1、玻璃行业的全氧燃烧与污染减排上海节能信息网 2008-1-7 1:42:10 信息来源：上海空气之星工业气体设备有限公司 评论： 玻璃行业的全氧燃烧与污染减排宋永琪 徐飞 吴国钧国际性油价逼近每桶 100 美元，无疑对工业能耗大户面临着巨大的压力。节能是当务之急，而减少废气污染的排放，确保环境空气的净化，是各工业企业的重中之重。作为一种高能耗产业的玻璃工业朝着高效率、高质量、低成本、环保化的发展。玻璃熔窑由传统的空气助燃改造（或新增）为全氧助燃就成为其主要的发展方向。一 全氧助燃与空气助燃的区别：空气助燃燃烧反应：CH 4+O 2+ 8 N2 CO2 + 2 H2O+8 N2全氧助燃燃烧反应：
2、CH 4+O 2 CO2 + 2 H2O全氧助燃由于氮气的大量减少，在玻璃液上方的燃烧产物中主要是水与二氧化碳，燃烧后的烟气体积比空气助燃烟气减少 70-80%，使得熔窑在结构上大大简化。全氧燃烧是玻璃行业节能减排的最佳选择。近年来 PSA VPSA 新技术的应用大大降低了制氧成本。这是我国玻璃行业未来实现节能减排的最经济、最有效的措施。二获取氧气的方法作为工业气体的氧，主要产品来源于大气，经过空气分离的手段获得。 上海空气之星工业气体设备有限公司是专业制氧、制氮设备的厂商。在多年 VPSA 制氧设备生产的基础上、引进国外先进的制氧技术、采用 cmsp1.3 型、vop 进口分子筛、进口切换阀
3、门、配以先进的制氧循环流程、在常温的条件下，加压吸附、减压解吸的循环工艺、从大气中提取 90-93 的氧气。V/PSA 系列制氧机参数项 目规 格产量M3n电 压 频率 压力 mpa氧纯度单位氧耗电kwhm3启动时间原料与压力空气0.098Mpa 5 1.5温度 10 1.4相对湿度 75% 25 1.250 1.1100 1.030min200机械杂质30mg/m3Co350 10-6C2H20.510-6 含油量0.110-6300500600酸性物质 NOx+SO2+HC1+C12和N8+10-6800冷却水三相6000或1000038022050Hz0.3-0.5mpa90-9350m
4、in30 1000焦水压力 用户要求 1200皿溶物含量 100mg/L 1500酸碱度PH 值 7-8 3000总硬度 3.2mol从变压吸附中提取的氧气在玻璃熔窑上进行全氧燃烧其优点是：1. 改造燃烧效率节能 25-40%。 2. 污染减排显著，x 排放量降低 80%以上，粉尘排放量减少 70-80%。3. 投资成本低，窑炉结构简短，筑炉时间短，占地小，维修量少，不需要蓄热室、格子砖、减少了维修费用。4. 可以提高火焰底部温度，提高玻璃熔化量，燃烧无换向，窑炉废气的减少，使烟道系统规模大大缩小，NOx 排量大大降低，其清除系统规模也缩小，消除了熔炉换向带来的对炉 压及玻璃液面的不稳定，使温
5、度和氧气分布更加重要稳定。有助于减少条纹和小气泡，改善玻璃质量。5. 降低碹顶温度，延长熔炉寿命。由于采用全氧燃烧，燃烧相对完全，火焰长度相对缩短，火焰上部温度降低，降低了碹顶的热负荷，既减轻对其的侵蚀，熔窑寿命相应延长。6. 节约能源，提高热效率。空气中含氧量约 21%，而氮气的含量为 78%,氦、氩、氢等为 1%。采用空气助燃的燃烧过程中，只有氧气参加燃烧的反应，大量的氮气吸收了大量的燃烧反应放出的热，并从烟道排走，造成极大的浪费。采用全氧助燃后的排烟量仅是空气助燃的 1/3-1/4，排出炉外的热量大为降低，同时火焰温度高，辉度高，辐射传热强。玻璃行业的全氧燃烧与污染减排上海节能信息网 2
