VDI 2578-2017 Emission control - Glassworks.pdf

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1、 ICS 13.040.40 VDI-RICHTLINIEN Juni 2016 Zu beziehendurchBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehaltenVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2016VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Emissionsminderung Glashtten VDI 2578 Entwurf Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattetEmission control

2、 Glassworks Einsprche bis 2016-09-30 vorzugsweise ber das VDI-Richtlinien-Einspruchsportal http:/www.vdi.de/einspruchsportal in Papierform an Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Fachbereich Umweltschutztechnik Postfach 10 11 39 40002 Dsseldorf Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DI

3、N Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltschutztechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 3: Emissionsminderung II FrhereAusgabe:11.99Inhalt Seite Vorbemerkung . 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Begriffe 2 3 Formelzeichen . 3 4 Technologie . 3 4.1 Rohstoffe und Gemengebereitung . 3 4.2 Glasschmelz

4、aggregate 7 4.3 Prozessabgase und ihre Inhaltsstoffe (Rohgase) 19 4.4 Khlbahnen 24 4.5 Heiendvergtungsanlage der Behlterglasindustrie . 24 5 Technische Mglichkeiten zum Vermindern der Emissionen . 24 5.1 Verfahrenstechnische Manahmen (Primrmanahmen) 25 5.2 Abgasreinigung (Sekundrmanahmen) 28 5.3 Abf

5、hren der Abgase . 36 6 Begrenzung der Emissionen . 36 6.1 Gesamtstaub . 37 6.2 Staubfrmige anorganische Stoffe . 37 6.3 Schwefeloxide 37 6.4 Chlor bzw. Fluor und seine gasfrmigen Verbindungen . 37 6.5 Stickstoffoxide . 37 6.6 Kohlenstoffmonoxid 38 7 Anleitung fr Emissionsmessungen . 38 7.1 Allgemein

6、es . 38 7.2 Messstrecken und Messpltze 39 7.3 Messverfahren 39 7.4 Anlagenspezifische Besonderheiten 39 Schrifttum 42 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 2 VDI 2578 Entwurf Alle Rechte vorbehalten V

7、erein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2016 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils ausz

8、ugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirk

9、t haben, sei gedankt. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie gilt fr Anlagen zum Erschmelzen von Glas sowie zur Lagerung, Aufbereitung und Mischung der Rohstoffe und Scherben und den Transport des Gemenges zum Schmelzofen. Ferner werden die zur Entspannung der Glser bentigten Khlbahnen (Khlfen) sowie di

10、e Heiendverg-tungsanlagen der Behlterglasindustrie behandelt. Dabei wird unterschieden zwischen Anlagen zur Herstellung von Behlterglas, Flachglas, Endlos-glasfasern, Wirtschaftsglas, Spezialglas, Glas- und Steinwolle, Glasfritten und Wasserglas. Nicht erfasst werden die Anlagen zur Formgebung des h

11、eien Glases auerhalb des Schmelzofens und die Weiterverarbeitung des Glases und der Glasge-genstnde. Die vorliegende Richtlinie gilt nicht fr Anlagen zur Herstellung von in Kupolfen ge-schmolzener Mineralwolle (Steinwolle). Auf die fr den Bau und Betrieb der Anlagen ins-besondere geltenden Gesetze,

12、Verordnungen, Ver-waltungs- und sonstigen Vorschriften wird hinge-wiesen (siehe Schrifttum). Bei der Auswahl der Manahmen zur Emissions-minderung ist der Grundsatz der Verhltnismig-keit zu bercksichtigen. Alle Volumenangaben fr Gase in dieser Richtlinie beziehen sich auf den Normzustand (273 K, 1013

13、 hPa) nach Abzug des Wasserdampfanteils. NOx-Konzentrationen sind grundstzlich als NO2berechnet. Auf Ausnahmen wird besonders hinge-wiesen. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Abgas Trgergase mit festen, flssigen oder gasfrmigen Emissionen Anmerkung: Der Begr

14、iff Abgas“ schliet die Begriffe Ab-luft“, Rohgas“ und Reingas“ ein. Behlterglas Packmittel aus Glas zur Abfllung von Getrnken (Getrnkeflaschen), von Lebensmitteln (Konser-venglas) und von medizinisch-pharmazeutischen, kosmetischen und chemisch-technischen Fllg-tern sowie von Erzeugnissen der Lebensm

