全氧燃烧技术在硼硅玻璃中的应用
发布日期：2018-04-28
作者：http://www.bsglass.cn 佰盛玻璃
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大量的应用实践表明: 全氧燃烧具有传热效率增强( 节省燃料)、玻璃液温度均匀性好 ( 确保成形质量 ，提高玻璃质量档次 )、燃烧空间耐火材料温度低 ( 延长耐火材料使用寿命 )、熔窑稳定性好、产量提高、维护减少和环保等许多优点。
全氧燃烧不仅可以达到降低能耗的目的，而且全氧燃烧与空气燃烧相比，在玻璃窑的建造投资、运行费用、产品质量等方面会带来以下好处。
(1) 使用全氧燃烧技术，由于有别于传统空气助燃熔窑的熔窑形制、燃烧系统及特殊的燃烧方式，熔化的玻璃液具有较高的温度，灵活的排枪及调整方式，使熔窑内的热点更容易控制，熔化的玻璃可以有更好的澄清与均化，玻璃的均匀度更好。这一点可以从玻管的密度测定上获得数据支持。
(2) 全氧燃烧与蓄热式空气助燃熔窑相比，由于无需蓄热室，以及因废气排放设备的缩小等因素使建筑占地大大减小，全氧燃烧熔窑的土建投资费更低。
(3) 由于没有传统燃烧助燃空气中带入的大量氮气，单位玻璃产生的NOx排放量大大降低，满足绝大部分地区的排放指标，省去了脱硝设备的投资及运行费用。
(4) 与空气燃烧相比，熔化率有明显的提高，可达到86% ～90%，这意味着获得相同数量的玻璃需要的熔窑面积减小。
(5) 由于没有换向且尾气排放量大大降低，粉尘排放量大大减少( 全氧燃烧时废气排放量约为空气燃烧时的25% ～27%) ，与空气助燃相比可减少40%以上，有数据表明，硼的挥发量也有明显降低，意味着料方计算时的硼补充量可减少，这为节约成本创造了条件。
(6) 熔化单位玻璃能耗( 熔化池能耗，不含料道及马弗炉能耗，下同) 比空气助燃大幅降低，燃料消耗降低可达30%以上，目前热值为35 100 k J/Nm3(8 400 kcal/Nm3) 天然气的能耗为150 Nm3/ t，热值为15 700kJ / Nm3(3 750 kcal/Nm3) 的焦炉煤气能耗为310 Nm3/ t，而相同产能的电熔窑约为1100 ～ 1200 k W·h / t，节能效果明显。
且全氧燃烧技术的能耗为线性特征，不像空气助燃熔窑一样到熔窑后期由于蓄热室堵塞而造成能耗急剧上升，生产能力及玻璃品质严重下降。
(7) 同时，研究证实全氧燃烧玻璃窑在设计上具有更大的自由度。如目前投产的某公司熔窑有4
台熔窑为一窑四线，另有1台一窑二线，在建的2台均为一窑四线布置。已投入生产的熔窑既有根据全氧燃烧技术采用的大长宽比的熔窑，也有在原有马蹄焰熔窑基础上直接改造的成功案例。
由于全氧燃烧技术可以获得更高的火焰空间温度、更高的火焰黑度、更强大的火焰辐射能力，使得熔窑的池深发生明显变化。
以往空气助燃的熔窑，由于耐火材料的侵蚀，池底富锆、富铝玻璃的沉积，往往造成上下层玻璃性质的较大差异，所以业内有理论研究认为低硼硅玻璃在空气助燃的玻璃窑炉设计时窑池的玻璃液深度不能超过900 mm。但由于全氧燃烧上述特点使得熔窑的深度已经远远超过了这一理论深度，配合鼓泡和窑坎技术的运用，相同熔化面积的熔窑采用全氧燃烧技术可以获得更高的玻璃温度、更高的熔化率。
(8) 采用更加先进的控制系统，使日常操作更加简单易行。根据全氧燃烧特点研发的全新熔窑控制系统有总量控制模式、氧燃比控制模式、手动控制模式等多种方式供选择，真正满足了智能控制、便捷控制的客户需求。同时，比传统熔窑更多的测量点获得大量数据为在线分析提供了可能，DCS系统具有相关性对比、调查的功能，能运用历史数据为熔窑的调整提供科学的依据。同时，运行数据的累积为生产状况的可追溯提供帮助，这些功能的实现为技术人员系统优化熔制制度提供很好的素材和依据。
(9) 耐火材料，特别是电熔耐火材料的消耗大大降低。以1台天然气全氧燃烧熔窑为例，其正常窑龄的周期内吨玻璃耐火材料消耗为2．25 kg，而相同产能的电熔窑吨玻璃耐火材料消耗约为3．1 kg。此数据无论从客户投入产出比而言，还是绿色生产来讲都是有益的。
(10) 玻璃中的羟基(OH－) 是在熔化过程中形成的，自有水、原料中的结晶水、火焰燃烧时产生的水分，在高温条件下电离分解产生，其与玻璃网络中的Si和O连接，分为强羟基、自有羟基和极强羟基。
一般空气助燃的火焰窑熔化的玻璃中羟基含量可达0．2% ～ 0．8%，全电窑熔化的玻璃羟基含量可达0．1% ～ 0．3%。有资料表明由于全氧燃烧熔窑在熔化玻璃时，熔窑内部的水蒸汽浓度为传统空气助燃熔窑的5～ 6倍，所以会有更多的水分进入玻璃网络中，其羟基含量会超过1%。
研究表明: 玻璃中的羟基有着极为重要的作用，它有助于玻璃的澄清和均化，也有利于玻璃红外线吸收能力的提高，在1 200～1 500 ℃条件下，玻璃制品的火焰加工时间可大大缩短并降低加工温度，这有利于减少二次加工时B2O3和Na2O的挥发，提高管制瓶内表面的耐水性能，这个特点对药用玻璃拉管产品的应用有着极为重要的意义。如果羟基含量不足，则需要更高的火焰温度和更长的加热时间，因此羟基含量低的玻璃经过火焰加工后，其表面耐水性往往会变得较差。
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