6、008-1-7 1:42:10 信息来源：上海空气之星工业气体设备有限公司 评论： 三. 全氧燃烧与空气助燃的经济性比较全氧助燃给生产带来了很大的优点，但与空气助燃相比助燃空气来自大气，所付的代价甚微，而氧气则要从大气中分离，制取需进行设备投资及支付运行费用。但全氧助燃直接带来的经济效益就是能够节约燃料，减少熔窑投资费用，减少熔窑占地面积，减少脱硝设备的投入，减少x 氮氧化物的排放，达到净化环境的要求。通过热力学计算表明，90-93%的氧气纯度燃烧反应产生的有效热量高（完全燃烧的热量，减少烟气带走的热量约 40%）我们以甲烷为燃烧介质，与不同氧气浓度的空气进行燃烧反应，得到相同的有效热量的比较
7、完全燃烧后的烟气温度为 1600。经过蓄热室换热，使得所有气体（包括甲烷、空气、富氧，纯氧）的温度为 600序号 氧含量% 氧化剂过剩余数燃烧热效率% 节约燃料%1 20 1.05 46.9 02 25 1.05 55.8 15.93 30 1.05 61.7 23.94 40 1.05 69.1 32.05 45 1.05 71.5 34.46 90 1.05 81.4 42.37 93 1.05 81.7 42.7全氧燃烧的范围，适用于玻璃熔窑中以重油、煤焦油，天然气及煤转炉的煤气的助燃。四. 全氧燃烧的燃烧器适用于玻璃熔窑的燃烧器与重油燃烧器，煤焦油燃烧器，天然气燃烧器，煤气燃烧器，适用
8、各种熔化炉的燃烧器的结构。采用氧气引射与气体=相流混合技术，独特的喷孔设计，使得燃气能完全燃烧，火焰明亮，其火焰的长度火焰锥角及火焰形状，根据用户要求和熔窑型，燃料介质设计的专用燃烧器，配有调整机构装置及安全装置不回火、不脱火、燃烧效率达到 99.5%。具有耐高温性能的特点，使燃烧器能经久耐用。据资料介绍国外一座蓄热式横火焰瓶罐玻璃池窑在 1997年大修时改造全氧熔窑后的对比情况。法国 Gerreshciner 玻璃公司 2#窑改造前后对比项目单位改造前改造后窑型横火焰空气助燃横火焰全氧燃烧空气预热装置蓄热窑无燃料天然气或油空气天然气或油空气电助熔有无配合料预热无有熔化面积 m2 117 15
9、0出料量 t熔化率 t/m2.24n碎玻璃加入量 %单位玻璃液能耗 4.18KJ/kg 玻璃NOx 浓度 mg/Nm33803.555-70120022004002.755-70750500全氧助熔玻璃熔窑，在窑炉热点等局部特定部位能用纯氧喷枪加热，促进玻璃熔化和澄清，其优点是： 可提高 5-15%出料量 提高热效率可节能 2-10% 有助于减少气泡和条纹，改善玻璃质量 减少污染排放 5-20% 可克服蓄热室的限制，延长窑炉寿命增加产量的主要条件是给增加玻璃的热量，追加热能，可凭借氧气助燃提高燃烧火焰的强度。不仅能提高溶液率，还会提高玻璃液的温度。增强火焰与玻璃液体之间的热交换率，并且由此而改
10、善澄清效果，促进杂质的熔融。在研究提高熔窑熔化率可能性的时候，要重视给定的作业参数，1.窑炉型号、炉膛面积、燃烧温度、热效率、熔化率；2. 碹顶所能承载的最高温度； 3. 上部结构的保温等级4. 助燃空气的预热温度和被焰覆盖的熔体面积；5. 熔窑保温、吸热与热损失；6. 耐火材料的等级；7. 燃烧介质及需求量 Nm3/d；8. 燃烧器型式及数量；9. 产品原料；10. 产品产量；其他因素熔窑玻璃液对流模式中的速度、温度的关系，玻璃液在熔窑中停留的时间，优化玻璃的配合料，尤其是选用合适的澄清剂。玻璃行业的全氧燃烧与污染减排上海节能信息网 2008-1-7 1:42:10 信息来源：上海空气之星工
