Сжигание топлива в обрабатывающей промышленности (стр. 43 )

В мире функционирует около ста печей, работающих в кислороднотопливном режиме, представляя приблизительно 4% всего производства стекла. С начала 90-х годов кислороднотопливное сжигание стало популярным главным образом в США, на данный момент оно применяется в 10% всего количества стекловаренных печей. Кислороднотопливное сжигание популярно в США, в основном, по экономическим причинам: иногда азот может применяться для неплавильных процессов на фабрике или для связанных продуктов, и тогда общая стоимость кислорода снижается. Более того, при применении данной технологии может наблюдаться увеличение мощности, а также улучшение качества продукта /33/. В Германии две стекловаренных печи по производству тарного стекла работают в кислороднотопливном режиме. Планируется ввод в работу еще нескольких, среди которых два участка по производству специального стекла /11, 27, 14/. В основном, кислороднотопливное сжигание применяется в производстве стекловолокна, ТВ-стекла, тарного и специального стекла /8/.

Помимо экологического аспекта, за счет отсутствия необходимости в регенераторах и рекуператорах, низкие инвестиции являются еще одним преимуществом, повышающим интерес производителей стекла к кислороднотопливному сжиганию. Более того, переход от печи с рекуперативным подогревом к кислороднотопливному сжиганию очень прост /14/. Для энергобаланса следует рассмотреть производство кислорода, и можно добиться сбережения энергии в случае эффективного восстановления тепла. Однако необходимо заметить, что связанные с этим эксплуатационные затраты выше по сравнению со сжиганием 100% воздуха в силу высокой цены на кислород, а также того, что данная технология пока не применима во всех сферах производства стекла /24, 28/. Тем более, что кислороднотопливное сжигание не является эффективным при плавке нитратсодержащей шихты, так как кислородное сжигание снижает только тепловые NOx /29/. Другой проблемой, о которой сообщалось несколько раз, является коррозия сверхструктуры и свода печи вследствие высоких концентраций летучих в печи. /14/

Побочные эффекты

Помимо NOx применением кислороднотопливного сжигания можно добиться снижения и других загрязняющих веществ: летучих компонентов, позволяющих осуществить значительную экономию сырьевого материала и частиц в специальном стекле (например, боросиликаты).

Можно ожидать энергосбережения и тогда, когда производство кислорода не рассматривается.

Тем не менее, за счет потребности в электроэнергии для производства кислорода общее энергопотребление остается таким же, как и для печей с традиционным сжиганием. /10, 14, 24/ К тому же, следует отметить, что перенос загрязнителей переходит на более раннюю стадию-производство электроэнергии, не решая, таким образом, проблему загрязнения.

3.5.1.1.8 Электрическая плавка

Технические аспекты

Стекломасса является проводником электроэнергии и, таким образом, может подогреваться через электроды, погруженные в ванну. Электроды, как правило, изготовлены из молибдена или платины, и располагаются в верхней, нижней части либо на стенках ванной стекловаренной печи. В печах с электроподогревом прямые выбросы не выделяются. К тому же, по сравнению с традиционными печами с регенеративным подогревом электрические плавильные печи демонстрируют несколько преимуществ, таких как надлежащий температурный контроль и собственный предварительный подогрев шихты, но следует также отметить некоторые недостатки:

·  загрязнение переносится на более раннюю стадию – производство электроэнергии;

·  срок службы электрической плавильной печи короче срока службы традиционной печи;

·  ограниченные размеры печи;

·  несовместимость стекла и электродов для некоторых составов стекла;

·  есть вероятность высоких эксплуатационных затрат в связи с энергозатратами. /15/

Применение электрической плавки в настоящее время ограничено до производства специального стекла, особенно хрусталя и стекловолокна /13, 24/. Во флоат-промышленности было построено несколько очень маленьких установок исключительно для видов стекла специальной разработки /14/.

Побочные эффекты

Применение электрической плавки переносит загрязнение на более раннюю стадию производства – на производство электроэнергии.

3.5.1.2 Вторичные меры по снижению выбросов

Несмотря на то, что снижение выбросов NOx может быть достигнуто за счет первичных мер, особенно посредством модификации сжигания и процессом дожигания /3R, в некоторых случаях можно применять вторичные меры для удовлетворения более жестким стандартам. Проверенными мерами по снижению NOx в производстве стекла являются процессы селективного некаталитического (SNCR) и каталитического восстановления (SCR).

