Nagy hatékonyságú és gazdaságos égők az üvegipar számára
Tartalom
Tüzeléstechnikai kompetencia-központ bemutatása A tüzelés elmélete Új Oxy-fuel égő technológia
2
Égő tesztelő központ Nyitott égő tesztelő állvány Égő kamra
Messer Kompetencia Központ Gumpoldskirchen, Ausztria
Gyakorlati kutatás
+ Szimulációk
4
Égő kamra – Messer Koncepció Méretek: 1.25 x 1.25 x 2.5 m
Tesztelhető égők: 500 kW Földgáz-O2 300 kW Földgáz-Levegő
Építette: APB-Schweißtechnik GmbH.
Tűzálló anyag Al2O3 szálas tűzálló anyag modul gyártó: Rath Tűzállóanyag Max. hőmérséklet 1600 °C-ig
Égő kamra
Ajtó Nyomásmérés
Égő pozíció
Benéző nyílások 1db 450x150mm 1db 150x150mm
Füstgáz rendszer elemzőkkel CO,CO2,O2,NO,NO2
Vízhűtés
Nyitott égő tesztelő állvány Méretek: 4x4m Vízhűtéses falak Max. lánghosszúság 4 m kb. 30 %-al rövidebb lánghosszúság mint a kemencékben Építette: Messer Austria GmbH.
A tüzelés elmélete
Miért oxigénes tüzelés? A nitrogén lecsökkenti a lánghőmérsékletet, mert az inert gázt is fel kell melegíteni A tiszta oxigén megnöveli a parciális nyomásokat, a lánghőmérsékletet, a molekulák fajlagos tartózkodási ideje a tüzelő zónában meghosszabbodik a magasabb fokú hőmozgás miatt A tiszta oxigén megnöveli a tüzelés hatásfokát 10
Tapasztalat nélkül nincs kemence optimalizálás Oxyfuel eljárás hatással van a
Különböző Oxyfuel eljárások Oxigénes dúsítás Égéslevegőbe történő injektálás Alulról történő lándzsázás
Oxyfuel égő
Költség megtakarítás
Kemence működésére Anyagminőségre Tűzálló anyagra és Termelékenységre Költségekre
Csökkentett emisszió Nincs NOx – OxyfuelTechnológia
3000
1300 NOx [ppm] Ofentemp. [°C]
Kevesebb CO2 keletkezik
0 mm
N O x [p p m v]
Ha nincs N2 a földgázban és az oxigénben
1200
2000
1100
1500
1000
1000
900
A kevesebb füstgáz képződés miatt
500
800 0 mm 25 mm
0 0
10
20
0 mm
25 mm
700 30
40
50
60
Sauerstoffanteil [Vol.-%]
12
70
80
90
100
O fenraum tem p. [°C ]
2500
Mik az előnyök? A magasabb tüzelési hatásfok jó hatással van a folyamatokra Magasabb folyamat hőmérséklet Magasabb reakciós arány Alacsonyabb tüzelőanyag fogyasztás Kevesebb füstgáz Csökkentett emisszió Olvasztási teljesítmény növelés Üzemeltetési költségek csökkenése 13
Égő technológiák
Oxipyr®-égő típusok -P Előre megtervezett láng profil
-Flex Változtatható lánghosszúság
-PLon/F-Li Hosszú láng és alacsony impulzus
-F Lángnélküli tüzelés és magas impulzus Egyenletes hőmérsékleteloszlás
-Flat Lángnélküli lapos láng
15
Oxijet®-FE technológia – Forró levegő boosting A regenerátor vagy a rekuperátor hideg oldalára oxigén injektálásra csővezeték telepítése Oxigénes előmelegítés 1300 °C-ig Jobb termék minőség Oxigénes dúsítás 50%-ig Alacsony beruházási költségek
Oxigénes égők alkalmazása a regenerátorok felújítása alatt 2x2 db regeneratív égő cseréje 4 db oxy-fuel égőre Regenerátor felújításának időtartama 6 hét Az időhiány miatt az égők tervezésére és legyártására 2 hét állt rendelkezésre Az égők a vevő igényéhez mérten lettek legyártva, ezért nem volt szükség az égőblokk és a foglalat cseréjére Az égők cseréje 30 perc alatt megtörtént
