HU215884B - Eljárás síküveggyártó kemence véggázának NOx-és CO-tartalma csökkentésére, és javított síküveggyártó kemencék - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás keresztfűtéses regeneratív üveggyártókemence (10) működtetésére, síküveggyártásra, a kemencéből (10) távőzófüstgázők NOx-tartalmának minimálisra csökkentése m llett, ahől akemence őlvasztókamrával (12) és hőcserélőként működő regenerátőrőkkal(13, 14) rendelkezik, és az eljárás sőrán levegőt és fűtőanyagőttáplálűnk a kemencébe (10), a megfelelő hőzamú és megfelelő minőségűüveg előállítására. Az eljárás lényege, hőgy biztősítják, hőgy aregenerátőrők (13, 14) tömítettek, és a fűtőanyagőt a szükségeshezképest feleslegben táplálják be, legalább az őlvasztókamráhőz (12)vagy a tömített rege erátőrőkhőz (13, 14), így a tömítettregenerátőrőkban (13, 14) lévő füstgázőkban az éghető anyagőkat azűgyancsak a gázőkban lévő NOx gázőkkal reagáltatják, majd az éghetőanyagőkat annyi levegőve reagáltatják, ami szükséges a kemencét (10) atömített regenerátőrőkőn (13, 14) keresztül elhagyó és a környezetbekilépő gázők NOx-tartalmának a megengedett értékre csökkentéséhez. Atalálmány az eljáráshőz alkalmas berendezésre is kiterjed. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás üveg olvasztására szolgáló regeneratív keresztfütésű kemencék regenerátorából távozó füstgázok NO_X- és CO-tartalmának csökkentésére. Az NO_x-rövidítés, amely nitrogén-oxidokat jelent, mint például NO és NO₂.

A szakirodalomban régóta ismert, hogy a fűtőanyag égőfejek, amelyek a sztöchiometrikus égéshez szükséges körülmények alatti körülmények között működnek (azaz a levegő: fűtőanyag arány kisebb, mint ami a teljes égéshez szükséges) kevesebb NO_x-tartalmat eredményeznek ahhoz képest, mintha ezeket az égőket sztöchiometrikus körülmények között működtetnék. Ilyen égőfejeket írnak le például az US-A-4878830 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban, amely egyben összefoglalja a korábbi szakirodalmat is. A JP-A-55-58361 számú (vizsgálatra benyújtott 48134/84 számú) japán szabadalmi bejelentés leírásában üveggyártó kemencék működtetésére olyan eljárást ismertetnek, melynél utóégőfejeket alkalmaznak abból a célból, hogy egy, a regenerátor, a hőcserélő kamra, illetve légjárat közelében elhelyezett belépőnyíláson további fűtőanyagot vezessenek be a kamrába. Az US-A-4347072 számú szabadalmi leírásban ezt az előző szabadalmi leírást elemezve kimutatták mindazokat a problémákat, amelyek egy üveggyártó kemencében fellépnek, amennyiben azt a JP-A-55-8361 számú szabadalmi bejelentés szerinti eljárásnak megfelelően működtetik. Az US-A-4347072 számú szabadalmi bejelentésben leírtak egy más eljárást, amelynek során az olvadt üveg fölötti fűtőanyagégésből származó füstgázhoz szénhidrogéneket adagolnak, majd a felesleg beadagolt fűtőanyagot a kemencében elégetik, és így az olvasztási folyamathoz hőenergiát szolgáltatnak.

A szakirodalom szerint általában feltételezik, hogy a redukáló, azaz sztöchiometrikus alatti körülmények között működő olvasztókemence alkalmazása rosszabb minőségű üveget eredményez.

Az US-A-4559100 számú szabadalmi leírásból egy eljárás vált ismertté, amely szerint az üvegolvasztás környezetében a körülményeket úgy alakítják, hogy megakadályozzák a sztöchiometrikus alatti értékre csökkenést, és így elkerülik a rossz minőségű üveg képződését. Az eljárás során követelmény, hogy az adagolt további fűtőanyagot úgy injektálják az olvasztókemencébe, hogy az injektálás áramlási sebessége és térfogata megfelelő legyen ahhoz, hogy az üveg fölötti tartományban oxigénben gazdag rész jöjjön létre, és e felett pedig fűtőanyagban gazdag régió keletkezzen, továbbá, viszonylag alacsony összeslevegő-felesleggel működő rendszert írtak le, amelyben legalább lényegében teljes égés játszódik le abban az időpontban, amikor az égéstermék gázok az olvasztókemencét elhagyják. Az üvegolvasztó tartályokban időről időre óhatatlanul és véletlenszerűen sztöchiometrikus alatti körülmények jöhetnek létre, és mivel ezek a körülmények rossz minőségű üveget eredményeznek, a szakemberek igyekeznek elkerülni, hogy a kemencében folyamatosan redukáló körülményeket alkalmazzanak.

Kísérleteink során azt találtuk, hogy az üvegolvasztó tartály fűtőrendszeréből távozó gázáramban található füstgázok NO_x-mennyisége csökkenthető úgy, hogy a kemencéből kikerülő és a regenerátorba bejutó füstgázok nem teljes égésen átment tüzelőanyagot tartalmaznak. Valamennyi korábban leírt eljárás során, amelyek nem sztöchiometrikus körülmények között működnek, az olvasztókamrára koncentráltak, és azt biztosították, hogy az olvasztókamrában oxidáló körülményeket tartsanak fenn a folyamat teljes időtartama alatt, és amennyiben felesleg fűtőanyagot tápláltak a rendszerbe, biztosították, hogy ez teljes égésen menjen át, mielőtt a regeneráló rendszerbe kerülne, vagy hogy amikor a fűtőanyag a regenerátoron belül tartózkodik, mindenkor egyértelműen oxidáló körülmények álljanak fenn. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapul, hogy a regeneratív üvegolvasztó tartályból kijutó véggázok NO_x-tartalma minimálisra csökkenthető, ha biztosítjuk azt, hogy a füstgázokban - amikor ezek keresztüláramlanak a regenerátoron - éghető anyagok vannak jelen. Az éghető anyag az el nem égett tüzelőanyag, a tüzelőanyagból hő hatására keletkezett éghető anyagok és egyéb, a pirolízis során keletkezett maradványok keveréke. Ezen anyagkeverék egy része képes a füstgázokban az NO_x-tartalommal reagálni és ezt veszélytelen anyagokká alakítja. Alapvetően fontos, hogy a berendezést tömített regenerátorral működtessük, abból a célból, hogy a regenerátorokban a levegőbeszivárgás csak olyan mértékű legyen, amivel elkerülhetjük a szigetelő borításon vagy a regenerátor rácsszerkezeten a nem szabályozott égést, amely a füstgázokból az NO_Xeltávolítási eljárás hatásosságát csökkentené. Közelebbről, az égőfejeket a regenerátorok égőfejblokkjába/bemeneti nyakrész hőálló részébe szigetelten illesztve helyezzük el. Ez biztosítja azt, hogy a rácsszerkezetben nincs jelen felesleg levegő, ami a rácsszerkezetben a fűtőanyag nem szabályozott égését eredményezné, ez az égés pedig a túlhevülés következtében a szerkezet károsodását okozná. Az éghető anyagot levegő adagolásával égetjük el, amelyet előnyösen akkor juttatunk a rendszerbe, amikor az éghető anyag elhagyja a regenerátor rácsszerkezetét, vagy a beadagolást valamely rácsszerkezeten belüli ponton végezzük, attól függően, hogy milyen a regenerátor-rendszerben a hőmérsékleteloszlás.

A találmány tárgya tehát eljárás keresztfütéses üveggyártó kemence működtetésére, síküveggyártásra, a kemencéből távozó füstgázok NO_x-tartalmának minimálisra csökkentése mellett, ahol a kemence olvasztókamrával és hőcserélőként működő regenerátorokkal rendelkezik, és az eljárás során levegőt és fűtőanyagot táplálunk a kemencébe, a megfelelő hozamú és megfelelő minőségű üveg előállítására. Az eljárás lényege, hogy biztosítjuk, hogy a regenerátorok tömhettek, és a fűtőanyagot a szükségeshez képest feleslegben tápláljuk be, legalább az olvasztókamrához vagy a tömített regenerátorokhoz, így a tömített regenerátorokban lévő füstgázokban az éghető anyagokat az ugyancsak a gázokban lévő NO_X gázokkal reagáltatjuk, majd az éghető anyagokat annyi levegővel reagáltatjuk, ami szükséges a kemencét a tömített regenerátorokon keresztül elhagyó és a környezetbe kilépő gázok NO_x-tartalmának a megengedett értékre csökkentéséhez.

HU 215 884 Β

A találmány szerinti eljárás egyik kiviteli módja során (a továbbiakban „1. típusú” működtetés) a berendezést a kemence olvasztóterében lényegében sztöchiometrikus alatti körülmények között működtetjük úgy, hogy az olvasztótérbe felesleg fűtőanyagot táplálunk, és lehetővé tesszük, hogy az éghető anyag a kemencét a tömített regenerátorokon keresztül elhagyja. A találmány szerinti eljárás másik kiviteli alakja során (a továbbiakban „2. típusú” működtetés) az olvasztókemence körülményeit úgy állítjuk be, hogy az égési levegő mennyiségét korlátozzuk, és így lényegében sztöchiometrikus körülményeket tartunk fenn, majd a füstgázokba, amikor ezek az olvasztóteret elhagyják és a tömített regenerátorszerkezetbe bejutnak, fűtőanyagot adagolunk. Az ilyen elrendezés esetében akár felesleg levegő, akár felesleg fűtőanyag lehet jelen az olvasztókemencében. A továbbiakban a kemence utáni fűtőanyag-beadagolás történhet a meglévő égőfejeken keresztül vagy további különálló égőfej segítségével, ezek az úgynevezett fűtőanyag „égőfejek” a regenerátor bemeneti nyílásánál vannak elhelyezve. Mindkét esetben a füstgázokhoz levegőt adagolunk, azon a helyen, ahol ezek a regenerátorok rácsszerkezetét elhagyják, abból a célból, hogy lényegében az éghető anyag összes mennyiségét eltávolítsuk, és az adagolt levegő segítségével elégessük.

