تقلل أفران الزجاج التي تحرق الوقود باستخدام الأكسجين بدلاً من الهواء بشكل كبير من انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) واستهلاك الوقود لكل طن من الزجاج، وفقًا لورقة بحثية صادرة عام 2001 عن وزارة الطاقة والفيزياء الحرارية الأمريكية، كما تصف الوثائق المرجعية للاتحاد الأوروبي استخدام الأكسجين في محولات الصلب وأفران القوس الكهربائي وأفران الكوبولا وأفران المغنيسيا. وتقوم شركة « Ultra Controlo » بتوريد محطة الأكسجين VSA من طراز « ULTRAOX »، والتي تدرج ورقة بيانات المنتج الأفران الصناعية ضمن تطبيقاتها.
تتناول ورقة صادرة عن وزارة الطاقة الأمريكية عام 2001، بالإضافة إلى الوثائق المرجعية للاتحاد الأوروبي بشأن الحديد والصلب (2013)، والمسابك (2024)، والأسمنت والجير وأكسيد المغنيسيوم (2013)، هذه الاستخدامات.
يحل الأكسجين محل الهواء في عملية الاحتراق، مما يقلل بشكل كبير من انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) واستهلاك الوقود لكل طن من الزجاج المنتج (وزارة الطاقة الأمريكية، 2001).
يتم نفخ الأكسجين النقي، بنسبة تزيد عن 99٪، المستخرج من محطة فصل الهواء، على المعدن السائل الساخن عبر أنبوب تبريد مائي (EU BREF، 2013).
تساعد أنابيب الأكسجين ومواقد الأكسجين والوقود في المراحل الأولى من عملية الصهر؛ كما يعمل الأكسجين على إزالة الكربون من المادة المنصهرة وإزالة عناصر مثل الفوسفور والسيليكون (EU BREF، 2013).
يتم حقن تيار من الهواء الساخن المُغنى بالأكسجين عند مستوى الفوهة، وتسجل محطات الاتحاد الأوروبي عمليات إثراء الأكسجين وحقن الأكسجين مع الفحم (EU BREF، 2013).
يدخل الأكسجين إلى قنينة الهواء، أو طبقة فحم الكوك، أو فتحات التهوية، مما يرفع درجة حرارة الاحتراق؛ ويصفه تقرير BREF بأنه التقنية القياسية لقباب الصهر ذات الهواء البارد (تقرير BREF للاتحاد الأوروبي، 2024).
تصل درجة الحرارة في أفران العمود المزودة بشبكة دوارة إلى 2,200 درجة مئوية، وتحتاج إلى تيار هواء احتراق غني بالأكسجين؛ كما يمكن للأكسجين أن يرفع كفاءة عملية الحرق (EU BREF، 2013).
المصادر: إ. ليفين (وزارة الطاقة الأمريكية) وك. جاميسون (Energetics)، «الاحتراق بالأكسجين والوقود في صناعة الزجاج: تحديث»، ACEEE (2001)؛ د. ب. ميهتا وأ. ناياك (جامعة برادلي)، «الاتجاهات الحديثة في تقنيات الاحتراق بالأكسجين والوقود، والهواء والوقود، والاحتراق الهجين»، الدراسة الصيفية لـ ACEEE حول كفاءة الطاقة في الصناعة (2007)؛ وثائق BREF الصادرة عن مركز البحوث المشتركة التابع للمفوضية الأوروبية: إنتاج الحديد والصلب (2013)، ورش الحدادة والمسابك (2024)، والأسمنت والجير وأكسيد المغنيسيوم (2013)، الأقسام 3.2.3.2.2.2 و3.4.3.
تحدد ورقة بحثية صادرة عام 2001 عن وزارة الطاقة والفيزياء الحرارية الأمريكية ثلاث طرق رئيسية لتزويد أفران الزجاج بالأكسجين؛ ويعتمد الاختيار على الاستهلاك وتكاليف الكهرباء والمسافة إلى محطات الأكسجين القائمة.
يُعد نظام VPSA، الذي يوفر تركيزًا من الأكسجين يتراوح بين 90 و95% عند نقطة الاستخدام، الخيار الأقل تكلفة عمومًا لتلبية متطلبات النقاء في صناعة الزجاج التي تصل إنتاجيتها إلى 120 طنًا من الزجاج يوميًا؛ وقد صنفته الدراسة بأنه أكثر كفاءة من نظامي VSA وPSA.
المصدر: ليفين وجاميسون، ACEEE (2001).
لا تُعد إمدادات السوائل التجارية خيارًا اقتصاديًا للأفران التي تنتج ما لا يقل عن 10 أطنان من الزجاج يوميًا، وهو ما تشير الورقة إلى أنه يمثل الغالبية العظمى من مصانع الزجاج.
المصدر: ليفين وجاميسون، ACEEE (2001).
يتيح الإنتاج باستخدام تقنية التبريد الفائق الحصول على درجة نقاء أعلى، لكنه يتطلب عمومًا استثمارات رأسمالية ضخمة جدًّا لكي يكون مجديًّا من الناحية الاقتصادية، ما لم ينتج الفرن أكثر من 200 طن من الزجاج يوميًا.
