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玻璃窑炉富氧助燃技术的应用前景分析
发布者:北大先锋     更新时间:2014-01-27

近些年随着国家节能减排的力度不断加大,市场竞争日益激烈,降低成本和能耗受到各行业空前重视。目前我国玻璃工业所用的主要能源是:煤、油、电和天然气等燃料。由于燃料价格持续上涨,企业生产成本逐年增加,效益锐减,在此形势下近几年有不少燃油炉改为了燃煤炉和天然气炉。自改革开放以来我国玻璃工业界引进大量国外先进窑炉的软硬技术和装备,消化吸收了不少新技术,在结合我国国情的基础上做出了很多创新,大大提升了我国玻璃工业的技术水平。同时,随着耐火材料的研发新产品增多,成型技术、加工能力、产品档次的提高,为窑炉技术的进步创造了条件。首要提及的改变就是高热值燃料的使用——利用高热值燃料搭配富氧助燃,提高窑炉热效率的同时进一步降低热量损失,为企业带来了巨大的效益。

当前国内比较成熟通用的炉形有:火焰炉或全氧燃烧炉、全电熔炉或电气混合炉等,火焰炉是主用炉型,其中马蹄焰炉和横火焰炉是用的最普遍的炉型。国内玻璃窑炉的改造也主要围绕着改变燃料、提升窑温度同时降低燃料成本而展开。然而如果使用空气助燃的方式就不可避免的导致这样一个问题的出现:空气中的氮气含量约为78%,其中氮气不参与助燃,同时在燃烧后一方面增加氮氧化物的含量,另一方面增加烟气的含量同时造成大量热损失。

实践证明,通过使用富氧装置可以解决此类问题。由于富氧气体的参与,氮气含量相对减少,相应减少废气带走的热量。据有关资料介绍,火焰温度随空气中氧气含量的增加而显著提高,当使用一般空气炉膛加热温度为1300℃时,可以利用的热量仅为42%,而用28%最佳经济浓度的富氧空气进行助燃时,可利用的热量高达56%,热量利用率提高了33%[1]。给炉膛局部增加富氧空气,目的就是集中提高该燃烧区空气中氧气浓度,达到提高炉膛火焰温度和热量利用率的目的。火焰温度随着助燃空气中氧含量的增加而迅速上升,然而,随着富氧空气浓度逐渐提高,火焰温度增加的幅度开始下降,因此为了有效地利用富氧空气,其浓度不宜选得过高。

燃料在富氧空气中燃烧速度加快是由于增加氧含量后火焰温度提高所致,燃烧速度的提高导致燃料在炉膛内迅速完全燃烧,例如天然气在氧气中的燃烧速度比在普通空气中的燃烧速度提高了10倍。燃点温度明显受到反应速率和热损耗的影响。富氧空气比普通空气有助于降低“燃点”温度的特点,并增加火焰单位体积的热释放量。对于劣质燃料效果更为突出。富氧燃烧能有效地降低空气过剩系数,使排烟热能损失大幅度降低,从而提高窑炉的热效率而节能。

北大先锋科技有限公司是专门从事变压吸附制氧装置及技术的企业,十几年来为各行业提供了百套变压吸附装置。变压吸附制氧技术以稳定性强、能耗低、操作简便及负荷调节灵活适用于窑炉改造。变压吸附装置能耗低,制氧设备都是以空气为原材料,所以控制制氧成本的关键在于能耗,低能耗是降低成本的主要方式。另外,变压吸附制氧装置的负荷可以灵活调节,通过工艺上吸附塔的切换实现在负荷调整下制氧的单耗不变,进一步降低成本。

富氧燃烧技术被行业人士誉为玻璃窑炉的第二次革命,这项成果已在国外广泛使用,效果显著。近年来,国内窑炉富氧燃烧技术在玻璃、玻纤等领域得到了较快发展,将成为我国玻璃工业发展的主要方向。



[1] 《我国玻璃窑炉的节能和节能技术的推广应用》,王辰亚。