Egy jellegzetes, gázzal fütött üveg olvasztókemencében az olvasztási eljárást körülbelül 5% felesleg levegő alkalmazásával hajtjuk végre, amely jellemzően a kéményből kikerülő füstgázokban körülbelül 2500 mg/m³ NOx-tartalmat eredményez. A találmány szerinti leírásban a koncentrációkat (például a mg/m³ koncentrációt) TALuft körülmények között méljük, azaz egy száraz füstgáz térfogatban 8% száraz O2 oxigéntartalom mellett, és az NO_x-emissziót NO₂-emisszió értékben adjuk meg. A térfogatméréseket minden esetben 760 Hgmm (101,3 kPa) nyomás és 0 °C értékre adjuk meg, a ppm értékeket pedig térfogategységre vonatkoztatjuk, ugyancsak TALuft körülmények között. Azt találtuk, hogy az ismert kemencékhez képest csökkentett mennyiségű felesleg levegővel működve — azaz sztöchiometrikus vagy sztöchiometrikus alatti körülményeket alkalmazva - nemcsak kevesebb NO_X keletkezik az olvasztókamrában, hanem a maradék fűtőanyag csökkenti a jelenlévő NO_x-mennyiséget és N₂ gázzá alakítja a regenerátorokban. Ez a kettős hatás jelentős csökkenést eredményez a kéményből kikerülő füstgázok NO_Xtartalmában. A találmány szerinti eljárással elérhetjük, hogy 500 mg/m³-nél kisebb az NO_x-emisszió a kéményből kikerülő gázokban.

A korábbi feltevésekkel szemben, amelyek szerint, amennyiben egy üveggyártó kemencét vagy tartályt lényegében redukáló körülmények között működtetnek, csak rossz minőségű üveget lehet előállítani, azt találtuk, hogy lehetséges egy olvasztótartályt olyan mennyiségű fűtőanyag és égési levegő betáplálásával működtetni, amely a reakciókörülményeket lényegében sztöchiometrikus alattivá alakítja, anélkül, hogy ez károsan befolyásolná az üveg minőségét. Feltételezzük, hogy ez csak akkor valósítható meg, amikor a kemencén belül a sztöchiometrikus arányokat igen pontosan szabályozzuk, és amikor a sztöchiometrikus alatti körülményeket inkább felesleg fűtőanyag alkalmazásával biztosítjuk, nem pedig elégtelen mennyiségű levegő betáplálásával hozzuk létre; ugyanis az utóbbi esetben nem állna elegendő hőenergia rendelkezésre az olvasztási eljárás céljára, és az üveg minősége és/vagy az eljárás termelékenysége romlana. Előnyösen a kimeneti nyílás szájában nemcsak az oxigéntartalmat mérjük, hanem az el nem égett éghető anyag mennyiségét is. Ez azért szükséges, mert biztosítani kell, hogy amennyiben a kemencében a körülmények lényegében sztöchiometrikus alattiak, akkor is elegendő fűtőanyagot égessünk el ahhoz, hogy megfelelő hőmennyiséget fordíthassunk az olvadt üveg kívánt minőségben és kívánt sebességgel történő előállítására.

A találmány szerinti eljárás a fűtőanyag égéséből származó füstgázokban található NO_x-tartalom csökkentésére lefolytatható olyan keresztfűtésű regeneratív kemencében is, amely kemence az olvasztókamra ellentétes oldalai mentén elhelyezett, párosán együttműködő több bevezető nyílással (kapuval) és tömített regenerátorokkal rendelkezik. Az olvasztókamra egy vagy több pontján a gázelegy éghető anyag és oxigéntartalmát mérjük, és a mérés eredményétől függően a betáplált fűtőanyag és égési levegő mennyiségét szabályozzuk úgy, hogy az olvasztókamrában az átlagos sztöchiometrikus arányt a kívánt teljes égéshez szükséges arány alatti értékre állítjuk be, ugyanakkor biztosítjuk, hogy a valóban elégetett fűtőanyag mennyisége ne legyen kevesebb, mint ami ahhoz szükséges, hogy az olvasztási és finomítási eljáráshoz - amely az olvasztókamrában megy végbe - a megfelelő hőmennyiség álljon rendelkezésre, majd az olvasztókemence elhagyása után a füstgázokhoz további égési levegőt táplálunk (a kemencét esetenként olvasztó- és finomítókamrának nevezzük), és mielőtt a gázok a környezeti levegőbe kerülnek, a füstgázokban maradó éghető anyagok teljes égését megvalósítjuk.

Hogy a megfelelő úszóüveg-minőséget állandó és kielégítő módon fenntartsuk, az olvasztó- és finomítókamrában előnyösen olyan égési körülményeket hozunk létre, amelyek révén a kamrát az utolsó nyíláson keresztül elhagyó olvadt üvegre az utolsó nyílásnál ható körülmények kevésbé redukáló/inkább oxidáló jellegűek, mint az előtte található nyílásnál. Uszóüveg-minőség alatt azt értjük, hogy a síküveg tennék csak az elfogadható hibasűrűséggel rendelkezzen a nagyobb, mint 0,5 mm átmérőjű hibák esetében (4 mm tárgy esetében): 10 m²-en kevesebb, mint 0,25 buborék; 10 m² felületen kevesebb, mint 0,25 zárvány legyen a termékben.

A találmány szerinti eljárás egyik kiviteli módja során az egyes nyílásokon bevezetett fűtőanyag és égési levegő mennyiségét szabályozzuk, ezáltal az olvasztóés finomítókamra mentén a betáplálást ponttól az olvadt üveg távozási pontjáig haladva, a sztöchiometrikus arány egyre kevésbé redukáló/egyre jobban oxidáló típusúvá válik az olvadt üveg olvasztókamrából való kiáramlási pontjához közeledve. A találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási módja során az üvegolvasz3

HU 215 884 Β tókemencét olyan körülmények között működtetjük, hogy sztöchiometrikus alatti körülményeket hozzunk létre úgy, hogy az első nyíláson olyan mennyiségű égési levegőt juttatunk be, amely legalább 10%-kal kevesebb, mint az éghető anyag teljes égéséhez szükséges mennyiség, és ez az adagolt levegőmennyiséget olyan mértékben növeli, hogy az utolsó nyílásnál a teljes égés állapotát érjük el.

Mint fent leírtuk, másik módszer szerint az égést úgy valósítjuk meg, hogy a regenerátorokon a füstgázokkal együtt éghető anyag haladjon át, hogy a füstgázokhoz, amint ezek a kemence kimeneti végződésén keresztülhaladnak, fűtőanyagot adagolunk. Ezt úgy végezhetjük, hogy utóégőfej helyzetben fütőanyag-betápláló eszközöket helyezünk el. Az utóégőfejeket a kiáramló füstgázok útjában helyezhetjük el. A füstgázokba a fűtőanyag adagolható az áramlás irányában vagy ezzel ellentétes irányban. Az utóégőfejek lehetnek külön eszközök, amelyek a füstgázokba fűtőanyagot juttatnak, vagy lehetnek nem égő égőfejek a kemence fustgázkimeneti oldalán, amelyek segítségével a füstgázáramba fűtőanyagot juttatunk. Az olvasztó- és finomító-kamrában előnyösen sztöchiometrikus vagy ez alatti körülményeket alkalmazunk, hogy elkerüljük annál több fűtőanyag elégetését, mint amennyi az NO_X redukciós eljárásban szükséges.

A másodlagos levegőbevezetést a regenerátor/kürtő rendszerben olyan helyzetben végezzük, ahol a hőmérséklet lehetővé teszi az éghető anyagok gyulladását és a teljes égést, ezáltal biztosítjuk, hogy az atmoszférába kijutó gázok lényegében éghető anyagtól mentesek legyenek. Igen fontos, hogy a regenerátor-rendszer a levegő beszivárgásával szemben tömített legyen, ezáltal a másodlagos levegőbevezetést szabályozni tudjuk, és biztosítjuk, hogy az égés elsődlegesen csak a regenerátor borításán/rácsozatán kívül történjen.

A kimeneti kapu nyílásában az éghető anyag és az oxigén mennyisége akár in situ, akár pedig megfelelő berendezések segítségével, extraktív analízissel is mérhető. Alkalmazható például a cirkónium-próba, amely az oxigén mennyiségét méri, és a katalitikus cella, amely az éghető anyagok mennyiségét méri. Erre a célra alkalmazható a Teledyne 980 gázanalizátor berendezés. Az NO_X mennyisége Láncom 6500 hordozható füstgáz-analizátor segítségével vagy Signal kemilumineszcenciás analizátor segítségével mérhető.

A találmány vonatkozik olyan síküveggyártási eljárásra is, amely alkalmas olvadt üveget előállító keresztfűtéses regeneratív üvegolvasztó kemencét elhagyó füstgázok CO-tartalmának csökkentésére, ahol a kemence hőcserélőként működő tömített regenerátorokat tartalmaz, és a tömített regenerátorban a füstgázokból a CO-tartalmat eltávolítjuk úgy, hogy a CO-tartalmat a betáplált fűtőanyagra számított égési levegőre vonatkoztatott 8% levegőfelesleggel 650 °C feletti hőmérsékleten elégetjük.

A találmány tárgya továbbá keresztfűtésű regeneratív üveggyártó kemence síküveg előállítására, mely olvasztókemencét és hőcserélőként működő rácsszerkezettel ellátott regenerátorokat tartalmaz, továbbá, amely kemence olyan eszközzel rendelkezik, amely a kemencét elhagyó füstgázokba és a kemence olvasztókamráját elhagyó füstgázokba további levegőt vezet be, azzal jellemezve, hogy tömített regenerátorai vannak, és a kéményfustgáz NO_x-emisszióját 500 mg/m³ alattira TALuft körülmények között mérve - csökkentő módon működtethető, és a rácsszerkezet alatt forró levegőt biztosító égői vannak, melyek a hőmérsékletet képesek 650 °C felett tartani a rácsszerkezet alatt.

A találmány szerinti eljárást és berendezést az alábbi ábrák és példák kapcsán részletesen bemutatjuk, a találmány körének korlátozása nélkül.

Az 1. ábra a találmány szerinti keresztfütésű regeneratív kemence keresztmetszeti ábrája.

A 2. ábra az 1. ábra szerinti kemence vízszintes keresztmetszeti ábrája, és a

3-9. ábrák olyan diagramokat tartalmaznak, amelyeken bemutatjuk a füstgázokban a különböző alkotóelemeket, amelyek például NO_X és CO lehetnek, különféle működési körülmények mellett, amennyiben a találmány szerinti eljárást és berendezést alkalmazzuk.

Az 1. és 2. ábra egy szakaszosan alkalmazott 10 keresztfütésű regeneratív kemencét ábrázol, amely egy, olvasztásra és finomításra szolgáló 12 olvasztókamrát tartalmaz, valamint mindkét oldalon 13, illetve 14 tömített regenerátorral ellátott. Minden egyes regenerátor 15, illetve 15’ tűzálló borítással rendelkezik, amelyek osztott doboz alakú regenerátort képeznek. Mindkét osztottdoboz-rész kapun keresztül csatlakozik a 12 olvasztókamrához. Ez a 16 és 17 kapu a tartály két oldalán helyezkedik el. A 12 olvasztókamrába a 18 végén üveggyártásra alkalmas anyagokat táplálunk. Az olvadt üveg a tartály olvasztó-területét a 19 elvezetőn keresztül hagyja el.

