Czytaj także -

Aktualne wydanie

okladka ss-06-2018

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

RODO baner1

 aby móc przekazywać Ci informacje o nowych wyrobach, technologiach i wydarzeniach

 

 

z branży szklarskiej, okiennej i fasadowej

 

 

zgodnie z nowymi przepisami o ochronie danych osobowych RODO - WIĘCEJ INFORMACJI

 

25575923 

 

20180633kongres ppoz 750x150

 

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 

 

Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim. Część 3
Data dodania: 12.10.09

Trzecia część artykułu (poprzednie opublikowaliśmy w nr 5/2009 i 6/2009 „Świata Szkła”) jest kolejną, w której przedstawiane są możliwości stosowania badań termowizyjnych w przemyśle szklarskim. W części tej pokazane jest zastosowanie termowizji w diagnostyce agregatów produkcyjnych do oceny ich energochłonności i poprawy ich pracy cieplnej. Przedstawione są możliwości wykorzystywania termowizji w zmniejszaniu zużycia energii poprzez optymalizację opalania pieców szklarskich.

Wprowadzenie
     Podstawowym celem wielu firm projektujących i dostarczających piece szklarskie jest ciągła ich modernizacja pod kątem uzyskania wysokiej efektywności topienia, przy zachowaniu wymaganej przez technologów wysokiej jakości szkła. Konieczność dostosowania się do ograniczeń ekologicznych odnośnie emisji gazowych i pyłowych zanieczyszczeń spalin powoduje, że stosuje się coraz powszechniej nowoczesne, niskoemisyjne systemy opalania. Osiągnięte to zostaje poprzez stosowanie udoskonalonych konstrukcji palników, odpowiednie dobranie konstrukcji pieca do założonej wielkości produkcji oraz, przede wszystkim, przez optymalne doregulowanie parametrów eksploatacyjnych opalania. Coraz wyższe wymagania technologiczne oraz ekologiczne aspekty minimalizacji zanieczyszczeń emitowanych z topliwnych pieców szklarskich powodują, że istnieje potrzeba badania ich pracy. Dotyczy to głównie procesów spalania zachodzących w obszarze przestrzeni ogniowej pieców oraz na drodze spalin od przelotów palnikowych poprzez komory regeneracyjne i kanały spalinowe aż do komina.

Nowoczesne konstrukcje pieców szklarskich i sposoby badania ich pracy cieplnej
     Procentowe zużycie energii w poszczególnych fazach procesu technologicznego w hutach szkła wskazuje, że najbardziej energochłonnym elementem produkcji jest topienie masy szklanej. Problemem niezmiernie istotnym dla sprawności energetycznej i efektywności ekonomicznej jest odpowiedni dobór wielkości i konstrukcji pieca. Na bazie dotychczasowych tendencji panuje przekonanie że korzystniejsze jest stosowanie:
● regeneracyjnych, poprzeczno-płomiennych systemów opalania dla dużych pieców przy produkcji szkła opakowaniowego powyżej 250 Mg/24 h oraz dla szkła płaskiego produkowanego metodą float i ciągnionego;
● regeneracyjnych U-płomiennych systemów opalania dla pieców do 250 Mg/24 h, przy których proces spalania paliwa przebiega na znacznie dłuższej drodze, przy o wiele dłuższym czasie termicznego oddziaływania płomienia na zestaw i lustro szkła, a zatem większa część całkowitej ilości ciepła zostanie przekazana do masy szklanej.
● rekuperacyjnych pieców typu UM przy wydobyciach dobowych poniżej 40 Mg/24 h, gdyż wtedy występuje efektywniejsze spalanie paliwa za pomocą palników kinetycznych.

     Zagadnieniem zasadniczym dla efektywnej pracy pieców szklarskich jest dokonanie właściwego wyboru konstrukcji przelotów palnikowych i przestrzeni ogniowej zapewniającej prawidłowe ukształtowanie płomienia, a zatem intensyfikacji wnikania ciepła do masy szklanej. Efektywność funkcjonowania układu opalania pieca topliwnego warunkowana jest dwoma czynnikami:
● możliwością maksymalnego wykorzystania ciepła powstającego w wyniku spalania paliwa w przestrzeni ogniowej,
● minimalizacją strat kominowych poprzez zawrócenie jak największej ilości ciepła do procesu technologicznego.

