PL178964B1

PL178964B1 - Sposób obnizania emisji NOx w gazach spalinowych opuszczajacych piec regeneracyjny szklarski do wytopu plaskiego szkla PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL178964B1
Application number: PL93301225A
Authority: PL
Inventors: Richard Quirk; David A Bird; Ian N W Shulver; Robin M Mcintosh
Original assignee: Pilkington Glass Ltd
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 2000-07-31
Also published as: ZA938551B; AU667976B2; US5569312A; CN1039900C; HUT66010A; TW349932B; CA2103308A1; EP0758628B1; MY110636A; US5849059A; US5837028A; EP0599548A1; DE69325522T2; CZ256093A3; CZ285366B6; GB9224852D0; CN1098072A; EP0758628A3; IN183850B; PL301225A1

Abstract

1. Sposób obnizania emisji NOx w gazach spali- nowych opuszczajacych piec regeneracyjny szklarski do wytopu plaskiego szkla, w którym do komory to- pienia doprowadza sie paliwo i powietrze, przy czym powietrze doprowadza sie w niedomiarze, a ponadto do gazów spalinowych doprowadza sie pozapiecowe paliwo, znamienny tym, ze stosuje sie niedomiar po- wietrza w ilosci do 10%, a pozapiecowe paliwo doda- je sie w ilosci do 10% ilosci paliwa dostarczanego do komory topienia (12), przy czym pozapiecowe paliwo dodaje sie w ilosci odwrotnie proporcjonalnej do nie- domiaru powietrza za pomoca palników (26) umiesz- czonych nad kratownicowym wypelnieniem (15,15') regeneratorów (13,14) pieca (10) po stronie bezplo- mieniowej. Fig.1 P L 1 7 8 9 6 4 B 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obniżania emisji NO_X w gazach spalinowych opuszczających piec regeneracyjny szklarski do wytopu płaskiego szkła.

Od dawna wiadomo, że palnik do spalania paliwa działający w warunkach podstechiometrycznych, to jest przy stosunku powietrza do paliwa mniejszym od koniecznego od uzyskania całkowitego spalania wytwarza mniej ΝΟχ niż wówczas, gdy działa przy warunkach stechiometrycznych, a palniki tak skonstruowane, aby działały w ten sposób opisane są na przykład w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki US-A-4878830, który zawiera także przegląd uprzedniego stanu techniki w tej dziedzinie.

W japońskim opisie patentowym JP-A-55-8361 (Przebadany 48134/84) opisano sposób sterowania pracą pieca szklarskiego, w którym stosuje się dopalacze, w celu wprowadzenia dodatkowego paliwa do pieca w pobliżu otworu, regeneratora, komory wymiany ciepła lub kanału spalinowego.

W patencie Stanów Zjednoczonych US-A-437072 omawia się taki układ i wskazuje problemy występujące przy sterowaniu pracąpieca szklarskiego w sposób opisany w japońskim opisie patentowym JP-A-55-8361.

W patencie Stanów Zjednoczonych US-A-4347072 opisano alternatywny sposób sterowania pracą za pomocą dostarczania węglowodorów do gazów odlotowych ze spalania paliwa ponad wytopem szkła i następnie spalania tego nadmiaru paliwa w piecu, w celu dostarczenia energii cieplnej dla procesu topienia. Zawsze uważano, że działanie pieca szklarskiego przy redukujących warunkach topienia, to jest podstechiometrycznych, będzie powodowało wytwarzanie szkła o złej jakości.

178 964

Z francuskiego opisu patentowego nr 2 510 423 znanyjest sposób dwustopniowego zmniej szania emisji NO_X w gazach spalinowych pieca szklarskiego polegający na tym, że do strumienia gazów spalinowych przed ich przejściem przez regeneratory pieca dodaje się amoniak, a po przejściu gazów spalinowych przez regeneratory dodaje się paliwo piecowe.

W patencie Stanów Zjednoczonych US-A-4559100 głównego producenta szkła PPG opisano proces, którym zapobiega się temu, aby warunki w pobliżu stopionego szkła stawały się podstechiometrycznymi, w celu uniknięcia wytwarzania szkła o złej jakości. Proces ten wymaga wtryskiwania dodatkowego paliwa do komory topienia przy wystarczających natężeniu przepływu i objętości, aby zapewnić bogaty w O₂ obszar ponad szkłem i bogaty w paliwo obszar powyżej niego i aby ponadto zapewnić stosunkowo nieduży ogólny nadmiar powietrza i przynajmniej zasadniczo całkowite spalanie do czasu opuszczenia komory topienia przez gazy spalinowe. Warunki podstechiometryczne występowały wyraźnie przypadkowo od czasu do czasu w wannach ze szkłem i, ponieważ dawały one w rezultacie złe szkło, odwodziło to ludzi od ciągłej pracy przy redukujących warunkach w piecu.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obniżania emisji NO_X w gazach spalinowych opuszczających regeneracyjny piec szklarski do wytopu płaskiego szkła, prostego, jednostopniowego i ekonomicznego.

Sposób obniżania emisji NOx w gazach spalinowych opuszczających piec regeneracyjny szklarski do wytopu płaskiego szkła, w którym do komory topienia doprowadza się paliwo i powietrze, przy czym powietrze doprowadza się w niedomiarze, a ponadto do gazów spalinowych doprowadza się pozapiecowe paliwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosuje się niedomiar powietrza w ilości od 10%, a pozapiecowe paliwo dodaje się w ilości od 10% ilości paliwa dostarczanego do komory topienia, przy czym pozapiecowe paliwo dodaje się w ilości odwrotnie proporcjonalnej do niedomiaru powietrza, za pomocą palników umieszczonych nad kratownicowym wypełnieniem regeneratorów pieca po stronie bezpłomieniowej.

Do komory topienia doprowadza się powietrze z niedomiarem co najwyżej 3%.

Do komory topienia doprowadza się powietrze z niedomiarem w zakresie od 8 do 10%.

Do gazów spalinowych dodaje się nadmiar paliwa w ilości wynoszącej co najmniej 3% paliwa dostarczanego do komory topienia.

Do gazów spalinowych dodaje się nadmiar paliwa w ilości wynoszącej od 8% do 10% paliwa dostarczanego do komory topienia.

Stosuje się niedomiar powietrza najwyżej 2%, a do gazów spalinowych doprowadza się nadmiar paliwa o ilości co najmniej 3%, paliwa dostarczanego do komory topienia.

Zgłaszający stwierdził, że zmniejszenie ilości NOx w gazach spalinowych opuszczających układ kanału spalinowego wanny do topienia szkła można uzyskać przez zapewnienie tego, że gazy spalinowe opuszczając piec i wchodząc do regeneratora zwierają paliwo, które nie uległo całkowitemu spaleniu.

