玻璃熔窑的全氧燃烧_纯氧助燃和富氧燃烧技术.docx

玻璃熔窑的全氧燃烧、纯氧助燃和富氧燃烧技术刘志付赵恩录陈 福（秦皇岛玻璃工业研究设计院秦皇岛市066004）摘 要 介绍了玻璃熔窑全氧燃烧技术、纯氧助燃技术和富氧燃烧技术的一些最新研究成果和技术优势，指出全氧、纯氧或富氧燃烧技术是玻璃企业节能降耗、提高产品质量、取得良好经济效益的有效措施，是企业进行节能改造的重要选 择。关键词全氧燃烧 富氧燃烧 纯氧助燃 玻璃熔窑 梯度燃烧中图分类号：TQ171文献标识码：A 文章编号：10031987（2009）12001803玻璃熔窑的节能降耗一直是业内关注的重大课题，在能源危机日益加重的今天，玻璃熔窑对高品质 能源的过度依赖已经制约了玻璃行业的发展。玻璃熔 窑燃烧过程中，空气成分中占78%的氮气不参加燃烧 反应，大量的氮气被无谓地加热，在高温下排入大 气，造成大量的热量损失，氮气在高温下还与氧气反 应生成NOX，NOX气体排入大气层极易形成酸雨造成 环境污染。另一方面随着高科技和经济社会的发展， 要求制造各种低成本、高质量的玻璃，而全氧燃烧技 术正是解决节能、环保和高熔化质量这几大问题的有 效手段，被誉为玻璃熔制技术的第二次革命。纯氧燃烧技术最早主要被应用于增产、延长窑 炉使用寿命以及减少NOX排放，但随着制氧技术的 发展以及电力成本的相对稳定，纯氧燃烧技术正在 成为取代常规空气助燃的更好选择，这得益于纯氧 燃烧技术在节能、环保、质量、投资、生产成本等 方面的优势。氧气燃烧的应用分为整个熔化部使用纯氧燃烧 的全氧燃烧技术、纯氧辅助燃烧技术以及局部增氧 富氧燃烧技术等几种方式。1 全氧燃烧技术的优点（1）玻璃熔化质量好全氧燃烧时玻璃粘度降低，火焰稳定，无换 向，燃烧气体在窑内停留时间长，窑内压力稳定，有 利于玻璃的熔化、澄清，减少玻璃的气泡及条纹。（2）节能降耗 全氧燃烧时废气带走的热量 和窑体散热同时下降。研究和实践表明，熔制普通 钠钙硅平板玻璃熔窑可节能约30%以上。（3）减少NOX排放全 氧 燃 烧 时 熔 窑 废 气 中 NOX排 放 量 从 2 200 mg/Nm3降 低 到500 mg/Nm3以 下 ， 粉 尘 排 放 减 少 约80%，SO2排放量减少30%。（4）改善了燃烧，提高了熔窑熔化能力，可 使熔窑产量得以提高。玻璃熔窑采用全氧燃烧时，燃料燃烧完全，火 焰温度高，配合料熔融速度加快，可提高熔化率10以上。（5）熔窑建设费用低 全氧燃烧窑结构近似于单元窑，无金属换热器面质检总局的领导、玻璃检验中心刘主任都介绍了国家质检总局明年第四季度开展全国联动抽查意义 和做法，各企业一定要引起重视。量状况进行的简要分析。作为质检机构，我们希望上述提到的各类问题，能够引起企业的重视。毕 竟，好的产品质量不是检验出来，而是生产出来 的，相信各企业只要有质量意识、重技术、抓管 理，一定能使我国玻璃行业的质量水平进一步提 高。为我国玻璃行业健康发展做出应有的贡献。7 结语以上是我中心对目前我国浮法玻璃行业产品质18“国家平板玻璃标准宣贯暨技术研讨会”专刊及小炉、蓄热室。窑体呈一个熔化部单体结构，占地小，建窑投资费用低。（6）熔窑使用寿命长 全氧燃烧可使火焰分为两个区域，在火焰下部由于全氧的喷入，使火焰下部温度提高，而火焰上 部的温度有所降低，使熔窑碹顶温度下降，减轻了 对大碹的烧损，同时，火焰空间使用了优质耐火材 料，窑龄可提高到10年以上。（7）生产成本总体下降举例来说，600 t/d优质浮法玻璃熔窑采用全氧 燃烧技术，按照目前油价测算，每年可为企业创造1000多万元的附加直接经济效益，而从长远看油价 的进一步上升是必然趋势。3 局部增氧富氧燃烧技术局部增氧是富氧空气不足时的一种主要应用方式。玻璃熔窑理想燃烧状态是：火焰上部为缺氧区， 可保护碹顶；中部位普通燃烧区；下部为高温区，能 有效将热量传给玻璃液。本技术关键是在火焰下部通 入富氧气体，火焰的下部（靠近配合料和玻璃液面） 温度提高，从而改变了传统的火焰燃烧特性，使其形 成梯度燃烧。火焰下部温度的提高，可强化火焰对玻 璃液的传热，有利于玻璃熔化，减少过剩的二次空气 量，确保空气过剩系数达到理想数值而节约油耗。局部增氧时火焰上部温度没有下部温度高，这 不仅对大碹和胸墙的寿命有利，而且由于小炉、蓄 热室格子体的热负荷降低，可减轻其烧蚀。采用局 部增氧富氧燃烧技术，可以提高燃料效率、降低燃 料消耗、增加生产能力，改善玻璃质量、减少污染 物（SOX、CO2和粉尘）的排放、减少燃烧废气的总 量、提高受损熔窑运行的维护能力以及在整个窑龄 期运行的可能性。