全氧燃烧技术对玻璃熔窑设计的影响

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全氧燃烧技术对玻璃熔窑设计的影响

全氧燃烧技术对玻璃熔窑设计的影响
有学军;姜宏;田瑞平
【期刊名称】《玻璃》
【年(卷),期】2013(040)001
【摘要】通过分析全氧燃烧技术对玻璃熔化、澄清的作用,阐述了对熔窑设计的影响,并与同等规模空气助燃熔窑进行了对比.
【总页数】2页(P12-13)
【作者】有学军;姜宏;田瑞平
【作者单位】海南省特种玻璃工程技术研究中心海南中航特玻材料有限公司;海南省特种玻璃重点实验室海南大学海口市 571924;海南省特种玻璃工程技术研究中心海南中航特玻材料有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171
【相关文献】
1.浅谈全氧燃烧玻璃熔窑的设计 [J], 苏毅
2.玻璃熔窑全氧燃烧技术概况和技术发展趋势 [J], 赵恩录;杨健;刘志付;冯明良;李波
3.三论玻璃熔窑全氧燃烧——全氧燃烧技术的环保效果分析 [J], 王芸;陶立纲;徐嘉麟;刘清;曹欣
4.国内第一本全面介绍玻璃熔窑全氧燃烧技术的图书——《玻璃熔窑全氧燃烧技术问答》新书预告 [J], 修岩;
5.全氧燃烧超白玻璃熔窑结构设计研究 [J], 张文斌;宋春来;仝小飞;王将;周康;李娟;阚正权
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在玻璃窑炉中使用全氧燃烧

式中矾、、‰……空气、全氧燃烧的火焰传播速度
Ｎ２、ｃ０２～一一混合气体中Ｎ。、Ｃ（ｈ所占的百分数
２、
全氧燃烧需要的氧气
全氧燃烧技术最早是在热效率较低的小型玻璃窑上使用。全氧燃烧带来的热效率的提高，降低了窑炉的
能耗，但需要消耗一定量的氧气，其节能效果会被燃烧中的氧气成本所抵消。因此，氧气的价格也直接影响到玻璃液的熔化成本。寻找经济合适的氧源，对于能否推广使用全氧燃烧是～个十分关键的问题。目前，每立米氧气的价格美国约合Ｐ４ＩＢＯ．７８元，日本企业自制氧的成本约为Ｐ，ＭＢＯ．６５元，而北京管道氧气价格为１．２８元，液氧价格为１．５０’１．６０元，自制氧价格为１．００元左右。显然，在中国，氧气的高价格制约着全氧燃烧的应用，开发低成本的氧气是推广应用全氧燃烧必须解决的问题。合适的氧源有以Ｆ３种：（１）真空变压吸收法（ＶＰＳＡ）合成分子筛分离也和Ｎ。，它可以安装在生产现场，制氧成本低，产量
２５
４、
窑炉结构简单全氧燃烧窑结构近似单元窑．且比单元窑还简单，不需要金属换热器，实际上熔化
部只有熔化池单体，占地小，建窑费用低。圈ｌ为全氧燃烧炉示意图。
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圈Ｉ全氧燃烧炉示意闰
５、
窑炉寿命长，大修时间短
全氧燃烧窑窑体都用电熔锆刚玉砖，窑内温度分布均匀，加上窑顶内
表面温度通常比空气助燃时要低２５—５０。Ｃ，故炉龄均在４年以上，而且没有蓄热室或换热室等砌筑工程，修炉时间大大缩短。
一．
在玻璃熔窑中的使用全氧燃烧的情况
１、全氧燃烧的历史：１９８２年美国康宁公司首先开始试验，１９８３年第一座烧天然气的全氧燃烧窑在美国
康１ｊ。公司诞生。１９８９年第一座烧油的全氧燃烧窑在美国康宁公司诞生。到九十年代末期全氧燃烧已遍及美国、

