Ar elektrinės krosnys yra stiklo gamybos ateitis?
Stiklo gamybos apžvalga
Stiklo gamyba paprastai reikalauja daug energijos. Stiklo krosnys gali siekti 1300–1550 ºC žaliavų lydymui ir rafinavimui, priklausomai nuo reikalingos sudėties.
Gamtinės dujos ir elektra yra pagrindiniai energijos šaltiniai, tačiau istoriškai stiklo pramonė pirmenybę teikė dujoms, nes tai nusistovėjusi technologija, pasižyminti žema kaina, dideliu grynumu, lengvai valdoma ir dėl to, kad nereikalaujama saugyklų. Dujinės krosnys turi ilgą eksploatavimo laiką, vidutiniškai daugiau nei 12 metų, o kartais iki 20 metų.
Iki šiol elektrinės stiklo lydymo krosnys buvo naudojamos specialiems stiklams, ypač stiklams, turintiems daug lakiųjų sudedamųjų dalių, pvz., fluoro opalinių stiklų, borosilikatų ir švino kristalų. Didėja susidomėjimas plėsti jų naudojimą pramonėje.
Elektrinių stiklo krosnių gamyba
Veiksmingiausias elektrinio stiklo gamybos būdas yra į stiklą panardintų elektrodų naudojimas kaip elektrinis stiprintuvas (suteikia 5-20 % visos energijos) arba visiškai elektrinis lydymas. Panardinami elektrodai yra prijungti prie maitinimo šaltinio ir transformatoriaus, kad elektros srovę praleistų per stiklą.
Visiškai elektrinėse krosnyse lydymosi energija gaunama iš elektrodų (džaulio šiluma), pradiniam paleidimui naudojamas dujų degiklis arba kaip avarinis šilumos šaltinis. Šios krosnys daugiausia veikia „šalto viršaus“, kur žaliava yra tolygiai paskirstoma visame tirpstančiame stiklo paviršiuje, sudarydama izoliuojančią „paketinę antklodę“. Lydymas ir rafinavimas vyksta vienu vertikaliu procesu, kai stiklas ištraukiamas per gerklę gilaus lydymosi bako apačioje.
Elektrinio lydymo privalumai
Elektrinės krosnys turi keletą pranašumų prieš dujines. Pavyzdžiui, jų tiesioginis CO2, šiluminio NOx arba SOx išmetimas yra labai mažas. Kadangi tiek klientai, tiek teisės aktai daro spaudimą mažinti emisijas, tai yra didelė nauda. Nors įmanoma patobulinti įprastas dujines krosnis, kad būtų sumažintas išmetamųjų teršalų kiekis, dėl to gali atsirasti sudėtingesnių technologijų, dėl kurių reikės papildomos priežiūros, bus naudojamos aplinkai nekenksmingos cheminės medžiagos ir ribojama įrangos eksploatavimo trukmė.
Kitas privalumas yra tai, kad šilumos nuostoliai iš elektrinių krosnių yra daug mažesni. Dujinių krosnių šiluminis efektyvumas siekia maždaug 45%. Tai reiškia, kad daugiau energijos prarandama kaip šiluma, nei sunaudojama žaliavoms paversti išlydytu stiklu. Šilumos nuostoliai atsiranda iš krosnies antstato ir likusių išmetamųjų dujų, net jei naudojamos šilumos atgavimo sistemos. Priešingai, elektrinis metodas reiškia, kad lydymosi energija perduodama tiesiai į stiklą. Šiluminis efektyvumas net mažoje elektrinėje krosnyje gali būti didesnis nei 70%, o didelėje elektrinėje krosnyje gali siekti 85%.
Visiškai elektrinės krosnys taip pat yra efektyvesnės nei dujomis kūrenamos krosnys; jie sunaudoja maždaug 35 % mažiau energijos. Energijos vartojimo efektyvumo skirtumas ypač svarbus mažoms krosnims. Mažėjant krosnies dydžiui, elektrinių krosnių energinis naudingumas išlieka labai aukštas, o dujinių – smarkiai krenta ir gali būti mažesnis nei 20%.
Elektros stiprintuvas gali būti labai veiksmingas būdas sumažinti bendrą energijos suvartojimą. Tai taip pat reiškia, kad energijos išleidimas gali būti labai sutelktas, padedantis nustatyti sąlygas stiklinėje vonioje. Kai kuriais atvejais gerai suprojektuota padidinimo sistema gali pagerinti stiklo kokybę, pagerinti sėklų ir akmenų nuostolius. Priešingai, dujinėse krosnyse, kur neįmanoma sutelkti energijos išleidimo, stikle gali būti sukurti netikslūs temperatūros profiliai.
Pagrindinis šalto viršaus elektrinės krosnies privalumas yra tai, kad viskas, kas patenka į partiją, lieka stiklinėje, išskyrus lydymosi proceso metu išsiskiriančias dujas, kurios prasiskverbia pro partijos antklodę. Partijos sudedamųjų dalių, pvz., fluoro, boro, švino, įvairių lakiųjų rafinavimo medžiagų ir kitų sudedamųjų dalių, nuostoliai yra beveik pašalinti.
Visiškai elektrinio lydymo trūkumai
Nors elektrinių krosnių kapitalo sąnaudos mažesnės, jų tarnavimo laikas yra trumpesnis (2–7 metai, palyginti su 10–20 metų įprastoms krosnims) ir didesnės energijos sąnaudos. Ekonominis elektrinių krosnių gyvybingumas yra glaudžiai susijęs su elektros kaina, palyginti su dujomis. Didesnis šilumos ir energijos vartojimo efektyvumas gali kompensuoti šias išlaidas mažesnėms krosnims, tačiau tai gali būti netaikoma didesnėms krosnims.
Mažas poveikis aplinkai išlaikomas tik tuo atveju, jei krosnis gali gauti energiją iš atsinaujinančių energijos šaltinių ir jai reikalingas patikimas ir stabilus elektros tinklas.
Taip pat yra eksploatacinių sumetimų. Pavyzdžiui, elektrodų priežiūra siekiant apriboti didesnį atsparumą, kurį sukelia nusidėvėjimas. Neįmanoma išlydyti aukštesnės temperatūros stiklų (>1500C) ir kyla susirūpinimas dėl tam tikrų stiklo kompozicijų elektrodų medžiagos korozijos / erozijos. Be to, perdirbtas stiklas gali būti problema, kuriai reikia naujų tvarkymo būdų.
Išvada
Daugumoje vietų aplinkai švariau kūrenti iškastinį kurą krosnyje, nei naudoti jį elektrai gaminti elektrai lydyti. Tačiau didėjant atsinaujinančių išteklių indėliui į elektros gamybą ši situacija pasikeis. Taip pat atrodo, kad iškastinio kuro deginimo technologijų energijos vartojimo efektyvumo pagerėjimas išsilygino. Kadangi įsigalioja išmetamųjų teršalų teisės aktai, o vartotojai vis dažniau reikalauja aplinkai nekenksmingų medžiagų ir technologijų, stiklo gamyboje gali įvykti didelis posūkis nuo dujų iki elektros energijos. Kiti elektrinio lydymo pranašumai, tokie kaip geresnis šiluminis efektyvumas ir energijos suvartojimas, taip pat bus naudingi.