11、业气体设备有限公司 评论： 五减少废气中的污染物的排放玻璃熔窑废气中污染物主要有烟尘，二氧化碳，二氧化硫及氮氧化物。 二氧化碳是地球表面气温升高的因素，脱硫技术的应用是玻璃熔窑降低成本能耗，减少二氧化碳排放最有效的措施。脱硫技术，主要是对烟尘、二氧化碳、二氧化硫从烟道中排放废气的处理。据资料统计，目前已安装了除尘，脱硫设备的玻璃厂约占玻璃企业的 3%。因此玻璃熔窑的废气污染物的治理，必须采用脱硫和脱硝治理技术。脱硫技术是国内已有很成熟的技术，目前，石灰石(CaCo3)脱硫技术比较成熟。燃煤发电厂一般都采用石灰石脱硫技术。 采用石灰石脱硫技术以石灰石作为脱硫剂。其主要设备：GGH（烟气换热器）吸
12、收塔，浆液循环泵，增压风机，石膏排出泵，石膏浆液泵，皮带脱水机，皮带输送机等。以石灰石作为脱硫剂，将 caco3 配制成浓度为 20%左右的浆液，灌入吸附塔，依靠浆液循环泵在吸收塔内呈雨淋状，经过 GGH 换热器后，原烟气进入吸收塔与浆液充分反应，生成石膏 Cao42H2o，石膏经泵送至脱水机，除尘其中水份，质量合格的石膏落入皮带输送机送入石膏仓，而脱去硫的净烟气通过 GGH 换热器后排入大气。烟气通过脱硫后，大部分硫化物被除去，烟气中的粉尘再一次得到净化。脱硝主要是对玻璃熔窑中排放的氮氧化物。(x)它是导致区域环境质量恶化的重要因素：1.是造成酸雨的主要因素。2.生成光学烟雾，降低大气能见度
13、。3.可导致人体呼吸系统功能紊乱。4.腐蚀材料及对有助于吸收二氧化碳的植物和树木造成伤害。玻璃熔窑废气中氮氧化物产生主要来源：原料中的硝酸盐分解燃料中含氮物质的燃烧空气中氮的燃烧。氮氧化物x 主要是一氧化氮和二氧化氮2 。玻璃熔窑中氮氧化物x 初始 90-95%，但在排放过程中，随着浓度的下降逐渐转为2。一座 50Td 的器皿玻璃熔窑炉的x 排放相当于 6000-12000 辆汽车的排放量，一座 300Td 的平板玻璃窑炉的排放量相当于 18000-36000 辆汽车尾气的排放量由此可见玻璃熔窑炉氮氧化物的排放量是不可忽视的。玻璃熔窑炉废气中 NOx 排放浓度NOx 排放浓度（mgnm） 项
14、目 燃油玻璃熔窑炉煤气加热的玻璃熔窑炉电熔窑典型范围 400-1400 400-1600 换热式池窑最大数值 - 2600 典型范围 1400-2400 1400-3000 马碲焰池窑最大数值 4600 - 典型范围 1600-3600 1600-4000 最大数值 - 5600 横火焰池窑用硝酸盐作澄清时最大数值-7000坩锅窑（用硝酸盐作澄清时最大数值）-4000电熔窑（用硝酸盐作澄清时最大数值）-8000六如何降低废气排放时的 NOx 浓度和 NOx 的排放量。改造玻璃熔窑炉结构采用全氧燃烧是最佳的选择。玻璃熔窑型适应全氧燃烧窑炉的要求及耐火材料的选用。如采用高铬砖，电熔砖等，其优点：污染减排显著延长熔窑寿命 2-3 年，一座 30m2 玻璃熔窑可直接减少投资约 100 万元以上。不须采用 3R、SCR 和 SNC 脱硝技术，可减少 NxO 污染减排设备的投入和费用采用变压吸附制氧机，产出 90-93 的氧气浓度的全氧燃烧，配备使用 AGB-2 型系列燃气，燃油的燃烧器，将燃料氧气相混合流，一起进入窑内，熔窑内辐射热大大增强，促使玻璃液吸收热量快，减少烟道带走的热损失约 40%，使整个燃烧过程变得更加重要有效。
