La fabricació de vidre requereix una font de calor estable i controlada amb cura per fondre les matèries primeres, mantenir la temperatura del vidre necessària i donar suport a una producció constant. Tant si una fàbrica fabrica vidre d'envasos, vidre pla, fibra de vidre, vaixella o vidre especial, el rendiment del forn influeix directament en la qualitat del producte, el consum d'energia, la capacitat de producció i els costos operatius.
Els forns de vidre tradicionals solen utilitzar combustió aire-combustible, en què el combustible es crema amb l'aire atmosfèric. Tanmateix, el nitrogen contingut en l'aire de combustió no contribueix directament a la combustió. Absorbeix la calor i surt del forn com a part dels gasos d'escapament. La combustió enriquida amb oxigen pot canviar aquest procés augmentant la concentració d'oxigen disponible per a l'oxidació del combustible, reduint la quantitat de nitrogen introduït amb l'aire de combustió i millorant potencialment la transferència de calor al lot de vidre i a la fusió.
Per als fabricants de vidre que consideren opcions de subministrament d'oxigen, una planta d'oxigen d'adsorció de canvi de pressió (PSA) in situ pot oferir una alternativa a la compra de tot l'oxigen a proveïdors externs. Un sistema dissenyat adequadament produeix oxigen a partir d'aire comprimit i el subministra a equips de combustió compatibles segons els requisits de funcionament del forn.
Les plantes d'oxigen de PSA poden ser atractives per a determinades fàbriques de vidre perquè ofereixen producció in situ, control operatiu i un acord de subministrament que es pot adaptar a la demanda d'oxigen de la planta. Tanmateix, la idoneïtat depèn del flux d'oxigen requerit, la puresa, la pressió, el disseny del forn, la configuració del cremador, el tipus de combustible i l'economia del sistema de combustió complet.
Aquest article explica per què les plantes d'oxigen PSA poden ser adequades per a forns de vidre, quins problemes de producció poden resoldre la combustió assistida per oxigen i què haurien d'avaluar els fabricants abans d'implementar un sistema de subministrament d'oxigen in situ.
Donar suport a una combustió de combustible més eficient
L'objectiu principal de l'oxigen en un forn de vidre és donar suport al procés de combustió. En un forn d'aire-combustible convencional, l'aire atmosfèric subministra l'oxigen necessari per a l'oxidació del combustible, però també introdueix una gran quantitat de nitrogen.
El nitrogen no participa significativament en la reacció de combustió en condicions normals del forn. En canvi, absorbeix la calor i contribueix al volum de gas d'escapament que ha de gestionar el sistema del forn.
Augmentar la concentració d'oxigen subministrada als cremadors adequats pot reduir la quantitat de nitrogen introduït amb el corrent de combustió. Depenent del disseny del cremador, la concentració d'oxigen, el combustible, la configuració del forn i les condicions de funcionament, això pot millorar el rendiment de la combustió i canviar la distribució de la calor dins del forn.
Beneficis potencials per a la producció de vidre
Hi ha més oxigen disponible per donar suport a la combustió del combustible.
Menys nitrogen entra en el procés de combustió quan la combustió enriquida amb oxigen o a base d'oxigen substitueix part de l'aire de combustió.
El volum dels productes de combustió pot disminuir, depenent de la disposició general de la combustió.
La transferència de calor al vidre fos pot millorar en condicions de forn adequades.
Els operadors del forn guanyen una altra variable per optimitzar el rendiment de la combustió.
Aquests efectes no són automàtics. La millora real depèn de com s'introdueix l'oxigen, com es dissenyen els cremadors i com funciona el forn. Per tant, el subministrament d'oxigen s'ha d'integrar amb una avaluació d'enginyeria de combustió en lloc de tractar-se com una actualització independent de l'equip.
Reducció del volum de nitrogen que entra al forn
L'aire atmosfèric conté aproximadament un 21% d'oxigen en volum, i la majoria de la resta consisteix en nitrogen. En la combustió convencional aire-combustible, una quantitat substancial de nitrogen passa a través del forn sense contribuir directament a l'oxidació del combustible.