     Warunkiem prawidłowej pracy systemów grzewczych jest, obok właściwego zaprojektowania, regulacja palników gwarantująca odpowiednią długość i geometrię płomienia. Jak wykazały prace badawcze obniżenie zużycia paliwa jest proporcjonalne do wzrostu pokrycia płomieniem lustra szkła, dlatego też przy projektowaniu dąży się do jego zwiększenia i zmaksymalizowania długości płomieni, np. przez zastosowanie pieców U-płomiennych. Często jednak, zwłaszcza w dłuższym okresie eksploatacji, następuje rozszczelnienie i rozregulowanie pieca, powodując występowanie pewnych nieprawidłowości w pracy systemów opalania, wynikających z uszkodzenia (spękania lub przytkania) kształtek palnikowych (rys. 1-3). Powodować to może odginanie się płomienia w kierunku np. sklepienia i podwyższenie temperatury jego pracy a w konsekwencji nadmierne jego zużycie i większe straty ciepła. Niekiedy występują nieprawidłowości polegające na zarastaniu, zagruzowaniu, nadtapianiu i utracie drożności przelotów palnikowych, co powoduje zaburzenia w geometrii płomienia i w pracy systemów opalania (rys. 6-7).

     W przodujących gospodarkach rozwiniętych krajów świata wprowadza się w przemyśle szklarskim nowoczesne rozwiązania w sferze cieplno-konstrukcyjnej pieców i systemów opalania poprawiające ich efektywność energetyczną i obniżające emisję NOX.

     Realizowane jest to poprzez optymalizację opalania: niskotemperaturową recyrkulację spalin, stopniowanie powietrza (powietrze dopalania), spalanie stadialne (ponowne spalanie gazu) tzw, „reburning”, spalanie kaskadowe oraz stosowanie palników niskoemisyjnych. Stosuje się również modyfikacje konwencjonalnych systemów opalania paliwowo-powietrznych przez wzbogacanie powietrza tlenem i systemu tlenowo-paliwowego z czystym tlenem. Palniki niskoemisyjne to np. palniki paliwowo-powietrzne Low NOX, palniki z wstępnym podgrzaniem gazu o świecącym płomieniu (z samokarburyzacją), palniki pulsacyjne (oscylacyjne, wstrząsowe). Dąży się również do znacznej hermetyzacji wnętrza pieca dowodząc, że efektywność energetyczna i redukcja tlenków azotu w spalinach uzależniona jest od ciśnienia w piecu, właściwie dobranej stechiometrii spalania, eliminacji niekontrolowanej infiltracji powietrza z zewnątrz przez otwory i oddziaływania powietrza chłodzącego końcówki dysz palnikowych i kamery obserwacyjne.

Analiza pracy systemów grzewczych pieców szklarskich za pomocą termowizji
     Najistotniejszym zagadnieniem podczas eksploatacji topliwnych pieców szklarskich jest obok ich bezawaryjnej, możliwie jak najdłuższej pracy w okresach między remontami, uzyskanie wysokiej efektywności topienia. Przy czym najczęściej dąży się do optymalnego wykorzystania energii poprzez właściwe nią sterowanie, zwłaszcza tam, gdzie konieczna jest stałość procesu technologicznego. Zasadniczo opalanie pieca reguluje się wg tzw. termopary prowadzącej w sklepieniu, jednak kontroluje się też rozkład temperatur (za pomocą termopar) na długości pieca w obszarze przestrzeni ogniowej pod sklepieniem i w masie szklanej, aby utrzymać zadany reżim temperaturowy. Ciśnienie w przestrzeni ogniowej, w poszczególnych strefach pieca powinno być utrzymywane na niewielkim plusie. Ma to zapobiec niekontrolowanej infiltracji powietrza do wnętrza pieca lub nadmiernemu wybijaniu spalin na zewnątrz przez otwory, czyli ogólnie mówiąc szczelności pieca i właściwej pracy systemów grzewczych (rys. 2-5).

     Zastosowanie metody termowizyjnej w ocenie rozkładów temperatury na zewnętrznych powierzchniach pieców w obszarze przestrzeni ogniowej pozwala zlokalizować miejsca o podwyższonych temperaturach. Wyniki badań, oprócz tego że mogą być wykorzystane do oceny stanu technicznego, dają informacje o ustawieniu palników, symetrii bądź asymetrii opalania i – w połączeniu z regulacjami cieplnymi – wpływają na poprawę warunków pracy materiałów ogniotrwałych (rys. 6-8). Równocześnie możliwa jest eliminacja niepożądanych strat ciepła przez obmurze. Badania termowizyjne mogą być wykorzystane także przy ocenie pracy cieplnej urządzeń do odzysku ciepła (regeneratorów lub rekuperatorów). Porównanie rozkładów temperatury daje informacje o procesie spalania w poszczególnych palnikach oraz skuteczności zaizolowania i szczelności poszczególnych przelotów palnikowych czy komór regeneracyjnych (rys. 9-15).

