HRP20020331A2

HRP20020331A2 - Method and apparatus for heating glass melting furnances with fossil fuels

Info

Publication number: HRP20020331A2
Application number: HR20020331A
Authority: HR
Inventors: Juergen Becher; Manfred Wagner
Original assignee: Sorg Gmbh & Co Kg
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-02-28
Also published as: BG64593B1; JP2003020230A; US6862899B2; EP1251105A3; KR100496252B1; KR20020081082A; DE50205080D1; ZA200202263B; EP1251105A2; HUP0201259A2; CN1381414A; DE10118880A1; RU2235070C2; ATE311352T1; BG106610A; HU0201259D0; PL353428A1; US20020152770A1; DE10118880C2; EP1251105B1

Description

Izum se odnosi na postupak zagrijavanja peći za topljenje stakla s plamenom komorom, sa regeneratorima za zagrijavanje oksidacijskih plinova iz skupnog zraka, sa zrakom koji je obogaćen kisikom i sa kisikom, te s vratovima plamenika koji završavaju u platnenoj komori, kao i sa primarnim plamenicima i sa sekundarnim plamenicima, koji stvaraju kaskadni ustroj nasuprot primarnih plamenika, pri čemu se plamenici napajaju fosilnim gorivom, dok se primarni plamenici s većim udjelom goriva, napajaju primarnim gorivom i stvaraju plamen sa podstehiometrijskim gorenjem, a sekundarni plamenici se napajaju kao kaskadni plamenci sa sekundarnim gorivom s relativno manjim udjelom u gorivu i stvaraju plamen sa nadstehiometrijskim gorenjem, pri čemu se tako stvoreni dimni plinovi barem do stehiometrijskog izgaranja, miješaju u plamenoj komori, dok se pri tom sekundarno gorivo pomoću sekundarnih plamenika, vodi kroz svaki od bočnih stijenki vrata plamenika u jedan prostor na stepenici, koja ima jednu podnu i jednu zidnu površinu i nalazi se u vratu plamenika, te se preko predzagrijanih primarnih oksidacijskih plinova vodi iz regeneratora u plamenu komoru.

Glavni problem kod izgradnje i pogona peći za taljenje stakla, predstavlja, osim pada specifičnog utroška energije po toni stakla (energetska optimizacija) i smanjenje opterećenja okoliša uz održavanje stanja peći. U sastojke ispušnih plinova koji opterećuju okoliš u prvom redu spadaju NOX i CO, oba visoko toksični spojevi, ali ne treba zaboraviti ni čađ ni ugljikovodike.

U HVG-Saopćenju br. 1894 (stranice 1894-1 do 1894-20) piše JUTTE o predavanju održanom ispred Stručnog odbora VI od DGG dana 19. ožujka 1997. u Wurzburgu, pod naslovom "Iskustva s primarnim NOX - mjere za smanjenje na regenerativno zagrijavanom poprečnom grijaćem koritu", prema kojemu najjači utjecaj na NO-stvaranje ima temperatura i često nadilazi utjecaj O2-koncentracije.

HEIN i LEUCKEL su pisali već u HVG-Saopćenju 1127 (stranice 261 do 275) o predavanju održanom 20. listopada 1969., prema kojemu samo rano i stabilno zapaljeni plamenovi izbacuju jaku čađ. Kao pomoć se navode specijalne konstrukcije plamenika i njihovi pogonski parametri.

U časiopisu GASWARME International 49 (2000), svezak 4/5 - travanj/svibanj (stranice 207 do 212) nalazimo članak AHMADA AL-HALBOUNI pod nazivom "Neprekinuto stupnjevanje zraka: Novi način ovladavanja utjecaja gorenja i štetnih tvari koje proizvodi plinsko gorenje". Tamo se na strani 208, na temelju jednog dijagrama prikazuju "NO-CO-škare", pri čemu iz dijagrama jasno proizlazi, da pri niskim temperaturama izgaranja u prostoru nastaje uglavnom CO, čađ i CXHX, a kod visokih temperatura nastaju termički NO i NO iz N2O. Mogućnosti minimaliziranja tih sastojaka vršenjem utjecaja na temperaturu plamene komore, izgleda da su u kontradikciji. Kao pomoć se i ovdje navode posebne konstrukcije plamenika i njihovih pogonskih parametara.

Kod staklenih peći sa kadom za taljenje, moraju se uzeti u obzir i drugi parametri topljenja, kao što je to taljenje materijala za punjenje (smjesa, krhotine starog stakla), koji pliva na površini taline, te hlađenje taline i podešavanje optimalne temperature taljenja za daljnju obradu stakla.