Quan un forn de vidre utilitza combustió enriquida amb oxigen, part del nitrogen associat a l'aire de combustió es pot desplaçar per una concentració d'oxigen més alta. Amb una combustió basada en oxigen dissenyada adequadament, la reducció pot ser més substancial.
Aquest canvi afecta les característiques tèrmiques i dels gasos d'escapament del forn.
Per què és important el nitrogen en un forn de vidre
El nitrogen que entra amb l'aire de combustió s'ha d'escalfar mentre passa pel forn. L'energia utilitzada per escalfar aquest gas no està directament disponible per fondre el lot de vidre.
El nitrogen també contribueix al volum dels gasos d'escapament. Segons el disseny del forn i les condicions de funcionament, els volums més baixos de gasos de combustió poden afectar la manipulació dels gasos de combustió, les pèrdues de calor i les condicions de funcionament dels equips d'escapament aigües avall.
Per a un fabricant de vidre, reduir l'escalfament innecessari de l'aire de combustió pot crear una oportunitat per millorar l'eficiència tèrmica. Tanmateix, l'abast del benefici depèn del forn de referència, la concentració d'oxigen, el consum de combustible, l'excés d'oxigen, la recuperació de calor i altres variables del procés.
Una avaluació tècnica hauria de comparar l'ús real de combustible i el rendiment del forn abans i després de l'enriquiment d'oxigen en lloc de suposar un estalvi fix per a cada instal·lació.
Ajudar als forns de vidre a satisfer les exigències tèrmiques elevades i estables
La fusió del vidre requereix temperatures elevades sostingudes. Les matèries primeres s'han d'escalfar, patir reaccions químiques i formar una fusió homogènia abans que el vidre es pugui moure a través de les operacions de refinament, condicionament i conformació.
Un forn ha de mantenir les condicions tèrmiques adequades mentre gestiona les variacions en la composició del lot, la velocitat de producció, el tipus de vidre i el programa d'operació.
La combustió assistida per oxigen pot proporcionar una flexibilitat addicional per gestionar l'entrada de calor. Depenent del sistema de combustió, l'enriquiment d'oxigen pot ajudar a augmentar la temperatura de la flama, modificar les característiques de la flama i millorar la distribució de la calor dins del forn.
Aquests canvis poden ser útils quan un fabricant necessita augmentar la capacitat de fusió, solucionar un coll d'ampolla tèrmica o optimitzar un forn existent.
Aplicacions on el control tèrmic importa
Vidre contenidor:La producció d'ampolles i pots requereix unes condicions de fusió estables per donar suport a una qualitat de vidre constant i operacions de formació contínua.
Vidre pla:La producció de vidre flotat depèn de mantenir les condicions tèrmiques necessàries i la qualitat de la fosa durant tot el procés.
Fibra de vidre:La composició del vidre i els requisits de formació de fibres aigües avall poden suposar exigències específiques sobre la temperatura del forn i l'homogeneïtat de la fosa.
Vidres especials:Algunes formulacions requereixen un control acurat de les condicions de fusió i refinat per aconseguir les propietats desitjades.
Els beneficis de l'enriquiment d'oxigen varien entre aquestes aplicacions. Els materials refractaris del forn, la disposició del cremador, la química del vidre i el perfil de funcionament s'han de tenir en compte a l'hora de determinar si la combustió assistida per oxigen és adequada.
Proporcionar un subministrament d'oxigen in situ per a la producció contínua
Els forns de vidre sovint funcionen contínuament durant períodes prolongats. Una interrupció en la combustió de combustible o el subministrament d'oxigen pot afectar l'estabilitat del forn, la programació de la producció i la qualitat del vidre que s'està fabricant.
Les fàbriques que utilitzen oxigen comprat han de coordinar els lliuraments, mantenir l'emmagatzematge adequat i garantir que la disponibilitat de subministrament coincideixi amb la demanda del sistema de combustió. Aquests arranjaments poden ser efectius, però poden introduir dependències logístiques.
Una planta d'oxigen de PSA in situ permet que una fàbrica de vidre produeixi oxigen a la instal·lació, sempre que la planta estigui dimensionada i configurada per a les condicions de funcionament requerides.
