Thermal comparison of glass furnace operation with oil and natural gas

Abstract

Natural gas and fuel oil firing are compared for an industrial glass furnace by means of a three-dimensional computer simulation comprising sub-models for turbulence, combustion and thermal radiation. The heat transfer by thermal radiation from the flame and the furnace structure to the glass bath is discussed for both fuels. The total radiative heat flux to the glass is found to be 5 % higher for the case of the oil-fired furnace, while the distribution of heat flux to the glass was found to be less uniform. The heat flux intensities to the glass near the burner are much greater with oil flames because of their greater flame emissivities. But in the regions where combustion is complete heat transfer to the glass from the combustion gases is found to be more intense for natural gas. Comments are made on furnace ageing and pollution emission. Mit Hilfe einer dreidimensionalen Computersimulation, die Unterprogramme für Turbulenz-, Verbrennungs- und Wärmestrahlungsberechnungen umfaßt, wird für einen Glasschmelzofen die Erdgas- mit einer Ölbeheizung verglichen. Der Wärmeübergang durch thermische Strahlung von der Flamme und den Ofenteilen zum Glasbad wird für beide Brennstoffe diskutiert. Der Gesamtstrahlungswärmefluß ist für den Fall des ölbeheizten Ofens um 5 % höher; dagegen wurde eine ungleichmäßigere Verteilung des Wärmeflusses zum Glas festgestellt. Infolge ihrer höheren Emissionen ist in der Nähe des Brenners die Wärmestromintensität von Ölflammen sehr viel größer. Jedoch wurde in den Bereichen vollständiger Verbrennung für Erdgas als Brennstoff ein sehr viel intensiverer Wärmeübergang von den Verbrennungsgasen zum Glas festgestellt. Kommentare zur Ofenalterung und zur Emission von Verunreinigungen werden gegeben.