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浮法玻璃熔窑天然气和重油燃烧系统的比较诸葛勤美 王曙华 王伟峰 （中国新型建材设计研究院 杭州市 310003） 摘 要 从天然气和重油的组成与性能，两种燃烧系统的燃料用量及成本，工艺及设备材料费和烟气等方面对天然气和重 油燃烧系统进行比较，从而得出天然气燃烧系统比重油燃烧系统更优越。 关键词 天然气 重油 燃烧 浮法玻璃 熔窑 中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：10031987（2013）07000303 Comparison of Natural Gas with Heavy Oil for Float Glass Furnace Zhuge Qinmei, Wang Shuhua, Wang Weifeng （China New Building Materials Design and Research Institute, Hangzhou, 310003） Abstract: This article compared the natural gas and heavy oil from the compositions and properties of natural gas and heavy oil, fuel consumption and cost of the two kinds combustion system, technology and equipment material fee, as well as flue gas and other aspects, and concluded that the natural gas combustion system is more superior than heavy oil combustion system. Key Words: natural gas combustion system，heavy oil combustion system 0 引言 浮法玻璃生产所用的燃料主要有重油、柴油、 煤焦油、天然气、焦炉煤气、发生炉煤气和石油焦 等，综合考虑熔窑寿命、环境保护、生产规模、生 产成本、产品品质等各方面因素，应首选天然气或 者重油。 1 燃料的组成与性能比较 1.1 天然气的组成与性能 天然气是指通过生物化学作用与地质变质作用， 在不同的地质条件下生存迁移，并于一定压力下储集在 地质构造中的可燃气体。通常根据形成条件不同，分为 油田伴生气、气田气及凝析气田气。天然气是一种混合 气体，其组成随气田和产气层不同而异。根据天然气公 司提供的资料，西气东输的天然气组分见表1。 表1 西气东输的天然气组分 /% 组分 C1 C2 C3 C4 C5 C6+ CO2 N2 100 96.1 1.74 0.58 0.28 0.03 0.09 0.62 0.56 西气东输的天然气低位热值约 34.81 MJ/Nm 3 （ 8 320 kcal/ Nm 3 ），高位热值约 38.62 MJ/Nm 3 （9 230 kcal/ Nm 3 ）。天然气热值稍低于重油，但比 焦炉煤气、发生炉煤气高很多，属高热值燃料。天 然气燃烧后几乎不含硫、粉尘和其它有害物质，是 一种洁净环保的优质能源。天然气也是较为安全的 燃气之一，比空气轻，一旦泄漏，会立即向上扩 散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。 1.2 重油的组成与性能 重油又称渣油，是原油提取汽油、柴油等后的 剩余重质油，其特点是分子量大、黏度高，密度一 般在 0.820.95 g/cm 。重油的发热量很高，一般为 4042 MJ/kg（9 56010 038 kcal/kg）。重油的燃烧 温 度高，火焰的辐射能力强，是玻璃、钢铁等生产 的 优质燃料。 重油的化学组成比较复杂，但一般都是碳链在 16 以上的烷属烃、环烷烃（如环己烷、环戊烷的衍 生物）及芳香烃（如苯、甲苯）。重油中的可燃成 分较多，含碳 86%89%，含氢 10%12%，同 时含有 少量的氮、氧、硫等。重油中的硫虽然含 量不大，但危害甚大，作为燃料用时，必须严格控制。 重油中的水分是在运输和贮存过程中混进去 的。重油含水多时，不仅降低了重油的发热量和燃 烧温度，而且还容易由于水分的汽化影响供油设备 的正常运行，甚至影响火焰的稳定。水分太多应设 法去掉，目前一般都是在贮油罐中用自然沉淀的方 法使油水分离。3.1 工艺比较 （1）天然气燃烧系统工艺流程 天然气管： 安全放散 天然气 调压站 分成7 根支管 过滤 安全切断 调压 总管计量 天然气喷枪 支管换向 流量调节 支管计量 2 燃料用量及成本的比较 冷却气： 以600 t/d 浮法玻璃熔窑为例，重油和天然气用 量计算如表2。 