آیا کوره های الکتریکی آینده تولید شیشه هستند؟

آیا کوره های الکتریکی آینده تولید شیشه هستند؟

مروری بر تولید شیشه

تولید شیشه معمولاً انرژی بر است. کوره های شیشه ای بسته به فرمول مورد نیاز ممکن است به دمای 1300-1550 درجه سانتیگراد برای ذوب و تصفیه مواد خام برسد.

گاز طبیعی و الکتریسیته منابع اصلی انرژی هستند، با این حال از نظر تاریخی، صنعت شیشه به دلیل اینکه یک فناوری جا افتاده، با قیمت پایین، خلوص بالا، سهولت کنترل و عدم نیاز به تاسیسات ذخیره سازی است، طرفدار گاز بوده است. کوره های گازی عمر طولانی دارند، به طور متوسط ​​بیش از 12 سال و گاهی تا 20 سال.

تا همین اواخر از کوره های ذوب شیشه برقی برای شیشه های مخصوص، و به ویژه شیشه هایی با ترکیبات فرار قابل توجهی مانند شیشه های اوپال فلوراید، بوروسیلیکات ها و کریستال سرب استفاده می شد. علاقه به گسترش استفاده از آن در صنعت در حال افزایش است.

تولید کوره شیشه ای برقی

موثرترین روش تولید شیشه الکتریکی استفاده از الکترودهای غوطه ور در شیشه یا به عنوان تقویت کننده الکتریکی (تامین 5 تا 20 درصد کل انرژی ورودی) یا ذوب تمام الکتریکی است. الکترودهای غوطه ور شده به منبع تغذیه و ترانسفورماتور متصل می شوند تا جریان الکتریکی را از شیشه عبور دهند.

در کوره های تمام الکتریکی، انرژی ذوب از الکترودها (حرارت ژول)، با یک مشعل گازی برای راه اندازی اولیه یا به عنوان منبع گرمای اضطراری استفاده می شود. این کوره‌ها عمدتاً «سرد بالای» کار می‌کنند، جایی که مواد خام به طور مساوی روی سطح ذوب شیشه توزیع می‌شوند و یک «پتوی دسته‌ای» عایق را تشکیل می‌دهند. ذوب و پالایش در یک فرآیند عمودی انجام می شود و شیشه از طریق گلویی در پایین یک مخزن ذوب عمیق کشیده می شود.

مزایای ذوب الکتریکی

کوره های برقی مزایای متعددی نسبت به کوره های گازی دارند. به عنوان مثال، آنها انتشار مستقیم CO2، حرارتی NOx یا SOx دارند. با فشار برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای که هم از سوی مشتریان و هم از سوی قوانین وارد می شود، این یک مزیت قابل توجه است. در حالی که امکان بهبود کوره های گاز معمولی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای وجود دارد، این می تواند منجر به فناوری پیچیده تر شود که منجر به تعمیر و نگهداری اضافی، استفاده از مواد شیمیایی غیر دوستدار محیط زیست و محدودیت در طول عمر تجهیزات می شود.

مزیت دیگر این است که تلفات حرارتی از کوره های الکتریکی بسیار کمتر است. راندمان حرارتی کوره های گازی در حدود 45 درصد به اوج خود می رسد. این بدان معناست که انرژی بیشتری به عنوان گرما از دست می رود که برای تبدیل مواد خام به شیشه مذاب استفاده می شود. تلفات حرارتی از روبنای کوره و در گازهای زائد باقیمانده رخ می دهد، حتی اگر از سیستم های بازیابی حرارت استفاده شود. در مقابل، رویکرد الکتریکی به این معنی است که انرژی ذوب مستقیماً به شیشه منتقل می شود. راندمان حرارتی حتی در یک کوره الکتریکی کوچک می تواند بیش از 70٪ باشد و در یک کوره الکتریکی بزرگ می تواند به 85٪ برسد.

