آماده سازی بچ مواد اولیه در کوره های تولید شیشه ی مظروف

چکیده

این مقاله تجربیات عملی مربوط به یک سیستم آماده سازی بچ ماده ی اولهی را توصیف می کند که در اوایل دهه ی 80 توسعه یافته است. این سیستم با تماس مستقیم میان گاز خروجی و ماده ی اولیه، کار می کند. به دلیل اینکه این سیستم برای استفاده در مقادیر بالا خرده شیشه، طراحی شده است، عمدتاً در کوره های تولید شیشه ی مظروف، استفاده می شود.
به دلیل اینکه محدودیت های انتشار گردوغبار در نظر گرفته شده است، عایق کاری اضافی یک فیلتر غبارگیر، الزامی است. اثر پیش گرم کردن بچ ماده ی اولیه بر روی مصرف انرژی و نرخ کشش کوره، مورد بحث قرار گرفته است. به دلیل تماس مستقیم بین گاز و مواد اولیه، غلظت اکسید گوگرد، کلرین و فلورین در این جریان خروجی، کاهش می یابد. پیش گرم های بچ، در سیستم جریان گاز 4 کوره ی ری ژنراتوری، به صورت مجتمع می باشند. یک سیستم با ترکیب با یک کوره ی اکسیژن- سوخت، نصب می شود. اولین نصب این سیستم در سال 1987 انجام شده است. و بعد از ان سه مورد در بین سال های 1991 تا 1995 انجام شده است. سه تا از این سیستم ها، امروزه هم کار می کنند.
مشابه هر کوره ی ذوب شیشه ای، مصرف انرژی به طور قابل توجهی به میزان خرده شیشه، وابسته است و نرخ کشش کوره عموماً به گونه ای تنظیم می گردد که میزان صرفه جویی در مصرف انرژی 12 تا 18 % باشد. این میزان در مقایسه با کوره های بدون پیش گرم کن ماده ی اولیه می باشد. نرخ کشش مربوط به این کوره، می تواند در یک گستره ی مشابه، افزایش یابد و مصرف انرژی کوره بدین صورت، کاهش یابد.

بازده انرژی در صنعت شیشه

در اوایل دهه ی 80، فعالیت های زیادی در صنعت شیشه برای پیدا کردن روش های جدید به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی، انجام شده است. اثر عایق کاری اضافی کوره یا افزایش اندازه ی ری ژنراتورها بر روی مصرف انرژی، محدود می باشد. عایق کاری اضافی کوره نه تنها موجب می شود تا ساختار کوره پیچیده گردد، بلکه همچنین موجب می شود تا اثرات منفی بر روی عملکرد کوره ایجاد گردد. علت این مسئله این است که مشاهده و کنترل قطعات حیاتی سیستم در این حالت، پیچیده تر می شود. بهبود بازده هر پیش گرم کننده ی هوایی، خطی نیست اما عملکرد تقریبی اندازه بر روی ناحیه ی پیش گرم کن هوا، نیز محدود می باشد. نرخ جریان و ظرفیت حرارتی هوا، در حدود 10 % کوچکتر از مقادیر بدست آمده برای گاز جریان یافته می باشد. دمای گاز جریان یافته ای که از پیش گرم کن هوا، خارج می شود، به دلیل این شرایط عمومی، در گستره ی 400 تا 550 ℃ می باشد. رقیق شدن گاز جریان خروجی از کوره که به دلیل ایجاد نشتی در سیستم، ایجاد می شود، ممکن است منجر به کاهش دما شود اما این مسئله موجب بهبود کلی در سیستم نمی شود زیرا میزان انرژی موجود در هوای خروجی از سیستم، در این مورد، بدون تغییر باقی می ماند.
به همین دلیل، بسیاری از شرکت های تولیدکننده ی شیشه، در جستجوی راه حل های فنی به منظور بازگردانی انرژی به سیستم، هستند. این راه حل ها، باید با استفاده از حداقل، تجهیزات انجام شود. هم اکنون روش های مختلفی به منظور بازگردانی انرژی به سیستم ذوب شیشه وجود دارد که عمدتاً بر اساس ترکیبی از سیستم های بویلری و تولید انرژی الکتریکی می باشد. بازده سیستم های بویلری، به دلیل سطح دمای پایین گازهای خروجی از سیستم، پایین است. سرمایه گذاری برای یک سیستم بویلری و سیستم های همراه، نسبتاً بالاست. از این رو، استفاده از حرارت برای هر نوع کاربردی مانند حرارت دهی ساختمان ها، بسیار محدود است.