空压站 总管换向 天然气喷枪 （2）重油燃烧系统工艺流程 重油管： 表2 重油和天然气用量 泄压回油 稳压回油 油站初 级加热 粗过滤 蒸汽加热 电加热 细过滤 总管计量 因不同时期、不同地区重油价格有所不同，取 重油年均价为 4 500 元/t，则 600 t/d 浮法玻璃熔窑每 日 需消耗41.85 万元重油。因此天然气单价只要低于 3.3 元/Nm 3 就比燃重油的成本低。如果重油价格达到 5 200 元/t，则天然气单价只要低于3.82 元/Nm 3 就比燃 重油的成本低。从表 3 可以看出，当重油价格超 过 5 200 元/t 时，全国绝大部分城市的浮法玻璃生产线 燃天然 气比燃重油的成本低。 枪前气 动换向 分成7 根支管 重油喷枪 流量调节 支管计量 雾化气管： 空压站 流量调节 总管换向 重油喷枪 吹扫气管： 空压站 总管换向 枪前气动换向阀 因重油常温下黏度较大，不利于管道输送和燃 烧，而当重油温度升高时，黏度逐渐降低，为达到 合适的燃油黏度，需对重油进行加热，同时还需对 重油管进行蒸汽伴热，为此需配套建设烟气余热锅 炉系统。 由天然气和重油燃烧系统的工艺流程可以看 出，天然气燃烧系统比重油燃烧系统流程简单，操 作方便。 3.2 设备材料费比较 以 600 t/d 浮法玻璃生产线计，浮法联合车间内 天然气燃 烧系统的主要设备有天然气喷枪、过滤 器、安全 切断阀、安全放散阀、流量计、流量调节 阀、换向 阀等，全部采用国产优质设备及材料，整 套系统大约需 280 万。为保证天然气供气压力稳 表3 全国主要城市工业用天然气价格（2012 年6 月） 3 工艺及设备材料费用比较 以600 t/d 分小炉控制的熔窑燃烧系统为例进行 比较。 4 城市 天然气价格 /元Nm 3 城市 天然气价格 /元Nm 3 兰州 1.9 南京 3.39 呼和浩特 1.92 哈尔滨 3.8 乌鲁木齐 2.11 三亚 3.8 重庆 2.24 上海 3.89 西安 2.3 沈阳 3.9 北京 2.84 深圳 4.8 郑州 2.86 广州 4.85 项目 单位重量玻璃液热耗 热值 日用量 天然气 7330 kJ/kg 34750 kJ/Nm 3 12.65 万Nm 3 重油 6490 kJ/kg 41868 kJ/kg 93 t 技术交流 定，需配套建设天然气调压站，天然气调压站的设 备及材料费约为200 万。 浮法联合车间内重油燃烧 系统主要设备有重油 喷枪、蒸汽加热器、电加热器、过滤器、流量计、 流量调节阀、换向阀等，全部采用国产优质设备及 材料，整套系统大约需 210 万；因要考虑到重油 的 储存及输送，需要配套建设油站，油站的设备 及材 料 费 约 为 240 万。 如表4。 表4 重油和天然气燃烧系统各项费用比 较 /万元 4 烟气比较 600 t/d 浮法玻璃熔窑燃天然气时产生的烟气量 约为 72 300 Nm 3 /h，烟气温度为 485 ，燃重油时产 生的烟气量约为 67 500 Nm 3 /h，烟气温度为 455。 由此可见，燃天然气产生的烟气量比燃重油产生的 烟气量增加约 7.1%，烟气温度也要高 3060 ， 致 使燃天然气熔窑烟气中的热量损失相比燃重油 的熔 窑要高2%7%。燃天然气与燃重油产 生的烟气成分 体积百分含量详见表4。 由于重油的组成和性能决定了重油燃烧系统需 配套建设油站、余热锅炉系统、烟气脱硫系统。同 时，因重油燃烧系统的装机功率比天然气燃烧系统 多约 850 kW，还相应增加了变压器等的 投资费用。 而天然气燃烧系统虽工艺简单， 但输送管道直径比 重油要大，造成浮法联合车间内 的工艺设备费比重 油要高。同时，天然气由于可能 会造成输送中断， 往往需要考虑备用燃料，如增加 液化石油气混空站 的建设，但天然气燃烧系统整体 费用还是远远低于 重油燃烧系统。 由上可知，天然气燃烧系统比重油燃烧系统建 设费用低，运营成本低，工艺简单，操作方便；而 且天然气燃烧后几乎不含硫，大大减少了环境污 染。因此在天然气供应条件允许且天然气价格不超 过 3 . 8 元的情况下，浮法玻璃厂应首选天然气为 燃料。 表4 燃天然气与燃重油产生的烟气成分体积百分含量 1- 2 由燃重油产生的烟气量及烟气成分含量可以算 出，烟气未经脱硫前，SO2 的含量约为5 714 mg/Nm ， 约等于2 253 mg/m 3 ，远远大于平板玻璃工业大气污 染物排放标准GB 264532011 中规定的现 有企业 3 SO2排放限值为 600 mg/m，新建企业 SO 排2 放限 值为 3 参考文献 1唐保军，殷海荣，陈国平，等. 全氧燃烧浮法玻璃熔窑的 热工计算与分析J. 陕西科技大学学报. 2009(1) 41-45. 2李会平，薛佳杰. 空气助燃与全氧燃烧玻璃熔窑热工特 性的对比分析J.玻璃与搪瓷. 2009,12. 400 mg/m 3 。因此，燃重油的熔窑烟气必须进行脱硫 处理。而天然气因本身不含硫，燃烧后几乎不产生 SO 2 ，因此可以省去脱硫装置的建设。 5 结论 重油燃烧系统和天然气燃烧系统各项费用比较 5 产物名