全氧燃燒技術(shù)

1、全氧燃燒技術(shù)子阮畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題巨系另U專業(yè)班級姓名指導教師目錄第1章緒論1第2章全氧燃燒概況1全氧燃燒的定義1全氧燃燒對比空氣燃燒的區(qū)別12.3全氧燃燒的意義2第3章燃燒在窯爐的結(jié)構(gòu)中控制3全氧燃燒窯爐的概述33.2窯爐結(jié)構(gòu)的規(guī)則3窯池池壁的設(shè)計3流液洞4火焰空間4大儲的控制4胸墻的確定4燃燒器的放置4燃燒器放置的重要性4確定位置的規(guī)則4耐火材料的運用5第4章燒槍的選擇5氧槍的選用機理6氧槍的分類6氧槍的注意事項7第5章全氧燃燒的氧源7氧氣的制備7真空變壓吸收法（VPSA-一制氧7低溫（深冷）氧氣分離法一一制氧83罐裝液態(tài)氧8氧氣制備與使用安全9第6章小結(jié)9全氧燃燒的窯爐控制及

2、概況摘要：隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，玻璃生產(chǎn)技術(shù)也飛速進步。玻璃生產(chǎn)在追求高質(zhì)量同時，對玻璃生產(chǎn)環(huán)保，高效益也有極高的要求。相對傳統(tǒng)的熔制過程不能滿足，現(xiàn)代時局的要求。因而全氧燃燒技術(shù)應運而生，全氧燃燒技術(shù)的玻璃窯爐的出現(xiàn)無疑成為解決行業(yè)降低成本，減少污染獲取環(huán)保的有效途徑。本文論述了全氧燃燒技術(shù)的定義、優(yōu)點意義、窯爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計控制要求、工業(yè)制氧的方法及其使用時安全、燃燒器的選擇、安裝方法進行了簡單的綜述。關(guān)鍵詞：*第1章緒論礦物是大自然賦予人類的魁寶，玻璃則是人類智慧的結(jié)晶。改革開放以來，玻璃工業(yè)（平板玻璃、電子玻璃、玻璃纖維、日用玻璃、光學玻璃等）相應得到迅速發(fā)展，在行業(yè)高速發(fā)展的光環(huán)下，環(huán)

3、境也成重要缺口。據(jù)了解，目前中國的溫室氣體排放量已高居世界第二，嚴格控制大氣污染、降低溫室氣體排放的新法規(guī)、新技術(shù)已是目標方針。因而對玻璃生產(chǎn)的核心一一“玻璃熔窯”的各個環(huán)節(jié)進行了不斷地探索和改進，燃燒系統(tǒng)也不例外，并有了可喜的成效。采取“全氧+燃料”燃燒的方式來解決。本文將以熔窯全氧燃燒的慨念，燃燒的窯爐結(jié)構(gòu)控制及制氧方案進行分析并在前輩的研究為指導下進行綜述。第2章全氧燃燒概況全氧燃燒的定義玻璃熔窯大規(guī)模生產(chǎn)一直以空氣作為助燃媒介。經(jīng)過對現(xiàn)有燃燒系統(tǒng)的分析研究，認為采用空氣助燃是導致高能耗、高污染、高成本的重要因素?？諝庵?19氧，78響和0.93%氯及其它組分含量甚微。因而只有21%勺氧

4、氣參與助燃，78%勺氮氣不僅不參與燃燒，還攜帶大量的熱量排入大氣,導致熱量大量的浪費。通過長期反復地試驗研究認為，采用純度85%勺氧氣作為助燃介質(zhì)，對丁節(jié)約能源，改善環(huán)境效果十分顯著。因而，采用純度85%勺氧氣參與燃燒的系統(tǒng)，稱之為全氧燃燒。2.2全氧燃燒對比空氣燃燒的區(qū)別空氣燃燒反應：CH4毛O2+8NACO2+2H2O+8N2全氧燃燒反應：CH4EO2tCO2+2H2O全氧助燃相對丁空氣助燃來說，由丁氮氣的大量減少，在玻璃液上方的燃燒產(chǎn)物中主要是水與二氧化碳，燃燒后的煙氣體積比空氣助燃煙氣減少70-80%,使得熔窯在結(jié)構(gòu)上大大簡化。采用空氣或全氧作為助燃介質(zhì)，其傳熱過程差異也較大?？諝?燃

5、料其特點輻射氣體（H2。CO2）、濃度低、氣體熱輻射系數(shù)低、氣體停留時間短、熱煙道口位置受到限制、傳熱好的關(guān)鍵在丁大量明亮火焰及玻璃熔體表面的良好覆蓋、需換火，間斷燃燒，空氣蓄。而氧氣+燃料輻射氣體濃度高，氣體輻射系數(shù)高、氣體停留時間長，平均窯容積約30s、燃燒器可以放至任何需要熱量的位置，不論燒嘴類型都可達到優(yōu)良的總體傳熱，局部熱源仍取決丁燒嘴類型與配置、不需換火，連續(xù)燃燒、燃燒穩(wěn)定。傳統(tǒng)的空氣助燃，需要通過定時換火進行煙氣與助燃空氣的熱交換，回收部分熱能。但是，換火過程窯內(nèi)瞬間失去火焰，玻璃液必然失去熱源，導致窯溫波動，受到換火過程的沖擊，窯內(nèi)氣壓波動也是必然的結(jié)果。2.3全氧燃燒的意義1

6、、全氧燃燒火焰溫度高，加速了玻璃熔化過程，故可以大幅度的提高生產(chǎn)能力達25%以上。同時由丁爐內(nèi)溫度制度改便、可控性提高、可明顯提高玻璃熔化的質(zhì)量。2、由丁助燃為純氧而無空氣中的氮氣，與空氣助燃相比廢氣排放量（氮化物）減少80-90%,有利丁環(huán)境保護，同時還節(jié)省了加熱氮氣所需的大量熱能損失約25%以上。3、由丁廢氣總排放量的減少，大大減少了廢氣排放過程中火帶粉塵的損失，經(jīng)驗表明可以降低粉塵排放量約70%。從而降低了損失成本，近而可保證了玻璃成份的準確。有利丁提高玻璃成分的穩(wěn)定和環(huán)保。4、采用全氧燃燒技術(shù)后，不再需要龐大的蓄熱室、小爐、換向系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，大大減少了窯爐的一次性投資可達1/3,同時由丁

7、窯爐結(jié)構(gòu)簡化，實際上就是一個熔化部的單體構(gòu)成，占地面積大為減少，有利丁改善窯爐的操作環(huán)境和維修。5、窯爐結(jié)構(gòu)簡單，大大減去了蓄熱室、小爐等處的散熱損失，十分有利丁節(jié)約能源。6、由丁全氧燃燒技術(shù)的優(yōu)越性和窯內(nèi)溫度制度科學合理的可控和穩(wěn)定性，減輕了對儲頂（火焰空間加高即高儲頂窯爐）、池壁等處耐火材料的侵蝕，有利丁延長窯爐的壽命。7、全氧燃燒技術(shù)完全符合我國節(jié)能降耗、環(huán)保型企業(yè)的發(fā)展目標。3.1 第3章燃燒在窯爐結(jié)構(gòu)中控制全氧燃燒窯爐的概述全氧燃燒構(gòu)造非常簡單（如圖1）。氧槍內(nèi)合成部分混合燃燒過程，代替了小爐。氧氣不需要預熱，省掉了蓄熱室或換熱器。因而，只剩下單一的窯體，窯體結(jié)構(gòu)的設(shè)計便相當關(guān)鍵。熔

8、化部窯體內(nèi)除了熔化池和火焰空間外，其它還有氧槍、排煙口、加料口和流液洞，煙氣和玻璃液通常都作逆向流動。工作池圖1全氧燃燒窯爐簡圖3.2 窯爐結(jié)構(gòu)的規(guī)則3.2.1窯池池壁的設(shè)計池窯的深度關(guān)系到玻璃質(zhì)量的好壞。玻璃液熱性差，透熱性更差，因此窯爐越深，玻璃液溫度越低，流動性越差，因此，靠近池底的玻璃液雖說具有一定的溫度但卻不會流動，形成不動層。窯爐內(nèi)溫度變化時，不動層有可能帶到成型影響玻璃液質(zhì)量。所以深度必須使爐內(nèi)不得不形成不動層。即玻璃液黏度為104pa'"例如，平板玻璃的池深為1.5M,綠色玻璃瓶的深度則為0.8M等。3.2.2流液洞流液洞的設(shè)計是為了讓澄活好的玻璃液迅速冷卻，

9、擋住液面上未熔化沙粒浮渣以及調(diào)節(jié)玻璃液流。流液洞的寬度控制著流過玻璃液的均勻性，越寬越均勻；流液洞的高度控制著玻璃液的質(zhì)量，越低質(zhì)量越好，流液洞的長度控制著玻璃液的降溫程度，越長降溫越多。流液洞的設(shè)計以流液洞內(nèi)玻璃的液流情況為依據(jù)。常用的流液洞形式有平底式、下沉式和上傾式。3.3 火焰空間火焰空間分別由胸墻和大石宣構(gòu)成。來自熱源的一部分熱流氣體，會在熱流氣體將自身熱量傳給玻璃液、胸墻和大彳宣,火焰空間的大小應使燃料完全燃燒。以此，來保證熔化以及澄活所需熱量，并且減少溫度的散失。3.3.1 大儲的控制大另（窯頂）的作用有兩點：一是使輻射線沿整個玻璃液面均勻分布，二是作為輻射熱的反射器。大儲越接近