بهبود فرایند آماده سازی بچ مواد اولیه

ایده ی پیش گرم کردن مواد اولیه با استفاده از حرارت اتلاف یافته ی موجود از فرایند ذوب، هم اکنون در مراحل اولیه است اما بسیاری از مشکلات در مورد استفاده از این حرارت برای پیش گرم کردن مواد اولیه، وجود دارد. از جمله ی این مسائل، می توان به ایجاد واکنش های شیمیایی بین جریان گاز خروجی و ماده ی اولیه و آگلومره شدن مواد اولیه به دلیل وجود واکنش بین رطوبت و خاکستر سودا، اشاره کرد. این مسئله منجر به موجب می شود تا انتقال مواد اولیه، با مشکل مواجه شود.
محاسبات انجام شده بوسیله ی محققین نشان داده است که یک صرفه جویی در انرژی 12 تا 18 % بواسطه ی پیش گرم کردن مواد اولیه تا دمای 350 ℃ می شود. برخی از فاکتورهای اثرگذار عبارتند از:

• میزان خرده شیشه ی موجود در مخلوط ماده ی اولیه: در واقع هر پیش گرم کن ماده ی اولیه، تنها موجب افزایش حرارت مخلوط می شود و هیچ واکنش شیمیایی نباید در هنگام استفاده از خرده شیشه ی بالا، رخ دهد.
• رطوب در بچ ماده ی اولیه ی وارد شده به مخلوط، در پیش گرم کن، تبخیر می شود. در دمای پیش گرم برابر با 350 ℃، و یک میزان رطوبت 2 %، انرژی مورد نیاز برای تبخیر این میزان از آب، در حدود 10 % از انرژی انتقال یافته به مخلوط ماده ی اولیه در پیش گرم کن، می باشد.
• یک کوره با نرخ کشش بالا دارای شرایط بهتری نسبت به پیش گرم کن بچ هستند زیرا اتلاف های ایجاد شده در کوره به خودی خود، بوسیله ی پیش گرم شدن بچ اولیه، تحت تأثیر قرار می گیرد. در زمینه ی صرفه جویی های مطلق، اثر پیش گرم شدن مواد اولیه، معادل است اما از لحاظ صرفه جویی در انرژی نسبی، کل فرآیند یک کوره با نرخ کش بالا، دارای شرایط بهتری است.
• در مورد مقادیر بالا از بوستینگ الکتریکی، این ممکن است که در اصل مقادیری از انرژی الکتریکی را صرفه جویی کرد.
• سوخت ترجیح داده شده برای تأسیسات، باید حداقل میزان گوگرد را داشته باشد و میزان ناخالصی های غیر مجاز در این سوخت نیز نباید از میزان معینی بالاتر باشد. از این نقطه نظر، استفاده از گاز طبیعی، اولین انتخاب ما می باشد.