Avantatges operatius
Producció local:L'oxigen es genera a la fàbrica en lloc de dependre totalment dels lliuraments.
Planificació del subministrament:La producció es pot coordinar amb la demanda d'oxigen esperada del forn.
Freqüència de lliurament reduïda:Depenent de la capacitat del sistema i de l'estratègia de subministrament, la dependència rutinària dels subministraments externs d'oxigen pot disminuir.
Major visibilitat operativa:Els operadors poden controlar la producció, la pressió, la puresa i l'estat de l'equip.
Coordinació més directa:La disposició de subministrament d'oxigen es pot integrar amb els controls de combustió i el programa de funcionament del forn.
La producció in situ no garanteix la disponibilitat ininterrompuda d'oxigen. Els equips PSA requereixen energia elèctrica, aire comprimit adequat, manteniment i condicions de funcionament adequades. Un forn de vidre ha de tenir una estratègia de contingència definida per a fallades de l'equip, interrupcions d'alimentació o demanda que superi el subministrament disponible.
Per als processos continus crítics, els arranjaments d'oxigen de seguretat i una avaluació d'enginyeria de la fiabilitat del subministrament són especialment importants.
Adaptació de la producció d'oxigen al perfil de funcionament del forn
Un forn de vidre no necessàriament consumeix la mateixa quantitat d'oxigen en totes les condicions de funcionament. La demanda pot canviar amb la velocitat de producció, la configuració del cremador, la temperatura del forn, la composició del vidre, les activitats de manteniment i el grau d'enriquiment d'oxigen.
Una planta d'oxigen PSA es pot dissenyar al voltant d'un perfil de demanda definit, permetent a la fàbrica establir una relació adequada entre la producció d'oxigen i els requisits de combustió.
Tanmateix, el disseny ha de tenir en compte tant el consum normal com les condicions de funcionament que determinen la demanda punta.
Consideracions clau sobre la capacitat
| Paràmetre de disseny | Per què importa |
|---|---|
| Flux normal d'oxigen | Estableix el requisit de producció rutinària |
| Flux màxim d'oxigen | Determina si l'oferta pot suportar la demanda més alta esperada |
| Puresa d'oxigen | Ha de coincidir amb els requisits especificats del sistema de combustió |
| Pressió de lliurament | Ha de ser compatible amb els requisits del cremador i de la distribució |
| Horari diari de funcionament | Influeix en l'ús de l'equip i els costos operatius |
| Taxa de producció del forn | Ajuda a determinar la demanda d'oxigen en diferents condicions de producció |
| Canvis futurs de producció | Admet una planificació realista de la capacitat |
| Requisits de reserva i còpia de seguretat | Ajuda a gestionar les interrupcions dels equips i la demanda inesperada |
Un error comú és seleccionar un sistema basat només en el consum mitjà d'oxigen. Si el forn requereix un cabal més alt durant determinades condicions de funcionament, el subministrament d'oxigen pot convertir-se en una limitació de producció.
L'error contrari és el sobredimensionament excessiu. Una planta que és molt més gran que el requeriment real pot augmentar els costos de capital i pot funcionar de manera ineficient en algunes condicions.
La capacitat adequada s'ha de determinar a partir de la demanda d'oxigen mesurada o calculada, els requisits del cremador, les condicions de funcionament esperades i una avaluació realista de les necessitats de producció futures.
Potencialment reduir el consum de combustible
El consum de combustible és una despesa operativa important en la fabricació de vidre. L'energia necessària per fondre el vidre depèn del disseny del forn, la composició del lot, la velocitat de producció, la recuperació de calor, l'eficiència de la combustió, la temperatura de funcionament i molts altres factors.
L'enriquiment d'oxigen pot millorar el rendiment tèrmic d'alguns forns reduint el nitrogen introduït amb l'aire de combustió i canviant les condicions de transferència de calor. En circumstàncies adequades, això pot reduir la quantitat de combustible necessària per produir una quantitat determinada de vidre.
