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玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)應(yīng)用

      玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)是在玻璃熔制過程中,利用純氧氣體(純度為90%~100%)代替空氣與燃料進(jìn)行燃燒,全氧燃燒時(shí)助燃劑全部用氧氣,燃燒產(chǎn)物成分中只有CO2和H2O,燃燒產(chǎn)物數(shù)量將大大減少。全氧燃燒熔窯可節(jié)約燃料20%~30%,減少NOX排放70%~80%,減少粉塵排放約80%,降低對(duì)環(huán)境的污染,提高玻璃質(zhì)量,提高火焰溫度、熔窯熔化能力10%以上,提高熔窯產(chǎn)量,降低熔窯建設(shè)費(fèi)用,并延長熔窯使用壽命。同時(shí),全氧燃燒熔窯可為利用廢氣余熱預(yù)熱玻璃配合料提供最佳的應(yīng)用條件。
    氧源的選擇
    真空變壓吸附法(VPSA)。耦合分子篩分離O2和N2,多采用雙床式,輪換操作。結(jié)構(gòu)緊湊簡單,設(shè)備運(yùn)行可靠,操作簡便經(jīng)濟(jì),節(jié)能效果顯著??砂惭b在生產(chǎn)現(xiàn)場,免除運(yùn)輸費(fèi)用,制氧成本低,產(chǎn)量可調(diào)性好,適用于中等用量(日產(chǎn)10t~200t)、O2純度<95%、用低壓O2的場合。
    低溫氧氣分離法(ICO)。生產(chǎn)純度達(dá)98%的低壓O2,還可同時(shí)生產(chǎn)N2,噪聲低,安全性好,系統(tǒng)較復(fù)雜,維護(hù)困難,用氧量少時(shí)成本高,用氧量大時(shí)成本可下降。
    液氧。能供應(yīng)純度達(dá)99.5%的高壓O2,生產(chǎn)費(fèi)用高,每噸液氧產(chǎn)生700m3的O2。適用于現(xiàn)場制氧有困難、規(guī)模較小的特種玻璃廠。氧源對(duì)玻璃窯爐的影響主要是氧氣的純度和它的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在玻璃熔窯大多采用真空變壓吸附法進(jìn)行現(xiàn)場制氧。
    氧槍的選擇
    全氧噴槍是全氧燃燒窯爐的關(guān)鍵設(shè)備之一,它對(duì)火焰狀況、溫度分布、傳熱效果、窯爐耐火材料的壽命長短都有重要影響。氧槍在窯爐布置上要合理,根據(jù)分區(qū)供給熔化所需的熱量,確保窯寬上的溫度均勻性(見圖1)。
    另外,含高濃度堿蒸氣的空間氣體會(huì)冷凝在氧槍上,產(chǎn)生強(qiáng)烈腐蝕作用。故氧槍的材質(zhì)必須耐堿性好。
    氧槍的布置
    燃料與O2的混合燃燒,由于沒有大量N2參與,所以混合快、燃燒反應(yīng)速度快。對(duì)氧槍的布置除一般要求(如符合溫度制度、溫度均勻性和火焰覆蓋面)外,特別要優(yōu)化空間氣流流型,也就是要做到:一是延長煙氣停留在火焰空間的時(shí)間,全氧窯火焰空間內(nèi)煙氣停留時(shí)間希望延長到25小時(shí)~30小時(shí),停留時(shí)間長短與空間大小、窯頂結(jié)構(gòu)、排煙口大小和排煙速度等因素有關(guān);二是減輕對(duì)窯頂和胸墻的沖蝕;三是不會(huì)引起局部過熱,尤其是對(duì)料粉的局部過熱,它會(huì)加強(qiáng)粉料溢出和揮發(fā);四是氧槍在窯上布置要合理,根據(jù)分區(qū)供給熔化所需的熱量,確保窯寬上的溫度均勻性;五是氧槍在窯上可作錯(cuò)位排列或順排,窯體死角處要增設(shè)補(bǔ)充氧槍。
    氧槍的布置對(duì)配合料的損失、耐火材料的侵蝕、玻璃的質(zhì)量都有一定的影響。
    堿蒸發(fā)影響
    由于全氧燃燒玻璃熔窯內(nèi)氣氛變化較大,在玻璃熔體表面堿的揮發(fā)反應(yīng),堿蒸氣濃度增加數(shù)倍,造成碹頂硅磚侵蝕加劇,從而大大減少熔窯的使用壽命。
    Redox控制技術(shù)
    全氧燃燒技術(shù)的使用會(huì)使玻璃熔窯火焰空間水汽含量高達(dá)50%以上,玻璃含水量將從傳統(tǒng)300ppm~400ppm上升到500ppm~600ppm。
    玻璃澄清工藝優(yōu)化的傳統(tǒng)方法是通過玻璃熔體的Redox數(shù)和熔體中硫含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系找到最佳的澄清區(qū),再根據(jù)最佳澄清區(qū)范圍選擇芒硝和碳粉用量。
    采取全氧燃燒技術(shù)后,玻璃熔窯火焰空間氣體組分也發(fā)生了較大變化,除水汽含量大量提高外,NOx大幅度降低,同時(shí)火焰特性也發(fā)生了較大變化,這無疑會(huì)影響玻璃液面的氣氛條件及火焰對(duì)玻璃液面的輻射傳熱效率,繼而影響玻璃熔體特性和玻璃液澄清效果。同時(shí),由于燃燒方式的改變,整個(gè)窯爐的工況也發(fā)生了巨大的變化,因此在窯爐的設(shè)計(jì)上需要做出相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整。
   “0”號(hào)小爐全氧輔助燃燒技術(shù)
    由傳熱學(xué)理論可知,配合料在玻璃熔窯內(nèi)熔化獲得能量的主要途徑是來自窯內(nèi)燃燒火焰的輻射熱。由于配合料的黑度比玻璃液的黑度大得多,即配合料的吸熱能力比玻璃液的吸熱能力大,在L吊墻和1號(hào)小爐間增加一對(duì)“0”號(hào)小爐全氧噴槍。這樣就有效地增加了配合料上方的熱負(fù)荷,而不至于產(chǎn)生熔窯內(nèi)襯溫度的顯著升高(見圖2)。

    在玻璃熔窯上增設(shè)一對(duì)全氧噴槍后,不僅能達(dá)到增產(chǎn)增效、節(jié)能降耗、改善玻璃質(zhì)量的目的,而且在一定程度上還能延長玻璃窯爐的壽命,主要有以下優(yōu)點(diǎn):提高玻璃窯爐的拉引量5%~15%;改善窯爐的熱效率,節(jié)省燃料5%~8%;改善玻璃質(zhì)量,減少氣泡和結(jié)石,提高成品率0.5%~3%;增設(shè)一對(duì)全氧噴槍后,高壓熱氣流對(duì)窯體的整體沖刷侵蝕相對(duì)減緩;而用于熔化配合料的有效熱量顯著增加,可能加劇窯體侵蝕的熱量也就相應(yīng)降低;同時(shí)配合料的快速熔化減少了配合料的飛料,從而為延長熔窯使用壽命提供了保證;減少粉塵、煙塵的排放約20%,減少蓄熱室格子體堵塞;全氧輔助燃燒系統(tǒng)與原有空氣燃燒系統(tǒng)相互獨(dú)立,操作靈活。

 

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