氧源的选择
真空变压吸附法(VPSA)。耦合分子筛分离O2和N2,多采用双床式,轮换操作。结构紧凑简单,设备运行可靠,操作简便经济,节能效果显著??砂沧霸谏殖?,免除运输费用,制氧成本低,产量可调性好,适用于中等用量(日产10t~200t)、O2纯度<95%、用低压O2的场合。
低温氧气分离法(ICO)。生产纯度达98%的低压O2,还可同时生产N2,噪声低,安全性好,系统较复杂,维护困难,用氧量少时成本高,用氧量大时成本可下降。
液氧。能供应纯度达99.5%的高压O2,生产费用高,每吨液氧产生700m3的O2。适用于现场制氧有困难、规模较小的特种玻璃厂。氧源对玻璃窑炉的影响主要是氧气的纯度和它的经济效益。现在玻璃熔窑大多采用真空变压吸附法进行现场制氧。
氧枪的选择
全氧喷枪是全氧燃烧窑炉的关键设备之一,它对火焰状况、温度分布、传热效果、窑炉耐火材料的寿命长短都有重要影响。氧枪在窑炉布置上要合理,根据分区供给熔化所需的热量,确保窑宽上的温度均匀性(见图1)。
另外,含高浓度碱蒸气的空间气体会冷凝在氧枪上,产生强烈腐蚀作用。故氧枪的材质必须耐碱性好。
氧枪的布置
燃料与O2的混合燃烧,由于没有大量N2参与,所以混合快、燃烧反应速度快。对氧枪的布置除一般要求(如符合温度制度、温度均匀性和火焰覆盖面)外,特别要优化空间气流流型,也就是要做到:一是延长烟气停留在火焰空间的时间,全氧窑火焰空间内烟气停留时间希望延长到25小时~30小时,停留时间长短与空间大小、窑顶结构、排烟口大小和排烟速度等因素有关;二是减轻对窑顶和胸墙的冲蚀;三是不会引起局部过热,尤其是对料粉的局部过热,它会加强粉料溢出和挥发;四是氧枪在窑上布置要合理,根据分区供给熔化所需的热量,确保窑宽上的温度均匀性;五是氧枪在窑上可作错位排列或顺排,窑体死角处要增设补充氧枪。
氧枪的布置对配合料的损失、耐火材料的侵蚀、玻璃的质量都有一定的影响。
碱蒸发影响
由于全氧燃烧玻璃熔窑内气氛变化较大,在玻璃熔体表面碱的挥发反应,碱蒸气浓度增加数倍,造成碹顶硅砖侵蚀加剧,从而大大减少熔窑的使用寿命。
Redox控制技术
全氧燃烧技术的使用会使玻璃熔窑火焰空间水汽含量高达50%以上,玻璃含水量将从传统300ppm~400ppm上升到500ppm~600ppm。
玻璃澄清工艺优化的传统方法是通过玻璃熔体的Redox数和熔体中硫含量的对应关系找到最佳的澄清区,再根据最佳澄清区范围选择芒硝和碳粉用量。
采取全氧燃烧技术后,玻璃熔窑火焰空间气体组分也发生了较大变化,除水汽含量大量提高外,NOx大幅度降低,同时火焰特性也发生了较大变化,这无疑会影响玻璃液面的气氛条件及火焰对玻璃液面的辐射传热效率,继而影响玻璃熔体特性和玻璃液澄清效果。同时,由于燃烧方式的改变,整个窑炉的工况也发生了巨大的变化,因此在窑炉的设计上需要做出相应的优化调整。
“0”号小炉全氧辅助燃烧技术
由传热学理论可知,配合料在玻璃熔窑内熔化获得能量的主要途径是来自窑内燃烧火焰的辐射热。由于配合料的黑度比玻璃液的黑度大得多,即配合料的吸热能力比玻璃液的吸热能力大,在L吊墙和1号小炉间增加一对“0”号小炉全氧喷枪。这样就有效地增加了配合料上方的热负荷,而不至于产生熔窑内衬温度的显著升高(见图2)。
在玻璃熔窑上增设一对全氧喷枪后,不仅能达到增产增效、节能降耗、改善玻璃质量的目的,而且在一定程度上还能延长玻璃窑炉的寿命,主要有以下优点:提高玻璃窑炉的拉引量5%~15%;改善窑炉的热效率,节省燃料5%~8%;改善玻璃质量,减少气泡和结石,提高成品率0.5%~3%;增设一对全氧喷枪后,高压热气流对窑体的整体冲刷侵蚀相对减缓;而用于熔化配合料的有效热量显著增加,可能加剧窑体侵蚀的热量也就相应降低;同时配合料的快速熔化减少了配合料的飞料,从而为延长熔窑使用寿命提供了保证;减少粉尘、烟尘的排放约20%,减少蓄热室格子体堵塞;全氧辅助燃烧系统与原有空气燃烧系统相互独立,操作灵活。