Wszystkie poprzednie propozycje, aby pracować przy niestechiometrycznych warunkach zajmująsię komorą topienia i zapewniająto, że utleniające warunki są utrzymywane wewnątrz komory topienia cały czas i gdzie jest dostarczany nadmiar paliwa, zapewniając spalanie go przed wejściem do układu regeneratora, lub, że gdy paliwo przechodzi przez regenerator te warunki są stale utleniające. Wynalazek oparty jest na odkryciu, że możliwe jest zminimalizowanie ilości NOx w gazach na wyjściu kanału spalinowego z regeneracyjne wanny do topienia szkła przez zapewnienie obecności substancji palnych w gazach spalinowych, gdy przechodzą one przez regeneratory. Ten palny materiał jest mieszaniną nie spalonego paliwa, palnego materiału wytworzonego przez oddziaływanie ciepła na paliwo i innych rodników wytworzonych w tej pirolizie. Część tego materiału jest zdolna do reagowania z NOx w gazach spalinowych i przetwarzania go w nieszkodliwy materiał. Ważnym jest, aby pracować z uszczelnionym regeneratorem tak, żeby wchodzenie powietrza do regeneratorów było takie, aby unikało się niekontrolowanego spalania wewnątrz ogniotrwałego kratownicowego wypełnienia, które zmniejsza skuteczność procesu usuwania NOx z gazów spalinowych. W szczególności palniki są wtopione w materiały ogniotrwałe bloku palnikowego lub zwężenia otworu przelotowego regeneratorów. Zapewniono

178 964 to, że nie ma żadnego nadmiaru powietrza w kratownicowym wypełnieniu, który mógłby powodować niekontrolowane spalanie paliwa wewnątrz niego, co mogłobyje szkodzić na skutek przegrzania. Materiał palnyjest spalany za pomocądodawania powietrza, korzystnie po opuszczeniu przez niego kratownicowego wypełnienia lub w punktach wewnątrz kratownicowego wypełnienia, zależnie od temperaturowych warunków pracy układu regeneratora, zgodnie z wynalazkiem dostarczono sposób sterowania pracą regeneracyjnego pieca szklarskiego do wytapiania płaskiego szkła z poprzecznym ogrzewaniem płomieniowym tak, aby zminimalizować emisję ΝΟχ w gazach spalinowych w gazach opuszczających układ piecowy, który to piec ma uszczelnione regeneratory działające jak wymienniki ciepła. Sposób według wynalazku polega na tym, że doprowadza się paliwo w nadmiarze, w odniesieniu do wymaganego paliwa przy spalaniu stechiometrycznym, aby zapewnić otrzymywanie szkła o wymaganej jakości przy wymaganej szybkości wytwarzania i to że gazy spalinowe opuszczające piec przez regeneratory zawierająpalny materiał, i że doprowadza się do reakcji wymienionego palnego materiału z wystarczającą ilością powietrza, aby zapewnić to, że gazy spalinowe wychodzące do atmosfery zawieraj ^dopuszczalne ilości palnego materiału i dopuszczalne ilości Νθχ. Korzystnie regeneratory te zawierają struktury kratownicowego wypełnienia.

Jeden sposób realizacji wynalazku (dalej określany jako sterowanie pracą„Typu 1”) polega na tym, że pracuje się przy zasadniczo stechiometrycznych warunkach wewnątrz strefy topienia pieca za pomocą dostarczania nadmiaru paliwa do strefy topienia i umożliwiania palnemu materiałowi, zmieszanemu z gazami spalinowymi, opuszczanie pieca przez uszczelnione regeneratory. W innej postaci wynalazku (dalej określanej jako sterowanie pracą „Typu 2”) warunki wewnątrz pieca do topienia są tak regulowane, żeby zawierały ograniczoną ilość powietrza do spalania tak, aby były zasadniczo stechiometryczne i do gazów spalinowych, gdy opuszczają one strefę topienia i wchodzą do struktury uszczelnionego regeneratora, doprowadzane jest paliwo. W takim układzie nie może istnieć w piecu do topienia ani nadmiar powietrza ani nadmiar paliwa. To paliwo pozapiecowe jest dodawane za pomocą istniejących palników lub przez dodatkowe, oddzielne „palniki” paliwowe w obszarze wylotu otworu. W obu przypadkach powietrze jest dodawane do gazów spalinowych, gdy opuszczają one strukturę wypełnienia kratownicowego regeneratorów tak, aby usunąć zasadniczo wszystek palny materiał przez spalenie go z dodanym powietrzem. W typowym, ogrzewanym płomieniem gazowym piecu do topienia szkła, operacja wytapiania jest przeprowadzana przy wynoszącym około 5% nadmiarze powietrza, który typowo wytwarza w kominowych gazach spalinowych zawartość ΝΟχ wynoszącąokoło 2500 mg/m³.

W tym opisie, dane dotyczące stężeń (na przykład mg/m3) odnoszą się do warunków według TALuft, to jest przy 8% O₂ przy pomiarze na sucho, w objętości suchego gazu spalinowego i emisje NOx sąwyrażane jako emisje NOx. Wszystkie wyniki pomiarów wolumetrycznych są określane przy 760 mm Hg i 0°C, i w warunkach wolumetrycznych podawane sączęści na milion (ppm), także przy warunkach według TALuft. Stwierdziliśmy, że pracując przy mniejszych wielkościach nadmiaru powietrza niż w znanych piecach, to jest przy zastosowaniu warunków stechiometrycznych lub podstechiometrycznych, nie tylko wytwarza się mniej NOx wewnątrz komory topienia, lecz szczątkowe paliwo redukuje istniejący w regeneratorach NOx do N₂. Ten podwójny efekt powoduje znaczne zmniejszenie ilości NOx uwalnianego w kominowych gazach spalinowych. Niniejszy wynalazek pozwala osiągnąć kominowąemisję NOx poniżej 500 mg/m3.

Zgłaszający stwierdził, że uprzedniego przekonania, że praca pieca szklarskiego lub wanny w warunkach zasadniczo redukujących daje w rezultacie szkło o złej j akości, możliwaj est praca przy takich ilościach dostarczanego do wanny paliwa i powietrza do spalania, że warunki reakcji są zasadniczo podstechiometryczne bez niekorzystnych efektów.

Zgłaszający uważa, żejest to możliwe tylko wówczas, gdy istnieje bardzo staranna regulacja stechiometrii wewnątrz pieca gdzie te podstechiometryczne warunki są wytwarzane przy użyciu raczej nadmiaru paliwa, niż niedostatku powietrza, bo inaczej dostarczana jest niedostateczna ilość energii dla procesu topienia i pogarszają się jakość szkła i/lub szybkość jego wytwarzania. Korzystne jest monitorowanie nie tylko zawartości tlenu na wyjściu z wylotu otworu, lecz także ilości nie spalonego materiału palnego w tym miejscu.

178 964

Jest to konieczne, aby zapewnić to, że kiedy warunki w piecu są zasadniczo podstechiometryczne spalana jest dostateczna ilość paliwa, aby zapewnić ilość ciepła potrzebną do wytwarzania stopionego szkła z zadawalającą szybkością i o zadawalającej jakości. W dalszej postaci naszego wynalazku zapewniony jest sposób zmniejszania zawartości NO_X w gazach spalinowych wytwarzanych przy spalaniu paliwa, w piecu regeneracyjnym z poprzecznym ogrzewaniem płomieniowym mającym większą ilość otworów rozmieszczonych wzdłuż przeciwległych boków komory topienia i rozmieszczonych tak, że składają się ze współpracujących par i mającym uszczelniane regeneratory, który to sposób polega na tym, że mierzy się zawartość zarówno materiałów palnych, jak i tlenu w tych gazach w co najmniej jednym lub większej ilości punktów w komorze topienia i reguluje się ilości dostarczanego paliwa i powietrza do spalania w reakcji na te pomiary dla zapewnienia tego, że wewnątrz komory topienia średni współczynnik stechiometryczny jest zasadniczo niższy od wymaganego, aby spowodować całkowite spalanie, przy zapewnieniu tego, że część paliwa rzeczywiście spalana niejest mniej sza od ilości narzucanej przez wymagane doprowadzane ciepło dla topienia i procesów oczyszczania, które występuj ą w komorze topienia.