玻璃熔窑全氧燃烧技术问答

玻璃熔窑全氧燃烧技术问答
玻璃熔窑是玻璃生产过程中不可或缺的设备，而燃烧是玻璃熔窑中最重要的环节之一。

传统的燃烧方式是采用空气燃烧，但这种方式存在着一些问题，如燃烧不充分、烟气排放污染等。

为了解决这些问题，全氧燃烧技术应运而生。

下面是一些关于玻璃熔窑全氧燃烧技术的问答。

1. 什么是全氧燃烧技术？
全氧燃烧技术是指在燃烧过程中，将空气中的氮气排除，只使用氧气作为燃烧气体。

这种燃烧方式可以提高燃烧效率，减少烟气排放，降低能耗。

2. 全氧燃烧技术在玻璃熔窑中的应用有哪些优势？
全氧燃烧技术可以提高燃烧效率，使燃料完全燃烧，减少烟气排放，降低能耗。

此外，全氧燃烧技术还可以提高玻璃质量，减少玻璃中的气泡和杂质，提高玻璃的透明度和光泽度。

3. 全氧燃烧技术在玻璃熔窑中的应用有哪些挑战？
全氧燃烧技术需要使用纯氧气作为燃烧气体，这增加了燃料成本。

此外，全氧燃烧技术还需要对燃烧过程进行精确控制，以确保燃烧效率和玻璃质量。

4. 全氧燃烧技术在玻璃熔窑中的应用现状如何？
全氧燃烧技术已经在玻璃熔窑中得到了广泛应用。

许多玻璃生产企业已经采用了全氧燃烧技术，以提高生产效率和玻璃质量。

随着技术的不断发展，全氧燃烧技术在玻璃熔窑中的应用前景将会更加广阔。

全氧燃烧技术是一种高效、环保的燃烧方式，可以提高玻璃熔窑的生产效率和玻璃质量。

虽然全氧燃烧技术在应用过程中存在一些挑战，但随着技术的不断发展，这些问题将会得到解决。

玻璃熔窑全氧燃烧技术的开发

秦皇岛玻璃工业研究设计院
图3 高碹顶技术与低碹顶对比
秦皇岛玻璃工业研究设计院
图4 池炉平面布置图
秦皇岛玻璃工业研究设计院
图5 土木结构、建造形式对比图
（2）高效的纯氧-燃料燃烧装备及全秦氧燃烧熔制技术
皇岛 ①全氧喷枪系统及安装使用技术玻全氧喷枪它对火焰状况、温度分布、传璃工热效果、窑炉耐火材料的寿命长短起着业很重要的作用。研究氧枪在窑上布置要合理，根据分区供给设熔化所需的热量，确保窑宽上的温度均计匀性。院
秦皇岛玻璃工业研究设计院
3.全氧燃烧熔窑的结构特点（1）窑炉结构和耐火材料配置
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，如同单元窑但需要采用优质的耐火材料。为了避免硅质大碹的烧损，采用高碹顶全氧熔窑结构（见图3）。全氧燃烧器位于熔池上部结构的侧墙中，以便横跨玻璃液表面燃烧。燃烧产物通过窑炉，在另一端离开窑炉，通过废气烟道，进入热回收装置。池炉平面布置如图4、图5。
玻璃开辟新的途径。
秦皇岛玻璃工业研究设计院
2.浮法玻璃熔窑全氧燃烧技术工艺简介及其优点
图1 全氧浮法玻璃熔窑生产工艺技术路线图
秦皇全氧燃烧时烟气中水汽含量较高，岛玻璃液与水汽发生反应，玻璃液中玻的OH含量增加，玻璃粘度降低，有璃工利于澄清、均化，提高玻璃质量。业全氧燃烧火焰稳定，无换向，燃烧气研体在窑内停留时间长，窑内压力稳定究设且较低，这些都有利于玻璃的熔化、计澄清，减少玻璃体内的气泡、灰泡及院条纹。