Tanmateix, per als fabricants que avaluen l'oxigen de PSA, la comparació correcta no és simplement el consum de combustible abans i després d'afegir oxigen.
La pròpia planta d'oxigen consumeix electricitat. El seu compressor, equips de tractament d'aire, unitat PSA i sistemes auxiliars contribueixen a les despeses d'explotació. També pot ser necessari equips addicionals per a l'emmagatzematge d'oxigen, la regulació de la pressió i la distribució.
Avaluació de l'efecte energètic net
Una avaluació significativa ha d'incloure:
Consum de combustible bàsic per tona de vidre comercialitzable.
Consum de combustible previst després de l'enriquiment d'oxigen.
Consum d'oxigen sota la disposició de combustió proposada.
Consum elèctric de la planta d'oxigen de PSA.
Electricitat requerida pels equips de compressió i auxiliars associats.
Canvis en les condicions d'escapament del forn i recuperació de calor.
Efectes sobre la velocitat de producció, la qualitat del vidre i el funcionament del forn.
Costos de manteniment i qualsevol necessitat d'equip addicional.
El resultat econòmic depèn de la relació entre l'estalvi de combustible, el consum d'electricitat, el cost de producció d'oxigen i qualsevol millora en la producció del forn.
Un fabricant de vidre hauria de sol·licitar estimacions de rendiment basades en les dades reals del seu forn i confirmar les hipòtesis mitjançant mesures de posada en marxa o un assaig controlat quan sigui possible.
Suport de volums més baixos de gas d'escapament en condicions adequades
El volum dels gasos d'escapament és una consideració important en el funcionament del forn. El volum i la composició dels gasos de combustió afecten els conductes, els equips d'escapament, la recuperació de calor i les condicions en què es controlen les emissions.
Quan l'enriquiment d'oxigen redueix la quantitat de nitrogen que entra a la combustió, el volum de productes de combustió pot disminuir. L'efecte depèn del combustible, la concentració d'oxigen, la disposició de la combustió, la infiltració d'aire, l'excés d'oxigen i les condicions de funcionament del forn.
Les possibles conseqüències inclouen canvis a:
Volum de gasos de combustió i característiques de cabal.
La calor s'emporta per l'escapament.
Les condicions de funcionament dels equips de recuperació de calor aigües avall.
La càrrega tèrmica de determinats components del sistema d'escapament.
Requisits de pressió del forn i control de la combustió.
Aquests efectes requereixen una avaluació acurada d'enginyeria. Un menor volum de gasos de combustió no significa automàticament que cada component d'escapament es pugui reduir de mida o que el sistema d'escapament existent funcioni correctament sense modificacions.
Els forns de vidre també alliberen emissions de procés associades a matèries primeres, inclosos els gasos generats durant les reaccions per lots. L'enriquiment d'oxigen no elimina aquestes fonts. El rendiment de les emissions s'ha d'avaluar durant tot el procés de producció.
Creació d'oportunitats per millorar la productivitat del forn
Per als fabricants de vidre, la productivitat està estretament lligada a la quantitat de vidre comercialitzable produïda durant un període determinat, mantenint la qualitat requerida.
La combustió assistida per oxigen pot crear oportunitats per millorar la productivitat del forn quan el rendiment de la combustió o la capacitat tèrmica limiten la producció. Depenent del disseny del forn, l'enriquiment d'oxigen pot suportar canvis en l'entrada de calor i les característiques de la flama que poden ajudar el forn a adaptar-se a una velocitat de fusió més alta.
Tanmateix, l'oxigen addicional per si sol no pot garantir una taxa de producció més alta. La productivitat depèn del rendiment combinat de fusió, refinat, condicionament, conformació, recuit i manipulació aigües avall.
Augmentar la velocitat de fusió sense capacitat suficient en un altre lloc pot simplement traslladar el coll d'ampolla a una altra etapa.
Abans d'utilitzar l'enriquiment d'oxigen per augmentar la producció, una fàbrica hauria d'avaluar:
Taxa màxima de fusió sostenible.
Temps de residència del vidre i requisits de refinat.
Distribució de la temperatura per tot el forn.
