vzduchu, potřebného pro stechiometrický provoz pece, výhodněji 8 % až 10 % spalovacího vzduchu. Pro vícevletovou pec se nedostatek množství spalovacího vzduchu výhodou pohybuje od 15 % na prvním vletu do na 0 % na posledním vletu. Množství vzduchu přiváděného do mezilehlých vletů mezi prvním vletem a posledním vletem může mít stejnou úroveň s nedostatkem 15 %, nebo může stoupat po stupních tak, že průměrné množství je nedostatek 9 % množství, potřebného pro stechiometrický provoz pece.
Obr. 3 ukazuje, jaký mají vztah emise NOx k úrovni nedostatku vzduchu na vletových ústích v peci. Plná čára znázorňuje koncentraci NOx ve vletovém ústí a čárkovaná čára udává koncentrace NOx v komíně. Bude zřejmé, že při malých velikostech nedostatku do 2 % množství vzduchu potřebného pro stechiometrický provoz pece ve vletovém ústí je koncentrace NOx v komíně snížena vzhledem ke koncentraci ve vletovém ústí, což ukazuje, že ke snížení obsahu NOx došlo v regenerátoru mezi vletovým ústím výstupního vletu a komínem. K reakci odstraňování NOx docházelo primárně v mřížovinové struktuře jako důsledek přítomnosti přebytkového paliva, zmenšující v něm obsah složky NOx.
Nedostatek spalovacího vzduchu je ekvivalentní odpovídajícímu přebytku množství paliva. Pro chod typu 1 by měl být pro iniciování reakce odstraňování NOx nedostatek vzduchu nejméně 3 % vzhledem ke stechiometrickému množství, tj. nejméně 3 % nedostatek vzduchu ve vletovém ústí, což vede k přibližně nejméně 3 % nedostatku vzduchu na vrchu mřížovinové struktury, a to má za následek, že přebytkové palivo v mřížovinové struktuře působí snižování obsahu NOx v odpadní plynu. Při větších množstvích nedostatku vzduchu autoři zjistili, že k určitému odstraňování NOx dochází v horní komoře regenerátoru.
-6CZ 285317 B6
Autoři zjistili, že pokud u vícevletové pece je poslední vlet udržován v méně redukčních/více oxidačních podmínkách, než předchozí vlet, nedochází zde k negativním účinkům na kvalitu skla. Hodnota zvolená pro úroveň nedostatku vzduchu má vztah nejen k požadovaným mezím emisí NOx, ale k tepelným ztrátám vyplývajícím z toho, že nespálené látky opouštějí taviči komoru, a bude se měnit s tvarem taviči komory, v níž se pracuje, a podle místních požadavků s ohledem na emise. V některých případech může být dobře možné pracovat s úrovněmi nedostatku vzduchu, udržovanými na prvních vletech o hodnotách okolo 4%, které klesají na okolo 1 % až 0 % na posledním vletu.
Pravidelné sledování odpadních plynů (jak kyslíku, tak i spalitelných složek) umožňuje, aby byl přívod jak paliva, tak i spalovacího vzduchu regulován tam, kde je to potřebné, a to tak, že se udržuje přesné řízení nedostatku vzduchu na každém vletovém ústí tak, že se vylučuje jakýkoli nepřijatelný vzrůst emisí NOx nebo zhoršování kvality skla. Optimální úrovně obsahu vzduchu a paliva pro každý vlet musí být stanoveny pro každý vlet tak, aby se dosáhlo cílových emisí. Je tomu tak proto, že by přesná množství závisela na obzvláštních vlastnostech každého vletu. Pro optimalizaci od vletu ke vletu se koncentrace NOx měří na přemosťujícím odtahovém kanálu s kontrolními body u komína při použití přenosného měřicího zařízení.
Při chodu typu 2 pracuje taviči komora při v podstatě stechiometrických podmínkách, tj. okolo 0 % nedostatku vzduchu, a přebytkové palivo se přidává do odpadních plynů vně taviči komory. Jedná se přidávání paliva pro spalování za pecí. Palivo může být vhodně přiváděno hořáky na nevytápějící straně. Pro účinnost a bezpečnost mřížoví by mělo být palivo pro spalování za pecí přidáváno pouze tehdy, když je množství vzduchu v oblasti vletového ústí blízké stechiometrickému množství vzduchu a ideálněji stechiometrické. V důsledku nedostatku vzduchu, přítomného v odpadních plynech ve vletovém ústí, budou část přidávaného paliva spotřebovávána při vzrůstu teploty odpadních plynů v homí komoře a mřížovinové struktuře, s následným vzrůstem teploty mřížoví.
