1.1  全氧燃燒的定義

      玻璃熔窯大規模生產一直以空氣作爲助燃媒介。經過對現有燃燒系統的分析研究，認爲採用空氣助燃是導致高能耗、高污染、高成本的重要因素。空氣中21%氧，78%氮和0.93％氬及其他組分含量甚微。因而只有21%的氧氣參與助燃，78%的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。通過長期反覆 反復地試驗研究認爲，採用純度≥85%的氧氣作爲助燃介質，對於節約能源，改善環境效果十分顯著。因而，採用純度≥85%的氧氣參與燃燒的系統,稱之爲全氧燃燒。

1.2全氧燃燒對比空氣燃燒的區別

    空氣燃燒反應： 

CH4+２O2+ 8 N2→ CO2 + 2 H2O+8 N2  

 全氧燃燒反應： 

      CH4+２O2  →  CO2 + 2 H2O 

  全氧助燃相對於空氣助燃來說，由於氮氣的大量減少，在玻璃液上方的燃燒產物中主要是水與二氧化碳，燃燒後的煙氣體積比空氣助燃煙氣減少70-80%，使得熔窯在結構上大大簡化。採用空氣或全氧作爲助燃介質,其傳熱過程差異也較大。空氣+燃料其特點輻射氣體(H2O、CO2)、濃度低、氣體熱輻射係數低、氣體停留時間短、熱煙道口位置受到限制、傳熱好的關鍵在於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,氣體輻射係數高、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良的總體傳熱,局部熱源仍取決於燒嘴類型與配置、不需換火,連續燃燒、燃燒穩定。 傳統的空氣助燃,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,受到換火過程的衝擊,窯內氣壓波動也是必然的結果。

1.3 全氧燃燒的意義

1.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

能力達25％以上。同時由於爐內溫度制度改便、可控性提高、可明顯提高玻璃熔化的質量。

２.由於助燃爲純氧而無空氣中的氮氣，與空氣助燃相比廢 放量（氮化物）減少８０－９０％，有利於環境保護，同時還節省了加熱氮氣所需的大量熱能損失約２５％以上。

３.由於廢氣總排放量的減少，大大減少了廢 放過程中夾帶粉塵的損失，經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。有利於提高玻璃成分的穩定和環保。

４.採用全氧燃燒技術後，不再需要龐大的蓄熱室、小爐、換向系統等結構，大大減少了窯爐的一次性投資可達ｌ／３，同時由於窯爐結構簡化，實際上就是一個熔化部的單體構成，佔地面積大爲減少，有利於改善窯爐的操作環境和維修。

５.窯爐結構簡單，大大減去了蓄熱室、小爐等處的散熱損失，十分有利於節約能源。

６.由於全氧燃燒技術的優越性和窯內溫度制度科學合理的可控和穩定性，減輕了對碹頂（火焰空間加高即高碹頂窯爐）、池壁等處耐火材料的侵蝕，有利於延長窯爐的壽命。

７.全氧燃燒技術完全符合我國節能降耗、環保型企業的發展目標。

2.1  氧 的選用機理

氧噴 (燃料器)是全氧燃燒窯爐的關鍵設備之一，它對火焰狀況溼度布、傳熱效果、窯爐耐火材料的壽命長短起着很重要的作用。在選擇氧噴 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 可以用代壓氧(一般低 0. 氣壓而不需升壓)，高調節比，不需水冷，低噪音，維修量小，並可兼用氣、液體燃料 ，價廉，耐久性好等。

2.2 氧 的分類

由 於玻璃 熔 窯 燃 燒 的 (油 、 氣 )燃 料 不 同 ，在採用氧 燃 燒時 ，對 輸 入 熔 窯 的 純 氧 方 式 的不 同所 採用 的 氧 噴 也 隨 之 不 同 。例 如 當 玻 璃 熔 窯 燒 天 然 氣或 時 ， 由於 氧 氣 直 接 輸 入 到 噴 內 ，對 燃 燒 時特 性 影 響 較 大 。因而，目前採用兩種噴 （A型噴 和密閉式噴 ）。

1、A型噴 （如圖2-1）

 這種噴 的噴嘴設計獨特，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 。

 

 

 

 

圖2-1   A型噴

2、密閉式噴 （如圖2-2）

   這是一種用於純氧助熔的密閉式噴 燒嘴 其特點是密閉性能好,無水冷系 統、火焰熱量分佈均勻 (美國某公司生產 )。

 

圖2-2    密閉式噴

2.3  氧 的注意事項

     對運行中燒 的檢查與維護時，將燃燒使用過的燒 ，從熔爐中燒嘴磚固裝板上拆下，並進行以下檢查：

  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象，燒 燃燒狀態不應有堆灰現象，只有在燒 不燃燒時纔會產生；