10、液面，反射給玻璃液的輻射能越多。從以上兩點可以看出，大儲的設(shè)計需要儲股盡量小，同時，窯頂?shù)母叨冗€必須窯頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)強度相符。3.3.2胸墻的確定窯頂高度確定后，胸墻的高度就決定了火焰空間的容積。火焰空間不僅是一個傳熱與散熱的空間，還是一個燃燒空間，火焰空間有一定的容積以備燃料完全燃燒。火焰空間的容積可根據(jù)火焰空間的熱負荷值進行核算，根據(jù)各個窯爐的情況不同，熱負荷不能采用固定數(shù)據(jù)，否則窯爐壽命將大大縮短。所以，確定胸墻高度時必須要考慮燃料種類、熔化率、熔化耗熱量、窯爐規(guī)模等因素。3.4.1 燃燒器的放置燃燒器放置的重要性置胸墻上設(shè)計有燒槍、排煙口、觀察孔等。在全氧窯爐中最重要的部分是全氧燒嘴和其他孔

11、洞等的位置布置。排放的位置來說，布置的要求是要使其能充分提供玻璃熔化所需的熱量，保證窯爐寬度方向上溫度的均勻性，防止在液面上形成不必要的熱點，避免窯頂和胸墻過熱，優(yōu)化火焰空問內(nèi)氣流的流型（能減少對耐火材料沖蝕、減少攜帶出的粉塵、延長煙氣停留的時間）。3.4.2 確定位置的規(guī)制全氧燃燒的窯爐中燒嘴問距和燒嘴數(shù)量的確定，根據(jù)實際窯爐規(guī)模、燃燒溫度曲線、所選燒嘴的類型，燒嘴噴出火焰特性等因素綜合考慮制定。安裝燃燒器的方式一是把燃燒器水平地安裝在玻璃液面之上，窯爐的寬度方向上都被火焰覆蓋。二是噴嘴磚要內(nèi)縮安裝，噴嘴磚一般縮進30-70mm13,防止沿胸墻內(nèi)壁流下的儲滴分散火焰或堵塞噴口。三是嚴密封閉安

12、裝縫隙，避免火焰氣體逸逸引起燒損氧槍等事故。四是燒搶可錯排或順排如圖3-1圖3-1燃燒器布置：左為順排，右為錯排一般情況下，在窯爐寬度小丁7m時錯排141,以避免相對的火焰碰撞，致使氣流沖向窯項，造成大值溫度過高，同時有可能影響玻璃質(zhì)量。一般要求噴出火焰的可見火焰部分達到或稍超過窯中心線，此時，料流曲折、流程較長、化料好。窯爐寬度在7m以上時應順排，以避免窯寬上溫度不均勻。五是氧槍安裝要具有科學性，高度應為玻璃液面以上460mm為佳?？杀苊飧邷鼗鹧嬖陧撁婧透G頂處出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，可利用煙氣對熱輻射的緩沖作用。3.5耐火材料的運用窯頂材料要優(yōu)選耐材和精心砌筑因采用全氧燃燒后，窯內(nèi)排出煙氣組分中，

13、不僅H2O和CO含量增大，同時堿蒸氣濃度也猛增。所以國外全氧燃燒池窯以往采用硅磚時，其窯齡都較短。所以硅磚不適用丁全氧燃燒窯儲頂材料，而是選用電熔類的磚材，主要有電熔皓剛玉磚、電熔皓磚及電熔剛玉磚15】等。第4章燒槍的選擇4.1 氧槍的選用機理氧噴槍（燃料器）是全氧燃燒窯爐的關(guān)鍵設(shè)備之一，它對火焰狀況濕度布、傳熱效果、窯爐耐火材料的壽命長短起著很重要的作用。在選擇氧噴槍時，應考慮的因素主要有：火焰覆蓋面大，可控制炭黑形成黑度大，Nox最小可以用代壓氧（一般低0.5大氣壓而不需升壓），高調(diào)節(jié)比，不需水冷，低噪音，維修量小，并可兼用氣、液體燃料，價廉，耐久性好等。氧槍的分類由于玻璃熔窯燃燒的（油、

