Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Influence of modification of selected combustion process parameters and of the stack height on nitrogen oxides concentrations in ambient air - case study of container glass furnace

Sajad Molaeitafreshi

Abstract

The modernization of European glass factories will increase in the years to come: by 2020 about 14 billion EUR will be invested in the European glass industry (Ecoprog, 2014). Such investments have to be done in order to execute the new Industrial Emission Directive (IED), which defines more rigorous, EU-wide limit values for emissions to air and other environmental components. For glass industry, the target emission rates, as well as modern technological solutions are determined in the Best Available Techniques (BAT) Reference Document (BREF) for the Manufacture of Glass (JRC, 2013). Around 420 European glass factories have to fulfill the IED requirements, and therefore the BAT guidelines since the beginning of 2016. The gaseous air pollutants, namely NOx and SOx, have obtained the most demanding emission limit values, which will pose a big challenge for factories. Therefore, most glass factories will have to invest in modernizing their sites, with regard to the reduction of fuel consumption, as well as to the decrease of emissions, including both furnace operating optimization and flue gas cleaning. In present thesis, the study case was a container glass manufacture located in Poland. There were four cases considered as assumptions for modeling the dispersion of NOx by the Gaussian plume model: two different emission rates and two different heights of a stack were analyzed. The emission reduction was assumed to be achieved thanks to the optimization of air and fuel injectors’ position in the furnace. The obtained outcomes show that such optimization results in big differences in the concentration of NOx in the area surrounding the stack. Also the height of a stack plays a crucial role – a higher stack allows better dispersion of the plume and results in lower concentrations. Regarding the BREFT document, one solution for decreasing amount of uncontrolled NOx emission is to reduce the angle between air and fuel injectors inside the furnace, and such case has been analyzed herein. However, there are more parameters of furnace and combustion system that have direct influence on amount of uncontrolled NOx emission, not taken into account in this study. According to the result of the present study, the reduction of angle of injectors has a significant impact on decreasing the amount of NOx emission from a furnace, and therefore on the resulting ambient concentrations of NOx. However, sole regulation of the aforementioned injectors is not a sufficient solution for the aim of achieving the IED standards. Increasing the height of stack can, on the other hand, improve the ambient air quality in the vicinity of the emission source, in order to meet the standards set by the so-called CAFE Directive.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Sajad Molaeitafreshi (FEE) Sajad Molaeitafreshi,, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Title in Polish
Wpływ zmiany wybranych parametrów procesu spalania i wysokości emitora na stężenia tlenków azotu w powietrzu atmosferycznym na przykładzie pieca szklarskieg
Supervisor
Katarzyna Maciejewska (FEE/CEP) Katarzyna Maciejewska,, Chair of Environmental Protection (FEE/CEP)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Certifying unit
Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Affiliation unit
Chair of Environmental Protection (FEE/CEP)
Study subject / specialization
, Inżynieria Środowiska
Language
(en) English
Status
Finished
Defense Date
24-10-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Katarzyna Juda-Rezler (FEE/CEP) Katarzyna Juda-Rezler,, Chair of Environmental Protection (FEE/CEP)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE) Katarzyna Maciejewska (FEE/CEP) Katarzyna Maciejewska,, Chair of Environmental Protection (FEE/CEP)Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering (FEE)
Keywords in Polish
kontrola zanieczyszczeń powietrza
Keywords in English
Air Pollution control
Abstract in Polish
W nadchodzących latach przewiduje się znaczną modernizację europejskich fabryk szkła: do roku 2020 około 14 mld euro zostanie zainwestowane w rozwój europejskiego przemysłu szklarskiego. (Ecoprog, 2014) Inwestycje te mają być wykonane w celu spełnienia wymogów nowej Dyrektywy unijnej w sprawie emisji przemysłowych (IED), która definiuje bardziej rygorystyczne dopuszczalne normy emisji zanieczyszczeń do powietrza atmosferycznego i innych elementów środowiska. Docelowe wskaźniki emisji, a także nowoczesne rozwiązania technologiczne w przemyśle szklarskim są określone w Dokumencie Referencyjnym dotyczącym BAT (Najlepsze Dostępne Techniki, ang. Best Available Techniques)(BREF) dla przemysłu szklarskiego (JRC, 2013). Od początku 2016 roku około 420 europejskich fabryk szkła musi spełniać wymagania IED, a zatem także wytyczne BAT. Gazowe zanieczyszczenia powietrza, a zwłaszcza NOx i SOx, uzyskały bardzo restrykcyjne dopuszczalne wartości emisji do atmosfery, co stanowić będzie duże wyzwanie dla fabryk. W związku z tym, większość producentów szkła będzie musiało zainwestować w modernizację swoich linii produkcyjnych i technologii wytwarzania, tak aby zmniejszyć zużycie paliwa, a także w celu redukcji emisji zanieczyszczeń. Zmiany muszą też dotyczyć optymalizacji pracy pieca oraz oczyszczania powstających w nim gazów odlotowych. W niniejszej pracy analizie poddano jeden z polskich zakładów produkujących szkło opakowaniowe. Wykorzystano cztery różne zestawy założeń wprowadzonych do Gaussowskiego modelu smugi, zastosowanego do modelowania dyspersji NOx: kombinacje dwóch różnych wielkości emisji z dwiema różnymi wysokościami kominów. Założono, że obniżenie emisji osiągane jest dzięki optymalizacji kąta względnego ustawienia dysz wstrzykujących powietrze i paliwo do pieca. Uzyskane wyniki pokazują, że taka optymalizacja powoduje znaczne różnice w stężeniach NOx w okolicach komina. Wysokość komina odgrywa również zasadniczą rolę - wyższy komin pozwala na lepsze rozproszenie smugi, w wyniku czego otrzymane stężenia zanieczyszczeń są niższe. Zmniejszenie kąta między wtryskiwaczami powietrza i paliwa w piecu jest jednym z proponowanych w dokumencie BAT rozwiązań pozwalających obniżyć emisję NOx. Czynnik ten został przeanalizowany w niniejszej pracy, niemniej jednak istnieje więcej parametrów zarówno samego pieca, jak i procesu spalania, które mają bezpośredni wpływ na ilość emitowanego NOx. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że zmniejszenie względnego kąta ustawienia wtryskiwaczy ma istotny wpływ na obniżenie emisji NOx z pieca, a w związku z tym na uzyskanie mniejszych stężeń NOx w powietrzu atmosferycznym. Jednakże sama regulacja wspomnianych wtryskiwaczy nie jest wystarczającym rozwiązaniem pozwalającym na osiągnięcie standardów emisyjnych określonych w Dyrektywie IED. Zwiększenie wysokości komina może natomiast poprawić jakość powietrza w pobliżu źródła emisji, ułatwiając dotrzymanie dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń, określonych przez tzw. Dyrektywę CAFE
File
  • File: 1
    Sajad-Molaeitafreshi- thesis. Politechnika.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 14390

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTd84f4f0c75704f61b4a58edb8b4f99dc/
URN
urn:pw-repo:WUTd84f4f0c75704f61b4a58edb8b4f99dc

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page