با در نظر گرفتن این فاکتورهای مخلتف در کوره های تولید شیشه ی مظروف که دارای نرخ کشش و میزان شیشه خرده ی بالا هستند، این مسئله منطقی می شود که از یک پیش گرم ماده ی اولیه استفاده شود. مخصوصاً برای تولید شیشه های سبز، این کوره ها با مقادیر بالایی شیشه خرده کار می کنند و اغلب میزان مصرف انرژی الکتریکی این کوره ها، بالاست. صرفه جویی در مصرف انرژی تحت شرایط عملی و بسته به طرح کلی کوره، بدست می آید. این موارد باید صرفه جویی و برای هر کوره به طور مجزا، محاسبه گردد. یک آنالیز جزئی نشان داده است که بهترین نتیجه در زمانی بدست می آید که احتمال افزایش نرخ ذوب شدن کوره ی مورد استفاده، بیشتر گردد. تحت این دورنما، پیش گرم کن های بچ، باید به عنوان یک بخش از کل سیستم کوره، برنامه ریزی گردد و به عنوان بخشی مجزا از تأسیسات در نظر گرفته نمی شود.

ملاحظات محیط زیستی

در اصل، 4 پارامتر انتشاری باید با توجه به گازهای خروجی از کوره ی ذوب شیشه، در نظر گرفته شود. مقادیر موجود در براکت، بر اساس قانون سال 1986، تدوین شده اند:

• گردو غبار (50 میلی گرم بر متر مکعب)
• اکسیدهای نیتروژن (1.8- 3.5 گرم بر متر مکعب)
• اکسید گوگرد ( 1.8 گرم بر متر مکعب)
• هالیدها ( HCl: 30 گرم بر متر مکعب، HF: 5 گرم بر متر مکعب)

برای سیستم پیش گرم ماده ی اولیه ای که به صورت مستقیم کار می کنند، محدودیت مربوط به غلظت گردوغبار یک مسئله تلقی می گردد. غلظت های نمونه وار برای گردو غبار در کوره های ذوب شیشه ی استاندارد، در گستره ی 150-200 mg/m^2 می باشد. به علت ایجاد این توسعه در دهه ی 80 (مخصوصاً در آلمان)، نصب سیستم فیلتری به منظور کاهش غلظت گردوغبار در گاز خروجی از کوره، انجام شده است. عموماً فیلترهای گردوغبار به همراه سیستم های نم گیر، همراه می شوند. در این سیستم های نمگیر، کلسیم هیدرات یا خاکستر سودا، می تواند به منظور گرفتن اکسیدهای گوگرد و هالیدها، از سیستم گاز خروجی، استفاده شود. یک اثر مستقیم فرایند پیش گرم سازی ماده ی اولیه بر روی غلظت اکسیدهای گوگرد، مورد انتظار نیست، تنها یک کاهش میزان اکسیدهای نیتروژن، و صرفه جویی در مصرف انرژی، مورد انتظار است.
جنبه ها و توسعه ی پیش گرم های بچ ماده ی اولیه
تقاضاهای اساسی برای پیش گرم های بچ ماده ی اولیه به صورت زیر طبقه بندی شده است:

• تغییرات مینیمم در شرایط عملیاتی موجود در کارخانه
• عملیات های موازی با کوره ها، با و بدون پیش گرم کن بچ می تواند به یک بخش انتقال یابد.
• استفاده از حداقل تعداد بخش متحرک
• عدم مصرف انرژی اضافی
• عمر مفید طولانی با حداقل نگهداری مورد نیاز
• طول نگهداری مینیمم
• تغییر حداقل در طراحی کوره
• امکان اضافه شدن بخش های اضافی به بخش های موجود