Preko dokumenta DE 42 18 702 C2 i odgovarajuće prijave EP 0 577 881 B1, te US-A-5 755 846 poznato je da se, kod peći za topljenje stakla, koje se zagrijavaju fosilnim gorivom, radi smanjenja izlaženja dušičnog oksida, plamen stvara kako s nadstehiometrijskim (višak kisika), tako i s podstehiometrijskini (višak goriva) smjesama goriva i oksidacijskih plinova u kaskadnom plamenom redu, pri čemu konačno izgaranje usljeđuje nakon miješanja plamenih plinova, uglavnom stehiometrijski. Dovod primarnog goriva, koje predstavlja glavnu količinu potrebnog goriva, uslijeđuje pritom preko pokrivenog donjeg uređaja mlaznica plamenika, a dovod sekundarnog goriva dolazi preko postraničnog poretka mlaznica plamenika, takozvanih kaskadnih plamenika, u takozvanim ulazima plamenika, kroz koje struji sveukupna količina predgrijanog zraka izgaranja iz regeneratora iznad donjih pokrivenih plamenika. Iako se taj postupak zadržao do danas, želja industrije stakla je i nadalje upravljati naporima glede daljnjeg poboljšanja posljedica izgaranja. Zrak sagorijevanja je naime sklon tomu, da po kratkom putu odvede plamen kaskadnih plamenika u vatrenu komoru peći, što otežava miješanje dimnih plinova.

Dokument 42 44 068 C1 pokazuje da za smanjenje dušičnog oksida u ispušnim plinovima peći za topljenje stakla treba uspostaviti stepenasti prostor s dva bočna zida u vratu plamenika prije njegovog otvorenog kraja. Kroz te zidove se barem s jedne strane upuhuje plinovito gorivo u stepenasti prostor pomoću mlaznice plamenika. Uslijed djelovanja stepenastih bridova uslijeđuje strujni vrtlog dimnog zraka, koji je doveden preko vrata plamenika, te se stvara predizgaranje u obliku plamenog valjka uslijed nedostatka zraka, tj. podstehiometrijskim izgaranjem, čiji dimni plinovi i plamen se postavljaju poput razdjelnog sloja između dimnog zraka koji je doveden preko vrata plamenika i najmanje po jednog plamena pripadajućeg donjeg uređaja gorenja, uslijed čega se usporava izgaranje goriva za donji uređaj gorenja. S time povezano smanjenje vršnih temperatura vodi ka spomenutoj redukciji razvoja dušičnog oksida. Međutim, pokazalo se da, uslijed nedostatka zraka u plamenom valjku stvara se čađ, koja se taloži kao grafitni sloj, s rastućim slojem debljine u stepenastom prostoru. Kod povrata smjera plamena odvajaju se, s vremena na vrijeme, pločasti komadići grafita, koji se u protustruji prethodnog pravca zraka uvode kroz vrat plamenika u regenerator, gdje se dalje nakupljaju. Budući da se uz regenerator u pravilu postavlja elektrofilter visokog napona, takvi grafitni komadići na kraju dolaze i u elektrofilter, gdje mogu prouzročiti kratke spojeve.

BECHER/WAGNEROV referat pod naslovom "Druga generacija Sorg kaskadnog sustava zagrijavanja radi redukcije NOX u kombinaciji s dodatnim primarnim mjerama", koji je održan u obliku predavanja pred stručnim odborom VI od DGG (Deutsche Glastechnische Gesellschaft - Njemačkog staklo-tehničkog društva) dana 10.10.2000. u Wurzburgu, nadalje je poznato postavljanje kaskadnih plamenika u bočnom zidu jedne stepenice, koja se nalazi neposredno pred otvorenim unutarnjim krajem ulaza plamenika koji se proteže poprečno. Time se stvara neka vrsta "vjetrobrana" za dimni zrak, što omogućuje dulje stvaranje kaskadnog plamena poprečno na ulazu plamenika i time bolje miješanje gorivih plinova.

Međutim, prilikom pogona takvih sustava, ustanovljeno je da u ulazima plamenika, tj. u stepenici na vatrenoj strani nastaje taloženje čađi, što se pretvara u grafitne slojeve. Kod alternativnih promjena smjera plamena u takvim pećima, koje se mogu koristiti kao plamene kade U-oblika ili poprečne plamene kade, ti su grafitni slojevi skloni odvajanju prilikom izmjene plamena uslijed toplinske deformacije, tako da se u regeneratorima nakuplja grafitno iverje. Preko visoko kinetičkih ispušnih plinova, to se iverje dovodi u električni filter za odvođenje prašine, gdje mogu prouzročiti kratke spojeve. Stoga se neko vrijeme uzimalo u obzir razmatranje, da li je korisnije izlaganje riziku većeg sadržaja dušičnog oksida u korist smanjenja stvaranja grafita, jer se smatra da ta dva zahtjeva stoje u dijametralnoj suprotnosti.

Stoga je zadaća ovog izuma navesti sustav kaskadnog zagrijavanja za peći za topljenje stakla, kod kojega se stvaranje čađi i grafita reducira što je više moguće, ili da se eventualno izbjegne u potpunosti, ali bez istodobno velikog rasta nedozvoljenog sadržaja dušičnog oksida u ispušnim plinovima peći.

