玻璃熔窯的節(jié)能降耗一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重大課題，在能源危機(jī)日 益加重的今天，玻璃熔窯對高品質(zhì)能源的過度依賴已經(jīng)制約了玻璃行 業(yè)的發(fā)展。玻璃熔窯燃燒過程中，空氣成分中占78％的氮?dú)獠粎⒓尤紵磻?yīng)，大量的氮?dú)獗粺o謂地加熱，在高溫下排入大氣，造成大量的熱量損失，氮?dú)庠诟邷叵逻�與氧氣反應(yīng)生成NOx，NOx氣體排入大氣層極易形成酸雨造成環(huán)境污染。另一方面隨著高科技和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，要求制造各種低成本、高質(zhì)量的玻璃，而全氧燃燒技術(shù)正是解決節(jié)能、環(huán)保和高熔化質(zhì)量這幾大問題的有效手段，被譽(yù)為玻璃熔制技術(shù)的第二次革命。
純氧燃燒技術(shù)最早主要被應(yīng)用于增產(chǎn)、延長窯爐使用壽命以及減 少NOx排放，但隨著制氧技術(shù)的發(fā)展以及電力成本的相對穩(wěn)定，純氧燃燒技術(shù)正在成為取代常規(guī)空氣助燃的更好選擇，這得益于純氧燃燒技術(shù)在節(jié)能、環(huán)保、質(zhì)量、投資等方面的優(yōu)勢。
氧氣燃燒的應(yīng)用分為整個熔化部使用純氧燃燒的全氧燃燒技術(shù)、純氧輔助燃燒技術(shù)以及局部增氧富氧燃燒技術(shù)等幾種方式。
1、全氧燃燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
1)玻璃熔化質(zhì)量好。全氧燃燒時玻璃粘度降低，火焰穩(wěn)定，無換向，燃燒氣體在窯內(nèi) 停留時間長，窯內(nèi)壓力穩(wěn)定，有利于玻璃的熔化、澄清，減少玻璃的氣泡及條紋。
2)節(jié)能降耗。全氧燃燒時廢氣帶走的熱量和窯體散熱同時下降。研究和實(shí)踐表明，熔制普通鈉鈣硅平板玻璃熔窯可節(jié)能約30％以上。
3)減少NOx排放。全氧燃燒時熔窯廢氣中NOx排放量從2200mg／Nm3降低到500mg／Nm3以下，粉塵排放減少約80％，SO2排放量減少30％。
4)改善了燃燒，提高了熔窯熔化能力，可使熔窯產(chǎn)量得以提高。玻璃熔窯采用全氧燃燒時，燃料燃燒完全，火焰溫度高，配合料熔融速度加快，可提高熔化率10％以上。
5)熔窯建設(shè)費(fèi)用低。全氧燃燒窯結(jié)構(gòu)近似于單元窯，無金屬換熱器及小爐、蓄熱室。窯體呈一個熔化部單體結(jié)構(gòu)，占地小，建窯投資費(fèi)用低。
6)熔窯使用壽命長。全氧燃燒可使火焰分為兩個區(qū)域，在火焰下部由于全氧的噴入，使火焰下部溫度提高，而火焰上部的溫度有所降低，使熔窯碹頂溫度下降，減輕了對大碹的燒損，同時，火焰空間使用了優(yōu)質(zhì)耐火材料，窯齡可提高到1 0年以上。
7)生產(chǎn)成本總體下降。舉例來說，350t／d優(yōu)質(zhì)浮法玻璃熔窯采用全氧燃燒技術(shù)，按照目前油價3500元／噸測算，每年可為企業(yè)創(chuàng)造800萬元的附加直接經(jīng)濟(jì)效益，而從長遠(yuǎn)看油價的進(jìn)一步上升是必然趨勢。
2、浮法玻璃熔窯純氧輔助燃燒技術(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，這樣有效地增加配合料上方的熱負(fù)荷，并不致產(chǎn)生熔窯內(nèi)襯溫度的顯著升高。這就是0#小爐位置增設(shè)一對全氧噴槍的原因所在。
在浮法玻璃熔窯上增設(shè)一對全氧噴槍后，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，而且一定程度上還能延長玻璃窯爐的壽命。具體來說，有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)提高玻璃窯爐的拉引量5～15％；
(2)改善窯爐的熱效率，節(jié)省燃料5～8％；
(3)改善玻璃質(zhì)量，減少氣泡和結(jié)石，提高成品率0.5～3％；
(4)增設(shè)一對全氧噴槍后，高壓熱氣流對窯體的整體沖刷侵蝕相對減緩；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。
(5)減少粉塵、煙塵的排放達(dá)20％，蓄熱室格子體堵塞的可能性也減小了；
(6)純氧輔助燃燒系統(tǒng)與原有空氣燃燒系統(tǒng)相互獨(dú)立，操作靈活。
3、局部增氧富氧燃燒技術(shù)
局部增氧是富氧空氣不足時的一種主要應(yīng)用方式。玻璃熔窯理想燃燒狀態(tài)是：火焰上部為缺氧區(qū)，可保護(hù)碹頂；中部位普通燃燒區(qū)；下部為高溫區(qū)，能有效將熱量傳給玻璃液。本技術(shù)關(guān)鍵是在火焰下部通入富氧氣體，火焰的下部（靠近配合料和玻璃液面）溫度提高，從而改變了傳統(tǒng)的火焰燃燒特性，使其形成梯度燃燒。火焰下部溫度的提高，可強(qiáng)化火焰對玻璃液的傳熱，有利于玻璃熔化，減少過剩的二次空氣量，確保空氣過剩系數(shù)達(dá)到理想數(shù)值而節(jié)約油耗。