Obr. 4 ukazuje vztah mezi koncentrací NOx ve vletovém ústí výstupního vletu (plná čára) a komíně (čárkovaná čára) a nedostatkem vzduchu ve vletovém ústí. Bude zřejmé, že při práci ve stechiometrických podmínkách může být koncentrace NOx v komíně snížena přidávání zvyšujících se množství paliva za pecí, které způsobí, že v mřížovinové struktuře bude docházet ke snižování koncentrace NOx, což povede k výsledným snížením koncentrací NOx v komínových plynech. Aby se iniciovala reakce vedoucí ke snižování obsahu NOx nad regenerátory, přidává se nejméně 3 % přebytkového paliva, jako procentuální podíl primárního přidávání paliva, a s výhodou se přidává okolo 8 až 10 % přebytkového paliva. Výhodou chodu typu 2 je, že nejsou zapotřebí žádné podstatné změny ve sklářské peci, kromě zajištění přídavného zařízení pro vhánění paliva na nevytápějící straně. Chod typu 2 je dále všeobecně vhodný pro skla, kde není vhodné pracovat v taviči vaně v podstechiometrických podmínkách.
Je také možné provozovat pec k dosažení snížení obsahu NOx použitím smíšených podmínek chodu typu 1 a chodu typu 2. Při takovém chodu je pec provozována v podstechiometrických podmínkách s například nedostatkem vzduchu nejméně 2 % množství, potřebného pro stechiometrický provoz, na výstupním vletovém ústí, a přebytkové palivo, například nejméně 3 % přebytkového paliva, se vhání do odpadních plynů na nevytápějící straně. Obr. 5 ukazuje vztah mezi koncentrací NOx v komíně vůči přebytkovému vzduchu na vrchu mřížoví s přidávání paliva na nevytápějící straně. Bude zřejmé, že při okolo 2 % nedostatku vzduchu a s přidáváním paliva je koncentrace NOx značně snížena.
V jiném provedení vynálezu je sklářská taviči pec typu, v němž se přívod tepla plamenem snižuje v důsledku použití elektroohřevových prostředků v peci.
-7CZ 285317 B6
Při chodu jak typu 1, tak i typu 2, a také při smíšeném chodu typu 1/2, jsou zvýšené úrovně přívodu paliva potřebné pro snížení obsahu NOx v typickém případě v přebytku 5 % až 15 % vůči množství normálně používanému pro výrobu skla při požadované rychlosti a kvalitě.
Pro minimalizaci negativních ekonomických dopadů ze vzrůstu množství paliva potřebného ve sklářské taviči peci pro snížení obsahu NOx je možné pracovat tak, že se překryjí zvýšené náklady na palivo zlepšením celkové tepelné účinnosti sklářské tavící pece tím, že se například přidává do spalovacího vzduchu přiváděného do pece vodní pára.
Přidávání páry v typickém případě na úrovni okolo objemových 6 % stechiometrického objemu vzduchu přiváděného do pece pro spalování (všechny objemy jsou normalizovány na 0 °C, 760 mm Hg) může zlepšit tepelnou účinnost sklářské taviči pece o 5 %. Předehřev vzduchu je podporován zvýšením přenosu sálavého tepla mezi mřížovím a především horní komorou struktury regenerátoru zvýšením obsahu plynné složky přítomné ve spalovacím vzduchu, která je schopná přijímat sálavé teplo.
Vzrůst obsahu tepla, dostupného v odpadních plynech, který je odvozen od 5 až 15 % vzrůstu množství paliva spáleného v peci, potřebného pro snížení obsahu NOx, může být použito přímo pro výrobu páry pro tento a jiné účely.
Byl také vyšetřován účinek pochodů pro snižování obsahu NOx podle vynálezu na provoz pece a na ostatní emise. Přidávání paliva za pecí nemělo žádný dlouhodobý účinek na emise SO2 z pece a v odpadních plynech měřených v komíně nebyly zjištěny žádné stopy H2S, HCN nebo NH3. Přidávání paliva za pecí rovněž neovlivnilo složení prachu získávaného z elektrostatického srážeče připojeného ke komínu.