  3、 燒嘴磚過熱可導致燒 或燒 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 的噴射方位（角度）；

  5、 如果燒 安裝板機械損壞或由於過熱變形，將引起氣體泄漏，在這種情況下應及時 換新的固定板；

  6、 如果燒 本體機械損壞或由於變形引起的泄漏，噴嘴不重合，安裝面不平或燃燒狀況不良。燒 應停止使用。不要試圖自己修理此類燒 。

 

3.1  氧氣的製備

   在空氣中21%氧，78%氮和0.93％氬及其他組分含量甚微。由於工業中只需要氧氣，因此要剔出氮等多餘的氣體，壓縮氧氣以此來提高氧氣的濃度。來滿足工業燃燒需求。目前採用的製氧方法三種方法真空變壓吸收法、低溫（深冷）氧氣分離法、灌裝液態氧。

3.1.1 真空變壓吸收法(VPSA)—— 制 氧

    它是利用分子篩對空氣中的氧(O2)、氮 (N2 )組分的選擇 收，分離空氣中的 O2和 N2而獲得氧 。該工藝又分爲單牀吸附和多牀吸附式兩類其工藝裝置結構緊湊而簡單，設備運行可靠 ，維護操作簡便 ，節能效果顯著 。可直接安裝在生產現場製氧 ，免除氧源運輸費用 。製氧成本低。產量可調性好。它適用 於中等用量 (10000m3/h)、氧 (O)純度 < 95％ 。與傳統的空分技術相比，有以下優勢：工藝流程簡單，不需要複雜的預處理裝置；

？產品氧氣純度可達93%以上，氮氣含量小於1%（一般推薦氧氣純度不小於93%。當然，純度也不是越高越好，相同的VPSA設備如果純度做到93%以上就意味着能耗的急劇上升，綜合經濟性反而不好）；

？製氧規模多適用於10000NM3/h以下時，製氧電耗 低、投資 小；

？裝置運行自動化程度高，開停車方便快捷；

？裝置運行獨立性強，安全性高；

？裝置操作簡單，操作彈性大（部分負荷性優越，負荷轉換速度快）；

？裝置運行和維護費用低；

？土建工程費用低，佔地少。

    目前有崑山錦程氣體設備有限公司VPSA製氧系統已經實現 模組化設計，用戶可選擇性 強。

   能耗指標：0.36KWh/Nm3

 

 

 

 

 

3.1.2  低溫 (深冷 )氧氣分離法 —— 製氧

該方法是將空氣壓縮，再降溫 、冷卻後液化 ，然後利用專用設備 一一 精 餾塔得以實現將空氣分離爲氧 (O2)和氮 (N2)。其特點是不但可生產純度達99%的低壓氧(O2)，還可同時生產氮 (N 2)。其設備噪聲低、安全性好 ，但裝置系統較爲複雜 ，維護較困難。適用於大規模製氧（一般主打10000NM3/H以上的氧氣製備，目前 可提供60000NM3/H的成套設備）。 目前國內主要提供空分技術的有杭氧、開空、川空、哈氧等。國外品牌如：林德、普萊克斯、法液空、AP均有涉足，這些跨國公司的設備可靠、單位能耗較低，但價格較國內品牌昂貴。製氧成本：中小型製氧電耗高，約爲0.5～1.0KW/Nm3(非典型資料，但是一般情況下回獲得相應數量的氮氣)

 

3.1.3  罐裝液態氧

液態氧，它適用於現場製造氧源有困難的企業 ，如用於規模較小的特種及輕工日用玻璃廠和小型玻璃纖維製造廠 。罐裝的液態氧是純度高達99．5% 的

高壓氧(O2)。

 

3.2  氧氣使用安全

  大多數可燃物質在富氧條件下燃燒加速，易導致設備損害和人員傷害。

  1、使用氧氣或氧化劑時，應遵循其 條例。氧氣含量超過25%時，對人及設備的 危險性明顯增大。空氣中的可燃物質，在富氧條件下可加速燃燒及 。2、純氧系統只能使用氧用部件。使用不合適的材料會增加管道和控制器的着火危險性。管道尺寸設計必須滿足氧氣、氧化劑融合速度的要求。不要不考慮以上危險因素而隨意 換氧氣系統的元器件及配件。3、保持氧氣系統的清潔。所有與氧氣接觸的設備、管道、配件等必須進行清潔處理，否則會增加着火的危險性。4、氧氣設備周圍嚴禁明火、吸菸、產生火花等5、不要用氧氣替代壓縮空氣。用氧氣替代壓縮空氣是非常危險的。當氧氣替代壓縮空氣時將發生 。儀表 儀錶空氣設備與氧氣設備不能互換。