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富氧燃烧技术在马蹄焰玻璃窑炉上的应用探讨

作者：作者单位： 2013年2月10日

    一、膜法富氧原理：
    　　膜法富氧技术是利用高分子材料的一些本征特性，如对不同气体分子具有不同的选择渗透性能，以及高分子材料的特殊加工性能，科技人员将一些特殊的高分子材料研究加工成为具有工业应用价值的气体分离膜和膜原件。
    　　选用高分子材料，经特殊工艺加工成复合膜和膜原件，可以将空气中的氧从21%富集到30%，且具有超高气体透量（与玻璃态高分子膜相比），单位面积/单位时间/单位压力可产富氧（30%）4Nm3/m2?h?bar,与深冷法制氧和变压吸附法制氧（折合成相同浓度）相比，膜法的制氧成本最低。
    　　
    二、富氧燃烧原理：
    　　
    富氧燃烧目的就在于使燃料充分燃烧，并有效地充分利用燃烧生成的数量。燃烧的工艺与炉窑效率有着至关重要的关系。燃烧是由于燃料中可燃分子与氧分子之间发生高能碰撞而引起的，所以氧的供给情况决定了燃烧过程完成的是否充分。在常规空气助燃的燃烧系统中，这种高能碰撞作用受到占空气成份近五分之四不助燃的氮分子阻碍，减少了氧分子与燃料可燃分子之间的碰撞机会，直接影响燃烧效率的提高，不仅如此，氮还在炉窑中吸收大量的热量在废气中排掉造成热损失，浪费能源。采用比常规空气含氧量高的空气助燃称富氧燃烧，它有提高火焰温度、加快燃烧速度、降低燃料燃点温度、增加热量利用率的特点。
    　　
    三、马蹄焰玻璃窑炉描述：
    　　
    马蹄焰玻璃窑炉以价格低廉的发生炉煤气（油或天燃气）为燃料，不但提高了熔化质量，且大大节约了燃料成本。该炉型设有合理的蓄热室结构，提高了热能利用率和工作效率。在蓄热室设计时，是让烟气直接通过蓄热室进入烟道，而蓄热室是一个用耐火材料砌成的空心格子的加热室。当发生炉煤气和空气通过蓄热室时预热空气和煤气，一起进入小炉内相互混合和预燃。使燃料释放出更多的热量。烟气在蓄热室反复上升与下沉的过程中，热量被格子砖充分吸收并蓄积，有部分热量被废气所带走，大部分热量被充分利用到工作中去。
    　　
    四、富氧燃烧技术在发生炉煤气马蹄焰璃熔窑炉上的应用
    　　
    马蹄焰玻璃窑炉局部富氧助燃是很有必要的，也是可行的。在一般的玻璃熔窑火焰空间中，火焰下部总是最缺氧的部位，燃烧不完全，温度较低。如果富氧喷管以一定的角度和速度将氧气引入窑炉空间，冲击火焰底部，这样就会在靠近玻璃液面一侧形成一个含未燃烧碳粒较少的富氧层，使之燃烧充分，温度提高较大。这种不对称火焰，可靠垂直的温度梯度，在靠近玻璃料液的一侧形成一个高温带，使火焰底部增加向玻璃料液内部的热辐射和热对流。而在靠近窑碹的一侧温度并不升高，使窑顶免受由此带来的侵蚀加重。同时由于火焰强度增加，火焰变短，有助于控制熔窑内温度分布。此外，可防止在蓄热室内燃烧。这对蓄热式熔窑来说，格子砖的寿命也可以得到改善。由于马蹄焰窑是侧面加料，正面喷火，因此其料层长度相对来说比较短，为了加强熔化，火焰长度也要求短些，一般宜采用短焰燃烧。只有这样，火焰热量才会集中于配合料熔化区，起到增强熔化部位熔化能力的作用。火焰长短，也可通过控制氧流量来调节。当氧流量增至100m3/h时，火焰长度将有明显的缩短。
    　　
    在马蹄焰窑火焰空间内，富氧助燃同样可造成不均衡的火焰辐射，使热流离开碹顶向下移动，窑顶附近空间温度显著下降。结果导致澄清区液面附近的冷气层基本上被消除，玻璃液内部热均匀性有所提高，最终使成形制品质量得到改善。
    　　
    （一）、燃发生炉煤气马蹄焰玻璃窑炉富氧助燃系统的设计：
    　　
    为了使池炉内的火焰能形成梯度燃烧，即使近玻璃液面处的火焰温度比上部的高，若赶上停炉维修，可以将富氧喷嘴直接设计在小炉底唇砖上，这样不但先择了富氧最佳使用位置，而且彻底解决了中途更换富氧喷管的难题。富氧空气随火焰下部平行喷出，并在池内与火焰下部混合，使火焰在熔化池靠近加料处形成高温的底层火焰，从而加速化料，提高熔化率，克服跑料堆现象，且能保证马蹄焰的回火不致带料粉进入蓄热室，利于格子砖延长寿命。
    　　我们在运用富氧助燃时，一般都是在不停产状态下进行施工的，利用换向时间，将富氧喷嘴分别在两小炉预混室的外恻打孔插入，并贴近小炉底面，喷嘴角度应随煤气走向。两喷嘴的富氧空气随火焰下部平行喷出，同样使富氧空气在池内与火焰下部混合，而形成富氧助燃的效果。
    　　
    （二）、燃油（或天燃气）马蹄焰玻璃窑炉富氧助燃设计：
    　　
    由于熔窑采用重油作为燃烧，而重油粘度较大、燃点高，在燃烧过程中需要通过加温、雾化助燃等手段才能使重油充分燃烧。局部增氧技术主要是增加空气中的氧浓度，减少助燃空气，降低烟气生成量（既减少烟气带走的热量）从而降低NO2生成物，改善了环境；在熔窑内局部增氧可以相应使火焰温度增高，燃烧速度加快，增加配合料，玻璃液辐射传热和对流传热，提高熔化率；局部增氧助燃使燃料在火焰区域燃烧完全，大碹温度降低，大碹向外散热热量减小，单位玻璃液能耗降低。在设计富氧助燃时，它与燃发生炉煤气马蹄焰玻璃窑炉不同的是将富氧<<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

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