Oxigénes égők alkalmazása a regenerátorok felújítása alatt 2x2 db regeneratív égő cseréje 4 db oxy-fuel égőre Ugyanazt a termelési szintet értük el , mint az égőcsere előtt Egyenletes termékminőség A nitrogén bündel és a szünetmentes tápegység révén áramkimaradás esetén is működtek az égők Nem volt negativ hatással a tűzálló anyagra A hűtőlevegő nem volt hatással az égő lángjára (gyakori probléma, hogy az alacsony impulzusú láng „felszívódik” a boltozatra)
Oxigénes égők alkalmazása a regenerátorok felújítása alatt Füstgáz elvezetés
Oxigén boosting O2 injektálás / Oxigén boosting Termelékenység növelés Jobb termékminőség
Égő– Oxipyr®-P-LON Lágy láng A GWI a Schott cégnél Essen-ben méréseket végzett és a legalacsonyabb NOx értékeket itt mérték Referencia NOx határérték Németországban (TA-Luft) 200 mg/Nm³ NOx 12% maradék O2 tartalomnál L4
∅ C
∅ B
∅ A
∅ D
L3
L1
∅
L2 Oxygen
Natural Gas
Oxipyr® P-LON égő
Mi a lángnélküli tüzelés? - az Oxipyr®-F bemutatása Lángnélküli Oxyfuel tüzelés
Oxygen Fuel Oxygen
Oxipyr®-F-lángnélküli tüzelés fix kemencékhez Láng mód: Magas vagy alacsony impulzusú
Burner length ca. 500 mm
Furnace wall ca. 1000 mm
∅88x4
∅35
Tűzállóanyag kisebb mértékű túlhevítése Kisebb gőzképződés “Nincs láng” amely alacsony NOx képződéshez vezet 65Nm³/h
Thermal Compensator
145Nm³/h
64 mg/Nm³ NOx 5% maradék O2 tartalomnál
24
∅25x4
300 mm
Tuyerer maintainable
Flameless Oxyfuel Combustion
Hideg kemence
Kemence hőmérséklet >900 °C NOx: <70 mg/Nm³ (5%O2) 1500 °C-on
Lángnélküli Lapos Lángú Oxyfuel tüzelés Lapos láng a legalacsonyabb NOx értékkel Láng szöge tervezhető alacsony égőmagasság Jó hőátadás Tűzállóanyag kisebb mértékű túlhevítése O2Sekundär
O2Primär Brennstoff
Oxipyr®-Flex Folyamatosan változtatható O2-égő Alacsony-NOx Szabadalmaztatás alatt Teljesítmény: 0,05 - 5 MW Lángnélküli mód 300
Flammenlänge kurz Flammenlänge lang
Länge in in c cm Flame length
250
200
Felső határ max. 5MW
150
100
50
0 100
150
200
Brennerleistung kW Burner Power inin kW 27
300
Oxipyr®-Flex a BULMET-nek, BG Inhalt Teljesítmény: 900 kW 90 Nm³/h földgáz 185 Nm³/h oxigén
Lánghosszúság 1 m - 2,5 m között változtatható
Oxipyr® - Égők oxigénnel és oxigénnel dúsított levegő módban
Oxipyr® -Air Folyamatos keveredésű Oxigén-Levegő-Gáz égő Alacsony-NOx lángnélküli tüzeléssel Szabadalmaztatás alatt Teljesítmény: 0,05 - 10 MW
Lángnélküli mód levegővel és oxigénnel 3000
1300 NOx [ppm] Ofentemp. [°C]
1200
NOx [ppm v]
0 mm
2000
1100
1500
1000
1000
900
500
800
TA Luft Limit 25 mm
0 0
10
20
0 mm 0 mm
25 mm
700 30
40
50
60
Sauerstoffanteil [Vol.-%]
29
70
80
90
100
Ofenraum tem p. [°C]
2500
Messer Égő Technológia áttekintése Minden típusú tüzelőanyaggal Földgáz, Olaj, Szén,...