Stwierdziliśmy, że w celu wyprodukowania szkła o jakości szkła typu float w konsekwentny i zadawalający sposób, korzystne będzie utrzymanie wewnątrz komory topienia i oczyszczania takich warunków, że gdy wytopione szkło opuszcza tę komoręjest ono przy ostatnim otworze wystawiane na działanie warunków, które są mniej redukujące lub bardziej utleniające niż przy otworze w przeciwnym kierunku do kierunku przepływu od ostatniego otworu. Przez szkło o jakości szkła typu float rozumiemy płaski wyrób szklany o Docelowej Gęstości Wad dla wad o większych średnicach niż 0,5 mm (przy 4 mm substancji): pęcherzy nie więcej niż 0,25 na 10 m². Jedne sposób sterowania pracąwedług wynalazku polega na tym, że paliwo i powietrze do spalania są regulowane przy każdym otworze tak, aby zapewnić to, że stechiometria mierzona wzdłuż komory topienia i oczyszczenia od miejsca, gdzie doprowadzany jest wsad do miejsca, gdzie wytopione szkło opuszcza piec staje się mniej redukująca lub bardziej utleniająca im bliżej punktu, w którym stopione szkło opuszcza komorę topienia. Korzystna postać naszego wynalazku dotyczy sposobu sterowania pracąpieca do topienia szkła, w którym wytwarzane są warunki podstechiometryczne za pomocą podawania takiej ilości powietrza do spalania, która przy pierwszym otworze jest co najmniej o 10% mniejsza od ilości, którajest wymagana dla całkowitego spalania palnego materiału doprowadzanego do pieca przy tym otworze, i wzrasta przy ostatnim otworze do takiej ilości, jaka jest powtarzana do całkowitego spalania.

Jak wskazano powyżej, inny sposób zapewnienia tego, że palny materiał przechodzi przez regeneratory wraz z gazami spalinowymi polega na tym, że doprowadza się paliwo do gazów spalinowych, kiedy wychodzą one przez króćce otworów pieca.

Może to być dokonywane za pomocą umieszczenia środków doprowadzających paliwo w punktach po palniku. Te środki znajdujące się za palnikami mogą być umieszczone na torze wychodzących gazów spalinowych. Paliwo może być kierowane do gazów spalinowych w tym samym kierunku przepływu lub przeciwnie do kierunku przepływu. Środki umieszczane za palnikami mogąbyć oddzielnymi środkami do doprowadzania paliwa do strumienia gazów spalinowych, lub do wprowadzania paliwa do strumienia gazów spalinowych mogą być używane nie palące się palniki po tej stronie pieca, z której wychodzi gaz spalinowy. Wewnątrz komory topienia i oczyszczania korzystnie utrzymywane są warunki stechiometryczne lub poniżej stechiometrycznych ta, aby uniknąć spalania więcej paliwa niż to jest potrzebne do procesu redukcji NO_X.

Wprowadza się wtórne powietrze w położeniach wewnątrz układu regenerator/kanał spalinowy, gdzie temperatury umożliwiają zapłon palnych składników, aby dokończyć spalanie i zapewnić to, że gazy wychodzące do atmosfery są zasadniczo wolne od palnych materiałów. Cechą istotną jest to, że układ regeneratora jest zasadniczo uszczelniony w celu nie dopuszczenia do wejścia powietrza tak, aby wprowadzenie wtórnego powietrza mogło być regulowane i spalanie odbywało się głównie poza wypełnieniem regeneratora lub wypełnieniem kratownicowym.

178 964

Ilość palnego materiału i tlenu obecnego przy wyjściowym wylocie otworu może być mierzona na miejscu lub za pomocą analizy ekstrakcyjnej przy użyciu dostępnych przyrządów-; Przyrządy takie mogą obejmować sondę cyrkonową do pomiaru ilości tlenu i katalityczne ogniwo do pomiaru ilości materiałów palnych. Do tych celów zadowalający jest analizator gazów Teledyne 980. Pomiar NO_X może być wykonywany przy użyciu przenośnego analizatora gazów w kanale spalinowym Lancom 6500 lub analizatora chemiluminescencyjnego Signal.

przedmiot wynalazku zostanie objaśniony w oparciu o przykłady przedstawione na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój poprzeczny pieca regeneracyjnego z ogrzewaniem poprzecznym do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - schematyczny poziomy przekrój poprzeczny pieca pokazanego na fig. 1, a fig. fig. 3 do 8 - wykresy ukazujące zmiany zawartości składników w gazach spalinowych takich, jak NO_X i CO, przy różnych roboczych parametrach podczas stosowania sposobu i urządzenia według niniejszego wynalazku.

Na figurze 1 i 2 ukazano typowy piec 10 regeneracyjny z ogrzewaniem poprzecznym płomieniowym, mający komorę topienia i oczyszczania 12 zaopatrzonąna obu bokach w uszczelnione regeneratory 13 i 14. Każdy regenerator 13,14 ma ogniotrwałe kratownicowe wypełnienie 15 i 15', które jest uformowane jako dzielony regenerator skrzynkowy. Każda sekcja skrzynkowa jest połączona z komorą topienia 12 za pomocą kanałów 16 i 17 rozmieszczonych wzdłuż każdego boku komory topienia 12 zjednego jej końca 18, a stopione szkło opuszcza strefę topienia komory topienia 12 przez przewężenie 19. Ciepłojest dostarczane do komory topienia 12 za pomocą spalania naturalnego gazu składającego się zasadniczo z metanu (chociaż mogą być oczywiście używane inne paliwa, gazowe (np. propan) lub ciekłe (np. olej). Podczas pierwszej części cyklu spalania powietrze przechodzi z regeneratora 14, przez króćce kanałów i kanały 17 do wewnątrz komory topienia 12 podczas, gdy produkty spalania opuszczają komorę topienia 12 przez otwory i króćce kanałów 16 i przez regenerator 13. Paliwo do spalaniajest doprowadzane za pomocą palników usytuowanych w kanałach 17. Istnieją różne sposoby, w jakie mogą być montowane palniki w otworach.

N figurze 1 przedstawiono trzy możliwe konfiguracje: przelotowo w otworze (a), z boku otworu (b) i pod otworem (c). Naturalny gaz doprowadzany jest z palników (które w niniejszym przykładzie wykonania są palnikami podotworowymi) do wchodzącego strumienia wstępnie ogrzanego powietrza przychodzącego z regeneratorów 14 podczas cyklu opalania, a otrzymane w rezultacie płomień i produkty spalania wytworzone w tym płomieniu przechodzą od kanałów 17 przez powierzchnię topionego szkła i przenoszą ciepło do tego szkła w komorze topienia 12. W innej części cyklu opalania układ jest odwrócony, to jest wstępnie ogrzewane powietrze do spalania przepływa z regeneratora 13 przez króćce kanałów i kanały 16 i naturalny gazjest doprowadzany do palników zamontowanych w kanałach 16. W obu częściach cyklu opalania gazy spalinowe wytworzone przez to spalanie paliwa dostarczanego do palników wychodzi z podstawy regeneratorów w bliskości sklepień podkratownicowych 25,25' do atmosfery, poprzez poprzeczne kanały spalinowe 21,21' i komin 22. Układ kanału spalinowego jest typowym układem z bocznym wejściem z centralnym głównym kanałem spalinowym 23 z zasuwowymi nawrotnymi zaworami 24,24'. Zapewniono środki do pomiarów zarówno materiałów palnychjak i tlenu w gazach opuszczających komorę topienia 12 przy każdym wylocie otworu i przy wylotach z regeneratorów 13, 14, jak również u podstawy komina 22. Punkty pomiarowe wzdłuż drogi gazów spalinowych są na fig. 1 oznaczone przez [1]. Piec 10 do topieniajest sterowany w sposób, który polega na tym, że materiał nie spalony (częściowo spalony), który uległ pirolizie wchodzi do regeneratorów 13, 14 tak, że wymagane są elementy dodające dodatkowe powietrze do gazów spalinowych po opuszczeniu przez nie komory topienia dla zapewnienia zachodzenia zasadniczo całkowitego spalania i aby bardzo mało albo żaden palny materiał nie przechodził do atmosfery prze komin 22. Dodatkowe powietrze może być doprowadzane w miejscu oznaczonym przez [2] na fig. 1. Następnie doprowadza się do zachodzenia ostatecznego spalania wszystkich pozostałych materiałów palnych w punktach oznaczonych przez [3]. Około 70% palnego materiału w gazach spalinowych stanowi tlenek węgla, zaś resztę stanowi głównie wodór.

