Apakah Tungku Listrik Masa Depan Manufaktur Kaca?
Ikhtisar produksi kaca
Produksi kaca biasanya intensif energi. Tungku kaca dapat mencapai 1300-1550 C untuk peleburan dan pemurnian bahan baku, tergantung pada formulasi yang dibutuhkan.
Gas alam dan listrik merupakan sumber energi utama, namun secara historis, industri kaca lebih menyukai gas karena merupakan teknologi yang mapan, dengan harga murah, kemurnian tinggi, kemudahan kontrol dan fakta bahwa tidak ada persyaratan untuk fasilitas penyimpanan. Tungku gas memiliki masa pakai yang lama, rata-rata lebih dari 12 tahun dan terkadang hingga 20 tahun.
Sampai saat ini tungku peleburan kaca listrik telah digunakan untuk gelas khusus, dan khususnya gelas dengan konstituen volatil yang signifikan seperti gelas opal fluoride, borosilikat dan kristal timbal. Minat berkembang untuk memperluas penggunaannya melalui industri.
Produksi tungku kaca listrik
Metode produksi kaca listrik yang paling efektif adalah dengan menggunakan elektroda yang dicelupkan ke dalam kaca baik sebagai penguat listrik (menyediakan 5-20% dari total input energi) atau peleburan semua listrik. Elektroda yang direndam dihubungkan ke catu daya dan transformator, untuk mengalirkan arus listrik melalui kaca.
Dalam semua tungku listrik, energi leleh berasal dari elektroda (panas joule), dengan kompor gas yang digunakan untuk start-up awal, atau sebagai sumber panas darurat. Tungku ini terutama mengoperasikan 'cold top', di mana bahan baku didistribusikan secara merata di atas permukaan lelehan kaca, membentuk 'batch blanket' isolasi. Peleburan dan pemurnian terjadi dalam satu proses vertikal, dengan kaca ditarik melalui tenggorokan di bagian bawah tangki peleburan yang dalam.
Keuntungan dari peleburan listrik
Tungku listrik menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan tungku gas. Misalnya, mereka memiliki emisi langsung CO2, NOx atau SOx termal yang sangat rendah. Dengan tekanan untuk mengurangi emisi yang berasal dari pelanggan dan undang-undang, ini adalah manfaat yang signifikan. Meskipun dimungkinkan untuk meningkatkan tungku gas konvensional untuk mengurangi emisi, hal ini dapat menghasilkan teknologi yang lebih kompleks yang menghasilkan pemeliharaan tambahan, penggunaan bahan kimia yang tidak ramah lingkungan, dan batasan umur peralatan.
Manfaat lain adalah bahwa kehilangan panas dari tungku listrik jauh lebih rendah. Efisiensi termal tungku gas mencapai puncaknya sekitar 45%. Ini berarti lebih banyak energi yang hilang sebagai panas daripada yang digunakan untuk mengubah bahan mentah menjadi gelas cair. Kehilangan panas terjadi dari struktur atas tungku dan dalam gas sisa, bahkan jika sistem pemulihan panas digunakan. Sebaliknya, pendekatan listrik berarti bahwa energi leleh ditransfer langsung ke kaca. Efisiensi termal bisa lebih dari 70% bahkan di tungku listrik kecil dan bisa mencapai 85% di tungku listrik besar.
Tungku serba listrik juga lebih hemat energi daripada tungku berbahan bakar gas; mereka menggunakan sekitar 35% lebih sedikit energi. Perbedaan efisiensi energi sangat penting untuk tungku kecil. Ketika ukuran tungku berkurang, efisiensi energi tungku listrik tetap sangat tinggi, sedangkan efisiensi tungku gas turun drastis dan bisa kurang dari 20%.
Meningkatkan listrik dapat menjadi cara yang sangat efektif untuk mengurangi konsumsi energi secara keseluruhan. Ini juga berarti bahwa pelepasan energi dapat sangat terfokus, membantu menentukan kondisi dalam penangas kaca. Dalam beberapa kasus, sistem penambah yang dirancang dengan baik dapat meningkatkan homogenitas kualitas kaca, kehilangan benih dan batu. Sebaliknya, di tungku gas, di mana pelepasan energi terfokus tidak dimungkinkan, profil suhu yang tidak tepat dapat dibuat di kaca.
Keuntungan utama dari tungku listrik cold-top adalah bahwa segala sesuatu yang masuk ke dalam batch tetap berada di kaca, selain dari gas yang dilepaskan dari proses peleburan, yang merembes keluar melalui batch blanket. Kehilangan konstituen batch seperti fluor, boron, timbal, berbagai bahan pemurnian yang mudah menguap dan konstituen lainnya hampir dihilangkan.
Kerugian dari peleburan semua-listrik
Sementara tungku listrik memiliki biaya modal yang lebih rendah, mereka memiliki masa pakai yang lebih pendek (2-7 tahun dibandingkan dengan 10-20 tahun untuk tungku konvensional) dan biaya energi yang lebih tinggi. Kelayakan ekonomi tungku listrik terkait erat dengan biaya listrik dibandingkan dengan gas. Efisiensi termal dan energi yang lebih tinggi dapat mengimbangi biaya ini untuk tungku yang lebih kecil, tetapi ini mungkin tidak berlaku untuk tungku yang lebih besar.
Dampak lingkungan yang rendah hanya dapat dipertahankan jika tungku dapat menerima daya dari sumber energi terbarukan dan membutuhkan jaringan listrik yang andal dan stabil.
Ada juga pertimbangan operasional. Misalnya, perawatan elektroda untuk membatasi resistensi yang lebih tinggi yang disebabkan oleh keausan. Tidak mungkin untuk melelehkan gelas suhu tinggi (>1500C) dan ada kekhawatiran korosi/erosi bahan elektroda dari komposisi gelas tertentu. Selanjutnya, kaca daur ulang mungkin menjadi masalah yang memerlukan metode penanganan baru.
Kesimpulan
Di sebagian besar tempat, pembakaran bahan bakar fosil di tungku masih lebih ramah lingkungan daripada menggunakannya untuk menghasilkan listrik untuk peleburan listrik. Namun, karena energi terbarukan meningkatkan kontribusinya terhadap produksi listrik, situasi ini akan berubah. Tampaknya juga peningkatan efisiensi energi dari teknologi pembakaran bahan bakar fosil telah mendatar. Ketika undang-undang emisi mulai berlaku dan konsumen semakin menuntut bahan dan teknologi yang ramah lingkungan, mungkin ada perubahan besar dalam pembuatan kaca dari gas ke energi listrik. Keuntungan lain dari peleburan listrik, seperti efisiensi termal dan konsumsi energi yang lebih baik, juga akan menguntungkannya.