A 12 olvasztókamrában a hőt úgy biztosítjuk, hogy földgázt égetünk el, amely főképp metán tartalmú (azonban egyéb fűtőanyagok, amelyek lehetnek például gáz halmazállapotúak, így propán, vagy folyadék halmazállapotúak, például olaj is alkalmazhatók). Az első égetési ciklus során a 14 tömített regenerátorból kerül a levegő a kapucsatlakozásokon, illetve a 17 kapukon keresztül a 12 olvasztókamrába, és a tartályt a gáz égéstermékek a bemeneti csatlakozásokon, illetve a 16 kapukon keresztül hagyják el a 13 tömített regenerátoron át. Az égéshez szükséges fűtőanyag betáplálása a 17 kapukban található égőfejeken keresztül történik. Az égőfejek a kapukban különféle módon lehetnek felszerelve. Az 1. ábrán három lehetséges elrendezést mutatunk be, amely lehet a) a kapu belsejébe, b) a kapu oldalán és c) a kapu alatti elrendezés. Az égőfejekből (amelyek a jelen kiviteli alak esetében kapu alatti égőfejek) földgázt táplálunk a 14 tömített regenerátorokból bekerülő előmelegített levegőáramba az első ciklus során, és az égésből eredő láng, illetve a lángban található égéstermékek a 17 kaputól indulva az olvadó üveg felületén haladnak és a 12 olvasztókamrában található üvegnek hőt szolgáltatnak. Az égetési ciklus második részében az elrendezést ellentétesre változtatjuk, azaz a 13 tömített regenerátorból tápláljuk be az előmelegített égési levegőt a beáramlás! csatlakozásokon, illetve a 17 ka4

HU 215 884 Β púkon keresztül a kemencébe, és a földgázt pedig a 16 kapukba épített égőfejeken keresztül adagoljuk. Mindkét égetési ciklusban az égőfejeken át betáplált fűtőanyag égésével keletkező füstgázok a regenerátorok alján keresztül távoznak a 25, illetve 25’ kürtők közelében, majd a légkörbe kerülnek a 21 és 21’ összekötő kürtőn, illetve egy 22 kéményen keresztül. A kürtőelrendezés egy ismert oldalbevezetésű rendszer, amelyben egy 23 központi fő áram található 24, illetve 24’ tolózáras ellenirányú szelepekkel. A berendezés tartalmaz olyan eszközöket, amelyek segítségével mérhető a 12 olvasztókamrából minden egyes bevezető kapun át távozó gázok éghetőanyag- és oxigéntartalma, illetve a regenerátorokból, valamint a 22 kémény aljából távozó gázok ugyanilyen összetétele. A gázok útvonalában a mérési pontokat az 1. ábrán (1) jellel jelöljük. Az olvasztókemencét a találmány szerint úgy működtetjük, hogy a regenerátorokba nem elégett/részben elégett/pirolizált anyag kerül, és emiatt szükséges olyan eszközök alkalmazása, amelyekkel további levegőt juttatunk a füstgázokhoz az után, amikor az olvasztókemencét elhagyták, és így biztosítjuk a teljes égést és azt, hogy a légtérbe a kéményen keresztül éghető anyag ne kerüljön, vagy ennek mennyisége minimális legyen. Az adalék levegőt a későbbiekben az 1. ábrán szemléltetett (2) helyzetben adagolhatjuk. A maradó éghető anyagok végső égése ennek következtében a (3) helyzetben történik meg. A füstgázokban az éghető anyagok körülbelül 70%-a szén-monoxid, a többi éghető anyag zömében hidrogén.

Az 1. és 2. ábrán bemutatott üveg olvasztókemencék működtetése során a találmány szerinti eljárásnak megfelelően (1. típusú működtetés) az égőfejekbe adagolt fűtőanyag, illetve a beadagolt égési levegő mennyiségét úgy szabályozzuk a mérőműszerek segítségével a beáramlási kapukban, illetve a regenerátor kamra tetején, hogy az oxigén, illetve az éghető anyag jelenlévő mennyisége olyan legyen, hogy a 12 olvasztókamrában vagy a 12 olvasztókamra hosszában megjelölt helyzetekben a betáplált égési levegő kisebb legyen, mint a betáplált fűtőanyag teljes égéséhez szükséges mennyiség. Általában, bármely égési levegő mennyiségét, amely nagyobb, mint ami a sztöchiometrikus égési levegő mennyisége a betáplált fűtőanyag elégéséhez, felesleg levegő százalékában fejezzük ki, és ez amennyiben felesleg, pozitív értéket jelent. A jelen eljárás során, amennyiben a betáplált levegő mennyisége kisebb, mint a teljes égéshez szükséges mennyiség - a jobb érthetőség kedvéért a levegőfelesleg-értéket ugyanilyen módon adjuk meg, azonban negatív előjellel. Ezzel elérhető az, hogy a felesleg levegő mennyiségében beálló változást könnyen rögzíthetjük és azonos módon adhatjuk meg akár felesleg levegőmennyiséget alkalmazunk a teljes égéshez szükséges levegőmennyiségre vonatkoztatva, akár ennél kevesebb levegőt alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás egyik megvalósítása során az egyes kapukba betáplált fűtőanyag és a betáplált égési levegő mennyiségét úgy szabályozzuk, hogy a mérések szerint a kemencén belül az olvasztókamrában a felesleg levegő mennyisége -3%--10% sztöchiometrikus égési levegő, előnyösebben -8%--10% égésilevegőmennyiség. Az ábrázolt többkapus kemence esetében az előnyösen alkalmazható felesleg levegő mennyisége kapuról kapura haladva az első kapuban -15% és az utolsó kapuban 0%. A közbenső kapukban betáplált levegő mennyisége az első és az utolsó kapu között lehet -15% állandó mennyiség, vagy kapunként csökkenhet olyan módon, hogy az átlagos betáplált levegőfelesleg -9% legyen.

A 3. ábrán bemutatjuk az NO_x-emisszió értékét a kemencében az egyes kapukban alkalmazott felesleg levegőmennyiség függvényében, az NO_x-koncentráció és a felesleglevegő-értékeket a kemence egészére mérve. A folytonos vonal az NO_x-koncentrációt jelöli a kapuszájában és a szaggatott vonal az NO_x-koncentrációt jelöli a kéményben. Az adatokból kitűnik, hogy a kapuszájban igen kis mennyiségű, -2% érték alatti felesleg levegő esetében az NO_x-koncentráció a kéményben csökken ahhoz képest, amilyen koncentráció a kapuszájban jelen volt, és ez azt jelzi, hogy a regenerátorban a kapuszáj és a kémény között NO_x-tartalom-csökkentés történt. Az NO_X csökkentő reakció elsődlegesen a rácsszerkezetben történik, ami annak eredménye, hogy a felesleg fűtőanyag redukálja az NO_X füstgáztartalmat. A negatív levegőfelesleg-érték természetesen ekvivalens az ennek megfelelő pozitív fűtőanyagfelesleg-értékkel. Az 1. típusú működtetés esetében legalább 3% levegőhiány szükséges a sztöchiometrikus levegőmennyiséghez képest, azaz legalább körülbelül -3% felesleglevegő-értéket alkalmazunk a kapuszájban abból a célból, hogy az NO_x-csökkentő reakciót iniciáljuk. Ez körülbelül legalább -3% levegőfelesleget eredményez a regenerátor kamra tetején, ami felesleg fűtőanyagot jelent a rácsszerkezetben, és ez azután az NO_x-tartalom csökkentését eredményezi ezen belül. Amennyiben ennél nagyobb negatív felesleg levegőt, azaz nagyobb felesleglevegő-hiányt alkalmazunk, azt találtuk, hogy bizonyos mértékű NO_x-eltávolítási reakció a regenerátor felső kamrájában történik meg.

Azt találtuk továbbá, hogy a többkapus kemence esetében, amennyiben a legutolsó kaput kevésbé redukáló/nagyobb mértékben oxidáló körülmények között tartjuk, mint az ezt megelőző kaput, az üveg minőségében ellentétes, káros változás nem következik be. A felesleglevegő-koncentráció meghatározása során a koncentrációt nemcsak abból a szempontból határozzuk meg, hogy milyen mértékű NO_x-kibocsátás határértéket kívánunk elérni, hanem abból a szempontból is, hogy milyen mértékű termikus következménye van annak, hogy az olvasztókamrából nem elégett anyagok jutnak ki, és ez az érték változhat az olvasztókemence konfigurációjától függően, illetve a kibocsátható füstgázokkal kapcsolatos helyi előírások függvényében. Egyes esetekben olyan felesleglevegő-értéket alkalmazhatunk, amely az áramlás korábbi kapuiban -4%, és amely körülbelül -1-0%-ig növekszik az utolsó kapu helyzetéig. Amennyiben a szokásos módon a füstgázok összetételét (oxigén- és éghetőanyag-tartalmát) vizsgáljuk, a fűtőanyag és az égési levegő betáplálása megfelelően szabályozható úgy, hogy egy igen szűk határértéken

HU 215 884 Β belüli felesleglevegő-értéket állítsunk be minden egyes kapu helyzetében, és így elkerüljük a túlzott N0_xemisszió létrejöttét, illetve az üveg minőségének romlását. Minden egyes kapu esetében meg kell határozni az optimális levegő- és fütőanyag-betáplálási mértéket, abból a célból, hogy a kívánt kibocsátásigáz-összetételt elérjük. Ezt azért kell elvégezni, mivel a pontos értékek az egyes kapuknál beállított értékektől függnek. A kaputól kapuig történő NO_x-koncentrációk optimális értékét az átáramló gázáramban méljük, és ezután hordozható mérési berendezés segítségével a kéményben mérjük.

A 2. típusú működtetés során az olvasztókemencét lényegében sztöchiometrikus körülmények között működtetjük, azaz körülbelül 0% felesleg levegő alkalmazásával, majd a kemencekamrán kívül a füstgázokhoz további fűtőanyagot adagolunk. Ez egy kemence utáni éghetőfütőanyag-adagolás. Az utólagos fűtőolaj-beadagolást végezhetjük a kapu alatti égőfejeken keresztül a nem égő oldalon, amelyet az 1. ábrán 26 égőfejként mutatunk be. A hatékonyság, illetve a rácsozat biztonsága érdekében, a kemence utáni fűtőanyag-beadagolást csak akkor végezzük, amikor a kapuszájban a felesleg levegő mennyisége sztöchiometrikushoz közeli vagy ideális esetben sztöchiometrikus alatti. Amennyiben a kapuszájban a füstgázokban felesleg levegő van jelen, a beadagolt fűtőanyag egy része elég, és ez a füstgázok hőmérsékletének növelését eredményezi a felső kamrában, illetve a rácsszerkezetben, ami egyben azt jelenti, hogy a rácsszerkezet hőmérséklete is megnövekszik.