Cremador i capacitat de control de la combustió.
Temperatura refractari i desgast.
Capacitat de la línia de conformació i de progrés.
Qualitat del producte a la velocitat de producció prevista.
Efectes sobre la vida útil del forn i els intervals de manteniment.
Un programa d'optimització de la combustió controlada pot ajudar a determinar si l'enriquiment d'oxigen ofereix un benefici pràctic de productivitat sense comprometre la qualitat del vidre o la integritat del forn.
Millorar el control de la combustió i la flexibilitat operativa
La qualitat del vidre depèn de mantenir un equilibri adequat entre la temperatura del forn, la distribució de la calor, la química del vidre i les condicions de producció.
Per tant, el control de la combustió és una part important de la gestió del forn. Els operadors han d'ajustar el subministrament de combustible i oxidant segons els requisits del procés mantenint unes condicions de funcionament segures.
Un sistema de subministrament d'oxigen pot proporcionar una variable addicional per gestionar la combustió. Quan s'integra amb cremadors adequats, controls de flux, instrumentació i automatització del forn, pot ajudar els operadors a ajustar el lliurament d'oxigen per complir amb el perfil operatiu previst.
Una planta d'oxigen de PSA també pot proporcionar dades de control sobre el seu propi rendiment, inclòs el flux de sortida, la puresa, la pressió i l'estat de funcionament, depenent de la configuració.
No obstant això, la planta d'oxigen i el sistema de control del forn compleixen funcions diferents. Els equips PSA generen oxigen dins de les seves especificacions de funcionament; el sistema de control del forn gestiona la combustió segons els requisits del procés.
La integració efectiva requereix responsabilitats de control clarament definides, instrumentació adequada i salvaguardes per a condicions de funcionament anormals.
Entendre la relació entre la puresa de l'oxigen i el rendiment del forn
Les plantes d'oxigen PSA separen l'oxigen de l'aire comprimit mitjançant un procés d'adsorció. La seva puresa de sortida i capacitat de producció depenen del disseny de l'equip i les condicions de funcionament.
Per a aplicacions de forn de vidre, la puresa d'oxigen necessària l'han de determinar el fabricant del cremador, l'equip d'enginyeria de combustió i els requisits de rendiment del projecte.
Una concentració més alta d'oxigen pot canviar les característiques de combustió, però no garanteix automàticament un millor resultat del forn. L'especificació adequada d'oxigen depèn de la tecnologia de combustió i de les condicions de funcionament previstes.
Quan avalueu una planta de PSA in situ, els fabricants haurien de confirmar:
Puresa d'oxigen garantida a la velocitat de producció requerida.
Flux nominal amb la puresa especificada.
Pressió de lliurament i variació de pressió permesa.
Qualitat de l'aire d'alimentació i requisits ambientals.
Consum d'energia en condicions de funcionament representatives.
Característiques de posada en marxa i funcionament.
Requisits de monitorització, alarmes i manteniment.
El cabal màxim anunciat d'un sistema no s'ha de tractar com la seva sortida garantida sota totes les condicions de puresa i pressió. La capacitat, la puresa i el consum d'energia s'han de revisar conjuntament mitjançant les dades de funcionament especificades del proveïdor.
Gestió de la fiabilitat del subministrament d'oxigen en un forn continu
Un forn de vidre pot funcionar contínuament durant llargs períodes, fent que la fiabilitat del subministrament d'oxigen sigui una preocupació important d'enginyeria quan l'oxigen s'utilitza com a part del seu procés de combustió.
Un sistema PSA in situ pot reduir l'exposició a alguns riscos relacionats amb el lliurament, però la fàbrica també ha de gestionar els riscos associats amb l'equip de producció i els serveis públics de suport.
Una estratègia de fiabilitat completa pot incloure:
Manteniment preventiu:La inspecció i el servei programats de compressors, filtres, vàlvules, instruments i altres components ajuden a mantenir el rendiment.
Seguiment continu:Els instruments adequats poden identificar la puresa anormal de l'oxigen, la pressió, el flux o l'estat de l'equip.
