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玻璃熔窑的全氧燃烧

徐嘉麟

原

摘妥本文论述了玻瑞窑炉的全氧助然、全氧燃烧机理及因助然介质的改变引起的熔窑结构革命

性进步

关艘闷 全孰助燃“号O小炉”,全氧姚烧,温室效应、“Nox”,硅砖破顶性变,单元窑,耐火材料

概论

玻瑞熔窑一直 以来都是以煤气、天然气或重油作为嫩料,空气作为助燃介质.随着玻璃工业的

发展, 人们对产品质t要求的不断提高,然烧能源的供应紧张及价格上涨,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,至今也有了可

喜的成效.

人们除了关注全球日益紧缺的能源供应 , 探索种种节约能源的措施以外,还关注着人类的生存

环境. 从熔窑排放的废气中来采取必要措施进行处理,除燃烧高硫燃料产生“50:”己引起重视之外,

一般姗料以空气助燃的废气含有大量的 NO:,它造成大气污染、温室效应,以致影响全球人类生存

环境

为了节约能源 , 减少环境污染,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12%的氧气参与助燃,78%的氮气不仅不参加

姗烧 , 还带着大t的热t排出.

通过长期反复地试验研究, 认为采用含有)85%氧气作为助燃介质,对于节约能源,改替环境

效果十分显着: 能耗可降低12.5%一2%(见图一),废气排放t减少06%以上,废气中“NO:”下

降了09%以上。这种采用氧含量多58%气体参与燃烧的系统,我们称之为全氧燃烧。由于燃烧系统的改变,引起玻璃熔窑结构的变革,全氧窑炉取消了蓄热室、小炉无需换火。就浮法玻璃厂而言,

熔化部厂房跨度可缩小 扔,生产线投资减少约02%。

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1全氧燃烧的能耗比较

全氧燃烧使得玻璃熔化更加稳定, 熔化过程飞料大幅度降低,澄清区气泡释放比较彻底,玻璃

熔化质t 明显提高。

采用 空气或全氧作为助燃介质,其传热过程差异很大,见表

1空气+燃料、氟气+淇料传热过程差异

号空气+燃料氧气+燃料序
辐射气体(珑O、COZ)浓度低,气体辐射气体浓度高,气体辐射系数高。热辐射系数低。

2气体停留时间短气体停留时间长火焰轴向(横火焰)仅为望1秒,平均平均窑容积约30秒炉窑容积约8秒
废热烟道口位置受到限制,传热好的燃烧器可以放至任何需要热量的位里,不关键在于大量明亮火焰及玻璃熔体表论烧嘴类型都可达到优良的总体传热,局

面的良好搜盖 部热源仍取决于烧嘴类型与配里

4豁换火,空,不需换火,燃稳气蓄热烧定

传统的空气助燃 , 需要通过定时换火进行烟气与空气的换热,可回收部分热能,但是,火焰在

窑中停留的时间短,换火过程窑内瞬间失去火焰,熔液必然失去热源,窑温、窑压波动。而全氧燃烧不用换火,燃烧极为稳定。这是理想的提高玻璃熔化质量的熔化过程。

采用全氧燃烧, 窑内的温度更趋合理,由于燃烧器不同于小炉,它不会因为小炉结构的需要必

须占据池壁沿长度方向较宽的位置, 因此,喷枪的合理布置不受限制。全氧燃烧系统可以按照熔化

曲线自动控制温度, 并不是无法控制火焰温度,烧坏窑体。实际结果是热点温度下降了02℃,而原料

预熔区的温度上升65OC。 其结果是预熔区的原料受高温气体传热很快形成薄壳,从而阻止了粉料的

飞扬。 同时,泡界线明显的前移,澄清面积增加,更有利于原料化学反应产生的气体释放。

全氧助燃用于浮法玻璃熔窑, 俗称O号小炉技术,是在l号小炉与前脸样之间两侧脚样上各安

装一支“氧+嫩料”燃烧器,用于熔窑的后期投运,以提高预熔区的温度,减少飞料.将泡界线前移,可提高产t约1压巧%,大幅度减少玻璃中的气泡,提高产品质量。

“全饭+燃料”燃烧的技术成果

到本世纪初, 全世界已有2加多座全氧燃烧窑炉,北美现有的550座包括小型特种玻璃窑中约

104座为全氧燃烧窑炉.欧洲现有的305座窑炉中己有03余座为全氧燃烧窑(不包括玻璃棉及特种玻璃窑),亚洲己有02多座全氧燃烧窑炉,近几年在中国己开始推行全氧燃烧,如玻璃纤维池窑、

薄壳电子窑及浮法窑增设’,0号小炉”全氧助燃已相继建成投运(见图2、 3)。

3全氟燃烧窑在欧洲的分布

十五年来,全氧燃烧技术逐步完善, 世界上有燃烧试验装置的公司取得了许多成功经验.诸如,全

氧燃烧窑炉的结构设计 , 提供包含数学模型等技术软件在内的设计依据资料,包含供氧系统、燃烧器、

支承燃烧器的耐火砖材、燃料(重油、煤焦油、天然气)自供系统、“氧气+燃料”的自控系