Autoři vynálezu také sledovali emise oxidu uhelnatého z komína sklářské taviči pece. Při použití utěsněných regenerátorů, které dovolovaly malé vnikání vzduchu do horní komory nebo mřížovinových struktur a při peci pracující stechiometricky nebo podstechiometricky bude určité palivo přidávané u vletového ústí ještě přítomno v dolní komoře 8 regenerátoru, tj. na výstupní straně mřížoví 10, jako nespálené plyny. Nespálené plyny musí být spáleny před tím, než jsou vypouštěny z komína a nespálené plyny jsou komplexní směs složek, z nichž v typickém případě 70 % je přítomno jako oxid uhelnatý a zbytek je primárně vodík. Přidávané palivo by kromě toho mohlo vytvářet až 30 % nebo více spalitelných složek jako oxid uhelnatý, než by bylo očekáváno z jeho pouhého štěpení spalováním. Je potřebné, aby bylo přidáváno k odpadním plynům na výstupní straně mřížovinové struktury dostatečné množství vzduchu, aby byl pro úplné spalování k dispozici tak, že oxiduje oxid uhelnatý a jiné spalitelné složky.
Takový vzduch může být přítomen jako výsledek přirozeného vnikání netěsnostmi, nebo může být přidáván k odpadním plynům na výstupní straně mřížovinové struktury. Je potřebné, jakmile je přítomno dostatečné množství vzduchu, aby teplota byla dostatečně vysoká k tomu, aby mohlo docházet k oxidaci při rozumné rychlosti. Spalování oxidu uhelnatého a jiných spalitelných složek ve spodní části regenerátoru a odtahových kanálech je doprovázeno uvolňováním tepla, poskytujícího zvýšené teploty odpadního plynu, a to za předpokladu, že vnikání chladného vzduchu není nadměrné.
Autoři vynálezu zjistili, že emise oxidu uhelnatého v komínových plynech byly sníženy na normální úrovně nebo pod ně za předpokladu, že teplota ve spodní části regenerátoru a v oblastech odtahových kanálů byla nad okolo 650 °C a že zde bylo přítomné dostatečné množství vzduchu pro úplné spalování hořlavých složek. Autoři vynálezu překvapivě zjistili, že pokud byla teplota ve spodní části regenerátoru a v oblastech odtahových kanálů nad 650 °C, byla iniciována reakce odstraňování oxidu uhelnatého a poté pokračovala v centrálním odtahovém kanálu pece, který má dlouhou dobu pobytu plynů, která zajišťuje úplné odstranění oxidu uhelnatého.
-8CZ 285317 B6
Přijatelně nízké úrovně oxidu uhelnatého v komínových emisích by mohly být dosaženy při použití hořáku nebo hořáků pro přivádění zahřátého vzduchu do dolní komory 8 regenerátoru, které zvýšily teplotu k hodnotě okolo 700 °C. Bylo zjištěno, že pouhé přidávání přídavného neohřátého vzduchu do dolní komory 8 regenerátoru, nebo i v polohách výše v mřížoví 10. nebylo postačující pro dosažení účinného vyhořívání oxidu uhelnatého v dolní komoře regenerátoru a v odtahových kanálech, protože teploty byly příliš nízké, tj. pod prahovou hodnotou okolo 650 °C. Když byla pec provozována s palivem přidávaným za pecí na všech vypouštěcích dráhách spalin, byly dosaženy nízké úrovně obsahu oxidu uhelnatého okolo 180 dílů na milion v komíně, a to vzhledem k intenzivnímu spalování, k němuž docházelo v hlavním odtahovém kanálu, a které zajišťuje, že všechny odpadní plyny dosáhnou kritické teploty okolo 650 °C, když udávaná teplota v hlavním odtahovém kanálu stoupla na 680 °C.