این تنها نیازمندی های اصلی است و می توان موارد دیگری را در نظر گرفت. پیش گرم کن نینبورگ، یک راه حل مناسبی است که بوسیله ی ان، تقاضاهای توصیف شده در اینجا، به طور کامل، برطرف گردد. این نوع از زپیش گرم کن، بوسیله ی Helmut Roloff توسعه یافته است.
جنبه و عملکرد اساسی این نوع پیش گرم کن، در شکل 1 نشان داده شده است. پیش گرم کن مواد اولیه، جایگزین هاپرهای مواد اولیه شد اند که معمولاً در بالای بخش شارژ مواد اولیه، نصب می گردد. جریان گازهای خروجی از کوره، بوسیله ی بخش هایی کنترل می گردد که به آنها، المان های سقفی گفته می شود. این بخش ها بوسیله ی مخلوط بچ مواد اولیه، در بر گرفته شده اند. امروزه، 8-10 لایه ی سقفی وجود دارند که در بین لایه های مختلف و در دیواره های خارجی پیش گرمکن، قرار گرفته اند. به دلیل جریان عمودی مربوط به مخلوط بچ، یک فضای خالی در زیر سقف، وجود دارد. این فضای خالی به منظور هدایت جریان گاز به دخل پیش گرم کن، ایجاد شده است و دما در انتهای پایین تر آن، در حدود 400-450℃ می باشد.
از اوایل دهه ی 80، انواع مختلفی از پیش گرم کن ها ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. این بخش ها به صورت آفلاین و مجزا از کوره ی ذوب شیشه، کار می کنند. بسیاری از بهبودها هم اکنون در ورژن آزمایشی و آفلاین، آن انجام شده است، مخصوصاً سیستم ارتباطی میان لایه های مختلفی که در آنها بخش پایین تر، باز است و بدین شکل، تضمین شده است که هر گردوغباری که در دیواره ها، رسوب کرده است، بوسیله ی جریان به طور دوباره به جریان، وارد می شود. تنها آزمایشات اندکی در مورد رفتار ذوبی بچ در کوره های واقعی، ممکن می باشد. برخی از نسخه های معمولی به گونه ای عمل کرده اند که در آنها، ذوب شدن بچ پیش گرم شده، تسریع شده است. حتی احتمال اساسی به منظور ساخت سیستم پیش گرم بچ اولیه، می تواند در آزمایش های آفلاین، نشان داده شود. استفاده ی عملی از این سیستم ها، از دسامبر 1987 شروع شد.
نصب در کوره های ری ژنراتوری کراس فایر (CROSS FIRED REGENERATIVE FURNACES)
در نظر گرفتن ملاحظات اساسی با توجه به فرایند پیش گرم بچ ماده ی اولیه که قبلاً گفته شد، کوره ی انتخاب شده برای نصب اولیه ی یک پیش گرم کن، یک انتخاب ایده آل است. این کوره در واقع یک کوره ی شیشه ی سبز است که در نرخ های کشش بالا، و مقادیر بالای خرده شیشه، کار می کند. برخی از داده های اساسی مربوط به این کوره، عبارتست از:
نوع کوره: پیش گرم کن ری ژنراتوری هوا از نوع کراس فایر
تعداد مشعل ها: 4 جفت
شار کننده ی بچ: 5 عدد
ناحیه ی ذوب: 82 m^2
نرخ کش: 260- 310 t/d
نوع شیشه: سودالایم، سبز، بالاتر از 80 % خرده شیشه در بچ ماده ی اولیه
سوخت: گاز طبیعی نوع L
بوستینگ: 800- 1400 kW
به دلیل تماس مستقیم میان گاز خروجی و مواد اولیه در پیش گرم کن و به دلیل محدودیت های بحث شده در زمینه ی غلظت گردو خاک، پیش گرم کن بچ اولیه به همراه یک رسوب دهنده ی الکترواستاتیک، نصب می شود.