3.5.1.2.1 Селективное некаталитическое восстановление (SNCR)

Технические аспекты

Аммиак инжектируется в перестехиометричесом соотношении в поток отходящих газов стекловаренной печи в диапазоне температур от 850 до 1100 °C. Данный температурный диапазон является важнейшим параметром для удовлетворительного преобразования NOx параллельно с предотвращением повышенной утечки аммиака. В регенеративных стекловаренных печах, как правило, вышеназванный температурный диапазон не может соблюдаться. Поэтому данная вторичная мера достаточно подходяща для печей с рекуперативным подогревом, хотя технология SNCR применяется также и в стекловаренных печах с регенеративным подогревом. /18, 27/

Преобразование NO2 и утечка NH3 являются результатом количества инжектируемого NH3: необходимо соответствующее распределение NH3 в отходящих газах для получения удовлетворительной степени преобразования и утечки аммиака. /11/

Процесс SNCR характеризуется относительно высокими затратами по сравнению с достаточной низкой эффективностью удаления NOx, как правило, около 50% /14, 19/, что недостаточно в соответствии с европейскими правилами. На сегодняшний день в Германии 6 стекловаренных установок оборудованы технологией SNCR, и планируется построить еще три /27/: две в США и одна в Швейцарии /24/. Эксплуатационные параметры 6 немецких установок приведены в таблице 7.

Таблица 7: Эксплуатационные параметры 6 установок SNCR в европейском секторе производства стекла /27/

Установка	1	2	3	4	5	6
Печь	рекуперация	рекуперация	рекупер-я	регенерация	рекупер-я	регенер-я
Технический/ Эксперимент.	технический	технический	технич.	технич.	технич.	технич.
Топливо	природ. газ	природ. газ	мазут	природ. газ/ мазут	природ. газ	природ. газ
Расход отходящих газов	10 000 м3/ч	10 000 м3/ч	25 000 м3/ч	25 000 м3/ч	10 000 м3/ч	20 000 м3/ч
Подача аммиака	после рекуператора	после рекуператора	между двумя рекуператорами	после первого регенератора	после рекуперат-а	середина регенерат-а
Растворенный/газообразный NH3	газообразный	газообразный	газообразный	раствор	газообразный	газообразный
Начало эксплуатации	1989 г.	1992 г.	1992 г.	1989/1990 гг.	1994 г.	1994 г.
Эффективность	84%	86%	75%	50-60%	80%	50-60%
Утечка аммиака	6 мг/м3	23 мг/м3	<30 мг/м3	<30 мг/м3	<30 мг/м3	<30 мг/м3
Содержание NOx в очищенных газах*	180 мг/м3	470 мг/м3	<500 мг/м3	<800 мг/м3	350 мг/м3	650 мг/м3

*данные значения относятся к содержанию О2 в отходящих газах объема 8 -%

Побочные эффекты

Загрязняющие вещества не выбрасываются ни в воду, ни в виде твердых отходов. Но может наблюдаться увеличение потребления энергии и утечки аммиака. Использование аммиака на производственном участке представляет потенциальную опасность.

3.5.1.2.2 Селективное каталитическое восстановление (SCR)

Технические аспекты

Восстановление оксидов азота по данному методу базируется на впрыске газообразного или водянистого аммиака в почти стехиометрическом соотношении в отходящие газы стекловаренной печи в присутствии катализатора и в температурном диапазоне от 300 до 400 °C. Можно достичь снижения NOx до 90%. Несколько лет назад в производстве стекла срок службы катализатора был снижен за счет присутствия сульфата натрия в отходящих газах, который блокирует и отравляет катализатор, но в наши дни срок службы катализатора может достигать 4 лет и поэтому SCR приобрело статус испытанной технологии. /27/ Тем не менее, SCR, применяемое в производстве стекла, всегда эксплуатируется электрофильтром с целью достижения концентраций натриевой пыли ниже 10 мг/м3, которая также может быть каталитическим ядом. По тем же причинам каталитического отравления предпочтителен природный газ, а не жидкое топливо, в качестве топлива. /14/

В Германии внедрено шесть установок SCR на стекловаренных заводах, в основном, в производстве специального стекла (например, стекло ТВ-экрана) /14/. В Номбурге (Франция) установка SCR была введена в эксплуатацию в 1997 году для производства флоат-стекла /19, 32/. В таблице 8 представлены эксплуатационные параметры SCR на шести немецких стекловаренных заводах.