178 964

Przy sterowaniu pracą pieca 10 do topienia szkła pokazanego na fig. 1 i 2 zgodnie z jedną postacią niniejszego wynalazku (to jest sterowanie pracąTypu 1), paliwo doprowadzane do palników i dostarczane powietrze do spalania są kontrolowane za pomocą pomiarów przy wylotach otworów i wierzchołkach kratownicowych wypełnień 15, 15' ilości obecnego tlenu i materiału palnego tai, aby zapewnić to, że wewnątrz komory topienia 12 lub w punktach wzdłużnych komory topienia 12 doprowadza się mniej powietrza do spalania, niżjest to wymagane do całkowitego spalania doprowadzanego paliwa. Jest rzeczą normalną wyrażanie dowolnego zasilania powietrzem do spalania, które jest większe od wymaganej stechiometrycznej ilości powietrza dla doprowadzanego paliwa jako procentowego nadmiaru powietrza, a, gdy ilość powietrza jest mniejsza od ilości wymaganej dla całkowitego spalania, jako procentowego niedomiaru powietrza zmiany w ilości nadmiaru i niedomiaru powietrza mogąbyć monitorowane i komunikowane w taki sam sposób niezależnie od tego, czy ilość doprowadzanego powietrza jest większa czy mniej sza od ilości wymaganej dla całkowitego spalania. W jednej postaci niniejszego wynalazku paliwo doprowadzane w każdym otworze i ilość powietrza do spalania są regulowane odpowiednio do wykonywanych pomiarów tak, aby wielkość niedomiaru powietrza w komorze topienia pieca znajdowała się w zakresie od 3% do 10% stechiometrycznej ilości powietrza do spalania, korzystniej 8% do 10% powietrza do spalania. Dla wielotorowego pieca, jak zilustrowano, korzystnie wielkość niedomiaru powietrza od otworu do otworu wzrasta od 15% przy pierwszym otworze do 0% przy ostatnim otworze. Ilość doprowadzanego powietrza do otworów znajdujących się pomiędzy pierwszym i ostatnim otworem może być na tym samym poziomie równym 15% (niedomiar) lub może obniżać się stopniowo tak, aby zapewnić średnią wartość wynoszącą 9% niedomiaru.

Figura 3 ukazuje,jakijest związek emisjiNO_x z poziomem niedomiaru powietrza przy wylotach otworów w piecu 10, przy czym wielkości stężeń ΝΟχ i niedomiarów powietrza są średnimi ważonymi wartościami dla pieca jako całości. Linia ciągła przedstawia stężenie ΝΟχ przy wylocie otworu, a linia kreskowa przedstawia stężenie ΝΟχ w kominie 22. Można zobaczyć, że przy małych wielkościach, poniżej 2%, niedomiaru powietrza przy wylocie otworu, stężenie ΝΟχ w kominie 22 jest zmniejszone w stosunku do stężeniaNOx w wylocie otworu i to wskazuje, że nastąpiła redukcja ΝΟχ w regeneratorze 13,14, pomiędzy wylotem otworu i kominem 22. Reakcja redukująca ΝΟχ wystąpiła głównie w kratownicowym wypełnieniu 15, 15' jako rezultat nadmiaru paliwa redukującego w niej składnik ΝΟχ. Wartość niedomiaru powietrza jest równoważna odpowiedniej dodatniej wartości nadmiaru paliwa. Przy sterowaniu Typu 1 powinien istnieć przy wylocie otworu niedomiar powietrza o wielkości co najmniej 3% w stosunku do ilości stechiometrycznej, dla zainicjowania reakcji redukującej ΝΟχ, co prowadzi do, w przybliżeniu, 3% niedomiaru powietrza przy wierzchołku kratownicowego wypełnienia 15,15', co daje w rezultacie nadmiar paliwa w kratownicowym wypełnieniu 15,15' powodujący w nim redukcję ΝΟχ. Przy większych wartościach niedomiaru powietrza, stwierdzono, że pewne redukowanie ΝΟχ występuje w górnej komorze regeneratora 13,14.

Stwierdziliśmy dla wielootworowego pieca, że tak długojak ostatni otwórjest utrzymywany w mniej redukujących lub bardziej utleniających warunkach niż poprzedni otwór, nie występuje żaden niekorzystny wpływ na jakość szkła. Dobrana wartość ilości powietrzajest związana nie tylko z wymaganymi granicami emisji ΝΟχ, lecz także ze stratami ciepła spowodowanymi przez nie spalony materiał opuszczający komorę topnienia 12 i będzie się zmieniać wraz z konfiguracją pieca 10 do topienia, którego pracą się steruje i z lokalnymi wymaganiami odnośnie emisji. W pewnych przypadkach może być całkiem możliwa praca z utrzymywanie poziomów niedomiaru powietrza przy otworach poprzedzających rzędu 4%, wzrastających do około 1%, 0% przy ostatnim otworze.

Monitorowanie na regularnej podstawie gazów spalinowych (zarówno tlenu, jak i materiałów palnych) umożliwia regulację doprowadzania zarówno paliwa, jak i powietrza do spalania, kiedy to jest konieczne tak, aby utrzymywać ścisłą kontrolę ilości powietrza przy każdym wylocie otworu, unikając w ten sposób niemożliwego do przyjęcia wzrostu emisji ΝΟχ lub pogorszenia jakości szkła. Potrzebnejest ustalenie optymalnych ilości powietrza i paliwa dla każdego

178 964 otworu w celu uzyskania docelowych emisji. Jest to spowodowane tym, że dokładne wyniki zależą od poszczególnych charakterystyk każdego otworu. Dla optymalizacji otwór za otworem stężenia NO_X sąmierzone w poprzecznym kanale spalinowym 21,21', ze sprawdzaniem w kominie 22 przy użyciu przenośnego sprzętu pomiarowego. Przy sterowaniu pracą Typu 2 piec 10 do topienia pracuje przy zasadniczo stechiometrycznych warunkach, to jest przy nadmiarze powietrza około 0%, a nadmiar paliwa jest dodawany do gazów spalinowych na zewnątrz komory piecowej. Jest to pozapiecowe dodawanie paliwa do spalania. Paliwo to może być dogodnie dodawane za mocą palników 26 pod otworami po stronie bezpłomieniowej. Dla zapewnienia wydajności i bezpieczeństwa kratownicowego wypełnienia paliwo pozapiecowe powinno być dodawane jedynie wówczas, gdy nadmiar powietrza przy wylocie otworu jest bliski stechiometrycznemu lub, bardziej idealnie podstechiometrycznemu. W wyniku nadmiaru powietrza istniejącego w gazach spalinowych na wylocie otworu pewna ilość dodanego paliwa zostanie użyta, powodując wzrost temperatury w górnej komorze i kratownicowym wypełnieniu 15,15', przy wynikającym z tego podwyższeniu temperatury kratownicowego wypełnienia 15, 15'.