این پیش گرم کن بچ، به خودی خود، به جای هاپر، نصب می شود و در بالای حفره ی خروجی کوره، نصب می گردد. در مورد کوره های کراس فایر، پیش گرم کننده دارای عرضی مشابه با کوره است. عمق این بخش در حدود 2 تا 2.5 متر و ارتفای آن برابر با 20 m است. مقدار مواد اولیه در حدود 70 الی 80 تن است که این بچ ، مخلوطی از بچ معمولی و خرده شیشه است. این بچ از مخزن ماده ی اولیه، بواسطه ی ادواتی به کوره می رسد. علاوه بر پیش گرم کن، یک مسیر فرعی از مواد اولیه، نیز در این بخش نصب می گردد. وزن چارچوب فولادی مد نظر برای پیش گرم کن، به تنهایی در حدود 20 تن است.
اولین گزارش در مورد تجربیات مربوط به این سیستم های پیش گرم، در یکی از فصول کمیته های فنی جامعه ی شیشه ی آلمان (DGG) ارائه شده است. مصرف انرژی ویژه این کوره ها، در حدود 3550 Kj/kg می باشد. یک آنالیز دقیق بر روی تعادل انرژی این کوره که فاکتورهای مهمی مانند بوستینگ الکتریکی، اندازه ی ری ژنراتور، خشک شدن و پیش گرم شدن بچ اولیه را در نظر گرفته است، نشاندهنده ی تطابق خوب میان مصرف انرژی ویژه ی این کوره با مقادیر محاسبه شده است. صرفه جویی انرژی بدست آمده برای این کوره، در حدود 16 % بود که این مسئله بعد از در نظر گرفتن فاکتورهای اثرگذار مختلف، بدست آمده است.
این کوره نشاندهنده ی شواهد عملی خوبی بوده است که نشاندهنده ی عملکرد موفقیت آمیز کوره ی ذوب شیشه با پیش گرم کن ماده ی اولیه می باشد. این مسئله همچنین نشان داده شده است که صرفه جویی انرژی محاسبه شده، در عمل نیز قابل حصول باشد. این کوره بیش از 12 سال کار کرد و خروجی کل آن در حدود 1.1 میلیون تن شیشه بود.
حتی اولین نصب این پیش گرم کن، موفقیت آمیز بوده است و تجربه نشان دهنده ی برخی بهبودها در این سیستم بوده است. نکته ی اصلی تقاضا برای یک انتقال بهبود یافته از ماده ی اولیه می باشد که بوسیله ی آن، از هر گونه آگلومره شدن بچ مواد اولیه، جلوگیری شود و گردوغبار موجود در گاز خروجی، از پیش گرم کن، خارج شود. این پیش گرم کن، باید یکی دوبار در سال، تمیز شود.
در سال 1999، کوره تعمیر شد و از لحاظ بسیاری جوانب، اصلاح گردید. ناحیه ی ذوب از 82 متر مربع به 112 متر مربع ازدیاد طول پیدا کرد. ری ژنراتور و سایر اجزای اطراف کوره، در طراحی جدید کوره، قرار داده شد. ساختار استاتیک و بخش فعال پیش گرم کن، تقریباً بدون تغییر باقی ماند. کانال های گاز خروجی از کوره در سه لایه ی بالایی، به یک مسیر موازی جریان، متصل شده تا بدین صورت، سرعت گاز خروجی، به طور قابل توجهی، کاهش یابد.
در مقایسه با طراحی اصلی، ورژن کنونی، موجب افزایش اطمینان به عملیات شده است. مصرف انرژی متوسط در طی 7 سال اولیه، 3367 KJ/kg بوده است که این انرژی شامل بوستینگ الکتریکی است. بعد از تصحیح بوستینگ الکتریکی، انرژی ویژه بر اساس بخش ذوب شده با گاز طبیعی، برابر با 3648 KJ/kg می باشد. این کوره هم اکنون حدود 9 سال است که در حال کار می باشد. شکل 2 نشاندهنده ی مصرف انرژی ویژه برای این کوره بعد از بازسازی و به صورت تابعی از نرخ کشش برای 9 سال اول می باشد.
مثال دیگر که به طور جزئی، مورد بررسی قرار می گیرد ، کوره ی #1 در نینبورگ می باشد. این کوره، در سال 1991، به عنوان یک کوره ی جدید، شروع به کار کرد. این کوره، همچنین دارای یک پیش گرم کن بچ می باشد که از ابتدای شروع به کار، بر روی کوره بسته شده بود. داده های اساسی مربوط به این کوره، به صورت زیر می باشد:

• نوع کوره: کراس فایر با پیش گرم کن ری ژنراتوری برای هوا
• تعداد مشعل ها: 4 جفت
• تعداد شارژ کننده های مواد اولیه: 6 عدد
• ناحیه ی ذوب: 108 متر مربع
• نرخ کشش: 260- 340 t/d
• نوع شیشه: سودالایم، فلینت، 40-70 % خرده شیشه در بچ اولیه

به دلیل تولید شیشه ی فلینتی، میزان این ماده در کوره، نسبت به کوره ی تولید شیشه ی سبز، کمتر است. در 2-3 سال ابتدایی، میزان خرده شیشه، عموماً کمتر از 50 % است که علت آن، بهبود کیفیت این شیشه ها می باشد. این کوره تا سال 1995 کار می کرد و زمان خارج از سرویس شدن این کوره اندک بود تا اینکه در سال 2004، یک تعمیر گرم بر روی آن انجام شد. در سال 2005، این کوره دوباره بازسازی شد و طراحی اساسی آن، تغییر داده شد. تنها تغییرات اندکی در ساختار کوره، انجام شد. پیش گرم کن بچ ماده ی اولیه، بر اساس تجربه ی موجود در کوره ی شیشه ی سبز، که در بالا، بدان اشاره شد، بهینه سازی گردید.
شکل 3 نشاندهنده ی مصرف ویژه ی این کوره به عنوان تابعی از نرخ کشش ویژه ای است که بر اساس نتایج بدست امده در طی 3 سال بعدد از تعمیر، ترسیم شده است. در اصل، نتایج مشابه با نتایج مربوط به کوره ی #4 نینبورگ، می باشد. مصرف انرژی ویژه ی متوسط در این کوره برابر با 3870 KJ/kg می باشد که این مقدار 6 % نسبت به کوره ی شیشه ی سبز، که در بالا بدان اشاره شد، بالاتر است. اما این کوره، بدون بوستیگ، کار می کند و نرخ های کشش و میزان خرده شیشه در کوره ی شیشه ی سبز، کمتر است. همین میزان خرده شیشه ی کمتر، توصیف می کند که چرا میزان مصرف انرژی ویژه، بالاتر است.
یک کوره ی ثانویه شیشه ی مجهز به پیش گرم کن بچ، در سال 1995 در نیونهاگن (Neuenhagen) ساخته شد. این داده های فنی که در مورد این کوره است، در اصل مشابه چیزی است که در کوره ی #1 نینبورگ، مشاهده شد.
اولین تأسیسات پیش گرم کن بر اساس کوره های ری ژنراتوری کراس فایر، ساخته شده اند. دو دلیل وجود دارد که چرا استفاده از این کوره ها به حالت کراس فایر، بهتر است:
• کوره های کراس فایر می تواند با استفاده از یک داگ هوس (doghouse) شارژ شوند. استفاده از این بخش ها، این اطمینان را حاصل می کند که جریان ثابتی از بچ، در کل عرض پیش گرم کن ماده اولیه، ایجاد شود.
• در کوره های کراس فایر، همواره ناحیه ی ای با هوای کمتر وجود دارد و سرعت هوای خروجی میان اولین مشعل و داگ هوس نیز در آنها پایین تر است. به دلیل تابش حرارتی ایجاد شده از بخش های بیرونی کوره به جهت داگ هوس، بچ ماده ی اولیه هم اکنون یک سطح مذاب با یک لایه ی نازک از شیشه ی مذاب بر روی بخش بالایی، ایجاد می شود. این رفتار منجر به یک ایجاد یک غلظت گردوغبار پایین در جریان ورودی به ری ژنراتور، می شود.