A 4. ábrán bemutatjuk az NO_x-koncentráció változását a kapuszáj helyzetében (folytonos vonal), illetve a kéményben (szaggatott vonal), a kapuszájban található felesleg levegő mennyiségének függvényében. Az eredményekből látható, hogy sztöchiometrikus körülmények között dolgozva, az NO_x-koncentráció a kéményben csökkenthető úgy, hogy növekvő mennyiségű utóégési fűtőanyagot adagolunk a rendszerbe, amelynek következtében az NO_x-mennyiség redukciója történik a rácsszerkezetben, és a füstgázokban az NO_X koncentrációja ezeket csökkenti. Ahhoz, hogy az NO_x-eltávolítási reakciót a regenerátorok fölött iniciáljuk, legalább 3% felesleg fűtőanyagot kell adagolni az elegyhez az elsődlegesen beadagolt fűtőanyag mennyiségére számítva, ez a beadagolt mennyiség előnyösen körülbelül 8-10% felesleg fűtőanyag. A 2. típusú működtetés előnye az, hogy nem szükséges az üveggyártó kemence jelentős megváltoztatása, kivéve, hogy egy további berendezést kell beépítenünk a nem égő oldalon később adagolt fűtőanyag beinjektálására. A 2. típusú működtetést az olvasztótartályban limitált mennyiségű felesleg levegővel végezhetjük. Ezen túlmenően, a 2. típusú működtetés általában alkalmas speciális üvegek esetében, mint például bizonyos színes üvegek gyártására, amelyek esetében az olvasztótartályban nem lehet megfelelően dolgozni sztöchiometrikus alatti körülményekkel.

A kemence továbbá működtethető, és az NO_X mennyisége csökkenthető az 1. típusú és 2. típusú körülmények kombinált alkalmazásával is. Ebben az esetben a kemencét sztöchiometrikus alatti körülmények között, előnyösen legalább -2% felesleg levegő, különösen előnyösen még ennél is kevesebb levegő alkalmazásával működtetjük, amely levegőfelesleg a kimeneti kapuszájban mért érték, és felesleg fűtőanyagot, előnyösen legalább 3% felesleg fűtőanyagot injektálunk a nem égő oldalon a füstgázokba. Az 5. ábrán bemutatjuk a NO_X kéménygázáramban mért koncentrációját a regenerátor kamra tetején mért felesleglevegő-koncentráció függvényében, amelyben a fűtőanyag adagolását a nem égő oldalon végezzük. Az eredményekből kitűnik, hogy körülbelül -2% levegőfelesleg- és fűtőanyag-adagolás segítségével az NO_x-koncentráció jelentősen csökkenthető.

A találmány szerinti üvegolvasztó kemencében a kemence termikus égése csökkenthető azáltal, hogy a kemencébe a kemence betáplálás! oldalán elektro-termikus eszközöket építünk be.

Az 1. típusú, a 2. típusú, továbbá az 1./2. kombinált típusú működtetés esetében is az NO_X csökkentéséhez szükséges megnövelt nyersfütőanyagbevezetés-igény jellemzően 5-15% felesleg a kívánt sebességgel és minőségben történő üveggyártásban általában alkalmazotthoz képest.

Abból a célból, hogy az NO_X csökkentéséhez az üveggyártó olvasztókemencében szükséges megnövelt fűtőanyag költségeit redukáljuk, a berendezést például olyan módon működtethetjük - és így a költségnövekedést enyhítjük -, és az üvegolvasztó kemence teljes termikus hatékonyságát megnövelhetjük, hogy a kemencébe táplált égési levegőbe gőzt adagolunk. Amennyiben a kemencébe égés céljára beadagolt sztöchiometrikus térfogatú levegőbe körülbelül 6 térfogat% gőzt adagolunk (a térfogatok 0 °C és 571 χ 10² Pa értékre vannak vonatkoztatva), az üvegolvasztó kemence termikus hatékonyságát 5%-kal megnövelhetjük. A levegőelőmelegítés javul, mivel a sugárzásos hőátadás a rácsozat és ennél is nagyobb mértékben a regenerátor szerkezet felső kamrája között megnövekszik azáltal, hogy az égési levegőben több az olyan gázrészecskék mennyisége, amelyek sugárzási hőt vesznek fel.

Az NO_x-mennyiség csökkentéséhez szükséges kemencében elégetett 5-15%-kal megnövelt fűtőanyagból származó hőtartalom, amely a füstgázokban rendelkezésre áll, közvetlenül felhasználható a fenti vagy egyéb célokra használt gőz előállítására.

Amennyiben egy 5000 tonna/hét kapacitású kemencét 60 nettó Therm/tonna értékkel működtetünk - ahol a kemence sztöchiometrikus alatti működtetésű vagy az NO_x-eltávolítás céljából utóégővel működik -, a szokásos olvasztókemence igényének 10%-ával megnövelt termikus bemenettel működik, és így a termikus bemenet 66 Therm/tonna ekvivalensre növekszik. Amennyiben 5% mennyiségű gőzt adagolunk (0 °C és 571 χ 10² Pa értékre vonatkoztatott), ez a termikus hatékonyságot a folyamatban 3 Therm/tonna értékkel csökkenti, illetve javítja, ennélfogva a kemence végső fogyasztása 63 nettó Therm/tonna érték.

Megvizsgáltuk a találmány szerinti NO_x-eltávolítási eljárások hatását a kemence működésére és az egyéb emissziós gázok mennyiségére. A kemence utáni fütő6

HU 215 884 Β anyag-adagolás nem fejt ki hosszú távú hatást a kemencéből történő SO₂-emisszióra, és a füstgázokban a kéményben mérve nem mérhető még nyomokban sem H₂S, HCN vagy NH₃.

Ezen túlmenően, a kemence utáni fűtőanyag-beadagolás nem befolyásolja a kémény gázaihoz kötött elektrosztatikus leválasztóból nyert por összetételét.

A találmány alkalmazásakor megvizsgáltuk az üvegolvasztó kemence kéményéből történő szén-monoxid-emissziót is. Amennyiben tömített regenerátorokat alkalmazunk - amelyek a felső kamrába vagy a rácsszerkezetbe igen kis mennyiségű beszivárgó levegő bejutását teszik lehetővé -, és a kemencét sztöchiometrikus vagy sztöchiometrikus alatti körülmények között működtetjük, a kapuszájba adagolt fűtőanyag bizonyos mennyisége még jelen lesz a kemence íves csőtoldatában, azaz a regenerátor alsó irányú áramában, el nem égett gáz formában. Az el nem égett gázokat el kell égetnünk, mielőtt a kéményből a környező légtérbe jutnak, és ezek az el nem égett gázok különféle molekulák komplex keverékei, jellemzően a keverék körülbelül 70%-a szén-monoxid, a többi alkotóelem döntően hidrogén. Ezen túlmenően, az utólag beadagolt fűtőanyag 30% vagy még ennél is több szén-monoxid éghető anyagot eredményezhet ahhoz képest, mint ami az egyszerű égésből keletkezhetne. Szükséges, hogy a rácsszerkezet kifelé irányuló füstgázáramába megfelelő mennyiségű levegőt adagoljunk, abból a célból, hogy teljes égés történjen, azaz a szén-monoxidot és az egyéb éghető anyagokat elégessük. A szükséges levegő jelen lehet természetes beszivárgás eredményeként, vagy adagolható a rácsszerkezet kifelé irányuló füstgázáramához. Továbbá az is szükséges, hogy amennyiben megfelelő levegő van jelen a rendszerben, a hőmérséklet megfelelően magas legyen az oxidáció elfogadható sebességéhez. A szén-monoxid és más éghető anyagok égése a regenerátor alján, illetve kürtőiben hőfelszabadulással jár, amely megnöveli a füstgázok hőmérsékletét, feltéve, hogy a hideglevegő-beszivárgás nem túlzott mértékű. Kísérleteink során azt találtuk, hogy a kémény füst-gázokban a szén-monoxid-emisszió a normális szintre vagy ez alá csökkenthető azzal a feltétellel, hogy a regenerátor alatt a kürtő területei körülbelül 650 °C feletti hőmérsékletűek, és elegendő levegő van jelen ahhoz, hogy az éghető anyagok égése teljesen megtörténhessen. Azt találtuk, hogy amennyiben a hőmérséklet a regenerátor alatt és a kürtő területein 650 °C feletti, a CO-lebontási reakció megkezdődik, és ezután a kemence központi áramában folytatódik, amelyben a gázoknak hosszú tartózkodási ideje van, és ez biztosítja, hogy a teljes CO-eltávolítás megtörténjen. Megfelelően alacsony CO-kéménygáz-emisszió érhető el úgy, hogy égőfejet vagy égőfejeket (például az 1. ábrán bemutatott 27 égőfejet) alkalmazunk a regenerátor aljára történő előmelegített levegő bevezetéséhez, amely megnöveli a hőmérséklet értékét, körülbelül 700 °C körüli értékre. Azt találtuk, hogy külön nem előmelegített levegő adagolása a csőtoldatba vagy a rácsszerkezet akár magasabban található helyzetébe, nem elegendő ahhoz, hogy hatásos szénmonoxid-kiégés történjen az alsó regenerátorkamrában, illetve az áthidaló gázvezetékben, mivel a hőmérséklet túl alacsony, azaz körülbelül 650 °C határérték alatti. Amennyiben a kemencét utólagos kemencefűtőanyag-beadagolással működtetjük valamennyi kapunál, igen alacsony, körülbelül 180 ppm CO-koncentráció érhető el a kemencében, amely annak köszönhető, hogy a fő áramban heves égés történik, és ez biztosítja, hogy valamennyi füstgáz eléri a körülbelül 650 °C kritikus hőmérsékletet, sőt a fő áram hőmérséklete 680 °C értékre emelkedik. Ez a magasabb gázáram-hőmérséklet könnyen kezelhető az olvasztókamrában, feltéve, hogy a fő gázáram hőálló borítása olyan hőtervezettségű, amelynek a hőmérséklethatárértéke magasabb, mint az, amit a fő gázáramban történő CO-égéssel elérünk. Ezen túlmenően, amennyiben a kéménygázáramba veszteséghőt felhasználó kazánt építünk be, az előre megszabott kazánbemeneti hőmérsékletet meg kell növelni vagy a kazán bemenetét megvezetéssel kell ellátni, hogy a kazán hőkapacitását ne haladjuk túl. Ezen túlmenően szükséges lehet, hogy a füstgázokat, mielőtt ezeket a szennyezéskezelő berendezésbe visszük, továbbá mielőtt az elektrosztatikus leválasztón haladnak keresztül, lehűtsük. Ezt a hűtést elérhetjük vízpermet és/vagy további levegővel történő hígítás segítségével. A regenerátoralapnál és a kürtőterületeken a CO teljes égésének eléréséhez szükséges megfelelő mennyiségű levegőt úgy is biztosíthatjuk, hogy a megadott helyen szándékos levegőbeszivárgást hozunk létre.