玻璃池窑炉采用纯氧燃烧技术的认识

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９１５８×１０３（ｋＪ／ｈ）＝２．０倍。如果全用来产生蒸汽，可得蒸汽量约为４．０ｔ／ｈ。
显见，回收这些热量，比起两个庞大的空气预热器— ——蓄热室（不是蓄热式燃烧）的投资和维修、增大了的熔炉炉膛设计等，则未必合算。
空气助燃燃烧时产生的烟气量为9742kgh那么烟气带出热量为排烟温度为13001823710kjh212空气助燃燃烧比纯氧助燃燃烧烟气多带出热考虑燃烧过剩空气系数携带粉尘等因素乘11系数则空气助燃燃烧比纯氧助燃燃烧烟气多带出热量为1823710kjh111289410kjh
开发与利用
玻璃池窑炉采用纯氧燃烧技术的认识
带出的物理热。
１．４．１天然气纯氧燃烧燃烧烟气带出热计算
天然气纯氧燃烧采取简化计算，按主要成分是
贝荣华，玻璃池窑炉采用纯氧燃烧技术的认识
开发与利用
甲烷，其燃烧耗氧量应是天然气量的两倍。ＣＨ４＋２Ｏ２＝ＣＯ２＋２Ｈ２ＯＨ２Ｏ分子量为１８，１３００ ℃平均比热为２．７ｋ
ｋＪ／（ｋｇ·Ｋ），ＣＯ２分子量为４４，１３００ ℃平均比热为１．３４ｋＪ／（ｋｇ·Ｋ），简化为理想气体，以此计算燃烧烟气重度为１．１９ｋｇ／Ｎｍ３，燃烧烟气平均比热为１．９５ｋＪ／（ｋｇ·Ｋ）；烟气量为２５７０ｋｇ／ｈ；排烟温度为１３００ ℃计算，烟气带出热量Ｑ７１＝６５１５×１０３ｋＪ／ｈ。１．４．２反应排出气体的带出热量

试析全氧燃烧对玻璃硬度的影响

试析全氧燃烧对玻璃硬度的影响前言从本质上说，全氧燃烧技术相比其他的燃烧技术具有明显的优势，可以极大降低各种化学物质的排放，进一步优化环境，节约性能源，同时，还能够逐步增强传热，极大降低玻璃的熔融温度，同时也会降低玻璃成本，进一步提升我国玻璃产品的质量和产量。

相比西方的发达国家来说，全氧燃烧技术可以取代传统的技术的发展趋势。

全氧燃烧在我国玻璃制造行业还处在停留阶段，作为一项全新的创新技术，在国内外已经得到诸多从业者的认可。

但是，全氧燃烧技术在我国只有几座熔窑才在使用这项全新技术。

从这些全氧窑的运行实践中我们可以知道，全氧窑的运行实践为我国玻璃技术工作提供了全新的设计以及材料配置和产品质量等各个方面。

同时，在实际的生产过程中，我们也应该要能够遇到玻璃硬度和气泡稳定性等工艺特征与空气燃烧条件下产生的明显差异。

为此，本文笔者就从我国空气燃烧和全氧燃烧之间的进行比较，同时结合相应的硬度影响因素，提出了全氧的燃烧条件下如何改进玻璃工艺控制方向。

1、全氧燃烧玻璃窑内的气体变化及其影响总的来说，在玻璃生产的过程中，温度一般是达到1400摄氏度以上，这是由于熔化玻璃需要大量的能量，并且这些大部分能量都是来源与天然气和煤炭等燃料，如果是燃料所需要的氧气由空气提供，这样就会使得玻璃中产生大量的氮氧物和氧化物等一些有害的物质，尤其是在氮气的存在对整个燃烧过程显得毫无用处，相反，在经过高温处理后，蓄热室和烟囱等部位排入大气中，这样就会对玻璃的硬度产生一定的影响。

2、不同燃烧条件下玻璃硬度的对比以及解决措施经过试验证明，全氧燃烧经过浮法成形，还是使得玻璃中的各种杂质变得更多，从某种方面看，这也就会增加其对玻璃网络结构的断网能力，尤其是二氧化钠含量较高时，玻璃“断网”的作用就会进一步加剧。

