专利名称：浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术的制作方法
浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术 本发明涉及一种浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术。
近年来，随着玻璃熔窑节能降耗技术研究的深入，国内外专家在开发节能玻璃配方、优 化玻璃熔窑结构、改善玻璃熔窑控制技术、加强玻璃熔窑保温和余热利用等实现玻璃熔窑节 能手段的研究已相当成熟。在能源危机日益加重的今天，玻璃熔窑对高品质能源(重油、天 然气等)的过度依赖已经制约了玻璃行业的发展。在此背景下，要实现熔窑进一步的节能降 耗，富氧燃烧技术应运而生。
富氧燃烧技术是以氧含量高于21%的富氧空气代替空气作为助燃气体的一种高效强化燃 烧技术。其特点在于不论是助燃空气还是燃烧废气体积都有所减少，燃烧反应速度加快，火 焰温度提高，这有效地提高了熔窑的热效率，熔化率增大，玻璃液单位热耗降低。烟气产生 量及N0x生成量降低，进而使烟气净化系统运转更加可靠，粉尘污染大大降低。研究表明 富氧燃烧技术不仅能够节约大量能源，减少环境污染，而且能提高玻璃的产量、质量，延长 熔窑寿命。该技术必将为浮法玻璃生产行业带来可观的经济效益及社会效益。
本发明所述的一种浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术，其特征是浮法玻璃熔窑采用"局 部增氧"和"梯度燃烧"技术，用浮法玻璃厂氮氢站产生的纯氧(氧浓度为99%以上)或高 浓度富氧制成含氧量为31%-32%的富氧空气。富氧空气与净化过的空气在高效气体混合器中 充分混合(三级混合)后，经调压系统送入自动换向器中，再进入富氧空气换热器(安装在 窑墙下部，利用墙体散出的热量)由高温金属软管导入富氧喷嘴。在火焰下部喷入富氧空气，
改变火焰特性，将火焰分成三个不同的区域，火焰上部为缺氧区，可以防止大碹过热；中部 为普通燃烧区；下部形成高温区，以加强对配合料的熔化。富氧气体以一定的角度和速度喷
入窑内，在射流的作用下将火焰拉近液面。因火焰下方的助燃介质中氧浓度比火焰上方高， 火焰燃烧迅速。下方温度明显升高，这样火焰直接对配合料和液面的辐射传热相对加大。而 碹顶温度则相应有所下降，窑顶表面的散热和烟气出口温度相应下降。从而熔窑的热效率得 到相应提高。
富氧助燃技术用于节能和减少污染的机理
1提高火焰温度，促使燃烧完全
富氧空气参与燃烧后，氮气量相对减少，氧分子可充分地与可燃物接触，达到完全燃烧， 火焰温度是随着富氧空气中氧气比例的增加而提高。并加快了辐射、传导、对流三种形式的 热传递速率。
火焰温度的提高和氧气含量的增加促进燃料充分燃烧，废气中可燃物显著降低，提高了 燃料利用率，并达到了环保效果。
2加快燃烧速度，促进燃烧完全
燃料在空气/纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在空气中的燃烧速度最大为280cm/s， 在纯氧中为1175cm/s，是在空气中的4.2倍，天然气则高达10. 7倍。
燃烧速度的提高，导致燃料完全在熔化池内烧净，杜绝了在小炉及蓄热室内继续燃烧的现象。
3降低燃料的燃点温度
燃料的燃点温度不是常数，例如CO在普通空气中为609'C，在氧气中仅为388。C。用富 氧助燃能降低燃料燃点，提高火焰强度、增加热量的释放。 4减少燃烧后的排气量
用普通空气参与燃烧，约五分之四的氮气不但不参与助燃，还要带走大量的热量。如用 富氧助燃，氮气量要减少，故燃烧后的排气量亦减少，热损失减少， 一般氧浓度每增加1%， 烟气量约下降2% 4.5%，从而能提高燃烧效率等。
从应用的实际情况来看， 一般富氧助燃可以减少1/4 1/5的排气量。
5增加热量利用率
当加热温度为130(TC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，热利用率增大到56%;富氧助燃对热量的利用率会有所提高，富氧浓度越大，加热 温度越高，所增加的比例也就越明显，节能效果自然就越好！
6降低空气过剩系统
用富氧代替空气助燃，可适当降低空气过剩系数，这样燃料消耗就相应减少，从而节约能源。
与传统燃烧技术相比，玻璃熔窑采用本项发明技术可给熔窑节能带来以下效果 (1)提高熔化质量
采用富氧燃烧，特别是在熔窑化料区有明显效果。在玻璃熔窑生产中，油的燃烧状态最 好分为三个区域火焰上部为缺氧区，这样可以防止大碹过热；中部为普通燃烧区；下部尽 量形成高温区，以加强对玻璃配合料的熔化。在油烧嘴下方的适当位置安装富氧喷(枪)嘴， 加快了燃烧速度，增加了火焰刚性且火焰贴近料层，提高了火焰的热效率，火焰辐射玻璃液
温度可提高IO(TC左右，配合料熔融速度加快，提高熔化率10%以上。同时熔化质量也相应提
咼。
(2) 减轻对熔窑的烧损
富氧燃烧加速了燃烧，燃烧过程在窑内基本完成，进入蓄热室的可燃气体减少，减轻对 格子砖的烧损。采用喷枪下部安装富氧喷嘴可使火焰形成局部燃烧，在火焰下部由于富氧的 喷入克服了缺氧现象，使火焰下部温度提高，而火焰上部的温度有所降低，使熔窑碹顶温度 下降约20。C 30。C，减轻对大碹的烧损。延长熔窑使用寿命，特别是为大碹保温创造有利条件。
(3) 节能降耗
燃料燃烧时需要氧气，它通常是由空气中的氧来提供，在助燃空气中含氧仅占21%参加 燃烧，而其余79%的大部分氮气不参加燃烧，带走了大量热量，降低了燃料的有效利用率， 相应增加了燃料消耗。如用27%的富氧空气进行燃烧时，废气所带走热量减少约20%，相应减 少了热损失。再则，富氧燃烧使重油燃烧比较完全，减少了重油消耗。用含氧量大于21%的 富氧空气，参与燃烧将具有明显的节能效果。炉温越高，利用富氧助燃技术的节能效果越明 显，例如炉温在1600'C时，用含氧浓度23%的富氧空气助燃，可节能25%。
具体实施例
本发明重点涉及燃烧过程中富氧供给方式、富氧纯度和供给量、富氧喷嘴的结构参数和 富氧燃烧小炉的结构参数等方面。
(1)燃油喷枪和富氧气体喷嘴的配置燃油喷枪和富氧气体喷嘴的配置应以满足大火焰 传热效率为原则，同时考虑富氧火焰不能危及大碹和熔窑墙体结构的安全。熔窑内，燃料燃
烧最好分为三个区域火焰上部为缺氧区，可以防止大碹过热；中部为普通燃烧区；下部尽
量形成高温区，以加强对配合料的熔化。要形成此理想燃烧状态，可采用说明书附图所示的 配置方法，在喷枪下方的适当位置安装富氧气体喷嘴，以足够的压力保证富氧气体的喷出速 度即可实现。
(2)富氧气体纯度的确定从理论上讲，富氧气体纯度(富氧气体中氧气的含量)越高，
越有利于燃料充分燃烧，节能效果越好，燃烧温度越高。事实上，节能率与富氧气体纯度的
关系是非线性的，当纯度超过30。/。，节能率增幅减少；燃烧温度随纯度的增大而提高，当纯度
小于30%时，温度急剧上升，此后增值微小。因此，从制备富氧气体的成本和单耗考虑，纯度
以30%左右即可。对应结构尺寸的熔窑，应考虑富氧气体纯度与火焰长度和形态的匹配关系；
(3) 富氧气体供给量的确定富氧气体的供给量应主要考虑其对燃烧火焰温度和形态的 影响。如果富氧气体喷嘴设计得当，富氧助燃适合的富氧气体相对供给量应以燃烧特性得到 了改善为前提；
(4) 富氧气体压力的确定:在确定了富氧供给量以后，富氧气体的压力是由富氧喷嘴结构 参数(喷嘴直径、扩散角等)决定的。因而该参数至关重要，参考前期研究资料，研发设计 富氧喷嘴时，考虑选择喷嘴前富氧压力在O. 1 0.3兆帕范围内；
(5) 富氧燃烧小炉的结构参数的确定:应依据富氧气体替代助燃空气的数量，适当减小助 燃空气喷出口的高度。