Megállapítottuk, hogy a regenerátor-rendszerben a CO és más éghető anyagok kiégetésére az ideális helyzet az alsó kamra, amely az íves csőtoldat alatt helyezkedik el. Megállapítottuk továbbá, hogy a maximális CO-kiégés körülbelül 8% beszivárgó levegőmennyiségérték mellett történik, és ez a CO-koncentrációt körülbelül 2000 ppm alatti értékre csökkenti. A 6. ábrán bemutatjuk a CO-koncentráció alakulását a levegőadagolás függvényében (folytonos vonal), illetve a hőmérséklet és a levegőadagolás alakulását (szaggatott vonal), a 2 kapu íves csőtoldatánál az 1. és a 2. ábrákon bemutatott kemence esetében. A CO-koncentrációt és a hőmérsékletet az áthidaló gázvezeték középpontjában méijük a B helyzetben. A levegőbeszivárgás előtt az íves csőtoldatban körülbelül 3-6% el nem égett gáz található, és a füstgázok hőmérséklete alacsonyabb, mint 650 °C, így a hőmérséklet, illetve az oxigénkoncentráció túl alacsony ahhoz, hogy a CO-eltávolítás meginduljon. A levegőbeszivárgást az alsó kamrába a 2 kapunál tesszük lehetővé a tisztító búvólyukakon keresztül, amelyek közvetlenül az íves csőtoldat felett találhatók, és ez a levegőbeszivárgás az íves csőtoldatban az eredetileg körülbelül 25 000-30000 ppm CO-koncentrációt körülbelül 5000 ppm CO-értékkel csökkenti, ami az áthidaló gázvezeték B helyzetben körülbelül 2000 ppm értékre való csökkentést jelent. Mint a 6. ábrából kitűnik, a beszivárgó levegő mennyiségének növelése egészen körülbelül 8% levegőbeadagolásig növeli a CO-kiégés mértékét, és a CO-eltávolítás a 8% levegőbeadagolásnál maximális, amely körülbelül 2000 ppm CO-tartalmat eredményez. Amennyiben ennél nagyobb mértékű leve7

HU 215 884 Β gőbeszivárgást biztosítunk, további szén-monoxid-kiégés nem érhető el. A megnövelt levegőadagolással a hőmérséklet körülbelül 650 °C maximális értékre növekedett, amely ugyancsak körülbelül 8% levegőbeadagolásnál jelentkezik. A füstgáz hőmérséklete a beadagolt levegőszázalék növelésével növekszik, azonban a fent megadottnál nagyobb levegőbeadagolás-értékeknél fokozatosan csökken. Ez azt mutatja, hogy egy bizonyos beszivárgási levegőkoncentráció fölött a beszivárgó levegő hatásosan hűti a füstgázokat és így inhibiálja a CO oxidációját. A CO-oxidációt vizuálisan is megfigyelhetjük, ugyanis egy halványkék láng jelentkezik, amely közvetlenül az íves csőtoldat alól indul, továbbhalad a légáramban, és addig tart, amíg a belépő beszivárgó levegő a füstgázokkal találkozik. A 6. ábrán bemutatott eredmények azt mutatják, hogy hatásos szén-monoxidkiégetést érhetünk el körülbelül 8% beszivárgó levegőmennyiség és körülbelül 650 °C feletti hőmérséklet alkalmazásával.

Abból a célból, hogy megnövelt szén-monoxid-kiégetést érjünk el, a levegő/CO keverék hőmérsékletét közvetlenül az íves csőtoldat alatt úgy növeljük, hogy ezen a ponton hőt szolgáltatunk. A hőmérséklet növelhető úgy is, hogy a regenerátor-rendszerben található kürtők tolózárait mozgatjuk. Ebben a példában egyetlen kapuba, amely az 1. ábrán bemutatott kemencében található, egy földgázzal fűtött nagy feleslegű levegőt alkalmazó égőfejet szerelünk be, amely égőfej alkalmas egészen 900 °C hőmérsékletű levegő szolgáltatására. Ez az égőfej körülbelül 800 °C fölötti hőmérsékletű levegőt szolgáltat körülbelül 50 m³/óra sebességgel, ami körülbelül a kapuba betáplált fűtőanyag 6%-ának felel meg. A füstgázok hőmérséklete körülbelül 20-30 °C értékkel növekszik. Ez lehetővé teszi, hogy az áthidaló gázvezetékben a B helyzetben, amely az 1. ábrán is bemutatott, kisebb, mint 300 mg/m³ CO-koncentrációt éljünk el, mivel a CO eltávolítása megnövekszik.

A 7. ábrán bemutatjuk a CO-mennyiség függését az égőfejbe bevezetett földgáz mennyiségétől (folytonos vonal), illetve az A és B áthidaló helyzetekben mért hőmérsékletérték függését a földgázbevezetés mértékétől (szaggatott vonal). Az eredményekből kitűnik, hogy amennyiben az égőfejben a gázbevezetés növekszik, a hőmérséklet az A és B helyzetekben egyaránt megnő és a CO-koncentráció gyorsan csökken. Ezen túlmenően, amint a gázbevezetés növekszik, az íves csőtoldat alatt bevezetett felesleg levegő mennyisége is növekszik, mivel az égőfej előmelegített levegőt szolgáltat. Látható, hogy az A helyzetben a hőmérséklet körülbelül 650 °C értékű, és ebben az esetben a CO-koncentráció körülbelül 800 mg/cm³ értékre csökkenthető.

A találmány szerinti eljárásnak megfelelő 2. típusú működtetés során, amennyiben kemence utáni fűtőanyagot adagolunk a kapukon keresztül, a füstgázok hőmérséklete megnövekszik, és ez egyben azzal jár, hogy az íves csőtoldatban láng keletkezik, ami jelzi, hogy spontán égés történik a felesleg, azonban természetes módon beszivárgó levegővel. A fenti oxidáció az égéstermékekben található szén-monoxid bizonyos fokú oxidációját eredményezi. Amennyiben a fő kürtőben, illetve gázáramban a füstgázok hőmérséklete 650 °C feletti értéket ér el, igen kiváló CO-eltávolítást érhetünk el, és megfigyeltük, hogy az égés folytatódik a fő gázáramban a mérési pont után is. A levegő természetes beszivárgása esetében a fő gázáramban, illetve kürtőben mind a hat kapu esetében a CO átlagos mennyisége körülbelül 500 ppm, amely még tovább csökken körülbelül 180 ppm CO-értékre a kéményben. Ez összehasonlítható a kémény eredeti CO-koncentrációjával, amely 250 ppm volt, mielőtt a kemence utáni fűtőanyag-adagolást végeztük volna. Ennélfogva a találmány szerinti eljárás alkalmas arra, hogy az üvegolvasztó kemencéből kikerülő gázok CO-tartalmát csökkentsük.

Feltételezzük, hogy a CO oxidatív eltávolítását viszonylag alacsony, körülbelül 650 °C körüli hőmérsékleten - illetve e fölötti hőmérsékleten - nagymértékben előmozdítja a füstgázokban jelen lévő H₂O, amely az elégett fűtőanyag égésterméke, különösen abban az esetben, ha a fűtőanyag metán. Feltételezzük, hogy a gázokban a H₂O jelenléte csökkenti azt a hőmérsékletet, amelyen a CO oxidációja megtörténhet, és azt a hőmérsékletet is, amelyen maximális mértékű CO-oxidáció végbemegy.

A találmány szerinti eljárás komoly technológiai előnyöket nyújthat az NO_x-emisszió jelentős csökkentésében síküveg gyártására alkalmazott kemencékben, ahol az NO_x-emissziót 500 mg/m³ érték alá csökkenthetjük anélkül, hogy a kemence működésében és szerkezetében jelentős változtatást hajtanánk végre, illetve anélkül, hogy károsan befolyásolnánk az üveg minőségét. A találmány szerinti eljárás segítségével továbbá egyéb kibocsátott gázok mennyisége is szabályozható, például a CO-emisszió 300 mg/m³ érték alá állítható be, és a porrecirkuláltatás, elektrosztatikus leválasztás nem befolyásolódik. A találmány szerinti eljárás a termikus hatékonyság csökkenését jelenti, mivel egészen 15% értékű további fűtőanyagigényt jelenthet abból a célból, hogy az üveg minőségét, illetve termelési sebességét a csökkentett NO_x-emisszió mellett fenntartsuk. Azonban, mivel nem szükséges költséges NO_x-csökkentő katalitikus rendszer alkalmazása, a találmány szerinti eljárás megfelelő gazdaságossággal könnyen beépíthető a már meglévő üvegolvasztó kemencékbe. A találmány szerinti eljárás ennélfogva kisebb beruházást igényel, illetve kisebb működtetési költségeket kíván, összehasonlítva más ismert NO_x-tartalom-csökkentő eljárásokkal, mint például a szelektív katalitikus redukciós (SCR), a szelektív nem katalitikus redukció (SNCR), illetve az oxi-fütőanyag eljárások, amelyeket szakirodalomban korábban leírtak. A találmány szerinti eljárást az alábbi példákon részletesen bemutatjuk. A példák nem jelentik a találmány oltalmi körének korlátozását.

I. összehasonlító példa

Egy földgázzal fűtött hatkapus keresztffitéses üvegolvasztó kemencét működtetünk 7000 tonna/nap hozammal 20% üvegcserép-betáplálás alkalmazásával, és 58,5 bruttó Therm/tonna hőkapacitással (1474 kcal/kg), 3,4% kimeneti kapukban mért felesleg levegő átlagérték

HU 215 884 Β alkalmazásával. A kapuszájban az átlagos NO_x-koncentráció körülbelül 2200 mg/m^{I. * 3} a fő gázáramban, a NOXkoncentráció körülbelül 2100 mg/m³, és a kéményben az NOx-koncentráció körülbelül 2000 mg/m³ értékű. A felesleg levegő alkalmazott mennyiségét úgy számítjuk, hogy feltételezzük, hogy az összes éghető anyag 70% CO-tartalmú, ennek többi része pedig H₂. A regenerátor kamra tetején az íves csőtoldatban az áthidaló gázvezetékben (A helyzet), és az áthidaló gázvezetékben (B helyzet), a fő kürtőben és a kéményben, a felesleglevegő-értékek az alábbiak (valamennyi átlagértékben súlyozott, amennyiben ez lehetséges): 5,2%, 5,8%, 8,3%, 14,3%, 16,9% és 28,0%. A füstgáz hőmérséklete a rendszerben a kapuszájban a regenerátorkamra tetején, az íves csőtoldatban, az áthidaló gázvezetékben (A helyzet), az áthidaló gázvezetékben (B helyzet) és a fő kürtőben sorrendben: 1592, 1458, 636, 573, 530 és 517 °C érték. A felesleg levegő súlyozott átlagértékeit, illetve a gázhőmérsékletet a bemenő fűtőanyag-eloszlás alkalmazásával számítjuk, és nem vesszük figyelembe a keresztáramokat. Amennyiben körülbelül 3,4% felesleglevegőmennyiséget alkalmazunk, a kapu szájában a kemencét elhagyó el nem égett fűtőanyag mennyisége a teljes betáplált fűtőanyag mennyiségére számítva körülbelül 2,5%. A regenerátor-rendszerben a természetes levegőbeszivárgás alacsony, körülbelül 2,4% a sztöchiometrikusan szükséges levegőmennyiségre számítva, és ez a kapuszáj és az íves csőtoldat között történik. Azonban további levegőbeszivárgás is megvalósul, a regenerátoralap felett, illetve a kürtőkben, amely körülbelül 11%.

I. példa

Az I. összehasonlító példa alapvonalait módosítjuk a kemencére vonatkoztatva úgy, hogy 1. típusú NO_x-csökkentési működtetést alkalmazunk a találmány szerinti eljárásnak megfelelően. A 2 kapuban a felesleg levegő mennyisége (ezt a kaput azért választottuk ki, mert ebben van a legnagyobb értékű fűtőanyag-bevezetés) 22%, és az (a kiindulási NO_x-koncentrációt magas értékűnek méijük) összehasonlító példa +4%-os levegőmennyiségét -6,3% értékre csökkentjük. A kísérlet eredményeit az I. táblázatban mutatjuk be. A táblázat adataiból látható, hogy a kapuszájban alkalmazott negatív levegőfelesleg-mennyiség jelentősen csökkenti az NO_x-mennyiséget a kapuszájban is és az áthidaló gázvezetékben is.

A tömített regenerátorban a levegőbeszivárgás alacsony értékű, az olvasztókemence sztöchiometrikus levegőszükségletének 2,4%-a, azonban 10%-os beszivárgás történik a regenerátoralap fölött, illetve a kürtőkben.

A regenerátor-rendszer feletti ideális helyzet abból a célból, hogy a CO kiégetését elvégezzük -, illetve más éghető anyagok elégetése megtörténjen az íves csőtoldat alatti alsó kamra. Az íves csőtoldatban 3-6% nem elégett gáztartalom mérhető, ami azt mutatja, hogy az alsó kamrában nem történt megfelelő mennyiségű természetes levegőbeszivárgás ahhoz, hogy a megfelelő oxigénigényt biztosítsuk. A füstgázok hőmérséklete általában kisebb, mint 650 °C.

A 6. ábrán bemutatjuk annak hatását, amikor a 2 kapu helyzetében a tisztító búvólyukakon keresztül, amelyek közvetlenül az íves csőtoldat felett találhatók, szándékos levegőbeszivárgást biztosítunk az alsó kamrában. A CO kezdeti koncentrációja az íves csőtoldatban 25 000-30 000 ppm, az áthidaló gázvezetékben 5000 ppm. Nyilvánvalóan, a fenti területen bizonyos mértékű CO-mennyiség-csökkenés történik, azonban a természetesen beszivárgó levegő nagy része (amely a fő kemencefütő anyagra vonatkoztatva 10% sztöchiometrikus mennyiség) későn érkezik, és így kis időtartamon át reagálhat hatékonyan a CO-szennyezéssel.

Amennyiben levegőt szivárogtatunk be az íves csőtoldat szintjén az alsó kamrába, növekvő mennyiségű CO-kiégés történik mindaddig, amíg maximális CO-eltávolítást érünk el 8% külön beszivárogtatott levegőmennyiség esetében (a CO mennyisége 2000 ppm értékre csökken). Amennyiben külön beszivárgás révén ennél nagyobb mennyiségű levegőt biztosítunk, ez nem befolyásolja a CO mennyiségének csökkentését.

Amennyiben a füstgázok hőmérsékletét vizsgáljuk az áthidaló gázvezetékben, ez, amíg a levegőfelesleg beszivárgás révén 8%-ig növekszik, 10-20 °C növekedést mutat, azonban, amennyiben magasabb levegőbeszivárgást alkalmazunk, a hőmérséklet fokozatosan csökken. Ez azt mutatja, hogy bizonyos mennyiségű levegőbeszivárgás hatékony és előnyös befolyást gyakorol, azonban bizonyos beszivárgást koncentráció fölött ez a beszivárgás a füstgázokat hatásosan hűti és ezzel inhibiálja a CO oxidációját.

Az eredmények azt mutatják, hogy amennyiben magasabb hőmérsékletű levegőt biztosítunk, jobb CO-eltávolítást érhetünk el.

II példa

Az I. összehasonlító példa alapvonal körülményeit úgy módosítjuk, hogy a 2 kapuban kemence utáni fűtőanyag-betáplálást alkalmazunk. Az eredményeket a II. táblázatban mutatjuk be. Az adatokból nyilvánvaló, hogy bármely kemence utáni fűtőanyag-adagolás nélkül egyszerűen a sztöchiometrikus kemence körülményeket kialakítva 25-30%-os kemence NO_x-tartaIom-csökkenést érhetünk el. Ennélfogva a kemence utáni fűtőanyag-adagolás előnye az NO_x-csökkentésben magában foglal egy olyan elemet is, amely a kemence sztöchiometriájában történő változtatást lehetővé teszi. Az NO_Xeltávolítási reakciót a regenerátorok felett iniciáljuk, miután legalább 4% kemence utáni fűtőanyag-beadagolást alkalmazunk, és jelentős NO_x-eltávolítás történik, amennyiben körülbelül 6% utólagos fűtőanyag-beadagolást végzünk. A kívánt 500 mg/m³ NO_x-koncentrációt az áthidaló gázvezeték utólagos áramlási irányú részében a B helyzetben (ennélfogva a kéményben is) úgy érhetjük el, hogy körülbelül 8,5% kemence utáni fűtőanyag-adagolást alkalmazunk.

A 8. ábrán bemutatjuk, hogy a 2 kapuban történő NO_x-emisszió hogyan függ a különféle utólagos égési fűtőanyag-adagolásoktól. Az adatokból kitűnik, hogy az áthidaló gázvezeték kívánt 5000 mg/m³ NO_Xemissziója körülbelül 7% utólagos éghető fűtőanyagbeadagolással érhető el, ahol az NO_x-koncentráció alapvonala a kapuszájban körülbelül 2000 mg/m³. A beada9

HU 215 884 Β golt fűtőanyag határértéke megadható az ekvivalens felesleglevegő-koncentráció értékben (a teljes elégett fűtőanyag vonatkozásában) a regenerátor kamra tetején, amely körülbelül -2% (0,8% éghető anyag, körülbelül 6000 ppm mért CO-mennyiség). Azonban ahhoz, hogy a regenerátorkamra tetején az NO_X megcélzott koncentrációját eléijük, a felesleg levegő mennyisége körülbelül -7% legyen (2,7% éghető anyag körülbelül 20 000 ppm mért CO).

Jelentős NO_x-csökkentést tapasztaltunk, azaz körülbelül 30% mértékű csökkenés jelentkezett a kapuszáj és a regenerátorkamra teteje között azon túlmenően, hogy a várt döntő koncentrációcsökkenés a rácsszerkezet felett megtörtént. Az eredményeket a 9. ábrán mutatjuk be. Az ábrán az NO_x-csökkentést ábrázoljuk különféle rácshelyzetekben, a regenerátorkamra tetején alkalmazott felesleg levegő mennyiségének függvényében. A hőmérséklethatár, amelyen belül az NO_x-reakció megtörténhet, széles, körülbelül 600-1600 °C közötti, ennélfogva a regenerátorszerkezetben hosszú reakcióidőt jelent. Azonban fennáll az a feltétel, hogy a regenerátor felső kamrájában a levegőbeszivárgás alacsony, és tömített regenerátorok esetében nagy beszivárgás! szint jelentkezik, akkor az NO_x-csökkentő reakció a felső kamrában nem a leírt mértékben történik. Ennek következtében magas koncentrációjú, utólagosan adagolt fűtőanyag alkalmazása szükséges.

Az I. példából kitűnik, hogy a CO-eltávolítás kísérletei (hideg levegő beadagolása) esetében a megnövelt hőmérséklet alkalmazása megnöveli a CO-kiégetést, amennyiben megfelelő mennyiségű levegő áll rendelkezésre. A hőmérséklet növelése érdekében egy nagy levegőfeleslegű égőfejet alkalmazunk, amely alkalmas egészen legfeljebb 900 °C hőmérsékletű levegő szolgáltatására.

A 2 kapuban egyetlen égőfejet vizsgáltunk eltérő időpontokban, és minden esetben jelentős mértékű COredukciót értünk el. Közelebbről, amennyiben a levegőbetáplálás körülbelül 800 °C hőmérséklet feletti (körülbelül 50 m³/óra égési gáz, ami a kapuba betáplált fűtőanyag 6%-ának felel meg). Ilyen körülmények alkalmazásával a füstgázok átlagos hőmérséklete körülbelül 20-30 °C értékkel növekedett, lokálisan ez a növekedés valószínűleg még ennél nagyobb volt. Az égőfejből magasabb hőmérsékleten látható láng keletkezett, és ez természetesen elősegíthette a kiégés iniciálását.

Ilyen körülmények között elfogadható CO <300 mg/m³ koncentrációt érhetünk el az áthidaló gázvezetékben. A 7. ábrán bemutatjuk, hogyan változik a CO-eltávolítás, illetve a fő gázáram hőmérséklete, amint az égőfej fűtőanyag-koncentrációját megnöveljük.

III. példa

Az I. összehasonlító példában alkalmazott kemencét módosítjuk úgy, hogy minden egyes kapu esetében kemence utáni éghető fűtőanyagot táplálunk be. A 6 kapun át betáplált kemence utáni éghető fűtőanyag mennyiségét a III. táblázatban mutatjuk be, amelyből látható, hogy a kemence utáni éghető fűtőanyag betáplálása átlagosan 7,75%.

Az eljárás során nyert NO_x-emissziót mérjük és ezt a

IV. táblázatban szemléltetjük. A táblázat adataiból kitűnik, hogy a kemence utáni fűtőanyag-betáplálásból eredően a kéményben elért NO_x-emisszió 270 mg/m³ (86%-os csökkenés, összehasonlítva az I. összehasonlító példából nyert kezdeti 2000 mg/m³ koncentrációval). Ez sokkal alacsonyabb, mint az elérni kívánt 500 mg/m³ érték, ami csak egy sokkal kisebb kemence utáni fűtőanyagadagolási mennyiséget igényelne.