Takové vyšší teploty odtahového kanálu mohou být snadno zvládnuty v taviči peci za podmínky, že žárovzdomá vyzdívka hlavního odtahového kanálu má projektovanou teplotní mez vyšší, než se dosahuje spalováním oxidu uhelnatého v hlavním odtahovém kanálu. Je-li dále umístěn v komínovém tahu kotel na odpadní teplo, může být nutné zvýšit předem stanovenou vstupní teplotu, nebo musí být obcházen tak, aby se nepřekročila tepelná kapacita kotle. Dále může být zapotřebí chladit odpadní plyny před jejich průchodem čisticím zařízením a elektrostatickým srážečem. Toho může být dosaženo postřikem vodu a/nebo ředěním přídavným vzduchem. Aby se zajistil dostatečný vzduch pro úplné spálení oxidu uhelnatého ve spodní části regenerátoru a oblastech odtahových kanálů, může být použito úmyslného vnikání vzduchu na vhodné poloze.
Autoři zjistili, že ideální poloha v regenerátorovém systému pro dosažení vyhoření oxidu uhelnatého a jiných spalitelných složek, je v dolní komoře regenerátoru, tj. v dolní komoře regenerátoru 6 odpovídající komoře 8 znázorněné na obr. 1 pro první regenerátor 4, označovanou při nepřítomnosti řezu regenerátorem 6 jako dolní komora (8*). Autoři zjistili, že k maximálnímu vyhořívání oxidu uhelnatého docházelo při okolo 8 % vnikajícího vzduchu, který snížil obsah oxidu uhelnatého na 2000 dílů na milion. Obr. 6 ukazuje vztah mezi úrovní obsahu oxidu uhelnatého vzhledem k přidávání vzduchu (plná čára) a mezi teplotou a přidáváním vzduchu (čárkovaná čára) v dolní komoře (89 vypouštěcí dráhy spalin od výstupního vletu 16 druhým regenerátorem 6 pece znázorněné na obr. 1 a 2, přičemž úroveň obsahu oxidu uhelnatého a teplota se měřily v podstatě ve středu odtahového kanálu v poloze B. Před vnikáním vzduchu bylo v dolní komoře regenerátoru okolo 3 až 6 % nespálených plynů a teplota odpadních plynů byla méně než 650 °C tak, že teplota a obsah kyslíku byly příliš nízké, aby iniciovaly odstraňování oxidu uhelnatého.
Vnikání vzduchu bylo umožňováno do dolní komory ve vypouštěcí dráze spalin přes čisticí otvory právě pod mřížovím 10, čímž došlo ke snížení koncentrace oxidu uhelnatého v dolní komoře regenerátoru, která byla okolo 25 000-30 000 na milion při 5000 dílů CO na milion v poloze A odtahového kanálu na okolo 2000 dílů na milion v poloze B přemosťujícího odtahového kanálu. Jak je patrné z obr. 6, zvyšuje vzrůst vnikajícího vzduchu vyhořívání oxidu uhelnatého, až došlo k maximálnímu odstraňování CO při přidávání vzduchu okolo 8 %, čímž došlo k uvedení obsahu CO na okolo 2000 dílů na milion. Nad touto úrovní vnikání vzduchu nebylo vyhoření oxidu uhelnatého dosaženo.
Se zvyšujícím se přidávání vzduchu se teplota zvyšovala na maximum okolo 650 °C, také při procentuelním přidávání vzduchu okolo 8 %. Teploty odpadních plynů vzrůstaly při přibližně této procentuelní hodnotě vnikání, ale potom postupně klesaly s vyššími hodnotami vnikání. To ukazuje, že nad určitou úrovní vnikání vnikající vzduch chladil odpadní plyny a bránil tak oxidaci oxidu uhelnatého. Vizuální prohlídka odtahového kanálu ukázala bledé modravé plameny, ukazující oxidaci oxidu uhelnatého, pocházejících z dolní komory (8') regenerátoru 6 a pokračující do odtahových kanálů, a z čisticího otvoru, kde se vnikající vzduch setkával s odpadními plyny. Výsledky znázorněné na obr. 6 ukazují, že účinné spalování oxidu
-9CZ 285317 B6 uhelnatého může být dosaženo při hodnotách vnikání vzduchu okolo 8 % a při teplotách nad okolo 650 °C.