显然，这就在一定程度上降低玻璃黏度上起着非常重要的作用。

从另外一方面来看，由此引起的玻璃硬度在不断下降的同时，对后续的玻璃在机械加工过程中的抗划伤能力产生了不利的影响。

浮法玻璃窑炉的有效节能三种途径

随着社会经济的不断发展，我国玻璃工业的竞争也越来越激烈，节约能耗、降低成本已成为企业的核心竞争力。

而玻璃生产具有资源消耗多、污染严重和能耗高等特点，不仅影响到企业的生存，也制约了整个行业的发展。

节能降耗是企业降低成本、提高效益的最佳途径。

燃烧技术的节能1、全氧燃烧技术为了降低浮法玻璃窑炉烟气中的NOx污染，欧美国家开发推广出新型的全氧燃烧技术，主要是通过全氧来代替助燃空气，气体中不含有N₂，只有极少量的NOx，浮法玻璃窑炉烟气污染的总体积可减少80%，并且会降低废弃带走的热量。

全氧燃烧技术工艺的核心在于全氧燃烧喷枪，为加强燃料与氧气混合的接触面积，全氧燃烧喷枪整体成矩形，能更为精准地控制火焰覆盖率，在燃烧过程中进行分阶段全氧燃烧，能将燃烧喷枪的更多能量转化为热辐射，并产生更多碳黑，加强火焰亮度，充分利用浮法玻璃窑炉的传热均匀性，加强黑体辐射的传热效率，提高更短波段热辐射在玻璃液中的穿透效率。

使用全氧燃烧技术的浮法玻璃窑炉能提高20%的热效率，但采用这项工艺时，需要重视对浮法玻璃窑炉耐火材料的选择，烟气中水蒸气的浓度会因全氧燃烧而增加，会在浮法玻璃生产过程中，产生浓度较大的碱性蒸汽，加速耐火材料的侵蚀，影响窑龄和生产规模。

2、富氧燃烧技术采用富氧燃烧技术生产浮法玻璃的基本原理，主要是原料通过富氧燃烧减少了烟气的产生，燃烧产物中二氧化碳和水蒸气的分压和含量增加，NOx的含量降低，火焰黑度加大，火焰温度提升，加快了原料的燃烧过程，提高了火焰在配合料与玻璃液之间的传热效率，从而提高了浮法玻璃窑炉的熔化效率。

富氧燃烧技术对燃烧设备具有更高要求。

燃料在燃烧过程中需要氧气，这些氧气通常来源于空气，但氧气在助燃空气中仅占21%的比重，而空气中其余的氮气并不会参加燃烧，反而会吸收大量的热量，阻碍燃烧效率的提高，增加燃料消耗。