Az V. táblázatban bemutatjuk az I. összehasonlító példa szerinti kemencében mért érték összehasonlítását az olyan működtetés értékeivel, amelynek során valamennyi kapuban utólagos, kemencét követő fűtőanyagbeadagolást végzünk (csak a súlyozott eredményeket mutatjuk be). Az eredmények azt mutatják, hogy minden egyes kapu esetében NO_x-csökkenés mutatkozik a regenerátorkamra kapuszáj és a regenerátorkamra, illetve az íves csőtoldat közötti területen. Igen kis mértékű csökkenés mutatkozik az NO_x-tartalomban, vagy nem tapasztalható csökkenés az íves csőtoldatok alatt, illetve a kürtőkben. Az utólagos, kemence után történő fűtőanyag-beadagolás esetében, amely 7-8% lehet, a NO_X koncentráció a kürtőkben minden egyes kapuban kisebb, mint 500 mg/m³, ami azt eredményezi, hogy az összes kéményben tapasztalt emisszió koncentrációja körülbelül 300 mg/m³. A regenerátorkamra tetején a füstgázok hőmérsékletében kismértékű, körülbelül 20-30 °C körüli hőmérséklet-csökkentést tapasztalunk minden egyes kapu, illetve a kapuk többségének esetében attól függetlenül, hogy a kemence hőmérsékletében lényeges változás nem történik. Úgy véljük, hogy a hőmérséklet-csökkenés amiatt következik be, mivel energia szükséges ahhoz, hogy a földgázt minimális szabad oxigén jelenlétében disszociáljuk. A mért égési levegő előmelegítésében nem tapasztaltunk jelentős változást. Az átlagos fustgázhőmérséklet enyhe emelkedése az íves csőtoldatban elsősorban annak következménye, hogy igen nagyfokú hőmérséklet-emelkedés történik a 2 kapu íves csőtoldatában, mivel jelentős fustgáztérfogat-növekedés áll fenn a 2 kapuban az esetenkénti salakmentesítés miatt, ami a nátrium-szulfát olvadásából és/vagy disszociációjából ered, és ez bekövetkezik a tesztvizsgálat alatt, a CO-kiégetésre szolgáló gázárambani vizsgálatok során.

Minden egyes kapuban kemence utáni fűtőanyagbetáplálást végzünk, és ebben az esetben az áthidaló gázvezeték bejáratánál a hőmérséklet átlagban 30 °C értékkel növekszik.

Amint ez várható, amennyiben azt találjuk megfigyeléseink alapján, hogy égési folyamat zajlik le, jelentős fiistgázhőmérséklet-növekedés is bekövetkezik. Ennek ellenére a fiistgázanalízis azt mutatja, hogy még az olyan kapuk esetében is, amelyekben erős láng jelenség tapasztalható, illetve magas hőmérséklet-növekedés következik be, jelentős mennyiségű el nem égett gáz marad a gázáramban.

Amennyiben a kemence utáni fűtőanyagot fokozatosan beadagoljuk a kemencéhez, mérések szerint a füstgáz hőmérséklete a fő gázáramban, illetve a kürtőben folyamatosan növekszik. Az első időszakban a mért

HU 215 884 Β

CO-koncentráció jelentősen megnövekszik, azonban elkezd csökkenni abban az időpontban, amikor a fő gázáram hőmérséklete megközelíti a 650 °C hőmérsékletet, és 650 °C fölötti hőmérsékleten igen kiváló CO-eltávolítás történik. Ebben a helyzetben a fő gázáramban erős égést figyelhetünk meg, amely a második kaputól a kémény felé áramlik. A vizsgálatok szerint megállapítottuk, hogy az égés a fő gázáramban a mérési pont után is folytatódik, és a kéményben a végső CO-emisszió 180 ppm értékű, ami kissé alacsonyabb érték, mint a kezdeti 250 ppm mennyiség. Ezt az értéket úgy érjük el, hogy szándékos levegőbeszivárgást nem alkalmazunk, és a megfelelő mennyiségű levegőbeszivárgás a gázáramba, illetve kürtőrendszerbe természetes módon történik.

Az eredmények azt bizonyítják, hogy megfelelő mennyiségű oxigén van jelen, és a füstgázok hőmérséklete legalább 650 °C értéket ér el, illetve megfelelő tartózkodási idő biztosítható ahhoz, hogy rendkívül jó CO-eltávolítást éljünk el.

Az I—III. példák eljárásai során az üveg minősége károsan nem befolyásolódik. A kísérletek eredményei azt mutatják, hogy a nyilvánvaló buborék, amely a szulfátbuborék, illetve zárványkoncentráció, egy kismértékben javított értékű. Az üvegben található SO₃-koncentrációt nem befolyásolja a kemence sztöchiometriájának megváltoztatása.

IV. példa

Földgázzal fűtött keresztfűtéses tömített regenerátorokkal ellátott kemencét működtetünk 5000 tonna/hét teljesítménnyel úgy, hogy a földgázt az oldalkapuk égőiben égetjük el. Az égési levegőkoncentrációt olyan értéken tartjuk, hogy a gáz a kemencén belül lényegében sztöchiometrikus körülmények között égjen el. A regenerátorokat elhagyó füstgázok NO_x-koncentrációit mérjük a kémény alsó részében, és ez ebben az esetben 2500 mg/m³ érték. A példa során, valamint az V. és VI. példában az NO_x-koncentrációt a füstgázokban NO₂ ekvivalens értékben fejezzük ki. A térfogatértékeket 0 °C és 571 xlO² Pa értékre normált adatok szerint adjuk meg, és a 8% oxigéntartalmat száraz mintára számítjuk, továbbá figyelembe vesszük a levegőbeszivárgással történő hígítást.

A kemencét úgy működtetjük, hogy a felesleg levegő értéke a kemencében az első kapu -15% értékétől emelkedik és az utolsó kapu esetében 0%, miközben elegendő fűtőanyagot táplálunk be a kemencébe ahhoz, hogy az olvadási sebességet, illetve az üveg minőségét biztosítsuk. Ez biztosítja, hogy az olvasztókemencét a füstgázokkal együtt éghető anyag hagyja el. A füstgázokban az NO_x-koncentráció körülbelül 90%-kal csökken. Szabályozott mennyiségű levegőt adagolunk a füstgázokhoz, amikor ezek a regenerátorokon áthaladnak, és bármely maradó éghető anyagot lényegében kiégetünk, mielőtt a füstgázok a környezetbe kerülnek.

V. példa

Egy LPG (folyékony olaj gáz) 8 kapus keresztfűtéses kemence, amely tömített regenerátorokkal van ellátva, működtethető 5700 tonna/hét teljesítménnyel úgy, hogy az LPG gázkénti elégetése történik az oldalkapu égők segítségével, és így folyós minőségű üveget állítunk elő. Az égési levegő értékét olyan értéken tartjuk, hogy a súlyozott levegőmennyiség a kimeneti kapuszájban 4,8% (azaz a kapunként betáplált fűtőanyagra súlyozott felesleglevegő-mennyiség ilyen értékű - lásd az alábbi táblázatot). Az NO_x-koncentráció-érték a különféle kapuk bevezetésénél, illetve a kémény alsó részében általában 2000 mg/m³. A kemencét ezen túlmenően úgy működtetjük, hogy a kemencében alkalmazott súlyozott felesleg levegő értéke 4,8% értékről -2,5% értékre csökken, miközben megfelelő mennyiségű fűtőanyagot táplálunk a kemencébe ahhoz, hogy az üvegolvasztási sebességet és minőséget fenntartsuk, illetve eközben az NO_x-mennyiség 1200 mg/m³ értékre csökken, ami 40%-os csökkenés. A füstgázokhoz, miután a regenerátorokat elhagyják, a további éghető anyagok elégetésére további levegőt adagolunk, és a jelen lévő éghető anyagokat elégetjük, mielőtt a füstgázok a légtérbe kerülnének.

A VI. táblázatban bemutatjuk minden egyes kapuban a felesleg levegő mennyiségét, ahol negatív felesleglevegő-értékkel dolgozunk sztöchiometrikus alatti, illetve általános átlagos érték vonatkozásában. A kémény alsó részében mért NO_X értékeit is bemutatjuk.

VI. példa

Ötkapus keresztfűtéses kemencét alkalmazunk tömített regenerátorokkal ellátva, amelyben földgázt égetünk el az oldalkapuk égőfejei segítségével, amely kemence 1400 tonna/hét teljesítménnyel működik, valamint 1,5 MW elektromos fűtőelemet tartalmaz, és úszó minőségű üveget szolgáltat.

Az égési levegőkoncentrációt olyan értéken tartjuk, hogy a súlyozott felesleg levegő a kimeneti kapu szájában 3,0%, az NO_x-koncentráció 2150 mg/m³ értékű legyen. A kemencét úgy működtetjük, hogy a kemencében a súlyozott felesleg levegő értéke -7,5%-ra csökken, és így biztosítja, hogy a füstgázokban éghető anyag távozik.

A kémény alsó részében az NO_X értéke körülbelül 400 mg/m³ értékre (nedves) csökken 8% O₂ (száraz) esetében; az NO_x-csökkenés nagyobb, mint 80% érték. A VII. táblázatban bemutatjuk a két megvalósítás során történő alkalmazás eredményeit.