Aby se dosáhlo zlepšené spalování oxidu uhelnatého, byla teplota směsi vzduchu a oxidu uhelnatého zvýšena pod mřížovinovou strukturou 10 regenerátoru 6 přidáváním tepla v tomto bodě. Teplota může také vzrůstat pohybováním tlumicích klapek v regenerátorovém systému. Hořák s vysokým přebytkem vzduchu, vytápěný zemním plynem, schopný dodávat vzduch při teplotě až okolo 900 °C, byl v tomto příkladě umístěn pouze na jedné z vypouštěcích drah spalin od výstupního vletu 16 přes druhý regenerátor pece znázorněné na obr. 1, tj. v jeho dolní komoře (81). Tento hořák přiváděl vzduch při teplotě okolo 800 °C a při rychlosti přibližně 50m3/h spalovacího plynu, rovného přibližně 6 % vletového paliva. Teplota odpadních plynů byla zvýšena o okolo 20 až 30 °C. To umožnilo, aby byla v poloze B přemosťujícího odtahového kanálu, jak je vyznačena na obr. 1, dosažena úroveň oxidu uhelnatého nižší, než 300 mg/m3.
Obr. 7 znázorňuje vztah mezi množstvím oxidu uhelnatého a přívodem zemního plynu hořáku (plná čára) a vztah mezi teplotou v polohách A, B přemosťujících odtahových kanálů (čárkovaně) a přívodem zemního plynu. Když přívod plynu vzrůstá, bude kromě toho také vzrůstat přebytkový vzduch pod mřížovím regenerátoru, protože hořák přivádí ohřívaný vzduch. Bude patrné, že v poloze A je při teplotě okolo 650 °C úroveň oxidu uhelnatého snížena na okolo 800 mg/m3.
Při chodu typu 2 způsobu podle vynálezu, když se do vletů přidává palivo za pecí, byl zjištěn vzrůst teplot odpadních plynů a toto bylo doprovázeno přítomností plamenů v dolní komoře regenerátoru ukazující samovolné spalování s přebytkovým, ale přirozeně vnikajícím vzduchem. Takové spalování může působit určitou oxidaci oxidu uhelnatého, přítomného v produktech hoření. Když teplota odpadních plynů v hlavním odtahovém kanálu dosáhla teploty vyšší než 650 °C, bylo dosaženo mimořádně dobré odstraňování oxidu uhelnatého, a bylo pozorováno, že spalování pokračovalo v hlavním odtahovém kanálu za měřicím bodem. Při přirozeném vnikání vzduchu bylo množství oxidu uhelnatého v hlavním odtahovém kanálu okolo 500 dílů na milion, které bylo sníženo na okolo 180 dílů oxidu uhelnatého na milion v komíně. Toto může být srovnáno s původní koncentrací oxidu uhelnatého v komíně 250 dílů oxidu uhelnatého na milion přes přidáváním paliva za pecí. Způsob podle vynálezu umožňuje tak také dosáhnout snížení emisí oxidu uhelnatého ze sklářské taviči pece.
Předpokládá se, že oxidačnímu odstraňování oxidu uhelnatého při relativně nízkých teplotách okolo 650 °C a nad nimi je napomáháno přítomností vody v odpadních plynech, které jsou produktem hoření spáleného paliva, zejména když je palivo methan. Předpokládá se, že přítomnost vody v plynných spalinách snižuje teplotu, při níž může docházet k oxidaci oxidu uhelnatého, a teplotu, při níž může docházet k maximální oxidaci oxidu uhelnatého.
Následující příklady podrobněji objasňují vynález, aniž by ho omezovaly.
Příklad 1
Koncově vytápěná regenerační pec mající podkovovitý tvar podobný tvaru z obr. 1 a 2 a mající utěsněné trojprůchodové regenerátory (s dráhou vedení ohřívaného vzduchu nebo ohřívajících odpadních plynů zahnutou tak, že třikrát prochází regenerátorem) pracuje s výkonem 75 tun roztaveného skla denně. Výchozí materiál zahrnuje 55 hmot. % skleněných střepů a hořáky jsou podvletové hořáky, napájené těžkým topným olejem. Pec vyrábí sklo pro kvalitní lisované zboží při rychlosti tavení 2 tuny/m2/den. Za chodu této pece byla průměrná teplota odpadních plynů na vletovém ústí výstupního vletu 1430 °C. Množství vzduchu na vletovém ústí výstupního vletu byl přebytek 15 %, poskytující úrovně NOx 1000 mg/m3 v odpadních plynech.