15、ittel-industrie in Anlehnung an DIN 1259-2 Endlosglasfaser Glasfaser mit bestimmter Form (Filament) und bestimmten Abmessungen (Filamentdurchmesser) im Querschnitt, die aus verschiedenen Materialien bestehen kann, unter anderem aus Metallen, Oxi-den, Boriden, Carbiden, Nitriden, Polytitanat und Kohl

16、enstoff Anmerkung: Endlosglasfasern werden in einem Spinnprozess hergestellt und sind von Glasfasern zur Wrmedmmung (Mineralwolle) zu unterscheiden. In der Regel erfolgt ein Weiterverarbeiten der Endlosglasfasern zu Matten, Glas-rovings, Garnen und Geweben. Haupteinsatzgebiet der End-losglasfasern i

17、st die Verwendung in glasfaserverstrkten Ma-terialien (z. B. glasfaserverstrkten Kunststoffen), die wiede-rum in der Bau- und Automobilindustrie oder zum Bau von Windkraftanlagen eingesetzt werden. Flachglas ebene und gebogene Scheiben, farblos aber auch farbig DIN 1259-2 Anmerkung: Flachglas wird i

18、n der Regel im Floatprozess hergestellt, bei dem sich das Glas nach dem Verlassen der Schmelzwanne auf einem Zinnbad flach ausbreitet. Eine ande-re Mglichkeit ist die Herstellung im Gussverfahren, bei dem die Glasschmelze durch Formwalzen gefhrt wird. Flachglas wird in der Regel in der Bau-, Automob

19、il- und Solarindustrie eingesetzt. Glasfritte (Fritte) unvollstndig durchgeschmolzenes, das heit bla-senhaltiges und inhomogenes Glasmaterial DIN 1259-2 Anmerkung: Fritten werden zur Herstellung von Glasuren fr Keramiken oder Pigmenten verwendet. Nach dem Erschmel-zen der Rohstoffe in einer Glasschm

20、elzwanne oder im Dreh-rohrofen wird die heie Schmelze in Wasser eingeleitet, wo das Erstarren und Zerspringen in kleine Teile erfolgt. An-schlieend werden die Fragmente getrocknet. Es wird meist in Scherben- oder Granulatform gewonnen und vermahlen oder als Glasur oder zur Herstellung eines Glasform

21、stcks verwen-det. Hohlglas Glasbehlter aller Art, manuell oder maschinell geblasen, gepresst oder geschleudert, klar oder getrbt, farbig oder farblos, einschlielich manuell oder maschinell gezogener Glasrhrchen in An-lehnung an DIN 1259-2 Mineralwolle knstliche Mineralfasern, die aus ungerichteten,

22、glasigen (Silicat-)Fasern mit einem Massengehalt B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2016 Entwurf VDI 2578 3 von ber 18 % an Oxide

23、n von Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium und Barium bestehen GefStoffV Anmerkung: Der Begriff Mineralwolle“ umfasst Glaswolle und Steinwolle. Der Mineralwollesektor deckt die Herstellung von Glas- und Steinwolle ab, die hauptschlich zur Wrme- und Schallisolierung genutzt werden. Die Produkte besteh

24、en aus miteinander verfilzten, unterschiedlich langen Fden, die durch ein Schleuder- oder Blas-Verfahren hergestellt werden. Oft werden die Produkte als Rollen oder Matten verkauft. Die Herstellung von Glas- bzw. Steinwolle wird von Nummer 2.8 bzw. Nummer 2.11 in Anhang 1 der 4. BImSchV erfasst. Die

25、 Weiterverarbeitung der Fasern zu Matten, Vliesen usw. wird in Nummer 5.4.5.2.1 der TA Luft geregelt. Pressglas durch einen Pressvorgang geformtes Glas DIN 1259-2 Reingas gereinigtes Abgas am Austritt der Abgasreinigung oder am Austritt des Reingaskamins Rohgas ungereinigtes Abgas vor Eintritt in di

26、e Abgasreini-gung Spezialglas Glaserzeugnis, das sich bezglich Eigenschaften und Zusammensetzung von Glas-Massenprodukten unterscheidet Anmerkung: Der Spezialglassektor umfasst eine sehr groe Produktpalette, z. B. Brandschutzglas, Beleuchtungsglas, Laborglas und technisches Glas, optisches Glas, Gla