کوره های اکسیژن سوخت و اند فایر (End Fired)

وضعیت شارژ در کوره های اند فایر در کل، در کل نسبت به وضعیت کوره های کراس فایر متفاوت می باشد.
• جریان ماده ی اولیه به داخل یک داگ هوس مفرد انتقال می یابد که دارای ناحیه ی سطحی کوچکتر می باشد و دارای یک حفره به سمت کوره است. در برخی موارد، دو داگ هوس وجود دارد اما حتی در این حالت نیز وضعیت مشابه است.
• بعد از ورود مواد اولیه به داخل کوره، مخلوط فوراً در تماس با جریان هوا پیش گرم یا جریان گار خروجی قرار می گیرد و فضای احتراق را در جهت ری ژنراتور، پر می کند. نحوی عبور ماده ی اولیه در داخل کوره و محفظه های ری ژنراتور، برای کوره های کراس فایر، مطلوب است.
به دلیل این تفاوت ها در نصب پیش گرم کن بچ بر روی کوره ی اند فایر، این کوره از دید اول، پیچیده تر است و دارای ریسک های فرایندی بالاتری است. در سال 1992، اولین پیش گرم کن با این طراحی، در کوره ی #6 در کارخانه ی وهلستدت ، نصب گردید.
• نوع کوره: اند فایر با پیش گرم کن ری ژنراتوری هوا
• داگ هوس: یکی در سمت چپ
• ناحیه ی ذوب: 70 متر مربع
• نرخ کشش: 200-240 t/d
• نوع شیشه: سودالایم، فلینتی و سبز، 40- 85 % خرده شیشه در بچ
• سوخت: گاز طبیعی نوع H (36000 KJ/m^3)
• بوستینگ: عمدتا برای شیشه ی سبز، استفاده می شود.
حتی مصرف انرژی و رفتار ذوب شدن آنها مشابه است. اولین راه حل انتخاب شده برای انتقال ماده ی اولیه از کوره به پیش گرم کن بچ رضایت بخش نبود. این پیش گرم کن، شامل دو قسمت با یک طرح شبه درجه دو می باشد که در کنار داگ هوس، واقع شده است. در هر بخش از این دو بخش، یک بخش مدور بزرگ، که وظیفه ی لرزاندن ناودان را دارند، نصب شده است. از دو ناودان مواد اولیه، برای انتقال مکانیزه ی مواد اولیه به دو طرف استفاده می شود. در طی سال اول، انسدادهای زیادی در این بخش ها، رخ داد.
مشکل انتقال ماده ی اولیه در این کوره، با نصب نوار نقاله های حلزونی در زیر پیش گرم کن ماده ی اولیه، اصلاح گردید. زیر هر بخش قوس دار، 5 عدد نوار نقاله و در مجموع 10 نوار نقاله ی حلزونی، در این کوره، وجود داشت. ارتباط با ماشین شارژ کننده از طریق دو نوار نقاله ی حلزونی اضافه ایجاد می شد که این بخش، جریان ماده ی اولیه ای را که از 10 نوار نقاله ی اشاره شده در بالا، ایجاد شده بود، را جهت دهی می کردند. با نصب این بخش، مشکل انتقال مواد به طور موفقیت آمیز، حل گردید. این کوره به مدت 13 سال برای تولید شیشه ی سبر و شیشه ی فلیتی، مورد استفاده قرار گرفت. در سال 2005، این کوره به دلایل تجاری، بسته شد.
یکی دیگر از پیش گرم کن های نوع نینبورگری، در سال 1997 نصب گردید. این کوره در دوسلدولف، نصب شد. این کوره برای تولید شیشه های فلینتی، استفاده شد و به دلایل تجاری در سال 2005، بسته شد.
در زیر، اطلاعاتی در مورد تأسیسات پیش گرم کن ماده ی اولیه را که در نینبورگ، نصب گردیده شده است، نشان داده شده است.