本技术的实施比较简单(工艺流程见说明书附图2),不改变浮法玻璃熔窑原有结构，对 炉窑本身既无副作用也无不安全因素，对使用者来说既减轻了劳动强度(减少了油/气喷嘴或 煤的结焦)，又改善了工作环境。此外富氧装置无易损件，不需清洗和更换，仅机泵需正常维 护，且装置寿命在十年以上。
本发明的浮法玻璃熔窑"局部增氧"和"梯度燃烧"技术，可应用于各种浮法玻璃窑炉。 使用富氧空气量仅为所需空气量的1% 15%，而原来助燃空气量有明显下降。目前此项技术 已推广应用了数十家，实践证明玻璃熔窑炉采用富氧燃烧技术，可以节能5% 8%，增加产 量5% 10%，废气中可燃物明显降低，并能延长炉龄、减少污染、提高玻璃的熔化质量。
图l是喷枪引入富氧示意图。图2是浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术工艺图。
权利要求
1、一种玻璃熔窑富氧燃烧节能技术。其特征在于玻璃熔窑采用“局部增氧”和“梯度燃烧”技术，可应用于各种燃料(重油、天然气及煤气)的各类玻璃窑炉。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于适用于浮法玻璃生产制氮工艺 的富氧气体提取技术。采用特制的氧气稳压和加压装置，配备工艺合理，在保证 制氮工艺稳定，氮气纯度、压力满足浮法锡槽保护气体要求的同时，制成足量且 压力、浓度稳定的纯氧气或富氧杂气，统称为富氧空气。
3、 根据权利要求1一2所述的方法，其特征在于富氧空气与净化过的空气在 高效气体混合器中充分混合(三级混合)后，经调压系统送入自动换向器中，在 进入富氧空气换热器预热后由高温金属软管导入富氧喷嘴。
4、 根据权利要求1--3所述的方法，其特征在于富氧空气的预热可以安装在 大碹、小炉碹、小炉后墙及侧墙保温砖的下部，利用墙体散出的热量对富氧空气 迸行预热。
5、 根据权利要求3-4所述的方法，其特征在于将预热的富氧空气喷嘴安装 在重油喷枪的下方，以可控制的富氧流速喷入炉内助燃。
6、 根据权利要求3-5所述的方法，其特征在于在火焰下部喷入富氧空气， 改变火焰特性，将火焰分成三个不同的区域可保护碹顶、胸墙的上层低温火焰 层，几乎完全燃烧的高辐射中间火焰层以及富氧较多并己达完全燃烧的下层火焰 层，使其形成梯度燃烧，下层火焰与上层火焰相结合，增加总的辐射热。同时由 于下层的高温火焰层面对配合料，增加了与配合料的对流交换，因而达到节能和 加速熔化的目的。
7、 根据权利要求l-6所述的方法，其特征在于浮法玻璃熔窑釆用富氧燃烧 技术后，可节能5%-8%，或增加产量5%-10%，废气中可燃物明显降低，并能延长 炉龄、减少污染、提高玻璃的熔化质量。
全文摘要
本发明涉及一种浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术。用浮法玻璃厂氮氢站产生的纯氧气或富氧杂气，与净化过的空气在高效气体混合器中充分混合后，制成含氧量31％-32％的空气(富氧空气)，经调压系统送入自动换向器中，再进入富氧空气换热器，预热后由高温金属软管导入富氧喷嘴，安装在油枪下面，参与燃烧，即称为局部增氧富氧燃烧技术。该富氧燃烧技术的最大特点是通过局部增氧，改变火焰特性，使其形成梯度燃烧火焰下方得到理想的高温，强化火焰对玻璃液的传热，有利于熔化玻璃，提高熔化率；而火焰上部温度明显下降，从而达到保护熔窑大碹和胸墙的效果。本富氧燃烧技术不仅能够节约能源5％-8％，减少环境污染，而且能提高玻璃的产量、质量，延长熔窑寿命，为浮法玻璃生产行业带来可观的经济效益及社会效益。
文档编号C03B5/00GK101108766SQ200610098938
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者冯明良, 刘志付, 卫德沛, 张文玲, 苟金芳, 赵恩录, 福 陈 申请人:秦皇岛玻璃工业研究设计院