Emmagatzematge en memòria intermèdia:L'emmagatzematge dissenyat adequadament pot ajudar a gestionar les diferències a curt termini entre la producció d'oxigen i la demanda del forn.
Subministrament de còpia de seguretat:Una font de reserva pot proporcionar oxigen quan el sistema primari no està disponible o no pot satisfer la demanda.
Planificació d'energia:El subministrament elèctric i les disposicions de seguretat necessàries s'han d'avaluar segons el nivell de continuïtat requerit.
Procediments de contingència:Els operadors han de saber com respondre a les alarmes dels equips, els canvis de pressió del subministrament, les interrupcions de l'alimentació i altres condicions anormals.
La disposició de seguretat s'ha de dissenyar en funció de la demanda real d'oxigen del forn i del temps necessari per restablir el subministrament primari. Una petita reserva pot ser suficient per a una aplicació, però insuficient per a una altra.
Tenint en compte els costos de subministrament d'oxigen en la fabricació de vidre
La idoneïtat d'una planta d'oxigen PSA depèn tant del rendiment tècnic com de la viabilitat econòmica.
Una fàbrica de vidre hauria de comparar el cost total de la producció d'oxigen in situ amb el cost dels acords alternatius de subministrament d'oxigen. La comparació hauria de reflectir la puresa real, el cabal, la pressió, la disponibilitat i les condicions de lliurament requerides pel forn.
Components principals del cost
| Categoria de costos | Enfoc d'avaluació |
|---|---|
| Inversió de capital | Equips PSA, compressors, tractament d'aire, emmagatzematge, controls, instal·lació i posada en marxa |
| Electricitat | Energia utilitzada pel sistema complet de producció d'oxigen |
| Manteniment | Servei de rutina, substitució de components i reparació |
| Distribució de l'oxigen | Conductes, regulació de pressió, instrumentació i connexió al sistema de combustió |
| Subministrament de còpia de seguretat | Reserva d'oxigen i costos relacionats |
| Modificacions del forn | Actualitzacions del cremador, canvis al sistema de control i qualsevol treball d'enginyeria necessari |
| Rendiment de producció | Canvis en l'ús del combustible, la producció, la qualitat i els requisits de manteniment |
Per a les fàbriques que compren oxigen actualment, el preu de l'oxigen subministrat és un punt de partida important. Tanmateix, l'anàlisi també hauria de tenir en compte els costos de transport, els acords d'emmagatzematge, la fiabilitat del lliurament i les condicions del contracte de subministrament.
Per a les fàbriques que consideren l'enriquiment d'oxigen per primera vegada, l'avaluació ha d'incloure la inversió en el sistema de combustió i l'efecte operatiu esperat sobre el forn.
Un model de costos complet hauria de comparar el cost per tona de vidre comercialitzable abans i després del canvi proposat, en lloc de considerar el cost de producció d'oxigen de manera aïllada.
Consideracions ambientals: beneficis potencials i limitacions
Els fabricants de vidre avaluen cada cop més el consum d'energia i les emissions com a part de la seva estratègia operativa. La combustió assistida per oxigen pot influir en tots dos, però el resultat depèn de la configuració del forn i del balanç energètic global.
La reducció del nitrogen que entra al procés de combustió pot reduir certs volums de gas de combustió. El rendiment tèrmic millorat també pot reduir el consum de combustible en condicions adequades.
No obstant això, els beneficis ambientals no s'han d'assumir sense mesurar. La planta de PSA consumeix electricitat i l'impacte ambiental d'aquesta electricitat depèn de com es genera. Les emissions dels forns també depenen del tipus de combustible, la temperatura de combustió, la química de la matèria primera, la taxa de producció i l'equip de control d'emissions.
Per exemple, la formació de NOx tèrmic es pot veure afectada pels canvis en la temperatura de la flama i les condicions de combustió. El resultat final depèn de la tecnologia específica del cremador i de l'estratègia de funcionament; L'enriquiment d'oxigen no s'ha de descriure automàticament com a eliminació d'òxids de nitrogen.