رفتار محیط زیستی

عموماً فرایند پیش گرم کردن بچ ماده ی اولیه، موجب می شود تا میزان انرژی موجود در گازهای انتشار یافته، بازیابی گردد و بدین شکل، در مصرف انرژی صرفه جویی گردد. اولین پارامتر مهم در این زمینه، کاهش میزان انتشار گاز اکسید نیتروژن از کوره می باشد که در اینجا، میزان انتشار از 6- 7 کیلوگرم اکسیدهای نیتروژن نسبت به تن به 1 کیلوگرم اکسید نیتروژن در تن، کاهش یافته است. از لحاظ غلظت اکسید نیتروژن در گاز خروجی از کوره، این گاز از میزان 3000-4000 mg/m^3 به کمتر از 800 mg/m^3 کاهش یافته است.
به دلیل توسعه ی این رویه در کشور آلمان و کشورهای همسایه، غلظت گردوغبار در گاز خروجی از کوره های ذوب شیشه، از 150 mg/m^3 به 50 mg/m^3 کاهش یافته است. به دلیل اینکه اکسیدهای گوگرد نیز مانند مواد هالیدی باید از گازهای خروجی از کوره، زدایش یابد (بر اساس قانون)، یک رآکتور جذبی از جنس هیدروکسید کلسیم یا جوش شیرین، به این تأسیسات افزوده شده است. گردوغبار نیز باید با استفاده از یک سیستم فیلتر مناسب، حذف گردد. به دلیل این مسائل، رسوب دهنده های الکترواستاتیکی، به عنوان ادواتی استاندارد در این کاربردها، مطرح شدند.
به دلیل اینکه در یک پیش گرم کن مواد اولیه، مواد اولیه در تماس مستقیم با گازهای خروجی است، این رویه موجب افزایش میزان انتشار گردوخاک می شود و از این رو، استفاده از سیستم های فیلتر در این کوره ها، الزام آور می شود. تمام پیش گرم کن های ماده ی اولیه که در این مقاله، به آنها اشاره شد، ترکیبی از سیستم های فیلتری می باشند.
مقادیر مربوط به غلظت گردوغبار در جریان گازهای خروجی از کوره، در زیر، آورده شده است.
بدون وجود یک پیش گرم کن مواد اولیه، غلظت گردوخاک در جریان گاز خروجی ، بعد از رسوب دهنده، مشابه کوره ها می باشد. در این حالت، باید از هیدروکسید کلسیم یا جوش شیرین برای پالایش گاز خروجی و پیش از ورود آن به رسوب دهنده، استفاده شود.
در زیر یک مثال از غلظت های اکسید گوگرد، HCl و HF را در گاز خروجی از یک کوره ی ذوب شیشه را که مجهز به پیش گرم کن می باشد، نشان می دهد.
نتایج نشان می دهد که تمام محدودیت های مربوط به قانون کنونی که در حال حاضر حاکم است، می تواند با استفاده از سیستم های پیش گرم کن کنونی به همراه رسوب دهنده های الکترواستاتیک، برطرف گردد.
در این میان، استفاده از سدیم سولفات به عنوان عامل تصفیه کننده، در کوره های مختلف مجهز به پیش گرم کن، کاهش یافته است. علت این مسئله، این است که میزان قابل توجهی از اکسید گوگرد، HCl و HF در جریان گاز خروجی، می تواند بدون افزودن هیدروکسید کلسیم یا جوش شیرین، ایجاد شوند.

نتیجه گیری

20 سال بعد از استفاده از اولین پیش گرم کن های ماده ی اولیه در نینبروگر، این شرکت، توانست کوره ی ذوب فلزی را طراحی کند که قابلیت اطمینان قابل توجهی است. صرفه جویی عملی در مصرف انرژی در مقایسه با کوره های ذوب شیشه ای که مجهز به پیش گرم کن ماده ی اولیه نیستند، در حدود 15 % است و این مسئله با انتظارات مربوط به مدل های ریاضی نیز تطابق دارد. پیش گرم های ماده ی اولیه باید به عنوان بخشی از یک کوره، عمل کرده و با بخش هایی همچون رسوب دهنده های الکترواستاتیک، مجتمع گردند. بر اساس صرفه جویی در مصرف انرژی، پیش گرم کن های ماده ی اولیه همچنین موجب بهبود وضعیت محیط زیستی فرایند ذوب شیشه، می شوند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد