玻璃全氧熔窑燃烧.docVIP

玻璃熔窑的全氧燃烧 摘 要 本文论述了玻璃熔窑的全氧助燃、全氧燃烧机理，发展趋势以及因助燃介质的改变引起的熔窑结构变革，全氧燃烧还是治理环境；大气污染、温室效应的有效措施，并建议在编制“十一五”规划时，制订相应的指导性政策，试行“全氧燃烧技术”取得经验以利推广。 关键词：全氧燃烧、全氧助燃“0号小炉”、温室效应、“NOx”、硅砖碹顶蚀变、高碹顶技术、节能、大气污染、“京都协议书”、“万象协议”。 本文谨献给编制“十一五”规划、从事玻璃工业的科技工作者。 一、概论 改革开放20多年以来, 国民经济迅速发展举世瞩目。玻璃工业(平板玻璃、电子玻璃、玻璃纤维、日用玻璃、光学玻璃等)相应得到迅速发展，仅以浮法玻璃为例，截止2004年底，已建成投产126条浮法线（总产量已达到3亿重量箱，日熔量52930T），还有51条线在建、拟建。熔化玻璃采用煤、煤焦油、重油、天然气、或电(少量)作燃料。目前我国熔化一公斤玻璃液（平板玻璃）平均指标在1500-1800大卡。按此单位能耗测算，玻璃工业无疑是重要能耗大户之一。当今世界石油价格上涨，我国进口石油逐年增加（中国生产力发展研究报告研究表明；中国石油进口率测算到2010、2015和2020年进口率下限将分别达到55.4%、57.4%、59.7%。大大超过30%理论上控制指标，按国际能源组织今年预测2030年中国石油对外依存度将达到74%的进口率）。玻璃熔窑大部分采用重油做燃料，因此，对于玻璃工业的总量控制，尤其是高能耗玻璃熔窑的能耗限制，从节能、成本考虑采用新燃烧技术已是当务之急。 2005年2月16日“京都协议书”生效、2005年7月27日美国、澳大利亚、中国、印度、韩国在万象签订了亚太地区清洁能源开发及气候变化研究伙伴关系的协议“万象协议”，都在呼吁保护全球环境。 目前中国的温室气体排放量已高居世界第二，并预计将会超过美国升至第一（美国纽约时报10月30日文章：中国下一个剧增的可能是污染空气）。根据粗略统计，中国有1/3的地区受到酸雨侵蚀。中国政府现在必须认识到，在环境方面，它既有国内责任，也有国际责任。 党和国家提出的“十一五”规划纲要，已将节能、环保列为“十一五”规划着重解决的课题。严格控制大气污染、降低温室气体排放的新法规、新技术已是既定方针。 随着玻璃工业的发展，人们对产品质量要求的不断提高，燃料成本的不断增加，使得科技工作者对玻璃生产的核心——“玻璃熔窑”的各个环节进行了不断地探索和改进，燃烧系统也不例外，至今已有了可喜的成效。 有史以来，玻璃熔窑一直都是以空气作为助燃介质。经过对现有燃烧系统的分析研究，认为采用空气助燃是导致高能耗、高污染、温室效应高的重要因素。空气中只有21%的氧气参与助燃，78%的氮气不仅不参与燃烧，还携带大量的热量排入大气。通过长期反复地试验研究认为；采用纯度≥85%的氧气作为助燃介质，对于节约能源，改善环境效果十分显著：能耗可降低12.5% - 22%，未来可望降低30%以上（见图二），废气排放量减少60%以上，废气中“NOx”下降了80-90%、烟尘也降低50%以上。 图一 这种采用纯度≥85%的氧气参与燃烧的系统，我们称之为全氧燃烧、玻璃熔窑中，部分设置全氧燃烧系统（浮法玻璃熔窑俗称的“0”号小炉助熔）称之谓全氧助燃。由于燃烧系统的改变，引起玻璃熔窑结构的变革，全氧燃烧窑炉取消了蓄热室、小炉、换火系统，如同单元窑（见图一）。就采用横火焰窑炉的玻璃厂而言，熔化部厂房跨度可缩小2/5，主生产线投资减少30%左右。鉴于采用全氧燃烧的熔窑，无需“传统换火工艺” 使得玻璃熔化更加稳定，近乎达到理想境界。 熔化过程飞料大幅度降低，澄清区气泡释放非常彻底，玻璃熔化质量显著提高。 图二：全氧燃烧的能耗比较 采用空气或全氧作为助燃介质，其传热过程差异很大(见表一)。 序号 空气 + 燃料 氧气 + 燃料 1 辐射气体（H2O、CO2）浓度低，气体热辐射系数低。 辐射气体浓度高，气体辐射系数高。 2 气体停留时间短，火焰轴向（横火焰）仅为≌1秒，平均炉窑容积约8秒 气体停留时间长，平均窑容积约30秒 3 废热烟道口位置受到限制，传热好的关键在于大量明亮火焰及玻璃熔体表面的良好覆盖 燃烧器可以放至任何需要热量的位置，不论烧嘴类型都可达到优良的总体传热，局部热源仍取决于烧嘴类型与配置 4 需换火，间断燃烧，空气蓄热, 不需换火，连续燃烧、燃烧稳定 传统的空气助燃，需要通过定时换火进行烟气与助燃空气的热交换，回收部分热能。但是，换火过程窑内瞬间失去火焰，玻璃液必然失去热源，导致窑温波动，受到换火过程的冲击，窑压瞬间波动也是必然的结果。 通常空气助燃，因为小炉结构的需要，必须占据沿池壁长度方向较宽的位置，因此，喷枪的合理布置受到限制。采用全氧燃烧，由于燃烧器不同于小炉