-10CZ 285317 B6
Podle vynálezu bylo spalování obměněno tak, že se přebytek vzduchu ve výstupním ústí změnil na nedostatek 5 %. To způsobilo, že úroveň obsahu NOx v odpadním plynu v komíně klesla na 250 mg/m3. Vynález tak umožňuje snížení obsahu NOx v odpadních plynech okolo 75 % tím, že se v peci pracuje v podstechiometrických podmínkách.
Příklad 2
Regenerační pec mající konstrukci podobnou konstrukci z příkladu 1 pracovala s nedostatky vzduchu na výstupním ústí okolo 7 % a tím se dosahovaly úrovně NOx ve spodní části komína okolo 275 mg/m3. Do proudu odpadních plynů se protiproudově zaváděl průmyslový plynný propan prostřednictvím vletových hořáků chlazených vodou. Proud propanu byl ekvivalentní okolo 15 % množství tepla přiváděného do pece pro taviči proces. Byly měřeny úrovně obsahu NOx ve spodku komína a bylo zjištěno, že jsou snížené na okolo 100 mg/m3.
V tomto popisu jsou množství odpadního vzduchu a množství NOx normalizována na 0 °C a 760 mmHg. V příkladech 1 a 2 je koncentrace NOx vyjádřena jako ekvivalentní hmotnost NO2 v mokiých odpadních plynech, i když pro příklad 3 je ekvivalentní hmotnost NO2 v suchých odpadních plynech. Objem je také normalizován na obsah 8 % vypočítaný pro suchý vzorek.
Příklad 3
Tato technologie snižování obsahu NOx je aplikována na čtyřhořákovou pec s příčným plamenem, pro výrobu nádobovitého zboží. Čisté sodnovápenaté křemičité sklo bylo taveno pro výrobu lahví a džbánků. Pec byla vytápěna těžkým olejem přes podvletové hořáky. Bylo instalován elektrický příhřev a úroveň použitého dohřevu byla v průměru okolo 650 W. Výsledky byly shrnuty v následující tabulce. NOx emise byly sníženy použitím následných hořáků z počáteční úrovně 1785 mg/m3 na méně než 500 mg/m3. Průtok paliva do pece činil v průměru 1550 1/h.
Následující tabulka uvádí výsledky snížení obsahu NOx v různých podmínkách
Tabulka k příkladu 3
| Výsledky s technologií snížení NOx | ||||
| 1 Původ. Podm. | 2 Po zprac. blízko stechiometr. | 3 S palivem za pecí z násled. hoř. | 4 S hořákem v dol. kom. regener. s vys. přebyt vzduchu | |
| Vsázka t/den | 300 | 316 | 327 | 327 |
| Plyn násl. hořáku m/h | 0 | 0 | 120 | 120 |
| % | - | - | 8,6 | 8,6 |
| Palivo hořáku v dol. kom.-% | - | - | - | 4,0 |
| Podmínky spal. | ||||
| Přebytk. vzd.% | 24 | -0 | -0 | -0 |
| NOx mg/m3, 8 %O | 1785 | 1300 | 1175 | 1175 |
| Komín %O | 10,0 | 7,7 | 7,0 | 7,1 |
| CO (ppm) | 10 | 1225 | 1830 | 165 |
| NOx mg/m3, 8 %O | 1765 | 1270 | 295 | 295 |
| CO mg/m3, 8 %O | 16 | 1660 | 2410 | 215 |
(ppm) = dílů na milion
-11 CZ 285317 B6
Sloupec 1 ukazuje základní podmínky s emisemi NOx na průměru 1785 mg/m3 naměřenými na výstupním vletovém ústí. Průměrný přebytek vzduchu na vletovém ústí byl 24 %. Odpovídající emise NOx v komíně byly 1765 mg/m3. Množství vzduchu bylo upraveno na nedostatek 0%, skutečně stechiometrické množství, jako příprava na přidávání zemního plynu do proudu odpadních plynů ve výstupních vletových ústích přes následné hořáky. Při stechiometrických podmínkách klesly emise NOx naměřené na výstupním ústí na 1300 mg/m3 (1270 mg/m3 v komíně).
Zemní plyn byl přidáván přes následné hořáky do odpadních plynů na všech čtyřech vletech, ve stupních až na úroveň 8,6 % energie fosilního paliva dodávané do taviči pece.