局部增氧時火焰上部溫度沒有下部溫度高，這不僅對大碹和胸墻的壽命有利，而且由于小爐、蓄熱室格子體的熱負(fù)荷降低，可減輕其燒蝕。采用局部增氧富氧燃燒技術(shù)，可以提高燃料效率、降低燃料消耗、增加生產(chǎn)能力，改善玻璃質(zhì)量、減少污染物（NOx、SOx、CO2和顆粒物）的排放、縮減燃燒廢氣的總量、提高受損熔窯運(yùn)行的維護(hù)能力以及在整個窯齡期運(yùn)行的可能性。
局部增氧富氧燃燒技術(shù)投入包括設(shè)備費(fèi)、人工費(fèi)、設(shè)備加工費(fèi)及技術(shù)使用費(fèi)等，實(shí)施局部增氧富氧燃燒技術(shù)可以取得約4％的節(jié)能效益，按保守節(jié)能率3.0％計算，對于500t／d浮法玻璃熔窯，每天油耗約90噸，日節(jié)油量為2.7噸，油價按3000元／噸計算，日節(jié)約0．81萬元，靜態(tài)回收期200天。
局部富氧燃燒技術(shù)還能提高玻璃質(zhì)量，延長爐齡，減少煙塵NOx等的排放，改善環(huán)境，帶來巨大的社會效益。
玻璃熔窯富氧燃燒技術(shù)前景廣闊，經(jīng)過合理改造，一般浮法生產(chǎn)線均可應(yīng)用，特別對于一廠多線，由于富氧氣體量較大，更加適用。
4、應(yīng)用實(shí)例
(1)全氧燃燒的窯爐和空氣燃燒的窯爐對比：產(chǎn)品：顯像管玻殼，燃料：天然氣
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普通空氣助燃池爐 |
純氧燃燒池爐 |
變化 |
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出料量 |
260噸/日 |
272噸/日 |
4.6% |
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池爐面積 |
240m2 |
210m2 |
-12.5% |
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燃料用量 |
2950nm3/hr |
1595nm3/hr |
-46% |
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氧氣用量 |
N/A |
3190nm3/hr |
N/A |
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NOx |
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-76% |
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玻璃質(zhì)量 |
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明顯改善 |
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燃料單耗 |
271.6nm3/噸玻璃 |
140.3nm3/噸玻璃 |
-48.3% |
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碎玻璃率 |
52% |
32% |
-38% |
(2)500噸／日浮法玻璃富氧燃燒運(yùn)行情況
1)火焰明亮、碹頂溫度下降
經(jīng)過觀察通入富氧氣體后火焰下部明顯變亮，與使用富氧前相比熔窯的碹項溫度大約下降大于10～25℃。
2)玻璃熔化改善、熔化率提高
使用富氧燃燒技術(shù)以后，由于火焰特性的變化，玻璃的熔化明顯改善，可在不增加油耗的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高玻璃產(chǎn)量，據(jù)測算，富氧燃燒時，熔窯熔化率可以提高5～8％；
3)熔窯總體節(jié)能評價
經(jīng)過對單位產(chǎn)品能耗與歷史數(shù)據(jù)的比較得出結(jié)論：浮法玻璃熔窯富氧燃燒技術(shù)總體節(jié)能大約在3～5％。
5、結(jié)論
采用全氧燃燒、純氧助燃或富氧燃燒技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、顯著提高玻璃質(zhì)量，而且可以降低生產(chǎn)成本，是企業(yè)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、取得良好經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。
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