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推动富氧助燃技术在我国玻璃工业中应用以增强竞争力
中国玻璃网 / 时间:2014-10-16 15:09:21
据中国玻璃网2014年9月26日讯 玻璃工业是能耗大户,我国目前有玻璃窑炉数千座,热效率及热能利用率比较低,而且产品单耗大、成本高,也可以说,玻璃市场的竞争大多取决于能源。因此,节能已成为窑炉改造的中心任务,并已列入“十一五”国家节能环保的重点工程。
回顾我国玻璃工业的发展历史,不难发现,富氧助燃技术早在20世纪50年代初就有人提出过,但鉴于当时制氧技术本身要消耗大量的电能,因此,这种技术与电助熔相比就有“多此一举”之嫌。所以,在没有完全解决氧源问题前,用“电能-制氧-富氧助燃”的间接节能途径,不易为人们所接受,到了20世纪70年代,随着新型聚合物的出现,制膜技术的提高,国外在富氧助燃方面做过大量的工作,取得了许多可喜的进展,为该技术的推广应用打下了有利的基础。
富氧助燃技术在国外工业中的应用
早在1982年,美国、日本、英国、法国等国家就从事膜法富氧技术的研发和运用。他们从膜材料、成膜技术、组件和装置等方面进行了产品试制、生产放大、流程设计、过程优化和燃烧应用等研究工作,并进行了分析检测手段和分析仪器的开发等,最终开发出氧浓度为28~40%富氧空气,装置,产气量从几升/分至1000立方米/小时不同规格的产品,并进行了工业应用试验,在燃气、燃油和燃煤的不同场合下试验,证实了30%浓度的富氧空气,即可用于工业助燃,其中用23%的富氧空气助燃可节能10~25%。到20世纪80年代末,日本相继有近20家大小公司推出了膜法富氧装置。在富氧助燃方面,日本大阪煤气公司和松下电器公司合作,在钢坯加热试验炉、陶瓷烧成炉、玻璃窑炉上进行了实际应用,并取得了良好的节能效果。美国一家玻璃厂把助燃空气的含氧量只增加到23%,就得到了节约燃料8~10%的好结果,而且成品率提高3~10%,产量由106吨/日提高到119吨/日,灰泡数量下降40%,炉龄延长5~6个月。法国一玻璃厂在池炉上采用富氧助燃,使窑炉下部火焰温度提高了100℃,顶部温度下降了30℃。产量由120吨/日提高到150吨/日。
富氧助燃技术节能和治理污染的机理
1.提高火焰温度:
富氧空气参于燃烧后,氮气量相对减少,从而使氧分子迅速地与可燃物混合达到充分燃烧,使火焰温度随着富氧空气中的氧分子比例的增加而提高,并加快了辐射、传导、对流三种形式的热传率。
2.加快燃烧速度
燃料在富氧空气中燃烧速度加快的原因:是由于增加氧含量后,使火焰温度提高所致,如天然气在氧气中的燃烧速度比在普通空气中的燃烧速度能提高10倍。燃烧速度的提高,导致燃料在炉膛内迅速完全燃烧。
3.降低燃料的燃点温度
燃点温度明显受到反应速率和热损耗的影响。富氧空气比普通空气有助于降低“燃点”温度的特点,并增加火焰单位体积的热释放量。对于劣质燃料效果更为突出。
4.减少燃烧后的排气量
使用含氧量为29%的富氧空气参加燃烧,与普通空气燃烧比较,当过剩空气系数a=1时,则排气体积减少20%,其排烟热损失也减少20%,从而提高热效率而节能。
5.增加热量利用率
当加热温度为1300℃时,用普通空气燃烧。其热利用率为42%,而用含氧量26%的富氧空气燃烧,则利用率增加到56%,随着加热温度增加,节能效果更显著。
6.降低空气过剩系数
富氧燃烧能有效地降低空气过剩系数,使排烟热能损失大幅度降低,从而提高窑炉的热效率而节能。
回顾我国玻璃工业的发展历史,不难发现,富氧助燃技术早在20世纪50年代初就有人提出过,但鉴于当时制氧技术本身要消耗大量的电能,因此,这种技术与电助熔相比就有“多此一举”之嫌。所以,在没有完全解决氧源问题前,用“电能-制氧-富氧助燃”的间接节能途径,不易为人们所接受,到了20世纪70年代,随着新型聚合物的出现,制膜技术的提高,国外在富氧助燃方面做过大量的工作,取得了许多可喜的进展,为该技术的推广应用打下了有利的基础。
富氧助燃技术在国外工业中的应用
早在1982年,美国、日本、英国、法国等国家就从事膜法富氧技术的研发和运用。他们从膜材料、成膜技术、组件和装置等方面进行了产品试制、生产放大、流程设计、过程优化和燃烧应用等研究工作,并进行了分析检测手段和分析仪器的开发等,最终开发出氧浓度为28~40%富氧空气,装置,产气量从几升/分至1000立方米/小时不同规格的产品,并进行了工业应用试验,在燃气、燃油和燃煤的不同场合下试验,证实了30%浓度的富氧空气,即可用于工业助燃,其中用23%的富氧空气助燃可节能10~25%。到20世纪80年代末,日本相继有近20家大小公司推出了膜法富氧装置。在富氧助燃方面,日本大阪煤气公司和松下电器公司合作,在钢坯加热试验炉、陶瓷烧成炉、玻璃窑炉上进行了实际应用,并取得了良好的节能效果。美国一家玻璃厂把助燃空气的含氧量只增加到23%,就得到了节约燃料8~10%的好结果,而且成品率提高3~10%,产量由106吨/日提高到119吨/日,灰泡数量下降40%,炉龄延长5~6个月。法国一玻璃厂在池炉上采用富氧助燃,使窑炉下部火焰温度提高了100℃,顶部温度下降了30℃。产量由120吨/日提高到150吨/日。
富氧助燃技术节能和治理污染的机理
1.提高火焰温度:
富氧空气参于燃烧后,氮气量相对减少,从而使氧分子迅速地与可燃物混合达到充分燃烧,使火焰温度随着富氧空气中的氧分子比例的增加而提高,并加快了辐射、传导、对流三种形式的热传率。
2.加快燃烧速度
燃料在富氧空气中燃烧速度加快的原因:是由于增加氧含量后,使火焰温度提高所致,如天然气在氧气中的燃烧速度比在普通空气中的燃烧速度能提高10倍。燃烧速度的提高,导致燃料在炉膛内迅速完全燃烧。
3.降低燃料的燃点温度
燃点温度明显受到反应速率和热损耗的影响。富氧空气比普通空气有助于降低“燃点”温度的特点,并增加火焰单位体积的热释放量。对于劣质燃料效果更为突出。
4.减少燃烧后的排气量
使用含氧量为29%的富氧空气参加燃烧,与普通空气燃烧比较,当过剩空气系数a=1时,则排气体积减少20%,其排烟热损失也减少20%,从而提高热效率而节能。
5.增加热量利用率
当加热温度为1300℃时,用普通空气燃烧。其热利用率为42%,而用含氧量26%的富氧空气燃烧,则利用率增加到56%,随着加热温度增加,节能效果更显著。
6.降低空气过剩系数
富氧燃烧能有效地降低空气过剩系数,使排烟热能损失大幅度降低,从而提高窑炉的热效率而节能。