Výsledky ukázaly, že při tomto použití byly požadované úrovně paliva následných hořáků tyto:
% pro iniciaci reakce na snižování obsahu NOx % pro výrazná snížení NOx % pro dosažení <500 mg/m3.
Zemní plyn, s celkovým přiváděným množstvím do odpadních plynů pece 123 m3/h, byl přiváděn plynovými hořáky po straně vletů, které působily jako následné hořáky. Při použití následných hořáků klesly úrovně NOx ve vletovém ústí výstupního vletu na průměrně 1175 mg/m3, ale v komíně byla vzhledem ke snížení obsahu NOx v utěsněném regenerátoru emise NOx snížena na <500 mg/m3. K určitému snižování NOx docházelo také v horní komoře regenerátoru. V této době byla úroveň NOx na vrchu mřížovinové struktuiy 865 mg/m3.
Jak je patrné z tabulky, během opatření popsaných ve sloupcích 1 až 3 tabulky, emise oxidu uhelnatého stále stoupaly. Emise CO byly 1200 dílů na milion, když byla množství vzduchu upravena směrem ke stechiometrickým úrovním. Když bylo palivo přidáváno následnými hořáky, úroveň obsahu CO vzrostla na 1830 dílů na milion. Při pokusu odstranit oxid uhelnatý z odpadních plynů byla přiváděna do spodní části regenerátoru řízená množství chladného vzduchu. Teplota ve spodní části regenerátoru byla nedostatečná pro poskytnutí požadované úrovně odstraňování oxidu uhelnatého, s pouze okrajovými sníženími na 1200 dílů na milion s tímto způsobem.
Zavedení hořáku s vysokým přebytkem vzduchu, poskytujícího horký vzduch okolo 900 °C, s přívodem hořákového paliva 4 % spotřeby taviči pece (kromě dohřevu) zdvihlo teplotu odpadního plynu ve spodní části regenerátoru. Vzhledem k omezené době pobytu v malém odtahovém systému byla požadovaná doba pro vyhoření okolo 650 °C do hlavního odtahu, aby mohla být dosažena požadovaná úroveň odstraňování oxidu uhelnatého. Za těchto podmínek se zvýšily teploty ve spodní části regenerátoru na okolo 800 °C a emise oxidu uhelnatého klesly na 165 dílů na milion.
Během všech těchto obměn provozu pece pro snížení obsahu NOx kvalita a barva skla byly průběžně udržovány.
Předpokládá se, že způsob podle vynálezu je použitelný na všechny sklářské pece pro výrobu nádob. Nepředpokládá se negativní ovlivňování kvality sklářského výrobku při použití způsobu podle vynálezu.
I když byly znázorněny postupy podle vynálezu pro snižování obsahu emisí NOx na nízké úrovně, i pod 500 mg/m3, bylo tohoto dosaženo pouze na bázi experimentálních měření.
Bude zřejmé, že neexistuje standardizovaná definice kvality tvarovaného skla. Různí výrobci a koncoví uživatelé budou klást odlišné požadavky na kvalitu jejich výrobků. Předpokládá se, že použití vynálezu nebude mít negativní účinek na plnění takových kvalitativních požadavků.
Claims (19)
Hide Dependent
translated from
Claims (19)
Hide Dependent
translated from
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob vytápění regenerační sklářské pece s koncovým ohřevem pro tavení skla pro výrobu tvarovaných skleněných předmětů, k minimalizování emisí NOx v odpadních plynech opouštějících pec, při kterém se do taviči komory pece přivádí palivo a vzduch a palivo se spaluje v tavící komoře pro získání skla požadované kvality při požadované rychlosti výroby, přičemž odpadní plyny opouštějící taviči komoru vstupují do regenerátorů a z nich do ovzduší, vyznačený tím, že se palivo přivádí se v přebytku vůči množství, které se spaluje v taviči komoře při normálním provozu pece k zajištění požadované kvality a rychlosti výroby, takže odpadní plyny v utěsněných regenerátorech obsahují spalitelné látky, které jsou k dispozici pro reagování sNOx v odpadních plynech, a tyto spalitelné látky se potom nechávají reagovat s množstvím vzduchu dostatečným pro spálení spalitelných látek.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se vzduch přivádí do taviči komory v podstechiometrickém množství, takže z taviči komory, provozované v podstechiometrických podmínkách, vystupují spalitelné látky s odpadními plyny.