因此提高空气中的氧气含量，可以更好地保持热量，提高燃料利用效率。

用28%的富氧空气进行燃烧试验时，热量损失减少25%，热量损失的减少也降低了燃料消耗。

钠钙玻璃熔窑应慎用全氧燃烧技术

ｂｎｆｔｌｎｒａｅａｌ．Ｆｏｈｓｒａｏｔｃｎｂｏｓｄｒｄｔａｘｅｅｉｓｗｉｉｃｅｓｓｗｅ１ｌｒｔｉｅｓｎｉａｅｃｎｉｅｅｈｔｏｙ—ｆｅｏｕｔｎｔｃｎｉｕｕｌｃｍｂｓｉｅｈｑｅｏｃｕｄｂｄｌｅｏｌｉｇａｏｅｍｅｔｎｄｓｃａｌｓｅｔｐｂｔｐｏｌｅｗｉｅｙｕｓｄｆｒｍｅｔｎｂｖｎｉｅｐｅｉｌｇａｓｓｓｅｙｓｅｏ
ｆｈｎＣＬＩｔｎｔｎｌｎｉｅｒｇＣ．ｔ．Ｂｉｎ００６ＣｉａｉａＢＥｅａｉａＥｇｎｅｉｏＬｄ，ｅｉ１０２，ｈｎ）Ｃｎｒｏｎｊｇ
ＡｂｓｒｃＴｈｏｇｈｏａｉｏｆｃｍｍｏｉｔａｔ：ｒｕｈｔｅｃｍｐｒｓｎｏｏｎａｒ—ｆｅｏｕｌｃｍｂｕｔｏｔｘｓｉｎｗｉｏｙ—ｆｅｏｕｓｉｎｉｌｓｈｕｌｃｍｂｔｏｎｇａｓｍｅｎｕａｅｈｕｈｒｐｉｔｄｏｔｔａｎｅｈｒｓｎｉａｉｎｉｉａｔａｈｒｌｐｗｅｈｉｇｆｍｃｓｔｅａｔｏｏｎｅｕｈｔｕｄｒｔｅｐｅｅｔｓｔｔｎＣｈｎｈｔｔｅｍａｏｒｕｏ
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全氧燃烧：
ＣＨ＋２０：一２Ｈ。Ｏ＋ＣＯ：（２）
当空气过剩系数ａ＝１．１ｔ￣，计算得烟气量和烟
气成分如表１。
表１烟气量和烟气成分
ＣＯ空气助燃８．７３Ｈ：０１７．４７Ｎ２７２．Ｏ５Ｏ２１．７５烟气量／Ｎｍ１１．４５
面的重视，迫切需要一项新的浮法玻璃窑燃烧技术
料和氧气在高温下进行燃烧反应而获得，以天然气燃烧为例，天然气的主要成分为甲烷。式（１）和
（２）是甲烷在空气和全氧中的燃烧反应：空气助燃：
ＣＨ４＋２０２＋８Ｎ２＿＿＋２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋８Ｎ２（１）
海术对玻璃熔化、澄清的作用，阐述了对熔窑设计的影响，并与同等规模空气助燃熔窑进行了
对比。
关键词
全氧燃烧
澄清
熔窑设计
中图分类号：ＴＱ１７１文献标识码：Ａ文章编号：１００３ —１９８７（２０１３）０１ —００１２ —０２
Ｃｏ．，ＬＴＤ．；ＨａｉｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＳｐｅｃｉａｌＧｌａｓｓＫｅｙＬａｂ，ＨａｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉ－Ｋｏｕ，５７１９２４）
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＯｘｙ－ｆｕｅｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＧｌａｓｓＦｕｒｎａｃｅ
ＹｏｕＸｕｅｊｕｎ，ＪｉａｎｇＨｏｎｇ，ＴｉａｎＲｕｉｐｉｎｇ（１．ＨａｉｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＳｐｅｃｉａｌＧｌａｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｃｅｎｔｅｒ，ＡＶＩＣ（Ｈａｉｎａｎ）ＳｐｅｃｉａｌＧｌａｓｓＭａｔｅｒｉａｌ
来代替原有的空气助燃技术，全氧燃烧技术的应用能够有效地解决这一难题。全氧燃烧条件下窑内的气体组成与空气助燃时有很大差别，特别是窑内的水蒸气和二氧化碳的浓度极大增加。另一方面，由于部分水蒸气溶人玻璃液，降低了玻璃液的黏度。这些都对全氧燃烧条件
下的熔窑设计产生一定影响。
全氧燃烧
３１．２５
６２．５
，
６．２５
３．２
全氧燃烧时产生的废气主要是ＣＯ：和Ｈ：０，火焰温度比空气助燃时高，并且烟气体积约为空气燃
０引言
在玻璃熔制工艺中，提高燃烧效率和降低能源成本，一直是行业的重大课题之一。在传统玻璃熔制工艺中，是以空气作为助燃气体，而约占空气７９％的氮气不起助燃作用，经高温加热后作为烟气排人大气，带走大量的热量，造成热量的损失。同时，氮气在高温下还会与氧气反应生成ＮＯ等有害气体，造成环境污染。随着国家对环保、节能等方
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｏｘｙ－ｆｕｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｇｌａｓｓｆｕｎａｒｃｅｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｇｌａｓｓ — ｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｒｅｆｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｘｙ－ｆｕｅｌｆｕｍａｃｅａｎｄｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｆｕｒｎａｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｃａｐａｃｉｔｙｗａｓｍａｄｅａｌｓｏｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｏｘｙ — ｆｕｅｌ，ｒｅｆｉｎｅ，ｆｕｎａｒｃｅｄｅｓｉｇｎ
全国性建材科技期刊—— 《玻璃》２０１３年
第１期
总第２５６期
全氧燃烧技术对玻璃熔窑设计的影响
有学军姜宏田瑞平
（１．海南省特种玻璃工程技术研究中心２．海南省特种玻璃重点实验室
摘
海南中航特玻材料有限公司；海ＶＩ市５７１９２４）