CZ312594A3

CZ312594A3 - Method of functioning an industrial furnace and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ312594A3
Application number: CZ943125A
Authority: CZ
Inventors: Keith Russell Mcneill
Original assignee: Vert Investments Ltd
Priority date: 1992-06-13
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1995-08-16
Also published as: US5488915A; ZA934089B; EP0662071A1; SG49145A1; RU94046421A; DE69305528T2; HU9403564D0; AU4343393A; JPH07507759A; RU2109697C1; HUT69899A; DE69305528D1; GB9212581D0; AU665258B2; ES2092828T3; CN1081761A; EP0662071B1; WO1993025486A1

Description

Oblast techniky

Tento vynález se týká průmyslové pece a způsobu její činnosti. Průmyslová pec je zařízení realizující průmyslový proces, jehož součástí je i krok vyžadující spalování s kyslíkem. Vynález se týká zejména sklářské taviči pece, neomezuje se však pouze na ni.

Dosavadní stav techniky

V oblasti tavení skla se stále stávalo silnějším vědomí nezbytnosti řízení úrovně znečišťujících látek v emisích. Toto vědomí se ještě posilovalo vzrůstajícím počtem a přísností předpisů upravujících tyto emise. V těchto předpisech se provádí srovnání úrovně znečišťujících látek ve vstupních plynech s úrovní znečišťujících látek ve výstupních plynech uvolněných do ovzduší. S procesem samotným se zachází jako se systémem černé schránky mezi vstupními a výstupními hodnotami.

Například patentová přihláška GB2243674 využívá i nfrazvuku působícího na svisle se pohybující proud ohřátého vzduchu, do kterého byla zavedena dávka práškového skla. Xnfrazvuk má frekvenci menší než přibližně 20 hertz. Infrazvuk rozkmitá proud ohřátého vzduchu a způsobuje přenos tepla e vzduchového proudu k jsou tak ohřátý a teplota redukována na teplotu nižší vzduchu k produkování NOx. zatímco ohřáté částice skla částicím skla v dávce, které proudu ohřátého vzduchu je než 700°C. To snižuje sklon

Následně je přidáno palivo, v dávce a proud ochlazeného vzduchu se pohybují směrem dolů ke klendbě pece. Odpadní plyn z procesu se používá regenerativně ve výměníku tepla k provedení ohřevu počátečního proudu vzduchu.

Přesto je však žádoucí snížit úroveň znečišťujících látek emitovaných oři váděnéhc do standardem z pece vzhledem k úrovni okolního vzduchu pece (což je standardem používaným v předpisech, o nichž bylo dříve pojednáno).

Způsob činnosti pece byl dále propracován tak, aby byl aplikovatelný u průmyslových pecí obecně.

Podstata vynálezu

Podle prvního aspektu vynálezu je navržen způsob činnosti průmyslové pece obsahující kroky:

(a) zavádění prvního plynného proudu okolního vzduchu do pece, (b) odstranění složek z prvního plynného proudu pro zvýšení relativního obsahu kyslíku zbytkového prvního plynného proudu, přičemž odstraněné složky z prvního plynného proudu zahrnují druhý plynný proud, (c) zapálení pece s použitím alespoň části zbytkového prvního plynného proudu jako oxidačního media, (d) odvedení odpadního plynu z pece ve třetím plynném proudu, (e) sloučení druhého plynného proudu s třetím plynným proudem, (£) uvolnění sloučeného prvního a druhého plynného proudu z pece.

Průmyslová pec pracující podle shora uvedeného způsobu bude mít redukovanou úroveň emisí znečišťujících látek, porovnáme-i i vstup plynu s výstupem plynu, protože navrácení druhého plynného proudu ke třetímu plynnému proudu zeslabí relativní úrovně znečišťujících látek. Navíc se neplýivá čistící kapacitou systému průmyslové pece na plyn, který nevyžaduje úpravu.

Plyn, o kterém se v tomto popisu pojednává, může být jednosložkovým plynem nebo to může být směs.

Zvýšený obsah kyslíku v oxidačním mediu vede k vyšším teplotám plamene a tím zvyšuje výkon pece. Rovněž jsou redukovány odpadní plyny, takže vzniká menší potřeba čištění odpadních plynů.

Kyslíkem obohacený zbytkový první plynný proud, který je použit při zapálení pece, má obsah kyslíku alespoň 40 objemových procent, přičemž 40 objemovým procentům se dává největší přednost.