14、氣）燃料不同，在采用氧燃燒時，對輸入熔窯的純氧方式的不同所采用的氧噴槍也隨之不同。例如當玻璃熔窯燒天然氣或煤氣時，由于氧氣直接輸入到噴槍內(nèi)，對燃燒時特性影響較大。因而，目前采用兩種噴槍（A型噴槍和密閉式噴槍）。1、A型噴槍（如圖4-1）這種噴槍的噴嘴設(shè)計獨特，在噴氧燃燒時，能使熔窯加熱均勻，其特點是火力大、火焰長度短、溫度高。筆氣嘴度圖4-1A型噴槍2、密閉式噴槍（如圖4-2）這是一種用丁純氧助熔的密閉式噴槍燒嘴其特點是密閉性能好，無水冷系統(tǒng)、火焰熱量分布均勻（美國麥克森公司生產(chǎn)）。圖4-2密閉式噴槍氧槍的注意事項對運行中燒槍的檢查與維護時，將燃燒使用過的燒槍，從熔爐中燒嘴磚固裝板上拆下，并進

15、行以下檢查：1、檢查燒嘴磚有無大的裂痕；2、燒嘴磚有無堆灰和火焰過熱形成痕跡的現(xiàn)象，燒槍燃燒狀態(tài)不應有堆灰現(xiàn)象，只有在燒槍不燃燒時才會產(chǎn)生；3、燒嘴磚過熱可導致燒槍或燒槍安裝板變形，密封墊未裝或嚴重損壞也可能導致燒嘴磚過熱；4、天然氣噴嘴有碳斑點形成，燒嘴磚火焰端底部碳斑點的存在是正常的。確認燃油噴嘴上有無積碳，積碳會影響燒槍的噴射方位（角度）；5、如果燒槍安裝板機械損壞或由丁過熱變形，將引起氣體泄漏，在這種情況下應及時更換新的固定板；6、如果燒槍本體機械損壞或由丁變形引起的泄漏，噴嘴不重合，安裝面不平或燃燒狀況不良。燒槍應停止使用。不要試圖自己修理此類燒槍。第5章全氧燃燒的氧源5.1 氧氣的

16、制備在空氣中21%氟，78響和0.93%氯及其它組分含量甚微。由丁工業(yè)中只需要氧氣，因此要剔出氮等多余的氣體，壓縮氧氣以此來提高氧氣的濃度。來滿足工業(yè)燃燒需求。目前采用的制氧方法三種方法真空變壓吸收法、低溫（深冷）氧氣分離法、灌裝液態(tài)氧。5.1.1 真空變壓吸收法（VPSA）制氧它是利用分子篩對空氣中的氧（。2）、氮（N2）組分的選擇性吸收，分離空氣中的O2和N2而獲得氧。該工藝乂分為單床吸收和多床吸收式兩類其工藝裝置結(jié)構(gòu)緊湊而簡單，設(shè)備運行可靠，維護操作簡便，節(jié)能效果顯著?？芍苯影惭b在生產(chǎn)現(xiàn)場制氧，免除氧源運輸費用。制氧成本低。產(chǎn)量可調(diào)性好。它適用丁中等用量（10200t/d）、氧（O）純度

17、95%、用低壓氧（O）的場合。5.1.2 低溫（深冷）氧氣分離法一一制氧該方法是將空氣壓縮，再降溫、冷卻后液化，然后利用專用設(shè)備一一精僻塔得以實現(xiàn)將空氣分離為氧（O2）和氮（N2）。其特點是不但可生產(chǎn)純度達98%勺低壓氧（。2）,還可同時生產(chǎn)氮（N2）。其設(shè)備噪聲低、安全性好，但裝置系統(tǒng)較為復雜，維護較困難。如工廠氧用量較少時，其成本較高，如用氧量增大時其成本降低，經(jīng)濟適用，氧產(chǎn)品純度高。5.1.3 罐裝液態(tài)氧液態(tài)氧，它適用丁現(xiàn)場制造氧源有困難的企業(yè)，如用丁規(guī)模較小的特種及輕工日用玻璃廠和小型玻璃纖維制造廠。罐裝的液態(tài)氧是純度高達99.5%的高壓氧（O2）。目前玻璃廠商采用三種方法可供選擇：一、是用管道輸送氣態(tài)氧；二、是用車送達的罐裝液態(tài)氧；三、是工廠現(xiàn)場制造氧。表5-1不同玻璃品種經(jīng)濟供氧的參考生產(chǎn)不同玻璃品種時需氧量t:玻璃液經(jīng)濟供養(yǎng)方案玻璃品種氧量t:t玻璃液窯出料范圍td供氧方法典型的經(jīng)濟范圍td特種玻璃0.40.520180灌裝液態(tài)氧<30玻璃纖維0.20.340120見場vpsa葦20200窯吹制玻璃0.250.35100350現(xiàn)場ICO法1752000浮法平板玻璃0.40.5100600管道送氧1570L.H支5.2 氧氣制備與使用安全大多數(shù)可燃物質(zhì)在富氧條件下燃燒加速，易導致設(shè)備損害和人員傷害。1、使用氧氣或氧化劑時，應遵循其安全條例。氧氣