Na figurze 4 przedstawiono związek pomiędzy stężeniem ΝΟχ przy wylocie otworu (linia ciągła) i w kominie 22 (linia kreskowa) i nadmiarem powietrza przy wylocie otworu. Można zobaczyć, że przy pracy w warunkach stechiometrycznych można zredukować stężenie NOx w kominie 22 przez dodawanie zwiększonych ilości paliwa po spalaniu, które powoduje wystąpienie redukcji NOx w kratownicowym wypełnieniu 15,15' dającej w rezultacie zmniejszenie stężenia NOx w gazach kominowych. W celu zainicjowania reakcji redukującej NOx na regeneratorach 13,14 dodaje się co najmniej 3% nadmiaru paliwa,jako zawartość procentową głównego paliwa, a korzystnie dodaje się około 8 do 10% nadmiaru paliwa. Zaletą sterowania pracą Typu 2 jest to, że nie są wymagane żadne zmiany w piecu 10 szklarskim oprócz dodania dodatkowego wyposażenia do wtryskiwania dodatkowego paliwa po stronie bezpłomieniowej. Rzeczywiście, sterowanie pracą Typu 2 może być stosowane przy ograniczonej wielkości nadmiaru powietrza w komorze topienia 12. Ponadto sterowanie pracą Typu 2 jest na ogół odpowiednie dla szkieł specjalnych takich, jak niektóre szkła barwione, dla których praca przy podstechiometrycznych warunkach w komorze topienia 12 nie jest właściwa. Możliwe jest także takie sterowanie pracą pieca 10, aby uzyskać redukcję NOx przy zastosowaniu warunków stanowiących hybrydę warunków Typu 1 i Typu 2. Takie sterowanie pracą polega na tym, że steruje się pracą pieca 10 przy podstechiometrycznych warunkach korzystnie, przy niedomiarze powietrza co najwyżej 2%, przy pożądanej nawet mniejszej ilości powietrza, przy wylocie otworu i nadmiar paliwa, korzystnie co najmniej 3%, jest wtryskiwany do gazów spalinowych po stronie bezpłomieniowej. Fig. 5 przedstawia związek pomiędzy stężeniem NOx w kominowym kanale spalinowym i nadmiarem powietrza na wierzchołku kratownicowego wypełnienia 15,15' przy dodawaniu paliwa po stronie bezpłomieniowej. Można zobaczyć, że przy niedomiarze powietrza wynoszącym około 2% i przy dodatkowym paliwie stężenie NOx znacznie się zmniejszyło.

W innej postaci niniejszego wynalazku piec 10 do topienia szkła jest takiego typu, że płomieniowe ogrzewanie pieca 10jest zredukowane przez zapewnienie ciepła na końcu pieca 10, za pomocą elektrycznych środków grzewczych. W obu rodzajach sterowania pracą zarówno Typu 1 jak i Typu 2, a także w hybrydowym strefowaniu pracą Typu 1/2, zwiększone poziomy surowego paliwa wejściowego, wymagane do zredukowania NOx wynoszą typowo 5 do 15% nadmiaru ponad wielkość normalnie używanąw celu wyprodukowania szkła z wymaganą szybkością i o wymaganej jakości.

Aby zminimalizować straty finansowe spowodowane większym zapotrzebowaniem na paliwo w piecu do topienia szkła, w celu zredukowania stężenia NOx, możemy sterować pracą w taki sposób, aby obniżyć te zwiększone koszty paliwa poprzez poprawienie ogólnej sprawności cieplnej pieca 10 do topienia szkła za pomocą, na przykład, dodawania pary do powietrza do spalania dostarczanego do pieca. Dodatek pary typowo o wielkości około 6%, objętościowo, stechiometrycznej objętości powietrza doprowadzanego do pieca 10 dla spalania (wszystkie objętości odniesione do 0°C, 760 mm Hg), może poprawić prawność cieplną pieca 10 do wytapiania szkła o 5%. Zwiększone jest wstępne nagrzewanie powietrza przez zwiększenie radiacyj178 964 nego przenoszenia ciepła pomiędzy kratownicowym wypełnieniem 15, 15' i, co ważniejsze, górną komorą, regeneratora 13, 14 za pomocą zwiększenia zawartości gazowych składników obecnych w powietrzu do spalania, które są wrażliwe na promieniujące ciepło. Zwiększenie będącej do dyspozycji zawartości ciepła w gazach spalinowych, które pochodzi ze zwiększonego od 5 do 15% spalania paliwa, wymaganego do redukcji NOx, może być wykorzystane bezpośrednio do wytwarzania pary do tych lub innych celów.

Piec o wydajności 5000 ton/tydzień zużywający netto 1512 kcal/kg zawierał w sobie podstechiometryczne robocze lub wtórne palniki do usuwania NOx, o cieple wejściowym stanowiącym 10% ciepła wymaganego w zwykłych warunkach w piecu do topienia, zwiększając ciepło wejściowe do wartości równoważnej 1663,2 kcal/kg. Dodanie pary w ilości 5% (odniesione do 760 mm Hg i 0°C), podwyższa sprawność cieplnąprocesu o 75,6 kcal/kg, dając ostateczne bieżące zużycie 1738,8 netto kcal/kg. Zbadano także wpływ operacji czuwających NOx według niniejszego wynalazku na pracę pieca i na inne emisje. Dodanie popiecowego paliwa nie miało żadnego długotrwałego wpływu na emisję SO₂ z pieca i nie stwierdzono żadnych śladów H₂S, HCN lub NH3 w gazach spalinowych, które podlegały pomiarowym w kominie.

Ponadto, dodanie pozapiecowego paliwa nie miało wpływu na skład pyłu odzyskiwanego z elektrostatycznego osadnika połączonego z kominowym kanałem spalinowym.

Niniejszy wynalazek może zapewnić znaczące techniczne korzyści przez istotne zmniejszenie emisji NOx z pieców do topienia szkła do poniżej 500 mg/m3, bez istotnych zmian w pracy pieca i jego konstrukcji oraz bez ujemnego wpływu na jakość szkła. Inne emisje są z łatwością kontrolowane, na przykład emisja CO może być obniżana do poniżej 300 mg/m3 i nie wpływ to na recyrkulację pyłów i ich elektrostatyczne osadzanie. Występuje zmniejszenie sprawności cieplnej na skutek zwiększonego o do 15% zapotrzebowania na paliwo w celu utrzymaniajakości i szybkości wytwarzania szkła, lecz przy zmniejszonej emisji NOx. Jednak, na skutek tego, że nie stosuje się żadnych drogich katalitycznych układów do usuwania NOx, sposób według niniejszego wynalazku może być z łatwością, i bez nadmiernych kosztów, wprowadzony do istniejących pieców do topienia szkła. Dlatego niniejszy wynalazek może stanowić wymagającą mniejszego kapitału i mniejszych kosztów eksploatacyjnych alternatywę dla innych technik regulowania zawartości NOx takich,jak selektywna redukcja katalityczna (SCR), selektywna niekatalityczna redukcja (SNCR) i tlenowo-paliwowe sposoby w uprzednim stanie techniki.

Poniższe przykłady ilustrują, lecz nie ograniczają wynalazku.