کوره های تمام برقی نیز نسبت به کوره های گازسوز انرژی کارآمدتری دارند. آنها حدود 35 درصد انرژی کمتری مصرف می کنند. تفاوت در بهره وری انرژی به ویژه برای کوره های کوچک مهم است. با کاهش اندازه کوره، راندمان انرژی کوره های الکتریکی بسیار بالا باقی می ماند، در حالی که راندمان کوره های گازی به طور چشمگیری کاهش می یابد و می تواند کمتر از 20٪ باشد.

تقویت الکتریکی می تواند یک راه بسیار موثر برای کاهش مصرف کلی انرژی باشد. همچنین به این معنی است که انتشار انرژی می تواند بسیار متمرکز باشد و به تعیین شرایط در حمام شیشه ای کمک کند. در برخی موارد، یک سیستم تقویت کننده به خوبی طراحی شده می تواند یکنواختی کیفیت شیشه، تلفات دانه و سنگ را بهبود بخشد. در مقابل، در کوره‌های گازی، که در آن‌ها آزادسازی متمرکز انرژی امکان‌پذیر نیست، می‌توان پروفیل‌های دمایی نادقیق را در شیشه ایجاد کرد.

یکی از مزیت‌های اصلی کوره‌های الکتریکی سرد این است که هر چیزی که وارد دسته می‌شود در شیشه باقی می‌ماند، به غیر از گازهای آزاد شده از فرآیند ذوب، که از طریق پتوی دسته‌ای به بیرون نفوذ می‌کنند. تلفات ترکیبات دسته ای مانند فلوئور، بور، سرب، عوامل مختلف تصفیه فرار و سایر ترکیبات تقریباً حذف می شوند.

معایب ذوب تمام الکتریکی

در حالی که کوره های برقی هزینه سرمایه کمتری دارند، اما طول عمر کمتری دارند (2-7 سال در مقایسه با 10-20 سال برای کوره های معمولی) و هزینه انرژی بالاتری دارند. صرفه اقتصادی کوره های الکتریکی با هزینه برق در مقایسه با گاز ارتباط نزدیکی دارد. راندمان حرارتی و انرژی بالاتر می تواند این هزینه را برای کوره های کوچکتر جبران کند، اما ممکن است این مورد برای کوره های بزرگتر نباشد.

اثرات زیست محیطی کم تنها در صورتی حفظ می شود که کوره بتواند انرژی را از منابع انرژی تجدیدپذیر دریافت کند و به شبکه برق قابل اعتماد و پایدار نیاز داشته باشد.

ملاحظات عملیاتی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، نگهداری از الکترودها برای محدود کردن مقاومت بالاتر ناشی از سایش. ذوب شیشه های با دمای بالاتر (& gt; 1500C) امکان پذیر نیست و نگرانی از خوردگی/فرسایش مواد الکترود از ترکیبات شیشه ای خاص وجود دارد. علاوه بر این، شیشه بازیافتی ممکن است مشکلی باشد که نیازمند روش‌های جدید کار است.

نتیجه

در بیشتر مکان‌ها، سوزاندن سوخت‌های فسیلی در کوره از نظر زیست‌محیطی پاک‌تر از استفاده از آنها برای تولید برق برای ذوب الکتریکی است. با این حال، با افزایش سهم انرژی های تجدیدپذیر در تولید برق، این وضعیت تغییر خواهد کرد. همچنین به نظر می‌رسد که بهبود در بهره‌وری انرژی فناوری‌های احتراق سوخت‌های فسیلی کاهش یافته است. با شروع قانون انتشار گازهای گلخانه ای و مصرف کنندگان به طور فزاینده ای مواد و فناوری هایی را که دوستدار محیط زیست هستند تقاضا می کنند، ممکن است نوسانی در تولید شیشه از گاز به انرژی الکتریکی ایجاد شود. سایر مزایای ذوب الکتریکی مانند راندمان حرارتی بهتر و مصرف انرژی نیز به نفع آن حساب می شود.