Égő anyaga Acél, Nemfémes anyagok és Kerámia égők
Változtatható láng méretek Hosszúság, Alak, Impulzus, Sebesség
Hűtés Víz vagy önhűtéses
Begyújtás Belső vagy külső
Láng szabályzó rendszer és automatizálás Minden Partnernek személyre szabott megoldásra van szüksége
30
Messer – Széleskörű szakmai tapasztalat Több mint 500 db oxyfuel égőt építettünk az üvegiparnak Számos típusú kemencéhez 5t/nap-tól 250t/nap-ig
Kereszt tüzelésű rekuperatív
Üveg típusa Kihozatal (t/nap)
Oxyfuel égőkElőnyök Oxy-fuel Égők száma
15%-al megnövelt kihozatal
Nátrium-szilikát
110
2
Kereszt tüzelésű rekuperatív
Nátrium-szilikát
45
4
Kereszt tüzelésű rekuperatív
Nátrium-szilikát
30
2
U-tüzelésű rekuperatív
Nátrium-szilikát
30
2
30
2
15%-al megnövelt kihozatal
15
2
15%-al megnövelt kihozatal
U-tüzelésű regenerativ Kereszt tüzelésű rekuperatív
Boroszilikát Üveggyapot
12%-al megnövelt kihozatal; 25% tüzelőanyag megtakarítás; Minőség fejlesztés 20%-al megnövelt kihozatal 25% tüzelőanyag megtakarítás; Minőség fejlesztés 25%-al megnövelt kihozatal 25% tüzelőanyag megtakarítás; Minőség fejlesztés
31
25. Oktober 2006
Olvasztókád
Alkalmazások kereszttüzelésű üvegolvasztó kemencékben
Lángnélküli Oxipyr®- megoldások üvegolvasztó kemencékhez Olvasztási zóna – Lángnélküli égők – magas impulzus - Oxipyr®-F Bemeneti zóna - Lángnélküli égők – alacsony impulzus - Oxipyr®-F LI
Zone 1 Zone 2
Zone 1 Zone 2 Zone 3
Zone 3
Zone 4 Zone 5
Glasflox meeting 2008 33
Lángnélküli Oxipyr®- megoldások szimulációval (1)
Alacsonyabb hőmérséklet Kisebb terhelés Nincs láng Kisebb gőzképződés Glasflox meeting 2008 34
Lángnélküli Oxipyr®- megoldások szimulációval (2)
Glasflox meeting 2008 35
Alkalmazások bazaltolvasztó kemencében
Lángnélküli Oxyfuel tüzelés
Hideg kemence
Kemence hőmérséklet >900 °C
Oxipyr® bazaltolvasztó kemencében O2 lángnélküli tüzelés Magasabb termelékenység Hőmérséklet eloszlás ±20°C a kemencében 1500°C-on NOx <70 mg/Nm³ (5%O2) 1500 °C-on Égő: Propán/Földgáz Oxigén Cserélhető égőkő (cirkónium-dioxid mullit)
Számítógépes modellezés egy fritt olvasztó kemence oxigénes tüzelésénél
Hőmérséklet eloszlás a levegő Oxigénes dúsításánál
Hőmérséklet eloszlás O2
Gázáramlások összehasonlítása a kemencében
Köszönjük figyelmüket! A Messer Csoport nagy tapasztalattal rendelkezik a következő területeken is: Üveg polírozás Helyszíni gázellátás