实施局部增氧富氧燃烧技术可以取得约4%的节 能效益，按保守节能率3.0%计算，对于500 t/d浮法玻 璃熔窑，每天油耗约90 t，日节油量为2.7 t，油价按3000元/t计算，日节约0.81万元，静态回收期200天。 局部富氧燃烧技术还能提高玻璃质量，延长炉龄，减少烟尘NOX等的排放，改善环境，带来巨大 的社会效益。玻璃熔窑富氧燃烧技术前景广阔，经过合理改 造，一般浮法生产线均可应用，特别对于一厂多 线，由于富氧气体量较大，更加适用。2 浮法玻璃熔窑纯氧辅助燃烧技术由传热学理论可知，配合料在玻璃熔窑内熔化 获得能量的主要途径是来自窑内燃烧火焰的辐射 热。由于配合料的黑度比玻璃液的黑度大得多，即 配合料的吸热能力比玻璃液的吸热能力大，这样有 效地增加配合料上方的热负荷，并不致产生熔窑内 衬温度的显著升高。这就是0#小炉位置增设一对全 氧喷枪的原因所在。在浮法玻璃熔窑上增设一对全氧喷枪后，不仅 能达到增产增效、节能降耗、改善玻璃质量的目 的，而且一定程度上还能延长玻璃窑炉的寿命。具 体来说，有以下优点：（1）提高玻璃窑炉的拉引量5%15%；（2）改善窑炉的热效率，节省燃料5%8%；（3）改善玻璃质量，减少气泡和结石，提高 成品率0.5%3%；（4）增设一对全氧喷枪后，高压热气流对窑 体的整体冲刷侵蚀相对减缓；而用于熔化配合料的 有效热量显著增加，可能加剧窑体侵蚀的热量也就 相应降低；同时配合料的快速熔化减少了配合料的 飞料，从而为延长熔窑使用寿命提供了保证。（5）减少粉尘、烟尘的排放达20%，蓄热室格 子体堵塞的可能性也减小了；（6）纯氧辅助燃烧系统与原有空气燃烧系统 相互独立，操作灵活。4 我国全氧、纯氧及富氧燃烧技术的发展（1）近几年在中国已开始推广全氧燃烧，如多条玻璃纤维池窑、显像管玻壳窑及在浮法熔窑增 设“0#小炉”的全氧助燃已相继建成投运。（1）秦皇岛玻璃工业研究设计院等正在承担“十一五”国家科技支撑计划 “玻璃熔窑全氧燃烧 技术研究”，开发了大型平板玻璃全氧燃烧窑炉结 构及全氧燃烧技术和装备。（2） 完 成 了 国 家 发 改 委 重 点 科 技 攻 关 项 目19全国性建材科技期刊玻璃2009年 第12期 总第219期“浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术的研究开发”。研究成果在500 t/d浮法玻璃生产线上使用后效果良 好。富氧燃烧技术在蓄热式马蹄焰熔窑上也有成功 应用的范例。（3）正在研究设计550 t/d全氧燃烧浮法玻璃生 产线和600 t/d“0”号小炉纯氧助燃系统，将全部使 用国产全氧燃烧技术和装备。与使用富氧前相比熔窑的碹顶温度大约下降大于1025。玻璃熔化改善、熔化率提高使用富氧燃烧技术以后，由于火焰特性的变 化，玻璃的熔化明显改善，可在不增加油耗的基础 上，适当提高玻璃产量，据测算，富氧燃烧时，熔 窑熔化率可以提高5%8%；熔窑总体节能评价 经过对单位产品能耗与历史数据的比较得出结论 ： 浮 法 玻 璃 熔 窑 富 氧 燃 烧 技 术 总 体 节 能 在3%5%。6 结论采用全氧燃烧、纯氧助燃或富氧燃烧技术，不仅可以实现节能减排、显著提高玻璃质量，而且可 以降低生产成本，是企业节能降耗、提高产品质 量、取得良好经济效益的有效措施。注明：国家“十一五”科技支撑计划“玻璃熔 窑全氧燃烧技术”（2006BAF02A26）资金支持图1全氧燃烧窑炉模型5 应用实例（1）全氧燃烧的窑炉和空气燃烧的窑炉对比 见表1。产品：显像管玻壳，燃料：天然气表1 全氧燃烧的窑炉和空气燃烧的窑炉对比参考文献1孙承绪.全氧燃烧池窑中若干技术问题的讨论J.玻璃与 搪瓷，2002，30（1）：3944.2张文玲、刘志付、赵恩录等.玻璃熔窑全氧燃烧技术的 开发J.玻璃，2007，34（5）：1517.3徐家麟.再论玻璃熔窑的全氧燃烧J.中国玻璃，2007，2：610.4赵恩录，牟竹生，陈福. 600t/d全氧燃烧浮法玻璃熔窑 的技术经济分析C. 2008中国玻璃行业年会技术研讨会 论文集, 北京，2008，24-285陈国平，李慧，郭丹妮等. 玻璃熔窑全氧燃烧技术最新 研究进展J. 工业加热，2008，4：4043.6 赵恩录，张文玲等.浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术 J.玻璃，2007，34（3）：1215.玻璃（2）500 t/d浮法玻璃