Porównawczy przykład

Sześciootworowy, z poprzecznym ogrzewaniem płomieniowym piec do topienia szkła na naturalny gaz pracujący z wydajnością 700 ton/dzień przy 20% stłuczki i o cieplnej sprawności brutto 1474 kcal/kg pracował ze średnim poziomem nadmiaru powietrza na wyjściu z wylotów otworów 3,4%. Przy wylocie otworu średnie stężenie NOx wynosiło około 2200 mg/W, w głównym kanale spalinowym stężenie NOx wynosiło około 2100 mg/m3 i w kominie stężenie NOx wynosiło około 2000 mg/m3. Poziomy nadmiaru powietrza były obliczane przy założeniu, że całość substancji palnych zawiera 70% CO, a resztę stanowi H2. Przy wierzchołku kratownicowego wypełnienia 15, 15', przy sklepieniu podkratownicowym, w punkcie A w poprzecznym kanale spalinowym 21,21', w punkcie B w poprzecznym kanale spalinowym 21,21', w głównym kanale spalinowym 23 i kominie 22 wielkości nadmiaru powietrza (wszystkie jego średnie ważone, gdzie należy) wynosiły, odpowiednio, 5,2%, 5,8%, 8,3%, 14,3%, 16,9% i 28,0%. Temperatury w układzie przy wylocie otworu, na górze kratownicowego wypełnienia 15, 15', przy sklepieniu podkratownicowym 25,25', w punkcie A poprzecznego kanału spalinowego 21,21', w punkcie B poprzecznego kanału spalinowego 21,21' i w głównym kanale spalinowym 23 wynosiły, odpowiednio, 1592,1458,636, 573,530 i 517°C. Średnie ważone wartości dla nadmiaru powietrza i temperatury płynów były obliczone przy użyciu rozkładu wejściowego paliwa i bez uwzględnienia przypływów poprzecznych. Przy poziomie nadmiaru powietrza wynoszącym około 3,4% ilość nie spalonego paliwa opuszczającego piec przy wylocie otworu sięgała około 2,5% całkowitej ilości doprowadzonego paliwa. Naturalny przeciek powietrza do wewnątrz układu regeneratorów 13, 14 był mały, pomiędzy wylotem otworu i sklepieniem podkratownicowym 25, 25',

178 964 wynosząc tylko około 2,4% stechiometrycznego zapotrzebowania powietrza. Wystąpiły jednak dodatkowe przecieki do wewnątrz wynoszące około 11% na podstawie regeneratora 13, 14 i w kanałach spalinowych 21, 2 Γ, 23.

Przykład I

Wartości bazowe pieca z „Porównawczego przykładu” zostały zmodyfikowane przez zastosowanie redukującego NO_X sterowania pracąTypu I według niniejszego wynalazku. Ilość powietrza na otworze 2, który to otwór został wybrany, ponieważ ma największy przepływ paliwa (22%), i początkowych poziomówNO_X zmniejszono w porównaniu z 4% nadmiaru powietrza z „Porównawczego przykładu” do wartości niedomiaru z wysokości 6,3%. Wyniki są przedstawione w Tablicy 1. Można zobaczyć, że zapewnienie niedomiaru powietrza przy wylocie otworu zasadniczo zmniejsza ilość NO_X zarówno przy wylocie otworu, jak i w poprzecznym kanale spalinowym 21, 2Γ. Przeciek do wewnątrz na uszczelnionym regeneratorze 13, 14 jest mały i wynosi do 2,4% stechiometrycznego zapotrzebowania na powietrze pieca do topienia. Wystąpił, jednak, 10% przeciek do wewnątrz na podstawie regeneratora 13, 14 i w kanałach spalinowych 21, 21', 23.

Dodatkowo na fig. 6 jest przedstawiony wpływ celowo umożliwionego przecieku powietrza do wewnątrz dolnej komory przy otworze 2 przez otwory wyczystkowe trochę ponad poziomem sklepienia podkratownicowego 25,25' na stężenie CO w gazach spalinowych.

Przykład II

Bazowe wyniki pomiarów z „Porównawczego przykładu” były modyfikowane przez dodawania piecowego paliwa w otworze 2. Wyniki są pokazane w Tablicy 2. Można zobaczyć, że bez żadnego dodawania popiecowego paliwa i po prostu przechodząc do stechiometrycznych piecowych warunków uzyskano w piecu 25% do 30% zmniejszenie poziomu NO_X. Dlatego całkowite zwiększenie redukcji NO_X przez dodawanie pozapiecowego paliwa może zawierać element, który można przypisywać zmianie stechiometrii pieca. Usuwanie NO_X zostało zainicjowane na regeneratorach 13,14 po dodaniu co najmniej 4% pozapiecowego paliwa, a usuwanie NO_X w znaczących ilościach wystąpiło przy dodaniu 6% pozapiecowego paliwa. Docelowa zawartość 500 mg/m³ NO_X w bliższej wypływu części poprzecznego kanału spalinowego 21, 21' w punkcie B (i w ten sposób w kominie 22) została osiągnięta przy dodaniu około 8,5% pozapiecowego paliwa.

Figura 8 ukazuje zależność pomiędzy emisjami NO_X przy otworze 2 przy różnych dodatkach paliwa po spalaniu. Można zobaczyć, że w poprzecznym kanale spalinowym 21,21' docelowa granica 500 mg/m3 emisji NO_X jest osiągana przy około 7% paliwa dodawanego po spalaniu, przy bazowym stężeniu NO_X przy wylocie otworu wynoszącym około 2000 mg/m³. Progowa ilość dodawanego paliwa może być wyrażona przez równoważny poziom niedomiaru powietrza (względem całego spalanego paliwa) u wierzchołka kratownicowego wypełnienia 15, 15' wynoszący w przybliżeniu 2% (0,8% składników palnych, około 6000 cząstek na milion mierzonego CO). Aby jednak osiągnąć docelowy poziom NO_X niedomiar powietrza na górze kratownicowego wypełnienia 15, 15' powinien wynosić około 7% (2,7% materiałów palnych, około 20000 cząstek na milion zmierzonego CO). Znaczącą redukcję NO_X to jest do 30% zaobserwowano pomiędzy wylotem otworu i wierzchołkiem kratownicowego wypełnienia 15,15', dodatkowo do spodziewanej głównej redukcji na strukturze kratownicowego wypełnienia 15, 15'. Wyniki są pokazane na fig. 9, która pokazuje zależność pomiędzy współczynnikiem redukcji NO_X na różnych częściach kratownicowego wypełnienia 15,15' i ilością powietrza u góry kratownicowego wypełnienia 15,15'. Zakres temperatur, w którym może występować reakcja redukująca NO_X jest bardzo szeroki, sięgający od około 600 do 1600°C, co w konsekwencji daje długie czasy reakcji wewnątrz regeneratora 13,14. Jest tak jednak pod warunkiem, że przeciek powietrza d wewnątrz górnej komory regeneratora 13,14 j est niewielki i w uszczelnionych regeneratorach, przy wysokich poziomach przecieków do wewnątrz, reakcja redukująca NO_X w górnej komorze może nie być równie wyraźna i może być wymagane dodawanie dużej ilości dodatkowego paliwa.

