Impatto dell’ossicombustione sui blocchi refrattari dei bruciatori
I materiali refrattari tradizionalmente utilizzati sono costituiti a base di allumina, zirconia e di silice. Qualunque sia l'uso dell'ossigeno nella combustione per prolungare la durata di un forno con oxy boosting o ridurre le emissioni di NOx e CO2 con puro ossigeno, i blocchi refrattari sono sensibili ai punti caldi all'interno dei forni di vetro.
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Alcune zone degli elementi refrattari sulla superficie dei blocchi sono esposte a temperature più elevate di altre a causa di specifiche condizioni locali.
La costruzione di un blocco bruciatore montato sul forno della piattaforma di combustione sperimentale presso il centro di ricerca Air Liquide in Francia ha permesso di effettuare misurazioni di temperatura.
Termocoppie di tipo K di diametro 1,5 mm sono state poste all'interno di guaine metalliche fissate nel materiale refrattario del blocco di forma quadrata, a 10 mm dalla superficie calda per evitare fenomeni di condensa sulla superficie. Le temperature misurate sono comprese tra 1000°C e 1300°C a seconda della potenza termica (da 500 a 1500 kW).
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La mappatura delle temperature più elevate sulla superficie del materiale refrattario evidenzia la produzione di forti gradienti termici sulla superficie del blocco. La differenza di temperatura tra il punto più freddo e il punto più caldo è maggiore ad alta potenza: 150°C a 1,5 MW contro 100°C a 500 kW.
In relazione alla posizione della fiamma, i punti più caldi si trovano sotto le uscite del gas metano e i punti più freddi intorno ai punti di iniezione dell'ossigeno.
Operativamente, questi risultati sono stati utilizzati per posizionare le termocoppie nel blocco dei
bruciatori connessi sviluppato da Air Liquide. Il monitoraggio della temperatura consente di controllare la resistenza alla corrosione chimica dovuta alle interazioni con le sostanze alcaline presenti nell'atmosfera dei forni di fusione del vetro (potassio, sodio, boro), i cui effetti possono degradare la qualità delle caratteristiche isolante del materiale refrattario.
I bruciatori connessi sono inoltre dotati di sensoriche misurano la pressione, l’emissività della fiamma e le vibrazioni per controllarne il funzionamento ed eseguire la manutenzione predittiva.
I parametri di funzionamento vengono trasmessi da un sistema di telecomunicazione privato di Air Liquide a un'applicazione Internet che ne visualizza i valori in tempo reale e invia allarmi in caso di deriva operativa.
In termini di supporto per i progetti dei clienti, gli esperti di combustione di Air Liquide hanno accesso a questa applicazione per visualizzare i diversi parametri dei bruciatori collegati e fornire consigli per migliorarne le condizioni operative.