- 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že v taviči komoře je nedostatek vzduchu nejméně 3 % množství, potřebného pro stechiometrický provoz pece.
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že v taviči komoře je nedostatek vzduchu v rozmezí od 8 % do 10 %.
- 5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že palivo se přivádí na vstupní straně taviči komory v množství odpovídajícím stechiometrickým podmínkám a do odpadních plynů, opouštějících tavící komoru, se před jejich vstupem do utěsněných regenerátorů přidává přebytkové palivo.
- 6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že se přebytkové palivo přivádí do odpadních plynů v množství nejméně 3 % množství paliva, přiváděného do taviči komory.
- 7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že se přebytkové palivo přivádí do odpadních plynů v množství od 8 % do 10 % množství paliva přiváděného do taviči komory.
- 8. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 5až7, vyznačený tím, že palivo se přivádí do odpadních plynů přídavnými vyhrazenými hořáky, umístěnými na výstupní straně taviči komory.
- 9. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 5až7, vyznačený tím, že palivo se přivádí do odpadních plynů hořáky, které při obráceném cyklu přivádějí hlavní palivo do taviči komory.
- 10. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že přídavně kpalivu, které se přivádí na vstupní straně do taviči komory, pracující v podstechiometrických podmínkách, se přidává do odpadních plynů, když opouštějí taviči komoru a před jejich vstupováním do utěsněných regenerátorů, přídavné palivo.
- 11. Způsob podle nároku 10, vyznačený tím, že v taviči komoře je nedostatek vzduchu nejméně 2 % a do odpadních plynů se přivádí nejméně 3 % přebytkového paliva vzhledem k palivu přiváděnému do taviči komory.- 13 CZ 285317 B6
- 12. Způsob podle nejméně jednoho z nároků lažll, vyznačený tím, že se na výstupní straně tepelného výměníku regenerátorů nechává vstupovat do regenerátorů přídavný vzduch, za jehož přítomnosti se spálí přebytkové palivo, obsažené v odpadních plynech, před výstupem do ovzduší.
- 13. Způsob podle nejméně jednoho z nároků lažl2, vyznačený tím, že emise NOx, vystupující do ovzduší, se udržují na úrovni nižší než 500 mg/m3.
- 14. Způsob podle nejméně jednoho z nároků lažl3, vyznačený tím, že se v odpadních plynech na výstupní straně od výměníků tepla regenerátorů odstraňuje oxid uhelnatý jeho spalováním při teplotě udržované na hodnotě vyšší než 650 °C.
- 15. Způsob podle nároku 14, vyznačený tím, že se na výstupní straně od výměníku tepla přivádí do odpadních plynů vzduch, za jehož přítomnosti se spálí oxid uhelnatý v odpadních plynech před jejich výstupem do ovzduší.
- 16. Způsob podle nároků 14 nebo 15, vyznačený tím, že vzduch se přivádí do regenerátoru pod výměníkem tepla regenerátoru.
- 17. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 14 až 16, v-y značený tím, že emise oxidu uhelnatého v odpadních plynech, vystupujících do atmosféry, se udržují na úrovni nižší než 300 mg/m3.
- 18. Způsob podle nejméně jednoho z nároků lažl7, vyznačený tím, že se odstraňuje oxid uhelnatý z odpadních plynů v regenerátoru jeho spalováním pomocí 8 % přebytkového vzduchu, v procentech vztažených k množství spalovacího vzduchu pro spalování přiváděného paliva, při teplotě vyšší než 650 °C.
- 19. Regenerační sklářská taviči pec pro tavení skla s koncovým ohřevem a uzpůsobená pro výrobu tvarovaných skleněných výrobků, pro provádění způsobu podle nejméně jednoho z nároků 14 až 18, stavící komorou (18) a regenerátory (4, 6) obsahujícími mřížovinové struktury (10), které působí jako výměníky tepla, přičemž pec (2) dále obsahuje zařízení pro snižování emise NOx v odpadních plynech opouštějících pec (2), přičemž toto zařízení obsahuje prostředky pro přívod přídavného paliva do odpadních plynů, když opouštějí taviči komoru (18) pece (2), vyznačená tím, že každý regenerátor (4, 6) je utěsněný a je pod mřížovinovou strukturou (10) opatřen nejméně jedním přívodem horkého vzduchu.