178 964

Przykład III

Piec z „Porównawczego przykładu” był modyfikowany przy pomocy użycia pozapiecowego paliwa do spalania na każdym z otworów. Ilość pozapiecowego paliwa do spalania zastosowana na sześciu otworach jest pokazana w Tabeli 3, z której widocznym jest, że średnia procentowa ilość pozapiecowego paliwa do spalania wynosiła 7,75%. Dokonano pomiaru emisji NO_X i wyniki są pokazane w Tablicy 4. Można zobaczyć, że przy użyciu pozapiecowego paliwa uzyskano poziom emisji NO_X w kominie wynoszący 270 mg/m³ (redukcja o 86% w porównaniu z wyjściowym poziomem 2000 mg/m3 w „Porównawczym przykładzie”), który jest znacznie niższy od docelowego poziomu 500 mg/m3, który wymagałby trochę mniej paliwa pozapiecowego. Tabela 5 ukazuje porównanie pomiarów bazowych pieca z „Porównawczego przykładu” z odpowiednimi wynikami, gdy pozapiecowe paliwo jest doprowadzane do wszystkich otworów, przy czym pokazane sątylko średnie ważone wartości wyników. Wyniki ukazują, że znacząca redukcja NO_X występuje pomiędzy wylotem otworu i wierzchołkiem kratownicowego wypełnienia 15, 15' oraz pomiędzy wierzchołkiem kratownicowego wypełnienia 15,15' i sklepieniem podkratownicowym 25,25'. Poniżej sklepień podkratownicowych 25,25' lub w kanałach spalinowych 21, 21', 23 redukcja NOx jest bardzo mała albo wcale nie zachodzi. Przy tych ilościach dodawanego paliwa pozapiecowego, to jest przy 7 do 8%, wszystkie stężenia NOx były mniejsze od 500 mg/m3 przy kanale spalinowym 21,21', 23 każdego otworu, dając w rezultacie ogólny poziom emisji kominowej wynoszący około 300 mg/m3. Przy wierzchołku kratownicy zarejestrowano niewielkie obniżenie temperatury gazów spalinowych o około 20 do 30°C na większości otworów pomimo tego, że nie wystąpiły żadne znaczące zmiany temperatur pieca. Sądzi się, że to obniżenie temperatury było spowodowane dużym zapotrzebowaniem na energię dla dysocjacji naturalnego gazu przy minimalnej obecności wolnego tlenu. Nie było żadnych znaczących zmiany mierzonego wstępnie ogrzanego powietrza do spalania. Niewielki wzrost średniej temperatury gazów spalinowych przy sklepieniu podkratownicowym 25,25' był w znacznej części spowodowany przez duży wzrost temperatury sklepienia podkratownicowego 25, 25' otworu 2 wywołanego przez zwiększenie objętości gazów spalinowych przyjętych przez otwór 2 na skutek przypadkowego odżużlenia przez stopienie i/lub dysocjację siarczanu sodowego, które wystąpiło podczas badaniajako rezultat eksperymentów mających na celu wypalenie CO w kanale spalinowym. Gdy dodano pozapiecowe paliwo do każdego otworu, temperatury przy wejściu do poprzecznego kanału spalinowego wzrosły o średnio 30°C.

Jak należało się spodziewać tam, gdzie zauważono występowanie spalania nastąpiło znaczące podwyższenie temperatur gazów spalinowych. Jednak analizy gazów spalinowych wykazuj, że nawet na tych otworach, które miały silne płomienie i duży wzrost temperatury, pozostały znaczne ilości nieopalonego gazu.

Podczas, gdy całe pozapiecowa paliwo było progresywnie dodawane do pieca monitorowano temperaturę gazów spalinowych w głównym kanale spalinowym 23 i stwierdzono stały wzrost.

W żadnym z przykładów I do III nie wystąpił niekorzystny wpływ najakość szkła. W rzeczywistości poziom przezroczystych pęcherzy, pęcherzy siarczanowych i obcych wtrąceń został lekko poprawiony. Stechiometria pieca nie miała wpływu na poziom SO3 w szkle.

Przykład IV

Piec na naturalny gaz z poprzecznym ogrzewaniem płomieniowym mający uszczelnione regeneratory 13, 14 pracuje z wydajnością 5000 ton/tydzień przy spalaniu naturalnego gazu i przy użyciu palników w otworach bocznych. Powietrze do spalania jest utrzymywane na takim poziomie, że gaz spala się w piecu w zasadniczo stechiometrycznych warunkach. Stężenie NOx w gazach spalinowych opuszczających regeneratory, mierzone przy podstawie komina 22, jest rzędu 2500 mg/m3. Stężenie NOx jest wyrażane w tym przykładzie oraz w przykładzie B i VI jako masa równoważna NO₂w mokrych gazach spalinowych. Objętość jest określona w odniesieniu do 0°C i 760 mm Hg ciśnienia bezwzględnego oraz dla 8% zawartości tlenu wyliczonej dla suchej próbki, aby uwzględnić rozcieńczenie przez przeciek powietrza. Pracą pieca steruje się tak, że niedomiar powietrza obecnego w piecu wzrasta od 15% przy pierwszym otworze do 0%

178 964 przy ostatnim otworze, przy doprowadzaniu w dalszym ciągu dostatecznej ilości paliwa, aby utrzymać szybkość topienia szkła ijegojakość. To zapewnia, że palny materiał opuszcza komorę topienia wraz z gazami spalinowymi. Stężenie NOx w gazach spalinowych spada o około 90%. Do gazów spalinowych dodawane sąkontrolowane ilości powietrza, kiedy wychodsąone z regeneratorów 13,14 i wszystkie palne materiały sązasadniczo spalane zanim gazy spalinowe wyjdą do atmosfery'.

Przykład V

Ośmiootworowy piec na ciekły gaz ziemny, z poprzecznymi płomieniami, mający uszczelnione regeneratory 13, 14 pracuje z wydajnością 5700 ton/tydzień przy spalaniu ciekłego gazu ziemnego i użyciu palników w bocznych otworach, wytwarzając szkło ojakości szkła typu float. Powietrze do spalaniajest utrzymywane tak, że poziom ważonego nadmiaru powietrza przy wyjściu z wylotu otworu wynosi 4,8%, to jest nadmiar powietrza ważony do doprowadzanego paliwa, otwór za otworem - patrz Tabela poniżej, poziomy NOx przy króćcu otworu i przy podstawie komina 22 sąrzędu 2000 mg/m3. Piecjest regulowany tak, że ważonąilość powietrza w piecu obniża się z 4,8% nadmiarem do 2,5% niedomiaru, przy dostarczaniu w dalszym ciągu dostatecznej ilości paliwa, aby utrzymać szybkość topienia szkła i jego jakość, a stężenie NOx obniża się do poziomu rzędu 1200 mg/m³ - zmniejszenie o 40%. Oprócz tego dodawane jest powietrze do gazów spalinowych zawierających materiały palne, kiedy opuszczają one regeneratory 13, 14 i wszystkie materiały palne sązasadniczo spalane zanim gazy spalinowe wyjdą do atmosfery. Tabela 6 ukazuje procentową ilość powietrza przy każdym wylocie otworu, przy pracy zarówno z nadmiarem powietrza, jak i niedomiarem powietrza, to jest przy podstechiometrycznych i ogólnie przeciętnych warunkach. Podana jest ilość NOx mierzona przy podstawie komina 22.

Przykład VI

Pięciootworowy piec z poprzecznym ogrzewaniem, mający uszczelnione regeneratory 13, 14, spalający naturalny gaz przy użyciu palników w bocznych otworach, pracuje z wydajnością 1400 ton/tydzień i elektrycznym wspomaganiem 1,5 MW, wytwarzając szkło typu float.

Powietrze do spalaniajest utrzymywane tak, że ważony nadmiar powietrza przy wyjściu z wylotu otworu wynosi 3%, a poziomy stężenia NOx sąrzędu 2150 mg/m3. Pracąpieca steruje się tak, że ważonąilość powietrza w piecu obniża się do 7,5% niedomiaru, zapewniając w ten sposób palny materiał w gazach spalinowych.

Stężenie NOx przy podstawie komina 22 opada do około 400 mg/m3 (mokre) przy 8% O2 (suchy) - redukcja powyżej 80%. Tabela 7 ukazuje wyniki przy pracy oboma sposobami.

