Glas schmelzen mit Sauerstoff

Effizienz und geringere Emissionen durch den Einsatz von Sauerstoff beim Glasschmelzen

Konventionelle Glaswannen werden hauptsächlich mit Erdgas und Verbrennungsluft beheizt. Luft enthält aber ca. 79 % Stickstoff, der als Ballastmedium mit erwärmt werden muss und dem Schmelzprozess dabei Wärme entzieht. Bei der Verwendung von reinem Sauerstoff anstelle von Luft erhöht sich der Verbrennungswirkungsgrad, hauptsächlich durch die Reduktion der heißen Abgasmengen. Da bei der Oxyfuel-Verbrennung das Rauchgas nahezu frei von Stickstoff ist, überwiegt die Wärmeübertragung durch die effizientere Wärmestrahlung – die Brennstoffenergie wird besser genutzt. Das Resultat: eine deutliche Reduktion des spezifischen Erdgasverbrauchs. Der verminderte Brennstoffbedarf führt automatisch auch zu geringeren CO2-Emissionen. Durch die weitgehende Abstinenz von Stickstoff in der Flamme bei Oxyfuel-Glaswannen sinken die NOx-Emissionen um bis zu 80 %.

Nutzen Sie die Vorteile der Verbrennung mit Sauerstoff für Ihren Prozess: 

  • Brennstoffersparnis durch höheren Verbrennungswirkungsgrad
  • Produktionssteigerung möglich
  • Emissionen verringern durch: 
  • Ein deutlich reduziertes Abgasvolumen
  • Reduktion des CO2-Ausstoßes (CO2 Footprint)
  • Reduzierte NOx-Emissionen durch den geringeren Stickstoffgehalt in der Flamme


Weitere Informationen zur Oxyfuel-Verbrennung finden Sie in der Broschüre Oxyfuel-Verbrennung: Grundlagen und Anwendungsbeispiele

Hohe Schmelzleistung: Glas schmelzen mit Oxy-Boosting

Grafik_Sauerstoffeintrag

Durch Sauerstoff-Befeuerung von Glaswannen erreichen Sie deutliche Produktionssteigerungen und sparen Brennstoff. Gleichzeitig verbessern Sie die Produktivität durch optimierte Energieverteilung. Sauerstoff kann auf drei verschiedene Arten beim Schmelzen von Glas eingesetzt werden:

  • Globale Anreicherung der Verbrennungsluft
  • Lokaler Einsatz über Sauerstofflanzen
  • Umstellung auf Sauerstoffbrenner

Globale Anreicherung der Verbrennungsluft

Bei der globalen Anreicherung der Verbrennungsluft wird vor den Brennern über eine Sauerstofflanze (Oxynator™) Sauerstoff in die Verbrennungsluftleitung zugemischt. Der Oxynator gewährleistet eine schnelle und homogene Mischung. Der Luftdurchfluss kann durch den höheren Sauerstoffgehalt reduziert werden, die Verbrennung wird effektiver. Die Höhe der globalen Anreicherung ist aus Sicherheitsgründen auf 25 Prozent begrenzt, da nachfolgende Brenner und Rohrleitungen meist nicht für Sauerstoff ausgelegt sind.

Lokaler Einsatz über Sauerstofflanzen

Eine höhere Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff kann durch den Eintrag über Sauerstofflanzen direkt in die Flamme erfolgen. Je nach Positionierung der Lanze erfolgt eine lokale Beeinflussung der Flammentemperatur und eine gezielte Einstellung der Wärmeübertragung.

Umstellung auf Sauerstoffbrenner

Für die Verbrennung mit reinem Sauerstoff werden Oxyfuel-Brenner eingesetzt. Die speziell für die Glasindustrie entwickelten ALGLASS-Brenner sorgen für eine gezielte Wärmezufuhr und geringe Emissionen. Sogenannte Oxyfuel-Wannen benötigen keine regenerative oder rekuperative Luftvorwärmung. Die Investitionskosten sinken deshalb erheblich.

Typische Oxyfuel-Boosting Anwendungen beim Glasschmelzen

  • Verlängerung der Wannenreise bei beschädigten Regeneratoren oder Rekuperatoren
  • Port 0 Boosting zur Aufrechterhaltung der Schmelzleistung
  • Temporärer Sauerstoffeinsatz bei einer Regenerator-Zwischenreparatur 

Oxy-Boosting zum Halten oder Steigern der Schmelzleistung

Sauerstofflanze neben den Gasbrennern an einer „U-Wanne“

Um die hohen Glastemperaturen von ca. 1.600 °C effektiv zu erreichen, nutzt man in der Regel Regeneratoren zur Vorwärmung der Verbrennungsluft. Im Laufe der Jahre kann es vorkommen, dass die gemauerten Gitterwerke sich zusetzen oder teilweise einbrechen. Die Folge: Luftmengen und Lufttemperatur sinken, die Schmelzleistung der Wanne geht zurück.
Durch den Einsatz von Sauerstofflanzen neben den Gasbrennern kann der benötigte Verbrennungssauerstoff wieder zugeführt werden, ohne dass sich das Abgasvolumen erhöht. Die Schmelzleistung kann – beispielsweise am Ende einer Wannenreise – zuverlässig aufrechterhalten werden.