HU 215 884 Β

I. táblázat

NO_x-koncentráció a regenerátor-rendszerben a 2 kapu esetében felesleg (XS) levegő alkalmazásával a kapuszájban

	alapvonal	redukált felesleg levegő
kapuszáj XS levegő%	4,0	-2,4	-6,3
NOX - mg/m3
kapuszáj	2790	1580	1500
regenerátorkamra teteje	2770	1640	N/A
áthidaló gázvezetés B helyzet	2750	1500	883

II. táblázat

NO_x-koncentráció a 2 kapuban

	alapvonal	kemence utáni fűtőanyag
kemence utáni fűtőanyagbetáplálás0/»	0	0	4,3	6,0	8,1	8,5	10
kapuszáj XS levegő%	4,0	0,1	N/A	-2,5	0,5	-0,6	-1,0
NOX mg/m3
kapuszáj	2790	2000	N/A	1790	1930	1750	2050
regenerátorkamra teteje	2770	2000	1880	1270	1130	110	880
íves csőtoldat-áthidaló gázvezeték	2660	1920	1760	840	730	625	300
A helyzet	2800	2110	1920	810	660	560	230
B helyzet	2750	1890	1910	730	600	510	230

III. táblázat

Fűtőanyag-koncentrációk

kapuk	1	2	3	4	5	6	összes
fő fűtőanyag nm3/óra	998	1022	836	465	580	739	440
%-os főíütőanyag-betáplálás	21,5	22,0	18,0	10,0	12,5	16,0	100
kemence utáni fűtőanyag-betáplálás m3/óra	80	83	58	32	47	60	360
%-os kemence utáni fűtőanyagbetáplálás	8,0	8,1	6,9	6,9	8,1	8,1	7,75

IV. táblázat

A rendszeren belüli NO_x-koncentrációk (mg/m³)

kapuk	1	2	3	4	5	6	súlyozott átlagérték
a kapuszájban	1730	1320	1160	1470	1520	2050	1410
a regenerátorkamra tetején	570	920	740	900	860	1160	840
az íves csőtoldatban	230	430	330	370	70	330	305
az áthidaló gázvezetékben
A helyzet	370	620	520	350	140	480	440
B helyzet	250	490	410	410	80	500	370
fő gázáram vagy kürtő							310
kémény							270

HU 215 884 Β

K táblázat

Az alapműködtetés közbeni mérések és valamennyi kapun keresztül betáplált fűtőanyag esetében végzett mérések összehasonlítása (csak súlyozott átlagértékek)

	kapuszáj	regenerátor kamra teteje	íves csőtoldat	áthidaló gázvezeték	fő kürtő	kémény
A	B
helj	/zct
felesleg levegő%
az alapvonal	+ 3,4	+ 5,2	+ 5,8	+ 8,3	+ 14,3	+ 16,9	+28,0
valamennyi utólagos betáplált fűtőanyag esetében	-0,7	-7,9	-4,7	-1,8	0,6	+ 5,6	+ 35,4
szén-monoxid ppm (éghető anyag)
alapvonal valamennyi kapunál	(1,30)	2270	720	1140	670	700	610
utólagos fűtőanyag-beadagolás esetében	(2,01)	29100	24100	15 300	11800	500	180
füstgázhőmérséklet °C
alapvonal	1592	1458	636	573	530	517	-
valamennyi utólagos beadagolású fűtőanyag kapuértéke	-	1436	659	-	607	670	-
NOx-emisszió mg/m3
alapvonal	2190	2140	2030	2170	2180	2100	2010
valamennyi kapu utólagos fűtőanyag-beadagolással	1410	840	305	440	370	310	270
%-os csökkenés az alapvonallal összehasonlítva kapunként	36	61	85	80	83	85	86

relatív %-os csökkenés 40 64 0 0 0 0

VI. táblázat

kapu	a kapuszájban a levegőfeleslcg%	a kapuszájban a levegőfelesleg%
1	0,5	-8,3
2	10,3	-10,6
3	-0,7	-9,6
4	4,4	-4,2
5	11,4	3,1
6	3,7	6,3
7	4,1	15,1
8	8,7	15,9
súlyozott átlagérték	4,8	-2,5
NOX (mg/m3) a kéményben	2000	12 000

VII. táblázat

kapu	felesleg levegő% a kapuszájban	felesleg levegő% a kapuszájban
1	2,3	<-10,0
2	2,3	-8,0
3	-0,7	<-10,0
4	3,0	-7,4
5	7,7	-1,2
súlyozott átlagérték	3,0	-7,5
NOX (mg/m3) a kéményben	2150	400

HU 215 884 Β

VII. példa

A kemencébe a 3 kapu helyzetben egy utóégőt építünk be. Az alkalmazott felesleglevegő-százalék körülbelül 0,5% érték.

A regenerátor kamra tetején, illetve az íves csőtoldat esetében az NO_x-koncentráció értéke 2000 mg/m³ nagyságrendű. Amennyiben a füstgáz-kapuban a „levegőoldali” kapu mennyiségére számított 8% nagyságrendű fűtőanyagot alkalmazunk, jelentős NO_x-csökkentést érhetünk el ebben a kapuban.

Az íves csőtoldat NO_x-koncentrációja ebben a kapuban 400 mg/m³ értékre csökken.

A találmány szerinti eljárás síküveggyártó kemencék esetében alkalmazható. Kísérleteink alapján úgy találtuk, hogy a termelt üveg minőségét nem befolyásolja károsan a találmány szerinti eljárás alkalmazása.

A találmány szerinti eljárás ezzel szemben az NO_Xemissziót alacsony értékre, kívánt esetben 500 mg/m³ értékre csökkenti, azonban ezt csak kísérleti tesztvizsgálati eljárások során érjük el.

A szakember előtt nyilvánvaló, hogy a síküveg minőségének szabványosított meghatározása nem létezik. A különféle gyártók és felhasználók különféle követelményeket támasztanak termékeikkel szemben. A találmány szerinti eljárás nem befolyásolja károsan az ilyen gyártók által megadott követelményeket.

Claims (22)

1. Eljárás keresztfütéses regeneratív üveggyártó kemence (10) működtetésére, síküveggyártásra és a kemencéből (10) távozó füstgázok NO_x-tartalmának csökkentésére, ahol a kemence olvasztókamrával (12) és hőcserélőként működő regenerátorokkal (13, 14) rendelkezik, és az eljárás során levegőt és fűtőanyagot táplálunk a kemencébe (10), azzal jellemezve, hogy a regenerátorok (13, 14) tömhettek, és a fűtőanyagot a teljes égéshez képest feleslegben tápláljuk be, legalább az olvasztókamrához (12) vagy a tömített regenerátorokhoz (13, 14), és a tömített regenerátorokból (13, 14) kilépő füstgázokhoz annyi levegőt adunk, hogy oxigénfelesleg jöjjön létre. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan tömített regenerátorokat (13, 14) alkalmazunk, amelyek rácsszerkezetet tartalmaznak. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üveget egy olyan olvasztókamrában (12) olvasztjuk, amelyet a sztöchiometrikus égésnek megfelelő körülmények alatti körülmények között működtetünk, így az olvasztókamrából (12) éghető anyagokat tartalmazó füstgázokat engedünk ki. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvasztókamrában (12) legalább -3% mennyiségű levegőfelesleget alkalmazunk. (Elsőbbsége: 1992.

11.27.)

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvasztókamrában (12) -8--10% mennyiségű levegőfelesleget alkalmazunk. (Elsőbbsége: 1992.

11.27.)

6. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kemenceként (10) többkapus kemencét alkalmazunk, és a kemencében (10) az első kaputól kezdve az utolsó kapu (16, 17) irányába haladva a levegő sztöchiometrikus aránya fokozatosan növekszik. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az égési körülmények az utolsó kapunál kevésbé redukálóak, mint a közvetlenül megelőzőnél. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

8. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvasztókamrában (12) az üveget sztöchiometrikus körülmények között olvasztjuk meg, és a füstgázokhoz, amikor ezek elhagyják az olvasztókamrát és belépnek a tömített regenerátorokba (13, 14), feleslegben lévő fűtőanyagot adagolunk. (Elsőbbsége:

1992. 11. 27.)

9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a füstgázokba az olvasztókamrába (12) vezetett fűtőanyag-mennyiségre számítva legalább 3% felesleg fűtőanyagot adagolunk. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvasztókamrából (12) betáplált fűtőanyagmennyiségre vonatkoztatva 8-10% felesleg fűtőanyagot adagolunk a füstgázokba. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fűtőanyagot a füstgázokhoz egy további, a kemence (10) kapunyílásában elhelyezett égőfejen keresztül adagoljuk. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

12. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a füstgázokba a fűtőanyagot olyan égőkön keresztül adagoljuk, amelyek ellenirányban működve a kemence (10) olvasztókamrájába (12) táplálják be a fűtőanyagot. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

13. Az 1. vagy 2. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üveget egy olyan olvasztókamrában (12) olvasztjuk meg, amelyet az égéskor szükséges sztöchiometrikus körülmények alatti körülmények között működtetünk, és az éghető anyagot tartalmazó, az olvasztókamrából (12) távozó füstgázokat a tömített regenerátorokba (13, 14) vezetjük, miközben további fűtőanyagot adagolunk hozzájuk. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvasztókamrában (12) az alkalmazott levegőfelesleg mennyisége legalább -2%, és az olvasztókamrába (12) betáplált fűtőanyag mennyiségére számítva legalább 3% felesleg fűtőanyagot vezetünk a füstgázokba. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

15. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömített regenerátorokban (13, 14) egy rácsszerkezetet alkalmazunk, és a tömített regenerátorokba (13, 14) a felesleg levegőt alul áramoltatjuk a rácsszerkezethez képest, és így a sztöchiometrikus égéshez szükséges fűtőanyaghoz viszonyítva feleslegben lévő fűtőanyag tökéletes égését valósítjuk meg. (Elsőbbsége: 1992. 11. 27.)

HU 215 884 Β

16. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kéményfüstgázokban az NO_x-emisszió értékét kisebb, mint 500 mg/m³ értékre állítjuk be TALuft mérési körülmények között mérve. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

17. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömített regenerátorokban (13, 14) a füstgázokból a CO-tartalmat eltávolítjuk úgy, hogy a tömített regenerátorokban (13, 14) a rácsszerkezet alatti áramban a CO-mennyiséget 650 °C feletti hőmérsékleten elégetjük. (Elsőbbsége: 1993. 11.26.)

18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rácsszerkezet alatti áram levegőt tartalmaz, olyan mennyiségben, amely a szén-monoxid-tartalom teljes égését biztosítja, attól függően, hogy milyen mennyiségű el nem égett fűtőanyag van jelen a füstgázokban, illetve attól függően, hogy milyen szén-monoxid-égési hőmérsékletet alkalmazunk. (Elsőbbsége:

1993. 11.26.)

19. A 17. vagy 18. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömített regenerátorokba a levegőt a rácsszerkezet alatt tápláljuk be. (Elsőbbsége: 1992. 11.27.)

20. A 17-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kéményfüstgázokban a CO-emisszió értékét legalább 300 mg/m³-nél kisebb értékre állítjuk be, TALuft körülmények között mérve. (Elsőbbsége: 1993. 11.26.)

21. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömített regenerátorokat (13, 14) elhagyó füstgázok CO-tartalmának csökkentésére 8% felesleg levegő alkalmazásával - amely a betáplált fűtőanyag mennyiségére szolgáló égési levegő mennyiségére van számítva -650 °C hőmérséklet feletti hőfokon elégetjük. (Elsőbbsége: 1993. 11.26.)

22. Keresztfűtésű regeneratív üveggyártó kemence síküveg előállítására, mely olvasztókamrát (12) és hőcserélőként működő, rácsszerkezettel ellátott regenerátorokat (13, 14) tartalmaz, továbbá amely kemencének a kemencét elhagyó füstgázokba és a kemence (10) olvasztókamráját (12) elhagyó füstgázokba további levegőt vezető eszköze (26) van, azzal jellemezve, hogy regenerátorai (13, 14) tömi tettek, és a tömített regenerátorok (13, 14) rácsszerkezete alatt forró levegőt biztosító égői (27) vannak, melyek a hőmérsékletet képesek 650 °C felett tartani. (Elsőbbsége: 1992. 11. 26.)