Przykład VII

Do otworu 3 tego pieca został wprowadzony układ „za palnikiem”. Procentowy nadmiar powietrza wynosił tam około 0,5%. Stężenie NOx przy wierzchołku kratownicy i sklepieniu podkratownicowym 25, 25' było rzędu 2000 mg/m3. Przez dodanie w otworze dla gazów spalinowych ilości paliwa rzędu 8% paliwa doprowadzanego do otworu „strony powietrznej” uzyskano na tym otworze znaczną redukcję NOx. Poziomy NOx przy sklepieniu podkratownicowym obniżyły się na tym otworze do 400 mg/m3.

Tabela 1

Stężenia ΝΟχ w układzie regeneratora przy otworze 2 z nadmiarem poziomu powietrza przy wylocie otworu

	Linia	Zredukowany nadmiar powietrza
Nadmiar powietrza % przy wylocie otworu	4,0	-2,4	-6,3
NOx - mg/m³
Wylot otworu	2790	1580	1500
Szczyt kratownicy	2770	1640	N/A
Poprzeczny kanał spalinowy pkt. B	2750	1500	883

178 964

Tabela 2

Stężenia NOx przy otworze 2

Paliwo pozapiecowe %	Baza	Paliwo pozapiecowa
0	0	4,3	6,0	8,1	8,5	10
Nadmiar powietrza %	4,0	0,1	N/A	-2,5	0,5	-0,6	- 1,0
NO_X - mg/m³
Wylot otworu	2790	2000	N/A	1790	J930	1750	2050
Szczyt kratownicy	2770	2000	1880	1270	1130	1100	880
Sklepienie podkratownicowe	2660	1920	1760	840	730	625	300
Poprzeczny Pkt A	2800	2110	1920	810	660	560	230
kanał spalinowy Pkt B	2750	1890	1910	730	600	510	230

Tabela 3 Poziomy paliwa

Otwory	1	2	3	4	5	6
Główne paliwa m3^Zh	998	1022	836	465	580	739	4640
% Głównego paliwa	21,5	22,0	18,0	10,0	12,5	16,0	100
Paliwo pozapiecowa m3/h	80	83	58	32	47	60	360
% Paliwo pozapiecowa	8,0	8,1	6,9	6,9	8,1	8,1	7,75

Tabel a4

Stężenie NOx (mg/m ) w układzie

Otwory	1	2	3	4	5	6	Średnia ważona
Wylot otworu	1170	1320	1160	1470	1520	2050	1410
Wierzchołek kratownicy	570	920	740	900	860	1160	840
Sklepienie podkratownicowe	230	430	330	370	70	330	305
'Poprzeczny kanał Pkt A	370	620	520	350	140	480	440
spalinowy Pkt: B	250	490	410	410	80	500	370
Główny kanał spalinowy							310
Komin							270

178 964

Tabela 5

Porównanie pomiarów bazowych z pomiarami przy paliwie na wszystkich otworach (tylko średnie ważone wyników)

	Wylot otworu	Szczyt kratownicy	Sklepienie pod kratownicowe	Poprzeczny kanał spalinowy	Główny kanał spalinowy	Komin
Pkt A	PktB
Nadm^ powietrza % Baza	+ 3,4	+ 5,8	+ 5,8	+ 8,3	+ 14,3	16,9	+ 28,0
Paliwo pozapiecowe na wszystkich otworach	-0,8	-7,9	-1,7	-1,8	0,6	+ 5,6	+ 35,4
Tlenek węgla, części na milion (materiały palne, %) Baza	(1,30)	2270	720	1140	670	700	610
Paliwo pozapiecowe na wszystkich otworach	(2.01)	29100	24100	15300	11800	500	180
Temperatura gazów spalinowych °C Baza	1592	1458	636	573	530	517	*
Paliwo pozapiecowa na wszystkich otworach	-	1436	659		607	670
Emisje NO_X, mg/m³ Baza	2190	2140	2030	2170	2180	2100	2010
Paliwo pozapiecowe na wszystkich otworach	1410	840	305	440	370	310	270
redukcja %-porównanie	36	61	85	80	83	85	86
z podstawą wylotu otworu względny % redukcji	40	64	0	0	0	0

Tabela 6

Otwór	% Nadmiar powietrza przy wylocie otworu	% Nadmiar powietrza przy wylocie otworu
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
Średnia ważona	4,8	2,5
NO_X (mg/m³) przy kominie	2000	1200

178 964

Tabela 7

Otwór	% Nadmiar powietrza przy wylocie otworu	% Nadmiar powietrza przy wylocie otworu
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
Średnia ważona	3,0	7,5
NO_X (mg/m³) przy kominie	2150	400

Uważa się, że sposób według niniejszego wynalazku mogą być stosowane we wszystkich piecach do wytapiania płaskiego szkła. Jesteśmy przekonani, że zastosowanie sposobu według niniejszego wynalazku nie ma niekorzystnego w pływu na jakość produkowanego szkła.

Chociaż wykazano, że sposób według niniejszego wynalazku redukujanmisje NO_X do niskich poziomów, nawet do poniżej 500 mg/m³ zostało to osiągniętejedynie na bazie badań eksperymentalnych.

Oczywistym jest, że nie istnieje żadna znormalizowana definicja jakości płaskiego szkła. Różni wytwórcy i finalni użytkownicy będąmieli różne wymagania odnośnie jakości ich produktów. Zastosowanie sposobu według niniejszego wynalazku nie będzie tak sądzimy, miało żadnego niekorzystnego wpływu na takie wymagania jakościowe.

178 964

Fig. 8

-M C <5 <υ Cń Cn οι o

1.2

0.8 0.6 0.4 0.2 0


	wierzchołek kratownicy/
- 4	wylot kanału
‘ ^A
/\
	—poprzeczny kanał spalinowy/
' ** x J	wierzchołek kratownicy
	\ poprzeczny kanał spalino-
. 1,1.	wy/wylot kanału l_i_1_i_l_i_1.

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 % nadmiaru powietrza przy wierzchołku kratownicy

Fig.9

178 964

Fig.6

Fig.7

ΝΟχ ~ -mg/rn^

ΝΟχ

-mg/m □

ΝΟχ

-mg/m 3 korni

F/g.5 % nadmiar powietrza przy wylocie kratownicy

178 964

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób obniżania emisj i NO_X w gazach spalinowych opuszczających piec regeneracyjny szklarski do wytopu płaskiego szkła, w którym do komory topienia doprowadza się paliwo i powietrze, przy czym powietrze doprowadza się w niedomiarze, a ponadto do gazów spalinowych doprowadza się pozapiecowe paliwo, znamienny tym, że stosuje się niedomiar powietrza w ilości do 10%, a pozapiecowe paliwo dodaje się w ilości do 10% ilości paliwa dostarczanego do komory topienia (12), przy czym pozapiecowe paliwo dodaje się w ilości odwrotnie proporcjonalnej do niedomiaru powietrza za pomocą palników (26) umieszczonych nad kratownicowym wypełnieniem (15, 15') regeneratorów (13,14) pieca (10) po stronie bezpłomieniowej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do komory topienia (12) doprowadza się powietrze z niedomiarem co najwyżej 3%.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do komory topienia (12) doprowadza się powietrze z niedomiarem w zakresie od 8 do 10%.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do gazów spalinowych dodaje się nadmiar paliwa w ilości wynoszącej co najmniej 3% paliwa dostarczanego do komory topienia (12).
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do gazów spalinowych dodaje się nadmiar paliwa w ilości wynoszącej od 8% do 10% paliwa dostarczanego do komory topienia (12).
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się niedomiar powietrza najwyżej 2%, a do gazów spalinowych doprowadza się nadmiar paliwa o ilości co najmniej 3%, paliwa dostarczanego do komory topienia (12).