Querbeheizte Wanne mit Port 0 Sauerstoffbrenner

In querbeheizten Flachglas-Wannen wird die Schmelzleistung mit dem „Port 0 Boosting“ gehalten: Dabei wird zwischen der Stirnwand und dem ersten Brennerport auf jeder Brennerseite ein zusätzlicher Sauerstoffbrenner eingebaut. Die beiden Oxyfuel-Brenner laufen permanent ohne Umschaltung mit. Das Ergebnis: Die kontinuierlich und gleichmäßig eingebrachte Energie kompensiert den Energierückgang der Luftbrenner und die Wanne kann wieder mit ihrer ursprünglichen Nennleistung betrieben werden.

Weitere Informationen zum Oxy-Boosting finden Sie in der Broschüre Melting Oxy-Boosting (englisch).

Oxy-Combustion – Schmelzen mit Sauerstoffbrenner

  • Eine Oxyfuel-Wanne nutzt alle Vorteile der reinen Sauerstoff-Verbrennung:
  • Maximale Energieersparnis: bis zu 40 Prozent
  • Deutlich verringertes Abgasvolumen
  • Niedrige Emissionswerte für CO2 und NOx
  • Bessere Glasqualität durch gleichmäßige Wärmeübertragung
  • Geringe Investitionskosten durch Wegfall der Regeneratoren
  • Reduzierter Platzbedarf

Air Liquide hat verschiedene Brennstoff-Sauerstoff-Brenner entwickelt, die bei unterschiedlichen Anforderungen jeweils optimale Ergebnisse erzielen. Je nach Modell ermöglichen sie beispielsweise das Befeuern besonders großer Glaswannen, das flexible Einstellen von Impuls und Flammenlänge, einen Wechsel zwischen Erdgas, Flüssiggas und Öl oder ultraniedrige NOX-Emissionen durch mehrfach getrennte Eindüsung des Sauerstoffs (gestufte Verbrennung). Die Modelle sind in verschiedenen Leistungsbereichen verfügbar.

Weitere Informationen zu Oxyfuel Combustion finden Sie in der Broschüre Melting Oxy-Combustion (englisch).

Heat-Oxy-Combustion – Schmelzen mit Erdgas-Sauerstoff Vorwärmung

Die Verbrennung mit Erdgas-Sauerstoff-Vorwärmung macht die Abwärme aus dem Schmelzprozess nutzbar: Die Energie aus dem Abgasstrom wird über Wärmetauscher zur Vorwärmung des Sauerstoff auf 550°C und des Erdgases auf 450°C genutzt. Das verbessert den Wirkungsgrad der Oxyfuel-Verbrennung erheblich und ermöglicht eine zusätzliche Senkung des Energieverbrauchs um rund 10 Prozent gegenüber einer konventionellen Brennstoff-Sauerstoff-Verbrennung. Darüber hinaus reduziert die Vorwärmung die CO2-Emissionen, ebenfalls um rund 10 Prozent.

Oxyfuel-Glaswanne mit Brenngas- und Sauerstoff-Vorwärmung

Oxyfuel-Glaswanne mit Brenngas- und Sauerstoff-Vorwärmung

Soll eine Glaswanne als voll-Sauerstoff-befeuerte Wanne (oxy fuel) betrieben werden, so wird die Versorgung mit Sauerstoff über einen Tank oder eine On-Site-Anlage (VSA oder SIGMA) sichergestellt.

Lieferbares Equipment:

  • ALGLASS Brenner
  • Erdgas-Sauerstoff-Ventilstände
  • Wärmetauscher für Sauerstoff und Erdgas
  • Brennersteuerungen
  • Sauerstoff-Versorgung

Weitere Informationen zum Heat-Oxy-Combustion finden Sie in der Broschüre Melting Heat-Oxy-Combustion (englisch). 

Der Einsatz von Sauerstoff erhöht die Schmelzleistung, reduziert den CO2-Footprint und senkt die NOx-Emissionen. Die Glas-Experten von Air Liquide entwickeln individuelle Lösungen und Konzepte für den Einsatz der Sauerstoff-Technologie in Ihrer Produktionslinie. Das Engineering-Team für Glasprozesse sorgt für den reibungslosen Ablauf, von der Planung über Bau und Inbetriebnahme bis hin zum optimierten Betrieb – und natürlich auch für die zuverlässige Versorgung mit technischem Sauerstoff.

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