富氧助燃技術在玻璃工業上的應用

【中玻網】玻璃工業是能耗大戶，我國目前有玻璃窯爐數千座，熱效率及熱能利用率比較低，而且產品單耗大;成本高，也可以說，玻璃市場的競爭大多取決于能源。因此，節能已成為窯爐改造的中心任務，并已列入“十一五”國家節能環保的要點工程。

      回顧我國玻璃工業的發展歷史，不難發現，富氧助燃技術早在20世紀50年代初就有人提出過，但鑒于當時制氧技術本身要消耗大量的電能，因此，這種技術與電助熔相比就有“多此一舉”之嫌。所以，在沒有完全解決氧源問題前，用“電能-制氧-富氧助燃”的間接節能途徑，不易為人們所接受，到了20世紀70年代，隨著新型聚合物的出現，制膜技術的提高，國外在富氧助燃方面做過大量的工作，取得了許多可喜的進展，為該技術的推廣應用打下了有利的基礎。

      一、富氧助燃技術在國外工業中的應用

      早在1982年，美國、日本、英國、法國等國家就從事膜法富氧技術的研發和運用。他們從膜材料、成膜技術、組件和裝置等方面進行了產品試制、生產放大、流程設計、過程優化和燃燒應用等研究工作，并進行了分析檢驗手段和分析儀器的開發等，較終開發出氧濃度為28%--40%富氧空氣，裝置，產氣量從幾升/分至1000m3/h不同規格的產品，并進行了工業應用試驗，在燃氣、燃油和燃煤的不同場合下試驗，證實了30%濃度的富氧空氣，即可用于工業助燃，其中用23%的富氧空氣助燃可節能10%--25%。到20世紀80年代末，日本相繼有近20家大小公司推出了膜法富氧裝置。在富氧助燃方面，日本大阪煤氣公司和松下電器公司合作，在鋼坯加熱試驗爐、陶瓷燒成爐、玻璃窯爐上進行了實際應用，并取得了良好的節能效果。美國一家玻璃廠把助燃空氣的含氧量只增加到23%，就得到了節約燃料8%-10%的好結果，而且成品率提高3%-10%，產量由106t/d提高到119t/d，灰泡數量下降40%，爐齡延長5-6個月。法國一玻璃廠在池爐上采用富氧助燃，使窯爐下部火焰溫度提高了1000C，頂部溫度下降了300C。產量由120t/d提高到150t/d。

       二、局部增氧技術的基本特點

      目前把氧氣引入玻璃熔窯有氧氣-燃料噴槍、空氣-氧氣-燃料噴槍、二次空氣預混合和噴槍下局部噴氧等四種基本方法。其中前三種屬整體增氣措施，后一種為局部增氧。

在設計一座玻璃熔窯的燃燒系統時，必須考慮以下5個因素。

      (1).將燃料的熱能非常大限度地傳遞到玻璃中；

      (2).將燃燒的熱能較小地傳遞到熔窯的上部結構中；

      (3).燃料的燃燒只限制在爐內熔化區中；

      (4).盡量避免火焰沖刷到耐火材料的表面上；

      (5).燃料和助燃空氣有效的混合，以減少煙道中因空氣過剩而造成的熱損失。

      三、富氧助燃技術節能和治理污染的機理

      1.提高火焰溫度：

      富氧空氣參于燃燒后，氮氣量相對減少，從而使氧分子迅速地與可燃物混合達到充分燃燒，使火焰溫度隨著富氧空氣中的氧分子比例的增加而提高，并加快了輻射、傳導、對流三種形式的熱傳率。

      2.加快燃燒速度

      燃料在富氧空氣中燃燒速度加快的原因：是由于增加氧含量后，使火焰溫度提高所致，如天然氣在氧氣中的燃燒速度比在普通空氣中的燃燒速度能提高10倍。燃燒速度的提高，導致燃料在爐膛內迅速完全燃燒。

      3.降低燃料的燃點溫度

      燃點溫度明顯受到反應速率和熱損耗的影響。富氧空氣比普通空氣有助于降低“燃點”溫度的特點，并增加火焰單位體積的熱釋放量。對于劣質燃料效果更為突出。

      4.減少燃燒后的排氣量

      使用含氧量為29%的富氧空氣參加燃燒，與普通空氣燃燒比較，當過剩空氣系數a=1時，則排氣體積減少20%，其排煙熱損失也減少20%，從而提高熱效率而節能。

      5.增加熱量利用率

      當加熱溫度為1300ºC時，用普通空氣燃燒。其熱利用率為42%，而用含氧量26%的富氧空氣燃燒，則利用率增加到56%，隨著加熱溫度增加，節能效果更顯著。

      6.降低空氣過剩系數

      富氧燃燒能有效地降低空氣過剩系數，使排煙熱能損失大幅度降低，從而提高窯爐的熱效率而節能。