Třetí plynný proud je přednostně zaveden do výměníku tepla, aby se využila jeho tepelná energie. Tepelnou energii je možno využít v sloučeném zařízení a v továrním nebo kancelářském prostředí.

Alternativně je druhý plynný proud energií od třetího plynného proudu (odpadní plyn) předtím, než je zaveden do tohoto třetího plynného proudu, například tepla s oblázkovým ložem. Ohřátý dusík vytápěcí soustavě ohříván tepelnou vyuzitim zvyšuje plynného Je třeba výměníku tepelnou energii sloučeného druhého :řet í ho toku, čímž zrychluje jejich rozptýlení do ovzduší, poznamenat, že v důsledku použitého postupu je třeba :r« plynný proud ochladit předtím, než může být účinně čištěn, což zabraňuje užití tepelné energie třetího plynného proudu přímo ke zvýšení rozptylování odpadního plynu.

V druhém provedení navrhuje předložený vynález průmyslovou pec pracující v souladu s prvním aspektem vynálezu.

V třetím provedení navrhuje předložený vynález způsob činnosti sklářské tavící pece podle prvního aspektu vynálezu, kdy je pec zapálena k tavení skla. Zjistilo se, že předložený vynález je zvláště výhodný pro tuto aplikaci.

Kyslíkem obohacený první plynný proud je přednostně zaváděn společně s dávkou skla jedním tokem, který je obklopen hořícím palivem, zatímco tok postupuje směrem dolů klenbou pece. To umožňuje výrobu taven í. Míšení plynného proudu skel s vysokými teplotami dávky skla, paliva a zbytkového prvního může být zvýšeno infrazvukem aplikovaným na plynný proud obsahující dávku skla a/nebo zbytkový první palivo.

Podle čtvrtého aspektu vynález rovněž navrhuje sklářskou taviči pec pracující v souladu se způsobem třetího a prvního aspektu vynálezu.

Přehled obrázků na výkrese

Dále bude vynález popsán pomocí příkladu a s ohledem na výkres, na kterém obr. zařízení obsahujícího pec a obr. 2 půdorysný pohled zobrazuje schematicky bokorys k provádění způsobu podle vynálezu, na pec znázorněnou na obr.l.

Příklady provedení vynálezu a 2 je zobrazena sklářská tavící pec X mající klenbu 2. a obsahující roztavené sklo 3.. Klenba 2 pece X podpírá válec 4, kterým jsou ohřátá dávka skla a plamen přivedeny do vnitřku pece.

První plynný obsahující vzduch přes separátcr 6_. z n á m é v t e c h n i c e .

plynného proud (označený schematicky písmenem A) z okolního ovzduší je hnán ventilátorem 5. Separátorem 6 je kyvné absorpční ústrojí

Separátor 6_ odstraňuje složky z prvního zvýšení relativního obsahu plynného proudu A za účelem kyslíku zbytkového prvního schematicky písmenem A' ) .

proudu tvoří proudu (označeného složky z prvního proud (označený p i y nnerio

Odstraněné uhý plynný schematicky písmenem B). Přibližný poměr kyslíkových plynů k nekyslíkovým plynům (primárně dusíku) je například 1:4. Pokud je odstraněno 50 nekyslíkových plynů, změní se poměr přibližně na 1:2. Druhý plynný proud B je veden kanálem 7 pomocí ventilátoru o.

Zbytkový první plynný proud A' je veden od separátoru X kanálem 5. ke klenbě 2 přes svislý válec 10 , který je soustředný s válcem 4 umístěným nad klenbou pece χ.

Dávka XX skla v práškové formě je přivedena ze zásobníku 12 kanálem 13 do zbytkového prvního plynného proudu A' v širším válci 14, který je ve spojení s válcem 10.

Infrazvukový generátor 27 generuje zvukové vlny o frekvenci 15 až 20 hertzů a kolem 140 decibelů. Tyto zvukové vlny procházejí přímo směrem dolů válcem 10 , dále širším válcem 14 a poté válcem 4 do vnitřku pece X, kde se zvukové vlny odráží od povrchu roztaveného skla χ.

Infrazvuk napomáhá míšení zbytkového prvního plynného proudu X' s dávkou 11 skla a palivem. Použití infrazvuku je podobné jeho použití popsanému ve zveřejněné patentové přihlášce GB 2 243 674. Zbytkový první plynný proud A' podle nynějšího vynálezu však nemůže být přehříván, jak je to popsáno v GB 2 243 674, z důvodu nebezpečí spojeného s vyšším obsahem kyslíku.

Proud dávky 11 skla a zbytkový první plynný proud A' procházejí směrem dolů z válce 10 k válci 4, do něhož je vertikálními vstupními otvory v části 15 , která obklopuje spodní konec válce 10 , vstříknuto vertikálně směrem dolů palivo, například plyn nebo nafta, které se smíchá se zbytkovým prvním plynným proudem A.' a dávkou 11 skla, procházejícími válcem 4, kde dojde k zapálení paliva, jak je to popsáno ve zveřejněné mezinárodní patentové přihlášce WO 90/13522. Jak prochází dávka 11 skla dolů válcem 4, hořící palivo ve válci 4 zvyšuje tepotu dávky 11 skla na teplotu tavení složek dávky skla a plamen a ohřátá dávka se dostávají do kontaktu s povrchem roztaveného skla 3. v peci i· Přímý plamenný kontakt na jemně rozptýlené dávce na horkém roztaveném povrchu v peci i. podporuje tavení a roztěkání dávky do horkého roztaveného skla.

Odpadní plyny obsažené v třetím plynném proudu (označeném schematicky písmenem C) unikají z pece 1. svislým kanálem 16 a jsou taženy ventilátorem 21 horní částí výměníku tepla 17 , potrubím 18 , horní částí výměníku 19 tepla, a dále potrubím 20 k základně komínu 22 s několika tahy, ve kterém proběhne filtrace zbývajících znečišťujících látek.

Výměník 17 tepla a výměník 19 tepla obsahují regenerátor s oblázkovým ložem založený na výměníku tepla s oblázkovým ložem popsaném C L Nortonem v publikaci Americké keramické společnosti, Svazek 29, (1946) č. 7, strany 187 až 193. Regenerátory i7 a 19 s oblázkovým ložem mohou být dodatečně použity k odstranění oxidů dusíku (NOx) přidáním amoniakální vody a oxidů síry (SOx) přidáním alkálie, jak je to popsáno ve zveřejněné patentové přihlášce č. GB 2 243 674. Avšak použitím přednostního způsobu v souladu s nynějším vynálezem .mohou být množstí NOx produkovaná při spalování tak malá, že speciální zpracování amoniakální vodou za účelem odstanění NCx z odpadních plynů není požadováno.

Druhý plynný proud B (jsou jím složky odstraněné z prvního plynného proudu A) je hnán kanálem 1_ přes spodní část regenerátoru 19 a poté spodní částí regenerátoru 17 a přijímá v těchto regenerátorech teplo. Druhý plynný proud

B je ohříván během přijímáním tepla od vlivem gravitace v svého průchodu generátorem 17 a 19 ohřátých oblázků pohybujících se pod regenerátorech, přičemž se ohřeje na teplotu řádově 1200°C. Ohřátý druhý plynný proud B je dále veden potrubím 25 a 26 jím odpadní

Divnv ;aveden do třetího plynného proudu ; pece i), který byl předtím

C ;jsou f iItrován.

Jak je zobrazeno na obr. 1 a 2, vynález poskytuje způsob činnosti průmyslové pece i. zahrnující krok vedení prvního plynného proudu A. z okolního vzduchu do pece 1.. ?r relativního obsahu kyslíku prvního plynnéh z něj odstraněny složky. Složky odstraněné z zvýšen: proudu Z jsou vního plynného proudu /¾ >u obsaženy !ruhém

Ivr.ném proudu B. ?ec zapálena využitím alespoň části zbytkového prvního plynného media. Odpadní plyny jsou odváděny prouau A jar z pece 1. ve třetím plynném proudu C.. Druhý plynný proud 3 a třetí plynný proud C jsou sloučeny a uvolněny z pece.

Pokud by byl třetí ply proud C vypouštěn z komína 22 bylo by to při teplotě kolem 60°C. se velmi malý tepelný vztlak napomáhající zbývajících odpadních plynů, zejména pokud by byly odváděné plyny přesyceny vodou, což by vedlo k lokálním koncentracím znečišťujících látek.

Odvádění druhého plynného proudu 3 sloučeného s třetím plynným proudem C umožňuje, aby odpadní teplo ve třetím plynném proudu 0. bylo využito zbývajících odpadních plynů tím, ihned po Vytvářel b' k podpoře rozptylování že se vytvoří dodatečný tepelný vztlak.

;e druhý plynný piynnym proudem znečišťujících tomu, že se v porovnáním s

C , ZpUSObí, látek v y p o u š t ě n ý c h k orní n e m 22 dosáhne cílových úrovn o KOinim vzcuchem v Jane .ct 3.11e.

proud Ξ spojí se třetím e se snižuje úroveň a napomáhá í c h látek znečišťují (

Alternativně lze	tepelnou	energii třetího	p 1	y η n é h c
proudu £ využít k	pohaně ni	turbíny a/nebo	zař í zen í
kombinovaného s vyt	á p ě c í m s y	stémem v továrním	nebo
kancelářském prostředí.	Má-li se	třetí plynný proud		použit

v kombinovaném vytápěcím systému, pak se použije jiný plyn, který se vede do výměníků 17, 19 tepla a vytváří dodatečný plynný proud vedený k místu, které má být ohříváno. Pokud má být třetího plynného proudu C využito k produkování energie, pak například výměníky i7 a 19 by mohly být nahrazeny parní turbínou k produkování eientnny vy zařízením nebo na jiném místě. B spojen se v obou třetím úpadech je druhý plynný proud piynnym proucem >v byla využita tepelná energie, která byla původně ve třetím plynném proudu C.. Zředění třetího plynného proudu C. druhým plynným proudem i a c h o vano, c o z se povazuje velmi výhodné

Claims

Způsob činnosti průmyslové pece, vyznačující se tím, že se do pece přivede první plynný proud okolního vzduchu, poté se z prvního plynného proudu odstraní složky, tak, aby se zvýšil relativní obsah kyslíku prvního plynného proudu, přičemž složky odstraněné z prvního plynného proudu vytváří dále druhý plynný proud, dále se zapálí pec využitím alespoň části zbytkového prvního plynného proudu jako oxidačního činidla, odvedou se odpadní plyny ve třetím plynném proudu z pece, sloučí se druhý plynný prc-ud se třetím plynným proudem a oba sloučené proudy se odvedou z pece.

Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyslíkem obohacený zbytkový první plynný proud použitý k zapálení pece má obsah kyslíku alespoň 40 objemových procent.

Li Vt v/ i-J sob oodle nároku 2, vyznačující se tím, že obsah kyslíku v obohaceném zbytkovém prvním plynném proudu použitém k zapálení pece je 40 objemových procent.

Způsob podle kteréhokoliv předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že třetí plynný proud se zavede do výměníku tepla pro využití jeho tepelné energie.

Způsob podle kteréhokoliv nároku z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že druhý plynný proud se ohřívá tepelnou energií od třetího plynného proudu předtím, než je do tohoto proudu zaveden.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že druhý ply proud se ohřívá užitím výměníku tepla s oblázkovým ložem.
7. Způsob podle kteréhokoliv vyznačující se tím, že pecí je sklářská tavící pec, která je zapálena k roztavování kovu.

S. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že kyslíkem obohacený první plynný proud se zavádí spolu s dávkou skla v proudu obklopeném hořícím palivem, zatímco postupuje směrem d o1ů kle nbon pece.

Způsob podle nároku 7 nebe 8, vyznačující se tím, že směšování dávky skla, paliva a zbytkového prvního plynného proudu je podporováno infrazvukem aplikovaným na zbytkový první plynný proud obsahující dávku skla a/nebo palivo.
10. Zařízení průmyslové pece, vyznačující se tím, že obsahuje vstup prvního plynu, kterým je přiváděn první plynný proud okolního vzduchu na dráhu prvního plynu, separátor, umístěný ve d rá prvního k rozdělení proudu ρ1ynněho proudu se plynu za do dvou zvýšeným uvede ny ro plynných vstupem pc> proudu, - zbytkového kvslíku ihéhc plynného proudu, přičemž zbytkový plynný proud je veden po dráze zbytkového plynu a druhý plynný proud je veden po dráze druhého plynu, kde dráha zbytkového plynu vede do vstupu pece k jejímu zarálení s využitím zbytkového plynu jako oxidačního proucu, vystup třetího plynu, dráze třetího z pece, jímž odcházejí odpadní plyny do dráhy siučevač, umístěný ve dráze druhého plynu a ve druhého p1yη n é h o proud u ρ X* O SiCUC6Hl s třetím plynným proudem a odvedení sloučených plynů k míst jejich uvolnění ze zařízení průmyslové pece.

Zařízení průmyslové pece podle nároku že obsahuje sklářskou tavící pec.