المصدر: ليفين وجاميسون، ACEEE (2001).
النتائج المستخلصة حتى عام 2001، فيما يتعلق بأفران الزجاج. ULTRAOX توفر تقنية VSA نسبة أكسجين تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، وهي نسبة أقل من نسبة 99% التي يحددها دليل الممارسات المرجعية (BREF) للحديد والصلب لمحول LD. المصادر: ACEEE (2001)؛ دليل الممارسات المرجعية للاتحاد الأوروبي (BREF) (2013)؛ ULTRAOX ورقة بيانات تقنية VSA.
مصنع الأكسجين الذي تضم قائمة مواصفاته الفنية الأفران الصناعية، وبرنامج الصيانة لمعدات شركة « Ultra Controlo » والعلامات التجارية الشريكة.
نسبة أكسجين تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، مع وحدة تعزيز الأكسجين الإضافية لتوفير ضغوط أعلى عند الحاجة؛ ويمكن أن يحل محل الأنظمة المبردة التي تستخدم خزانات الأكسجين السائل، وتشير ورقة البيانات إلى الأفران الصناعية.
ULTRAOXالصيانة الوقائية والتصحيحية، وقطع الغيار الأصلية، والدعم في حالات الطوارئ لمعدات شركة « Ultra Controlo » والعلامات التجارية الشريكة.
المساعدة الفنيةالمصادر: ULTRAOX ورقة بيانات VSA، الصفحتان 2 و3؛ Ultra Controlo كتالوج Industrial 2026، الصفحة 22.
Ultra Controlo هي شركة برتغالية متخصصة في تصنيع أنظمة الهواء المضغوط والفراغ والغازات التقنية، وتتمتع بخبرة تمتد إلى 40 عامًا. نقوم بتصميم وتجميع واختبار الضواغط والمجففات وأبراج الكربون الخاصة بنا في البرتغال، كما نقدم خدمات التوريد والصيانة لخمس علامات تجارية شريكة.
ULTRASCREW الضواغط، ومجففات ULTRASEC وULTRADRY، وأبراج الكربون المنشط ULTRAK.
غاردنر دنفر، وإلمو ريتشل، وتوماس، وسبيك بومبن (سيركوتيك)، وسبيك تريبليكس.
الصيانة الوقائية والتصحيحية، وقطع الغيار الأصلية، والدعم في حالات الطوارئ، من خلال فريقنا الخاص.
المصدر: كتالوج « Ultra Controlo Industrial 2026»، الصفحات 3 و10 و16 و17 و22.
تشير ورقة بحثية صادرة عام 2001 عن وزارة الطاقة والفيزياء الحرارية الأمريكية إلى أن أفران الأكسجين والوقود، التي تعمل بحرق الوقود باستخدام الأكسجين بدلاً من الهواء، تقلل بشكل كبير من انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) وكمية الوقود المستهلكة لكل طن من الزجاج؛ وتشير ورقة بحثية صادرة عام 2007 عن المعهد الأمريكي للطاقة والبيئة (ACEEE) إلى أن نسبة خفض انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) التي يمكن تحقيقها من خلال التصميم السليم للأفران واختيار الموقد المناسب تتراوح بين 50 و70% مقارنةً بأفران التجديد.
تصف الورقة البحثية الصادرة عام 2001 عن وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) وشركة Energetics تقنية VPSA بأنها نظام إمداد عند نقطة الاستخدام يجعل الأكسجين الذي تتراوح درجة نقاوته بين 90 و95% أكثر اقتصادية وملاءمة لأفران الزجاج، في حين أن الإنتاج المبرد يتيح الحصول على درجة نقاء أعلى.
بالنسبة لأفران الكوبولا ذات النفخ البارد، يشير تقرير BREF الخاص بمصانع الصب في الاتحاد الأوروبي لعام 2024 إلى أن مستوى الأكسجين في خليط الهواء المؤكسد يتراوح عادةً بين 22% و25%، أي بزيادة تتراوح بين 1% و4%، وأن الجدوى الاقتصادية يجب أن تُحدد على أساس كل حالة على حدة.
تشير وثيقة «BREF» الصادرة عن الاتحاد الأوروبي عام 2013 بشأن الأسمنت والجير وأكسيد المغنيسيوم إلى أن أفران العمود المزودة بشبكة دوارة تصل درجة حرارتها إلى 2,200 درجة مئوية وتحتاج إلى تيار هواء احتراق مُغنى بالأكسجين، وأن هواء الاحتراق المُغنى بالأكسجين يمكن أن يزيد من كفاءة عملية الحرق.
تشير ورقة بيانات نظام VSA من شركة « ULTRAOX » إلى أن الأفران الصناعية تُعد من بين تطبيقاته. يوفر هذا النظام نسبة أكسجين تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، مع وجود معزز أكسجين إضافي لتوفير ضغوط أعلى عند الطلب، ويمكنه استبدال الأنظمة المبردة التي تعتمد على خزانات الأكسجين السائل.
نوع الفرن، والوقود، والأكسجين الذي تستخدمه أو تخطط لاستخدامه، وعدد ساعات التشغيل يوميًا. ونرد عليك باقتراح المعدات المناسبة.