Una avaluació ambiental exhaustiva hauria de tenir en compte l'ús directe de combustible, el consum d'electricitat, les emissions rellevants de gasos d'efecte hivernacle, NOx, partícules, emissions de procés i el rendiment dels sistemes de tractament d'escapament existents.
La comparació més útil es basa en dades d'emissions verificades i d'energia per tona de vidre comercialitzable.
Consideracions d'instal·lació i seguretat
L'oxigen dóna suport a la combustió i pot provocar que els materials s'encenguin més fàcilment o es cremin més intensament en condicions enriquides amb oxigen. Per tant, els equips de producció i distribució d'oxigen s'han de dissenyar i operar amb les mesures de seguretat adequades.
Els fabricants de vidre haurien d'avaluar la instal·lació completa, inclosa la planta de PSA, els compressors, els recipients d'emmagatzematge, les canonades d'oxigen, les vàlvules, la regulació de la pressió, les connexions del cremador i els sistemes de control.
Les consideracions importants inclouen:
Materials adequats per al servei d'oxigen.
Vàlvules, segells i accessoris compatibles amb l'oxigen.
Neteja de les canonades i components d'oxigen.
Prevenció de la contaminació d'olis i greixos en equips de servei d'oxigen.
Disposicions d'aïllament i protecció de pressió adequades.
Ventilació adequada i accés als equips.
Procediments operatius i d'emergència clarament definits.
Formació d'operadors i personal de manteniment.
Compliment dels requisits aplicables del sistema de pressió, elèctrics, de seguretat contra incendis i de manipulació d'oxigen.
El sistema d'oxigen també s'ha d'integrar amb les garanties de combustió del forn. L'engegada, l'aturada, les condicions de baix cabal i els esdeveniments de combustió anormals requereixen procediments coherents amb el disseny del cremador i del forn.
Abans de la posada en marxa, l'equip del projecte ha de verificar el rendiment de sortida requerit, la qualitat del gas, la pressió, els controls, les alarmes i el funcionament segur del sistema complet.
Com determinar si una planta d'oxigen PSA és adequada per a un forn de vidre
No tots els forns de vidre tenen la mateixa demanda d'oxigen o requisits econòmics. Una fàbrica hauria d'establir la base tècnica del projecte abans de triar l'equip.
Identificar l'objectiu de la combustió
Determineu si l'objectiu és reduir el consum de combustible, augmentar la capacitat de fusió, millorar el control tèrmic, reduir la dependència de l'oxigen comprat o abordar un altre problema de funcionament definit.
Recollida de dades de funcionament del forn
Reviseu el consum de combustible, la taxa de producció de vidre, el perfil de temperatura del forn, la configuració del cremador, les hores de funcionament i les condicions actuals d'escapament.
Calcula la demanda d'oxigen
Establiu el flux d'oxigen necessari en condicions de funcionament normals i màximes. Inclou la concentració d'oxigen prevista i els requisits dels cremadors proposats.
Confirmeu les especificacions d'oxigen
Definiu els requisits de puresa, pressió, cabal i disponibilitat. Assegureu-vos que el sistema PSA proposat pot complir aquests requisits simultàniament en les condicions de funcionament especificades.
Avaluar la integració del sistema
Reviseu les canonades d'oxigen, els controls, l'emmagatzematge, la compatibilitat del cremador, els enclavaments de seguretat i les modificacions necessàries al forn.
Calcula l'impacte econòmic total
Inclou els costos de l'equip de PSA, l'electricitat, el manteniment, l'estalvi de combustible, els possibles canvis de productivitat, el subministrament de còpia de seguretat i les actualitzacions necessàries del cremador o del sistema de control.
Establir la verificació del rendiment
Definiu com la fàbrica mesurarà la producció d'oxigen, la puresa, el consum de combustible, la productivitat del forn, la qualitat del vidre i les emissions rellevants abans i després de la implementació.
Aquest enfocament ajuda els fabricants a distingir entre els beneficis teòrics i les millores mesurables en condicions de producció reals.