27、skeramik (z. B. Kochfelder, Kaminsichtscheiben) und Quarzglas. Eben-so breit gefchert ist auch die Herstellung und Weiterverarbei-tung der Glser. In der Regel handelt es sich um kleinere Produktionsanlagen, die spezialisiert sind. Dieser Sammelbe-griff dient der Differenzierung von Anlagen zur Herst

28、ellung von Glas. Wasserglas wasserlsliche Natrium-, Kalium- und Lithiumsili-cate, die in Wannen oder Drehrohrfen aus Silizi-umdioxid und Natrium-, Kalium- oder Lithiumcar-bonaten erschmolzen werden. Wirtschaftsglas alle in Kche und Haushalt, auf dem gedeckten Tisch und in der Gastronomie benutzten m

29、anuell oder maschinell hergestellten Glser aus Hohlglas oder Pressglas in Anlehnung an DIN 1259-2 Anmerkung: Oft sind Schleifprozesse dem Herstellungspro-zess angeschlossen. Wirtschaftsglas umfasst Produkte aus Kalknatronsilicatglas, aus Borosilicatglas (z. B. Mikrowellen-geschirr oder Auflaufformen

30、) oder aus Bleikristallglas. 3 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Einheit Equivalente spezifische NOx-Emission in kg NOx/t geschmol-zenes Glas kg/t Qsspezifischer Wrmeverbrauch einer hinsichtlich des Energie-verb

31、rauchs optimierten, konven-tionell beheizten Vergleichswan-ne kJ/kg Glas f Umrechnungsfaktor zur Ermitt-lung der quivalenten spezifische Emission nach Gleichung (1) 2kJ tkg4 Technologie 4.1 Rohstoffe und Gemengebereitung Bedingt durch die Vielfalt der Glser z. B. Behl-terglas, Flachglas, technisches

32、 Glas, optisches Glas, Glasfasern mit ihren voneinander abwei-chenden chemischen Zusammensetzungen (siehe Tabelle 1), werden zur Glasherstellung zahlrei-che Rohstoffe verwendet 1. Es wird zwischen natrlichen und synthetischen Rohstoffen und den in kleinen Mengen verwendeten Zuschlagsstoffen (Lutermi

33、ttel, Frbe- und Entfrbemittel) unter-schieden. Tabelle 2 gibt die chemische Zusam-mensetzung typischer Produkte aus Spezialglas an. Die wichtigsten natrlichen Rohstoffe sind Sand, Kalkstein, Natursoda, Dolomit, Feldspat und Erup-tivgesteine wie Phonolith, Nephelin-Syenit und Basalt. Der fr die Herst

34、ellung von Massenglsern wie Flachglas und Hohlglas wichtigste synthetische Rohstoff ist die Soda. Altglasscherben (Scherbenrecycling) spielen als Rohstoff bei der Glasschmelze eine wichtige Rolle. Es werden sowohl Eigen- als auch Fremdscherben eingesetzt. Eigenscherben, die an der Produktionssttte o

35、der der dazugehrenden Weiterverarbeitung anfallen, entsprechen in der Regel der jeweiligen Glaszu-sammensetzung und knnen wenn sie nach vor-gegebenen Kriterien getrennt und ohne Fremdstof-fe sind problemlos eingesetzt werden. Fremdstoffe sind im wesentlichen Keramik, Steine und Porzellan (KSP), NE-M

36、etalle, Fe-Metalle so-wie organisches Material. Der Einsatz von Fremdscherben ist stark abhngig von der Qualitt der angebotenen Scherben. Die B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 4 VDI 2578 Entwurf A

37、lle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2016 Trennung nach Farben und Glassorten und der not-wendige Reinheitsgrad des gesammelten und auf-bereiteten Altglases sind Voraussetzung fr den problemlosen Einsatz von Scherben. Fr einzelne Branchen bestehen Qualittsmerkma-le fr

38、schmelzfertig aufbereitete Scherben (Stan-dardbltter T 120, T 121). Der Anteil der eingesetzten Scherben, bezogen auf die insgesamt erschmolzene Glasmenge, kann er-fahrungsgem bis zu 95 % betragen. Die Hhe des Anteils ist weniger von der Technologie der Glasschmelze abhngig, sondern vielmehr von der

