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玻璃行業(yè)是一個(gè)高能耗行業(yè)，在玻璃成本中燃料成本約占35%～50%，玻璃熔窯是玻璃生產(chǎn)線能耗最多的設(shè)備。以一條450t/d的浮法玻璃窯為例，按年消耗重油3萬噸計(jì)，使用改性合成石油焦粉為燃料后，假設(shè)每噸燃料節(jié)省500元，那么一條窯每年可節(jié)省燃料費(fèi)用為1500余萬元。一條年消耗重油1萬噸的馬蹄焰窯，相同條件下，年節(jié)約燃料費(fèi)用為500萬元。
以新型能源替代傳統(tǒng)能源，既為國家節(jié)約了寶貴的石油資源，又為企業(yè)降低了成本、增加了利潤、提高了產(chǎn)品的市場競爭力。新近研發(fā)的非能源序列燃料——乳化焦?jié){和焦粉，不但節(jié)約了燃料運(yùn)行費(fèi)用，而且還大大地降低了企業(yè)的能耗指標(biāo)。利用石油焦粉代替燃料油符合國家節(jié)能技術(shù)政策，現(xiàn)已列入國家發(fā)改委《“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見》。
石油焦是一種多孔結(jié)構(gòu)、非極性碳?xì)浠衔铮瑢儆谑杷晕镔|(zhì)。目前市場上已有從數(shù)十種優(yōu)質(zhì)添加劑、制粉設(shè)備中優(yōu)化篩選出的幾種較為合適的添加劑和設(shè)備進(jìn)行化學(xué)再合成，成功制備出濃度較高、黏度較小、儲存周期長、流動(dòng)性能好且具有良好燃燒特性的乳化焦?jié){和焦粉。該項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)已向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請發(fā)明專利及實(shí)用新型專利多項(xiàng)，均已被受理。石油焦是石油家族的最末端產(chǎn)品，既有石油的物理性質(zhì)，又有石油的熱工性能。
改性合成石油焦粉是一種新型燃料，該項(xiàng)目的研究涉及到能源、高分子材料化學(xué)等領(lǐng)域，具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，技術(shù)難度較高。該項(xiàng)目的研發(fā)成功，為工業(yè)窯爐特別是玻璃行業(yè)開發(fā)了一種全新的燃料系統(tǒng)，可以給國家節(jié)約大量的緊缺燃料資源，節(jié)能降耗效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
針對玻璃窯爐的特點(diǎn)，通過大量的冷態(tài)和熱態(tài)試驗(yàn)證明，研制的改性合成石油焦粉完全適合在玻璃窯爐中燃燒使用。
同時(shí)，改性合成石油焦粉在玻璃窯爐中替代重油的各種工藝技術(shù)也在趨于成熟。
為了使改性合成石油焦粉的制備和燃燒技術(shù)更加完善和可靠，國內(nèi)有研究單位通過三個(gè)階段的改進(jìn)和完善，終于使改性合成石油焦粉的燃燒技術(shù)具備了在玻璃窯爐上成功使用的各項(xiàng)條件。
一是石油焦經(jīng)脫水，使其含水率≤5%，在破碎前后經(jīng)電磁除鐵，以防鐵質(zhì)材料進(jìn)入原料，將其破碎至≤5mm以下的顆粒，加入添加劑，可起到防潮、防結(jié)塊、潤滑和有助于氣力輸送的作用，并且具有一定的助燃效果，經(jīng)超細(xì)研磨到200目以上，然后送入成品粉倉。整個(gè)流程通過采用收集過濾器、引風(fēng)機(jī)、輸送系統(tǒng)的有效組合，以及對各個(gè)粉塵點(diǎn)的嚴(yán)格控制，避免粉塵外溢，整個(gè)生產(chǎn)過程負(fù)壓操作。
二是控制與燃燒。改性合成石油焦粉是一種固體顆粒燃料，其燃燒過程由空氣輸送、焦粉與高溫空氣混合吸熱、揮發(fā)分揮發(fā)燃燒、碳粉燃燒和燃燼五個(gè)階段。一種燃料的可燃性主要包括著火、穩(wěn)燃和燃燼三個(gè)方面，焦粉的著火和燃燼是兩大難點(diǎn)。通過改變焦粉的燃燒特性、合理采用配風(fēng)和加入特殊添加劑的技術(shù)，已經(jīng)完全攻克了這兩道難題，不但使焦粉點(diǎn)火容易，而且其燃燼率達(dá)到了99%以上。
三是送粉系統(tǒng)采用螺旋氣體輸送的方式將焦粉送入爐內(nèi)，從而達(dá)到控制火焰的剛性、長度、爐內(nèi)氣氛和不同區(qū)域的空氣需求的目的，滿足各種不同情況下穩(wěn)定、有效的燃燒，確保玻璃質(zhì)量不受影響。
改性合成焦粉在窯爐內(nèi)的燃燼率主要是由燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間與顆粒的燃燒總時(shí)間的關(guān)系決定的，燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間是由燃料顆粒在爐內(nèi)的運(yùn)行速度決定的。燃燒總時(shí)間包括了改性合成焦粉燃燒的五個(gè)階段，其中起主導(dǎo)作用的是碳粒燃燼過程。
專家研究成果的結(jié)論是：
燃燒時(shí)間與碳粒半徑的平方成正比，與反應(yīng)氣體的初始濃度成反比，其他參數(shù)是經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。
燃燼率的關(guān)鍵點(diǎn)就落在了焦粉的粒度和配送上。
火焰的長度和剛度都與粒度成反比，在玻璃窯爐中并不是焦粉的粒度越細(xì)越好，目前，研究單位所研制的改性合成石油焦粉的燃燼率已經(jīng)達(dá)到了99%以上，可以完全滿足玻璃生產(chǎn)工藝的需要。