Conclusió
Les plantes d'oxigen de PSA poden ser adequades per a forns de vidre que necessiten una font d'oxigen fiable in situ i tenen requisits de combustió compatibles amb la tecnologia. Poden donar suport a la combustió assistida per oxigen, reduir la dependència dels subministraments externs d'oxigen, millorar la planificació del subministrament i oferir oportunitats per optimitzar el consum de combustible i la productivitat del forn.
Els possibles beneficis tèrmics sorgeixen dels canvis en la concentració d'oxigen subministrada a la combustió, inclosa la reducció de la introducció de nitrogen en condicions de funcionament adequades. Tanmateix, els efectes reals depenen del disseny del forn, la tecnologia del cremador, el tipus de combustible, la temperatura de funcionament, la puresa de l'oxigen i l'estratègia general de combustió.
Per tant, s'hauria de seleccionar una planta d'oxigen PSA in situ com a part d'un projecte d'enginyeria de forn integrat. La fàbrica ha d'avaluar el cabal i la pressió requerits, la puresa d'oxigen, el consum d'energia, la fiabilitat del sistema, el subministrament de seguretat, els requisits de seguretat i el cost total per tona de vidre comercialitzable.
Quan l'equip està de mida correcta i s'integra amb controls de combustió adequats, un subministrament d'oxigen in situ pot esdevenir una part útil de l'estratègia d'un fabricant de vidre per millorar el control operatiu i gestionar els costos de producció a llarg termini.
Preguntes freqüents
Per què la combustió assistida per oxigen pot beneficiar els forns de vidre?
Augmentar la concentració d'oxigen subministrada als cremadors compatibles pot reduir la quantitat de nitrogen que entra al procés de combustió i canviar les característiques de la flama i la transferència de calor. Depenent del disseny del forn, aquests canvis poden donar suport a una millora de l'eficiència tèrmica o la productivitat.
Pot una planta d'oxigen de PSA subministrar oxigen contínuament a un forn de vidre?
Pot subministrar oxigen contínuament dins del seu rang d'operació nominal quan és compatible amb les utilitats, el manteniment i les condicions de funcionament adequades. Com que els forns de vidre poden requerir un funcionament continu, la fàbrica també hauria d'avaluar l'oxigen de seguretat, l'emmagatzematge i els procediments de contingència.
Com ha de determinar una fàbrica de vidre la capacitat d'oxigen de PSA necessària?
La capacitat s'ha de basar en la demanda d'oxigen del forn en condicions de funcionament normals i màximes, la puresa requerida, la pressió de lliurament, les especificacions del cremador i els canvis de producció esperats. La demanda mitjana per si sola pot no ser suficient.
La instal·lació d'una planta d'oxigen PSA redueix automàticament el consum de combustible?
No. La combustió assistida per oxigen pot reduir el consum de combustible en condicions adequades, però el resultat net depèn del forn, la configuració del cremador, l'estratègia de funcionament i l'energia utilitzada per produir oxigen. El rendiment s'ha d'avaluar utilitzant dades reals del forn i de l'energia.
L'oxigen PSA és adequat per a cada tipus de forn de vidre?
La idoneïtat depèn del procés de fabricació de vidre, el disseny del cremador, el flux d'oxigen i la puresa requerits, les condicions de funcionament i l'economia del projecte. És necessària una avaluació d'enginyeria de combustió abans de seleccionar un sistema de subministrament d'oxigen.
Què hauria de comparar un fabricant de vidre quan avalua la producció d'oxigen in situ?
El fabricant hauria de comparar la inversió en equips, el consum d'electricitat, el manteniment, la puresa i la pressió d'oxigen, el subministrament de seguretat, els costos de modificació del forn, l'estalvi de combustible previst, els efectes de productivitat i els canvis en les emissions. L'avaluació s'ha de centrar en el procés de producció complet i no només en el cost de l'oxigen.
Quines mesures de seguretat són importants per al subministrament d'oxigen en la fabricació de vidre?
La instal·lació requereix materials compatibles amb l'oxigen, components nets del servei d'oxigen, protecció adequada de pressió, aïllament i control adequats, personal format i procediments d'emergència documentats. El subministrament d'oxigen també s'ha d'integrar amb les garanties de combustió del forn i els requisits de seguretat industrial aplicables.
