高效低氮低動(dòng)能全氧燃燒器在玻璃行業(yè)的應(yīng)用研究

0引言玻璃行業(yè)，全氧燃燒技術(shù)最早主要被應(yīng)用于玻璃品質(zhì)要求較高、生產(chǎn)難度較大的窯爐，且對(duì)NOX排放等控制較嚴(yán)格的地區(qū)。隨著制氧技術(shù)的發(fā)展及電力成本的降低以及社會(huì)對(duì)溫室氣體（CO2等）排放的訴求不斷提高，由氧氣、燃料組成的全氧燃燒技術(shù)在玻璃熔窯中成為取代由空氣、燃料組成的常規(guī)燃燒系統(tǒng)的更好的選擇方案，這是因?yàn)槿跞紵诃h(huán)保、節(jié)能、產(chǎn)量和質(zhì)量、減少設(shè)備投資和節(jié)省廠房場(chǎng)地等諸多方面均有優(yōu)異的表現(xiàn)。在中國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源和環(huán)境保護(hù)的問題將更加突出，全氧燃燒技術(shù)被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、可靠、有效的選項(xiàng)之一。1工程實(shí)例6#窯是杭州三星公司第一個(gè)全氧燃燒窯爐，也是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的全氧燃燒化妝品玻璃窯爐。從空氣助燃蓄熱室窯爐轉(zhuǎn)型到全氧燃燒，對(duì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的業(yè)務(wù)能力提出了更高的要求，對(duì)新事物的認(rèn)識(shí)、特別是全氧燃燒的一些特點(diǎn)通過實(shí)踐摸索，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。其取得了較好的成績(jī)的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了一些需改進(jìn)的問題。希望在新的一個(gè)窯期的冷修過程中通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在燃燒技術(shù)及節(jié)能、環(huán)保上取得新的突破。（1）全氧燃燒技術(shù)與燃燒器的選擇低氮氧化物全氧燃燒技術(shù)，是一項(xiàng)相對(duì)成熟并被廣泛采用的技術(shù)。主要通過分級(jí)燃燒等具體技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)。如常見的分級(jí)式全氧-燃料燃燒器，采用氧氣分級(jí)將一部分氧氣分流以延遲燃燒過程，初始的火焰呈現(xiàn)富燃料特性，分級(jí)的氧氣在該富燃料火焰的上部或者下部引入，進(jìn)一步完成整個(gè)燃燒過程。法國(guó)液化空氣公司開發(fā)的新型全氧燃燒多分級(jí)（三級(jí)）燃燒器ALGLASSSC_b是一款針對(duì)目前全氧燃燒市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)開發(fā)的新型全氧燃燒器，采用多分級(jí)燃燒技術(shù)，使得用戶可以根據(jù)熔制工藝不同的要求，靈活調(diào)整火焰的長(zhǎng)度以及火焰高溫區(qū)域的位置。各級(jí)氧氣與燃料的接觸位置和混合效果的差異，同時(shí)滿足了熔制工藝對(duì)窯爐內(nèi)部不同區(qū)域氧化還原氣氛的要求。ALGLASSSC_b全氧燃燒器的結(jié)構(gòu)及原理示意見圖1、圖2。圖1ALGLASSSC_b燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖圖2ALGLASSSC_b燃燒器原理示意圖（2）ALGLASSSC_b全氧燃燒器主要特性ALGLASSSC_b全氧燃燒器的多級(jí)氧氣分級(jí)方案，通過氧氣分級(jí)，結(jié)合噴吹角度、噴嘴截面積等的計(jì)算與設(shè)計(jì)，進(jìn)一步滿足玻璃熔制工藝對(duì)加熱火焰的要求，主要表現(xiàn)在通過火焰長(zhǎng)度以及火焰覆蓋面積、火焰的剛性、火焰局部氣氛、火焰亮度等與熔制工藝的匹配，實(shí)現(xiàn)降低能耗、減少CO2和NOX排放、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等目的。2實(shí)施改進(jìn)存在問題：①高溫帶、轉(zhuǎn)角磚、流液洞等部位侵蝕嚴(yán)重；②泡沫層較厚，需要長(zhǎng)期噴射消泡劑；③玻璃質(zhì)量波動(dòng)，突出表現(xiàn)為微小泡（麻料）受控水平低，是影響玻璃質(zhì)量的主要因素。為解決上述問題，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的溝通、論證，決定采用法液空最新研制的多層低動(dòng)能ALGLASSSC_b系列燃燒器。基本參數(shù)確定：功率2000kW和500kW。3應(yīng)用效果驗(yàn)證（1）能耗：在出料量76～78t/d時(shí)，碎玻璃率12%，8個(gè)料道生產(chǎn)時(shí)，平均天然氣能耗較上一窯期平均值有3.5%以上的下降。（2）玻璃質(zhì)量：麻料的發(fā)生率大大降低。（3）火焰形狀：火焰覆蓋面積更大，基本可以達(dá)到窯爐寬度的75%～90%。且火焰柔軟，對(duì)窯爐空間耐火物的沖刷及玻璃液面的沖擊更小。通過調(diào)整分配閥，可有效調(diào)整火焰的長(zhǎng)短。通過更換不同的噴吹管可有效改善火焰的噴射角度。（4）泡沫情況：由于改槍有一定的消泡功能，初始泡沫情況有明顯改善，在底部溫度一定時(shí)，火焰空間溫度大幅降低。這有助于節(jié)能和延長(zhǎng)窯爐空間的壽命。鏡面效果見圖3。圖3鏡面效果（5）NOX：窯爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物（窯爐初始排放值）氮氧化合物下降30%左右。（6）火焰覆蓋：火焰覆蓋面更大，玻璃液及空間溫度梯度更加平緩，液流更加穩(wěn)定。4下一步工作方向（1）進(jìn)一步細(xì)化、優(yōu)化ALGLASSSC_b全氧燃燒器的應(yīng)用根據(jù)實(shí)際使用的效果和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步細(xì)化、優(yōu)化ALGLASSSC_b系列全氧燃燒器在玻璃窯爐的應(yīng)用。目前ALGLASSSC_b系列全氧燃燒器主要規(guī)格見表1。表1ALGLASSSC_b系列全氧燃燒器主要規(guī)格（2）優(yōu)化在線可調(diào)整能力，使調(diào)整變得更加便捷噴嘴的清理和更換，可以打開燃燒器上的清灰孔堵閥，便捷實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒器（含燒嘴磚）的清灰維護(hù)。在燒槍的左右各有一個(gè)外置的氧氣分配調(diào)整旋鈕，可在松動(dòng)備緊螺栓后使用螺絲刀進(jìn)行調(diào)整，方便快捷。（3）燃燒器系列產(chǎn)品進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化由于ALGLASSSC_b系列全氧燃燒槍具有較大的調(diào)節(jié)比（TurnDownRatio），以ALGLASSSC_b2000kW為例，可以適應(yīng)600～3000kW的燃燒應(yīng)用場(chǎng)景。為了在大幅度調(diào)整燃燒器輸出功率的情況下，保持理想的火焰形態(tài)和燃燒效果，除了對(duì)氧氣分級(jí)比例的調(diào)整外，另一個(gè)主要措施，就是更換不同尺寸的燃料噴嘴。這些不同規(guī)格的燒嘴可應(yīng)用于不同的工況，設(shè)計(jì)開發(fā)者會(huì)提供操作指南供客戶根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。（4）進(jìn)一步降低氧氣系統(tǒng)壓力該系列燒槍提供了更大的氧氣通道