39、 Verfgbarkeit der Scherben nach vorgegebenen Qualittsanforderungen. Die vorgenannten Kriterien zum Scherbenrecyc-ling gelten prinzipiell auch fr Spezialglser. Es muss dabei jedoch bercksichtigt werden, dass in der Regel erheblich strengere Qualittsvorgaben und Sortiervorschriften einzuhalten sind. D

40、aher ist der Einsatz von Fremdscherben in der Spezialglas-industrie nur in Einzelfllen mglich. Neben der stofflichen Bedeutung des Einsatzes von Altglasscherben ist das Scherbenrecycling auch von erheblicher energetischer Bedeutung. Man rechnet je 10 % Scherbeneinsatz mit einer Ener-gieeinsparung vo

41、n 1,5 % bis 3 %. Entsprechende Emissionsminderungen sind die Folge. Insgesamt ist das Altglasrecycling mit folgenden Vorteilen verbunden: Abfallvermeidung Schonung der Rohstoffressourcen (Sand, Soda, Kalk usw.) Reduzierung des spezifischen Energiever-brauchs pro Tonne Glasprodukt (primr bei der Glas

42、herstellung; sekundr durch den verringer-ten Bedarf an z. B. Soda und Kalk) Reduzierung der Emissionen an Staub, NOx, SO2, CO2(primr durch geringeren Brennstoff- und/oder Stromverbrauch; sekundr durch ver-ringerten Bedarf an Rohstoffen, insbesondere Soda und Kalk) Tabelle 1. Typische chemische Zusam

43、mensetzung wichtiger Glser als Massenanteil in % Stoff Flachglas (Float-glas) Behlter-glas Kristallglas (Wirt-schafts-glas) Bleikristall-glas E-Glas Endlos-glasfasern Glaswolle Dsen-schleuder-Blasverfah-ren (TEL-Verfahren) Steinwolle Dsen-blas-verfahren Steinwolle Kaskaden- schleuder-verfahren Wasse

44、r-glas SiO26974 7074 6974 5862 53,2 5667 5061,5 34,543 6680 Al2O303 1,02,5 0,21,2 01 14,2 02,5 04,5 17,522,5 0,15 Fe2O30,0151,8 00,6 0,0150,02 0,010,0015 0,34 01 07 28,5 0,03 CaO 514 9,511,5 47 04 22,6 5,59,5 1032 1422 0,06 PbO 05 2432 95 %). 4.2.1.1 Glasschmelzwannen mit regenerativer Luftvorwrmung

45、 Diese Glasschmelzwannen werden mit Wechsel-flamme betrieben. Dabei werden die paarweise angeordneten Regenerativkammern wechselweise von Abgas und Verbrennungsluft durchstrmt. Beim Durchstrmen der Regenerativkammer mit Abgas wird die Kammergitterung thermisch aufge-laden bei gleichzeitiger Abkhlung

46、 der Abgase. Zeitgleich durchstrmt die Verbrennungsluft die (zweite) korrespondierende, zuvor thermisch auf-geladene Regenerativkammer und wird dadurch vorgewrmt. Die Regenerativkammern sind an ein mit Umsteuerorganen versehenes Kanalsystem angeschlossen. Zum Umsteuern dienen Schieber oder Klappen.

47、Die Dauer eines Feuerintervalls betrgt meist 20 Minuten. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 10 VDI 2578 Entwurf Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2016 Tabelle 8.

48、Beispiele fr Gre, Inhalt, Schmelzleistung und spezifischer Energieverbrauch von Glas-schmelzwannen Wannentyp Glasart Schmelzflchea)in m2Glasbadtiefe Schmelzwannein mmWanneninhaltSchmelzwannein tLngen/Breiten-Verhltnis des WannenbeckensSchmelzleistungin t/dSpezifischeSchmelzleistungin t/m2dSpezifisch

49、erEner-gieverbrauchb)in kJ/kg GlasQuerbrennerwanne mit regenerativer Luftvorwrmung Behlterglas 15.155 1200.1700 50.500 (1,9.3,0) : 1 40.500 2,5.4,0 4200 Regenerative U-Flammenwanne Behlterglas 15.140 1200.1700 50.500 (1,9.2,5) : 1 40.450 2,5.4,0 3800 Rekuperativwanne Behlterglas bis 250 1100.1600 50.650 (2,0.2,8) :1 40.450 2,0.3,0