  

Termowizja jako metoda wykrywania nadmiernych strat ciepła przez obmurze pieców
     Stale rosnące ceny nośników energii powodują, że coraz większego znaczenia nabierają prace mające na celu zmniejszenie zużycia energii. Przemysł szklarski ze względu na prowadzenie procesów technologicznych w wysokich temperaturach (przede wszystkim topienie) wymaga dużego zapotrzebowania ciepła i jest energochłonny. Analiza pracy cieplnej pieców topliwnych pozwala stwierdzić, że znaczna ilość entalpii fizycznej spalin, pomimo stosowania regeneracyjnego lub rekuperacyjnego systemu odzysku ciepła, idzie na straty. Można przyjąć, że około 50% tych strat to straty kominowe, zaś druga połowę stanowią straty przez obmurze pieca i kanały spalinowe.

     Optymalizowanie wykorzystania energii realizuje się poprzez właściwe nią sterowanie przy pomocy systemu komputerowego i okresowe kontrolne analizy spalin wzdłuż ciągu spalinowego oraz kontrole ciśnienia w piecu i temperatury spalin odlotowych do komina. Prawie nigdzie nie kontroluje się jednak strat cieplnych przez obmurze, przede wszystkim ze względu na koszt i czas potrzebny przy stosowaniu konwencjonalnych technik pomiaru temperatury (termopary, pirometry). Jednym z bardziej wygodnych sposobów określenia tych strat jest zastosowanie technik termowizyjnych. Za pomocą badań można zidentyfikować obszary o podwyższonych temperaturach lokalizując miejsca największych strat ciepła (rys. 5, 8-11). Najczęściej są to obszary sklepienia części topliwnej, zwłaszcza w obszarach szczelin dylatacyjnych (rys. 9) oraz przy kształtkach termoparowych, czy w miejscach, gdzie dokonano naprawy (rys. 10, 11), lecz także przypadkowe miejsca nawet w obszarach zaizolowanych, gdzie następuje stopniowe rozszczelnianie pieca (rys. 6-8) Są to także przeloty palnikowe najczęściej na łączeniu ich z przestrzenią ogniową pieca (rys. 12, 13) oraz z komorami regeneratorów, obszary ścian bocznych części topliwnej w pobliżu otworów wziernikowych (rys. 2, 5), niekiedy są to bloki oporowe sklepienia oraz łączenia ścian bocznych ze szczytowymi (rys. 4). Po latach eksploatacji następuje rozszczelnienie pieców na łączeniu basenów topliwnych ze ścianami w przestrzeni ogniowej (rys. 3) oraz kształtek palnikowych (rys. 1), co jest istotne, gdy pracują na odciągu. Duże straty ciepła mogą występować przez ściany boczne pieców w obszarze przestrzeni ogniowej, gdy są one niestarannie zaizolowane (rys. 5) oraz przez ściany regeneratorów, gdy nastąpiło ich rozszelnienie (rys. 14). Badania termowizyjne pozwalają także na praktyczne sprawdzenie jakości i układów zastosowanych materiałów izolacyjnych na powierzchniach pieców i urządzeń do odzysku ciepła (rys. 5, 6, 15).

  

Podsumowanie
     Przemysł szklarski ze względu na fakt, iż pracuje na agregatach w sposób ciągły oraz na ich wielkość, może być źródłem znacznych strat energii. Wykrycie miejsc zwiększonej emisji ciepła z powierzchni pieców może przyczynić się do poprawienia bilansu cieplnego urządzenia. Często wystarcza to do podjęcia niezbędnych działań w dziedzinie regulacji cieplnej pracy pieca, jego uszczelnienia czy poprawy izolacji celem oszczędności energii przez eliminacje niepożądanych strat przez obmurze.

     Konieczność stosowania izolacji obmurzy pieców oraz wynikające z tego faktu oszczędności energetyczne są ewidentne, jednak materiały po zaizolowaniu pracują w trudniejszych warunkach ze względu na wyższe temperatury zewnętrzne i muszą być wyższej jakości, a zatem droższe. Na świecie dominują ostatnio jednak tendencje do zmniejszania ilości energii odprowadzanej do otoczenia kosztem lepszych jakościowo materiałów i ich mocniejszego zaizolowania. Wysokie ceny nośników energii powodują jednak, że ma to ekonomiczne uzasadnienie.

Józef Osiadły
DIAGNOTERM
Kraków

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

Cały artykuł zamieszczono w częściach w:

- „Świecie Szkła” 5/2009 (Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 1 )

- „Świecie Szkła” 6/2009 (Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 2 )

- „Świecie Szkła” 9/2009 (Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 3 )

- „Świecie Szkła”10/2009 (Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 4 )

- „Świecie Szkła”12/2009 (Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 5 )

- „Świecie Szkła” 5/2010 (Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 6 )

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

patrz też numer specjalny: Termowizja w przemyśle szklarskim i budownictwie


 

 

Czytaj także --

Czytaj także

 

 

01 chik
01 chik