Rješenje te zadaće slijedi u skladu s izumom tako da

a) u fazi gorenja svakog odgovarajućeg vrata plamenika, uz primarni oksidacijski plin koji struje preko stepenice i predgrijan je u regeneratorima, u stepenasti prostor se upuhuje sekundarni oksidacijski plin iz grupe zrak, kisikom obogaćeni zrak i kisik, te da

b) u izlaznoj fazi svakog odgovarajućeg vrata plamenika za ispušne plinove peći, kod isključenog sekundarnog plamenika, u stepenasti prostor se upuhuje također oksidacijski plin iz grupe zrak, kisikom obogaćeni zrak i kisik.

Zahvaljujući tom rješenju postavljena je zadaća riješena u cijelosti. Najprije slijedi bočno upuhivanje mlaznicom sekundarnog goriva preko jednog primarnog plamenika, u odnosu na primarno gorivo, nižim impulsom, preko sekundarnog plamenika kaskadnih plamenika, u sjeni stepenice ili na zidu stepenice, koji se može označiti i kao "baffle wall" - zid skretanja. Široki i mekani kaskadni plamen koji je na taj način nastao, preklapa primarni plamen/plamene u donjem uređaju za gorenje na cijeloj širini vrata plamenika, čime se znatno smanjuje njihova temperatura jezgre, tako da se na taj način reducira i stvaranje NOX.

Dodatnim upuhavanjem mlaznicom oksidacijskog plina u stepenice, nastaju slijedeće iznenađujuće pogodnosti:

* sprječavanje stvaranja čađi i grafita te u danom slučaju naknadna oksidacija ugljika,

* daljnje sagorijevanje CO i drugih ugljikovih spojeva,

* toplinska zaštita sekundarnih plamenika na strani odvođenja,

* utjecaj na djelovanje sekundarnih oksidacijskih plinova uslijed nezavisne regulacije puhanja.

U tijeku daljnjeg razvoja postupka prema ovom izumu, posebno će se pokazati pogodnim da se bilo pojedinačno ili u kombinaciji učini kako slijedi:

* u izlaznoj fazi odgovarajućeg vrata plamenika za ispušne plinove peći, pri isključenom sekundarnom plameniku, upuhuje se u stepenicu istodobno sekundarni oksidacijski plin iz grupe zrak, kisikom obogaćen zrak i kisik,

* sekundarni oksidacijski plin uvodi se u stepenicu u centru sekundarnog plamenika,

* sekundarni oksidacijski plin izvan sekundarnog plamenika uvodi se u stepenicu preko bočnog zida,

* sekundarni oksidacijski plin uvodi se u stepenicu kroz njezinu podnu površinu,

* sekundarni oksidacijski plin uvodi se u stepenicu neposredno prije njezine zidne površine,

* sekundarni oksidacijski plin uvodi se u stepenicu kroz njezinu zidnu površinu,

* sekundarni oksidacijski plin uvodi se u stepenicu, kako kroz njezinu podnu tako i kroz njezinu zidnu površinu,

* sekundarnom oksidacijskom plinu primjesa se gorivo,

* pri primjeni goriva količina sekundarnog goriva u odnosu na količinu primarnog goriva, izabere se odnos između 5 i 30 vol.%, po mogućnosti između 10 i 20 vol.%,

* izabere se u odnosu između 0,5 i 2,5 količinski odnos udjela kisika sekundarnog oksidacijskog plina uvedenog na stepenicu u odnosu na udio kisika primarnog oksidacijskog plina, dovedenog preko vrata plamenika i predgrijanog u regeneratorima u fazi gorenja,

* izabere se u odnosu između 0,5 i 1,5, po mogućnosti između 0,8 i 1,2 količinski odnos sekundarnog oksidacijskog plina koji je uveden u stepenicu tijekom faze gorenja, u odnosu na sekundarni oksidacijski plin koji se uvodi u stepenicu tijekom faze ispuštanja, i/ili

* količinski odnos sekundarnih oksidacijskih plinova podesi se regulacijom upuhivanja.

Izum se odnosi i na poredak za zagrijavanje peći za topljenje stakla s plamenom komorom, regeneratorima za zagrijavanje oksidacijskih plinova iz grupe zrak, zrak obogaćen kisikom i kisik, te s vratovima plamenika koji završavaju u plamenoj komori, kao i s primarnim i sekundarnim plamenicima, koji prema primarnom plameniku tvore kaskadni poredak, pri čemu su plamenici na fosilno gorivo, gdje primarni plamenici imaju veći udio u gorivu, tzv. primarnom gorivu i rade tako, da se vatra stvara podstehiometrijskini gorenjem, a sekundarni plamenici su poredam kao kaskadni plamenici u po jednom bočnom zidu vrata plamenika u jednoj stepenici, koja ima jednu podnu i jednu zidnu površinu, a nalaze se u vratu plamenika i mogu se uvoditi preko predgrijanih oksidacijskih plinova u plamenu komoru, pri čemu sekundarni plamenik s podesivim dijelom goriva, sekundarnim gorivom, radi pomoću nadstehiometrijskog gorenja.

Za rješenje ove vrste zadaće u skladu s izumom, takav poredak ima slijedeće karakteristike:

a) u fazi gorenja odgovarajućeg vrata plamenika uz primarni oksidacijski plin koji struji preko stepenice i predgrijan je u regeneratorima, može se uvoditi u stepenicu i sekundarni oksidacijski plin iz grupe zrak, zrak obogaćen kisikom i kisik;

b) u izlaznoj fazi odgovarajućeg vrata plamenika namijenjenog ispušnim plinovima peći, kod isključenog sekundarnog plamenika, u stepenicu se može uvoditi oksidacijski plin iz grupe zrak, zrak obogaćen kisikom i kisik.

U tijeku daljnjih izvedbi poretka u skladu s izumom pogodno bi bilo učiniti, pojedinačno ili u kombinaciji, kako slijedi:

* poredak posjeduje uređaj za mijenjanje pravca rada za periodičnu promjenu rada vratova plamenika između faze gorenja i faze ispuha,

* uređaj za mijenjanje pravca rada postavi se tako, da se uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu tijekom faze odvoda ispušnih plinova iz plamene komore u pripadajući regenerator, može po izboru uključiti, isključiti ili regulirati,

* u centru sekundarnog plamenika postavi se oksidacijsko plinsko koplje za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu,

* oksidacijsko plinsko koplje postavi se izvan sekundarnog plamenika u bočnom zidu stepenice, radi uvođenja sekundarnog oksidacijskog plina;

* u podnu površinu stepenice postavi se najmanje jedan lijevak za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu;

* postavi se najmanje jedan lijevak neposredno ispred zidne površine stepenice;

* u zidnu površinu stepenice postavi se najmanje jedan lijevak za uvođenje oksidacijskog plina u stepenicu;

* u podnu i u zidnu površinu stepenice postavi se po jedan lijevak za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu;

* na kraju sekundarnog plamenika koji je nasuprot stepenici postavi se u tom prostoru jedno tijelo iz materijala otpornog na gorenje radi zaštite bočnog zida vrata plamenika, koji je postavljen nasuprot sekundarnom plameniku; i/ili

* za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina predvide se ventilatori u stepenici koji se mogu regulirati.

Rješenje zadaće ovog izuma uslijeđuje uvodno opisanim postupkom u skladu sa naznakama patentnog zahtjeva 1, kao i prema uvodno navedenom poretku, kako je prema izumu opisan u naznakama patentnog zahtjeva 14.

Primjer izvedbe predmeta izuma i način njegovog djelovanja tumače se pobliže na temelju slika od 1 do 4, gdje se pokazuje:

Slika 1 pogled na vrat plamenika iz perspektive;

Slika 2 vertikalni presjek uzduž srednje ravnine vrata plamenika u skladu sa slikom 1;

Slika 3 frontalni pogled na dva vrata plamenika u skladu sa slikama 1 i 2, jedne plamene kade U-oblika sa pripadajućim opskrbnim i regulacijskim uređajima za plinove goriva i oksidacijske plinove;

Slika 4 djelomični presjek bočnog pogleda na sekundarni plamenik s koaksijalnim oksidacijskim kopljem.

Na slici 1 prikazan je vrat 1 plamenika sa ždrijelom 2 plamenika i s njegovim unutarnjim graničnim površinama. Vratu l plamenika pripada i donji pokriveni uređaj 3 za gorenje, poznate izvedbe: s dva primarna plamenika 4 i 5 u asimetričnom poretku (postavljeni od srednje uzdužne osi kade prema van), ili s tri primarna plamenika 4, 5 i 6 u simetričnom poretku, od kojih su prikazani samo stijena sa mlaznicama u prednjem položaju. Primarni plamenici se sastoje od mlaznica plamenika, koje su postavljene iza stijene sa mlaznicama i nisu na slici prikazane, za tzv. primarno gorivo, tj. za glavnu količinu goriva. Donji pokriveno gorenje se vrši podstehiometrijski u odnosu na predgrijani dimni zrak, tj. sa viškom goriva.

Vrat 1 plamenika je sa stražnje strane povezan s regeneratorom R1 (na slici je prikazan crtkano), za predgrijavanje primarnog oksidacijskog plina, npr. dimnog zraka, koji preko stepenice 7 struji u plamenu komoru 8 kade, koja ovdje nije prikazana. Vrat 1 plamenika posjeduje vanjski bočni zid 9 i unutarnji bočni zid 10, koji ograničavaju stepenicu 7. U području stepenice 7 koja posjeduje bazu stepenice 7a, vertikalnu zidnu površinu 11 s vodoravnim gornjim rubom 11a i vodoravnom podnom površinom 12 i vodoravnim prednjim rubom 12a, postavljen je sekundarni plamenik 13 u vanjskom bočnom zidu 9, koji dobiva svoje gorivo - sekundarno gorivo preko opskrbnog dovoda 14, a u odnosu na donji pokriveni uređaj 3 za gorenje, predstavlja tzv. "kaskadni plamenik". Udio u gorivu koji je tu dovedeno kaskadno gorivo, nalazi se između 5 i 30% sveukupne potrebe za gorivom.

U sekundarnom plameniku 13 nalazi se koaksijalno postavljeno oksidacijsko plinsko koplje 15, kroz koje se dovodi sekundarni oksidacijski plin (zrak, kisikom obogaćeni zrak ili samo kisik). Os A sekundarnog plamenika 13 i oksidacijsko koplje 15 prolaze u ovom slučaju paralelno sa zidom i podnom površinom 11, odnosno 12 stepenice 7. Ukoliko se preko oksidacijskog koplja 15 dovodi zrak, količina zraka će iznositi prema kaskadnom gorivu između 0,5 i 1,5, po mogućnosti 1,0 % volumena. Za stehiometrijsko izgaranje, npr. zemnog plina sa zrakom, morala bi količina zraka biti oko 1,0. U korijenu plamena, tj. na izlasku sekundarnog plamenika 13 i malo iza toga, dolazi do podstehiometrijskog izgaranja (s viškom goriva), koje se tek pod utjecajem predgrijanih oksidacijksih plinova iz regeneratora, koji struje preko stepenice 7 i djelomično prodiru u stepenicu 7 preko vrtloga, pretvara u nadstehiometrijsko izgaranje (s viškom kisika). Odnos kisika koji se dovodi preko oksidacijskog koplja 15 naspram kisiku koji je u zraku regeneratora, trebao bi iznositi otprilike između 0,5 i 2,5 volumenskih postotaka.

Tek pročišćenjem i miješanjem plamena donjeg pokrivenog uređaja 3 za gorenje s jedne strane i sekundarnih plamenika 13 s druge strane, na dugom plamenom putu dovodi do u biti stehiometrijskog izgaranja plamena. Kako primarni tako i sekundarni plamen u plamenim komorama je podstehiometrijski, tj. temperature plamene jezgre su znatno snižene, što vodi k znatnoj redukciji stvaranja dušičnog oksida.

Stepenica 7 ima izrazitu prednost, koja se sastoji u tome, da kaskadni plamen ima mali impuls, uslijed relativno male količine primarnog oksidacijskog plina iz regeneratora R1, te stoga pod zaštitom "vjetrobrana" koji stvara stepenica, ne može prodrijeti puno dalje od poprečnog presjeka vrata plamenika, već od početka odvodi u plamenu komoru 8. To vodi stvaranju širokog, plitkog plamena s nadstehiometrijskini gorenjem. Tome dodajemo djelovanje sekundarnog oksidacijskog plina, dovedenog preko oksidacijskog koplja 15, te ovaj najprije prodire unutar početno prstenasto oblikovanih struja plinova iz sagorijevanja u prostor oko stepenice i koji doprinosi sprječavanju ili smanjenju stvaranja čađi.

Kako bi se spriječilo nastajanje kaskadnog plamena na bočnom zidu 10 vrata 1 plamenika, koji se nalazi nasuprot sekundarnog plamenika 13, postavljeno je unutar stepenice 7 i to na njezinom kraju, npr. klinasto oblikovano tijelo 16 iz vatrootpornog materijala, koje se proteže od gornjeg ruba 11a do prednjeg ruba 12a stepenice 7.

Ukoliko se nakon ciklusa gorenja od recimo 20 minuta, promijeni smjer plamena tako da se prekine dovod sagorivih plinova do pokrivenog donjeg uređaja 3 za gorenje i do sekundarnog plamenika 13, koji je kaskadni plamenik, pa se dovod nastavi od ispočetka hladnog sekundarnog oksidacijskog plina do oksidacijskog koplja 15, tada taj oksidacijski plin neće samo zaštićivati od pregrijavanja dijelove vrata l plamenika i sekundarni plamenik 12, već oksidira i eventualno taloženje čađe. Stoga u elektrofilterima, koji se ugrađuju, više ne može dolaziti do kratkih spojeva uslijed grafitnih komadića. Osim toga, zahvaljujući dovodu oksidacijskog plina u povučene ispušne plinove peći, postiže se naknadno sagorijevanje CO i drugih ugljičnih spojeva, prije nego što ispušni plinovi peći ulaze u regenerator R1, što je od odlučujuće važnosti.

Daljnja prednost je što se uslijed dodatnog dovoda sekundarnog oksidacijskog plina u području stepenice 7, energetski prijenos preskladišti jače u području uređaja za miješanje ili odlaganje krhotina u kadi za topljenje, pri čemu se povećava specifična učinkovitost peći.

Slika l prikazuje još dvije alternative i/ili dodatne mjere glede dovoda sekundarnog oksidacijskog plina: u podnoj površini 12 stepenice 7, neposredno ispred zidne površine 11, postavljaju se lijevci 17 za dovod sekundarnog oksidacijskog plina, koji su na sličan pogon kao i oksidacijsko koplje 15. Time nastaje zaštitni štit oksidacijskih plinova ispred zidne površine 11 stepenice 7, koji ima analogno djelovanje na stvaranje čađi ili grafitnih taloženja i na CO i druge spojeve ugljika. Nadalje se i u zidnoj površini l mogu postaviti lijevci 17a za dovod sekundarnog oksidacijskog plina, te se konačno mogu dodati goriva oksidacijskim plinovima, koji se dovode preko lijevaka 17 i/ili 17a, po mogućnosti s podstehiometrijskim odnosima miješanja. Lijevci 17a su priključeni na opskrbni vod 22a.

Slika 2 prikazuje pojedinosti sa slike 1 u presjeku, uz primjenu dosadašnjih oznaka. Na vrlo simboličan način, strelica 18 pokazuje pravac strujanja predgrijanog oksidacijskog plina iz regeneratora R1 u plamenu komoru 8 kade 20 sa staklenom otopinom 21 u fazi gorenja, a sterelica 19 prikazuje pravac strujanja ispušnih plinova peći nakon okretanja pravca plamenova iz plamene komore 8 prema regeneratoru R1. Os A sekundarnog plamenika 13 i oksidacijskog koplja 15, gledano u projekciji na bočni zid 9, unutar stepenice 7, može se postaviti kvadratno, pri čemu je gornji rub kvadrata 7b prikazan crtkanom linijom. Radi jednostavnosti nije prikazano vrtloženje.

Zidna površina 11 ne mora prolaziti okomito, može biti izvedena pod kutem u odnosu na okomicu, što je naznačeno crtkanom zidnom površinom 11. Konačno, niti os A ne mora biti paralelna sa zidnom površinom 11 ili 11b i podnom površinom 12, a kutni položaji su mogući. Bitna činjenica u tomu je da se komori stepenice dovodi sekundarni oksidacijski plin, što je naznačeno i lijevcima 17 i 17a, koji su povezani s opskrbnim dovodom 22 i 22a. Sekundarni plamenik 13 i oksidacijsko koplje 15 mogu biti odvojeno postavljeni u bočnom zidu 9.

Slika 3 pokazuje, uz jedan dio dosadašnjih oznaka, desno vrat plamenika 1 u skladu sa slikama 1 i 2, u odvodnoj fazi, a lijevo u zrcalnom simetričnom određenju, još jedan vrat plamenika 23 u fazi gorenja. Vratovi plamenika 1 i 23 povezani su crtkano označenim regeneratorima R1 i R2. Gorivi plin, npr. zemni plin, dovodi se preko glavnog plinskog voda 24 pomoću regulacijskog ventila 25. Zahvaljujući izmjeničnim ventilima 26 i 27, gorivi plin se može prebacivati, alternativno u naizmjeničnom ciklusu, na jednu ili na drugu stranu. Od količine plina za pokriveni donji uređaj za gorenje 3, djelomične količine se mogu odvajati za odgovarajući kaskadni plamenik 13, preko pomoćnih vodova 28 ili 29 i regulacijskih ventila 30 ili 31. I u ovom slučaju, cjelovita opskrba plinom za desnu stranu je zatvorena, što je označeno križevima.

Oksidacijskom koplju 15 pridodan je na svakoj strani, preko vodova 32a i 33a, po jedan ventilator 32 i 33, koji svoje potrebne količine npr. zraka iz okoliša, ispitanog preko mjernih zaslona 34 i 35 i prijenosnika 36 i 37, proslijeđuju na pisač 38, koji ih bilježi. Količina zračne smjese na lijevoj strani u pravilu je veća od količine ispranog zraka na desnoj strani.

Slika 4 pokazuje postranični pogled na sekundarni plamenik 13, u djelomičnom presjeku, s oksidacijskim kopljem 15, koje je koaksijalno postavljeno na os A. Oksidacijsko koplje 15 nadilazi sa svojim lijevkom 15a bočni dovod 14 za plinovito sekundarno gorivo, u aksijalnom pravcu. Sekundarni oksidacijski plin dovodi se preko dovoda 15b. Na lijevku 13a sekundarnog plamenika 13, postavljen je zaptivni prsten 13b.

Radi ograničenja emisije dušičnog oksida, mogu se primijeniti različiti koncepti regulacije goriva, oksidacijskog plina (zraka sagorijevanja) i temperature u gornjoj peći. Tijekom faze gorenja, kade se voze s regulacijom stalne vrijednosti temperature ili inteligentnom regulacijom toplinskog prozora. Kod regulacije stalne vrijednosti, gorivo se regulira bez prestanka. Kod toplinske regulacije u gornjoj peći, količina goriva se regulira kada je temperatura u gornjoj peći prešla iznad ili ispod zadane vrijednosti.

Regulacija faze gorenja treba po mogućnosti uslijediti na slijedeći način: peć se najprije vodi 2 do 5 ciklusa prebacivanja regulacijom cjelokupne količine goriva, koja ovisi o temperaturi, pri čemu se temperatura mjeri u gornjoj peći. Ovdje je predočena temperatura od oko 1600°C. Prilikom uporabe zemnog plina, dolazi do oscilacija od +/- 150 Nm3/h. Odgovarajuće proporcionalno se uvode i oksidacijski plinovi. Oscilacije zemnog plina vode nestabilnim uvjetima sagorijevanja i time promjenjivim vrijednostima ispušnih plinova. Ovdje se pohranjuju veličine položaja ventila 25, 30, 31, u skladu sa stvaranjem njihovih mjernih vrijednosti. Na kraju slijedi automatsko preusmjeravanje na stalnu regulaciju goriva, tj. temperatura u gornjoj peći se kontrolira i navode se stalne količine goriva po jedinici vremena, koje se ispravljaju s vremena na vrijeme. Time se u znatnoj mjeri postiže izjednačavanje vrijednosti ispušnih plinova za O2 i NOX. Srednje polusatne vrijednosti NOX mogu se reducirati na 603 do 645 mg/Nm3. Stvaranje čađi i grafitnih taloženja nije primijećeno. Vrijednosti 02 nalaze se između 0,2 i 0,5%. Kakvoća stakla odgovara zadanoj.

POPIS OZNAKA

1 vrat plamenika

2 ždrijelo plamenika

3 donji uređaj za gorenje

4 primami plamenik

5 primarni plamenik

6 primarni plamenik

7 stepenica

7a baza stepenice

7b linija

8 plamena komora

9 vanjski zid

10 unutarnji zid

11 zidna površina

11a gornji rub

11b zidna površina

12 podna površina

12a prednji rub

13 sekundarni plamenik

13a lijevak

13b zaptivni prsten

14 dovodni vod

15 oksidacijsko koplje

15a lijevak

15b dovodni vod

16 tijelo (kalup)

17 lijevci

17a lijevci

18 strelica

19 strelica

20 kada

21 staklena otopina

22 opskrbni vod

22a opskrbni vod

23 vrat plamenika

24 glavni plinski vod

25 regulacijski ventil

26 izmjenični ventil

27 izmjenični ventil

28 ogranak voda

29 ogranak voda

30 regulacijski ventil

31 regulacijski ventil

32 ventilator

32a vod

33 ventilator

33a vod

34 mjerni zaslon

35 mjerni zaslon

36 prijenosnik

37 prijenosnik

38 pisač

A os

R1 regenerator

R2 regenerator

Claims

1. Postupak za zagrijavanje peći za topljenje stakla s plamenom komorom (8), regeneratorima (R1, R2) za zagrijavanje oksidacijskih plinova iz grupe zrak, kisikom obogaćen zrak i kisik, i s vratovima plamenika (1, 23), koji završavaju u plamenoj komori (8), kao i s primarnim plamenicima (4, 5, 6) i sekundarnim plamenicima (13), koji prema primarnim plamenicima (4, 5, 6) tvore kaskadni poredak, pri čemu su plamenici (4, 5, 6, 13) na fosilno gorivo i pri čemu primarni plamenici (4, 5, 6) uzimaju veći dio goriva, tzv. primarnog goriva i stvaraju plamen podstehiometrijskim gorenjem, te pri čemu sekundarni plamenici (13), kao kaskadni plamenici s relativno niskim udjelom goriva, rade na sekundarno gorivo i stvaraju plamen nadstehiometrijskim gorenjem, te se time stvoreni dimni plinovi međusobno miješaju do uglavnom stehiometrijskog izgaranja u plamenoj komori (8), a da se pritom uvodi sekundarno gorivo pomoću sekundarnih plamenika (13), kroz po jedan bočni zid (9) vrata plamenika (1, 23) u stepenicu (7), koja ima podnu površinu (12) i zidnu površinu (11, 11b), a nalazi se u vratu plamenika (1) i preko koje se predgrijani oksidacijski plinovi iz regeneratora (R1, R2) uvode u plamenu komoru (8), naznačen time, da u fazi gorenja odgovarajućeg vrata plamenika (1, 23), uz zrak koji struji preko stepenice (7), predgrijan oksidacijskim plinovima u regeneratorima (R1, R2), upuhuje se u prostor stepenice (7) sekundarni oksidacijski plin iz grupe zrak, kisikom obogaćen zrak i kisik.

2. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da u izlaznoj fazi odgovarajućeg vrata plamenika (1, 23) za ispušne plinove peći, pri isključenom sekundarnom plameniku (13), upuhuje se u prostor stepenice (7) istodobno i sekundarni oksidacijski plin iz grupe zrak, kisikom obogaćeni zrak i kisik.

3. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se sekundarni oksidacijski plin uvodi u prostor stepenice (7) u centru sekundarnog plamenika (13).

4. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se sekundarni oksidacijski plin uvodi u prostor stepenice (7) izvan sekundarnog plamenika (13) kroz bočni zid (9).

5. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se sekundarni oksidacijski plin uvodi u prostor stepenice (7) kroz podnu površinu (12) stepenice (7).

6. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se sekundarni oksidacijski plin uvodi u prostor stepenice (7) neposredno ispred zidne površine (11, 11b) stepenice (7).

7. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se sekundarni oksidacijski plin uvodi u prostor stepenice (7) kroz zidnu površinu (11, 11b) stepenice (7).

8. Postupak u skladu sa zahtjevima 5 i 7, naznačen time, da se sekundarni oksidacijski plin uvodi u prostor stepenice (7) kako kroz podnu površinu (12) tako i kroz zidnu površinu (11, 11b) stepenice (7).

9. Postupak u skladu sa zahtjevima od 4 do 7, naznačen time, da se sekundarnom oksidacijskom plinu primjesa gorivo.

10. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se prilikom primjene plinskog sagorijevanja odnos količine sekundarnog goriva u odnosu na količinu primarnog goriva, izabere između 5 i 30 vol.-% , po mogućnosti između 10 i 20 vol.-%.

11. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da se u fazi gorenja bira količinski odnos udjela kisika u oksidacijskin plinovima uvedenim u stepenicu (7), prema udjelu kisika oksidacijskih plinova, koji su predgrijani u regeneratorima (R1, R2) i uvedeni preko vrata plamenika, (l, 23), između 0,5 i 2,5.

12. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da količinski odnos sekundarnog oksidacijskog plina uvedenog u stepenicu (7) tijekom faze gorenja, prema sekundarnom plinu koji je uveden u stepenicu (7) tijekom faze ispuha, bira se između 0,5 i 1,5, po mogućnosti između 0,8 i 1,2.

13. Postupak u skladu sa barem jednim od zahtjeva 1 do 12, naznačen time, da se količinski odnos sekundarnih oksidacijskih plinova podešava regulacijskim ventilatorom (32, 33).

14. Poredak za zagrijavanje peći za topljenje stakla sa plamenom komorom (8), regeneratorima (R1, R2) za zagrijavanje primarnih oksidacijskih plinova iz grupe zrak, kisikom obogaćen zrak i kisik, i s vratovima plamenika (1, 23), koji završavaju u plamenoj komori (8), kao i s primarnim plamenicima (4, 5, 6) kao zatvoreni uređaj (3) za gorenje i sekundarnim plamenicima (13), koji nasuprot primarnim plamenicima (4, 5, 6) stvaraju kaskadni poredak, pri čemu su sekundarni plamenici (13) kao kaskadni plamenici poredam u po jednom bočnom zidu (9) vrata plamenika (1, 23) u stepenici (7), koja posjeduje podnu površinu (12) i zidnu površinu (11, 11b), i nalazi se u vratu plamenika (1) i pri čemu poredak posjeduje uređaj za mijenjanje pravca rada za periodičnu promjenu rada s vratovima plamenika (l, 23) između faze gorenja i faze odvoda, naznačen time, da a) u najmanje jednom od graničnih zidova stepenice (7) postavljen je u stepenici (7) jedan dovodni uređaj iz grupe oksidacijsko koplje (15) i lijevci (15a, 17, 17a) za uvođenje sekundarnih oksidacijskih plinova iz grupe zrak, kisikom obogaćen zrak i kisik, te da b) je uređaj za mijenjanje pravca rada postavljen tako da se uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu (7) tijekom faze odvođenja dimnih plinova iz plamene komore (8) peći u pripadajući regenerator (R1, R2), može po izboru uključiti, isključiti ili regulirati.

15. Poredak u skladu sa zahtjevom 14, naznačen time, da je u centru sekundarnog plamenika (13) postavljeno oksidacijsko koplje (15) za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu (7).

16. Poredak u skladu sa zahtjevom 14, naznačen time, da je oksidacijsko koplje (15) postavljeno radi uvođenja sekundarnog oksidacijskog plina izvan sekundarnog plamenika (13) u bočni zid (9) stepenice (7).

17. Poredak u skladu sa zahtjevom 14, naznačen time, da je u podnoj površini (12) stepenice (7) postavljen najmanje jedan lijevak (17) za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu (7).

18. Poredak u skladu sa zahtjevom 17, naznačen time, da je najmanje jedan lijevak (17) postavljen neposredno ispred zidne površine (11, 11b) stepenice (7).

19. Poredak u skladu sa zahtjevom 14, naznačen time, da je u zidnoj površini (11, 11b) stepenice (7) postavljen najmanje jedan lijevak (17a) za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu (7).

20. Poredak u skladu sa zahtjevom 14, naznačen time, da je kako u podnoj površini (12) tako i u zidnoj površini (11, 11b) stepenice (7) postavljen najmanje po jedan lijevak (17, 17a) za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu (7).

21. Poredak u skladu sa barem jednim od zahtjeva 14 do 20, naznačen time, da je na onom kraju stepenice (7), koji stoji nasuprot sekundarnom plameniku (13) postavljeno tijelo iz vatrootpornog materijala (16) kao zaštita za bočni zid (10) vrata plamenika (1) od plamena sekundarnog plamenika.

22. Poredak u skladu sa najmanje jednim od zahtjeva 14 do 21, naznačen time, da su za uvođenje sekundarnog oksidacijskog plina u stepenicu (7) predviđeni ventilatori (32, 33) koji se mogu regulirati.