玻璃窑炉煤粉纯氧燃烧技术可行性分析

技术交流　

玻璃窑炉煤粉纯氧燃烧技术可行性分析　

王志平　蔡建时　王非非　

（秦皇岛玻璃工业研究设计院秦皇岛市０６６００４）　

摘要煤粉纯氧燃烧技术是熔窑燃料的一种新技术，文章对玻璃窑煤粉纯氧燃烧有利因素和不利因素进行了分析，认为在　玻璃窑炉煤粉纯氧燃烧技术是可行的。　关键词　煤粉纯氧燃烧煤粉纯氧喷枪经济效益分析　中图分类号：ＴＱ１７１　文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１９８７（２０１１）０２—００１９—０３　

１　引言　２煤粉纯氧燃烧技术　

进入２１世纪以来，中国进入了工业化加速发展　

阶段。在Ｔ业化、城市化和消费升级的拉动下，我　

国的能源原材料需求快速增长，能耗水平和污染程　

度居高不下，预计未来１０～１５年我国的能源需求仍　

将保持高速增长势头。我国的一次能源生产结构以　

煤为主、缺油少气。玻璃Ｔ业属高能耗行业，基于　

我国的能源结构，上世纪８０年代以前，我国许多玻　璃熔窑使用发牛炉煤气为燃料。近２Ｏ年来，随着浮　

法玻璃生产线单窑产量提高，国内外的玻璃生产企　

业都趋向于使用高品质能源（重油、天然气）作为　

熔窑燃料。这不仅因为使用重油、天然气易于实现　

窑温自动控制，而更重要的是由于重油的燃烧火焰　

具有较大的辐射能力。燃油火焰的热辐射系数为　

０．６５～０．８５，而煤气火焰的热辐射系数仅为０．２４～　

０．２６。相同发热量的燃料，烧油比烧煤气提高产量　

２０％～２５％。Ｆ４本大型玻璃熔窑令部用重油，俄罗斯　

用天然气的占７０％。尽管我国是煤炭资源大国，迫　

于市场竞争压力，在近２０年我国浮法玻璃食业改造　

中，大多放弃了使用全煤气作为玻璃熔窑的燃料，　

转而采用重油为燃料。目内现有１９０多条浮法玻璃　

生产线中，有１７０条以上是采用重油作燃料，玻璃　

企业对石油进口的依赖也日益加重。　煤粉纯氧燃烧就是将煤粉碎成粒径≤０．１１２　

ｍｍ的细粉，用气体将煤粉输送到煤粉喷枪前，输送　

煤粉的气体可以用压缩空气、氮气或者天然气。以　

用天然气输送效果最好，天然气输送既不会有因输　

送过程管道过热产生爆炸的危险，又因为天然气为　

高热值燃料，使火焰强度更高。煤粉与纯氧气体在　

纯氧煤粉喷枪里混合喷入玻璃熔窑燃烧。　

３煤粉纯氧燃烧不利因素分析　

煤粉纯氧燃烧最不利因素是煤粉中的灰渣对玻　

璃液的污染。玻璃是高透明、无杂质产品，玻璃主　

要缺陷有玻筋、结石、气泡。煤粉燃烧后，在普通　

玻璃窑炉中，煤粉中灰渣液滴落人玻璃液中，污染　

玻璃液，特别是灰渣中难熔成分，落人玻璃中会形　

成结石，采用纯氧燃烧技术火焰焰心温度高，达　

２　６００￣（２，灰渣中难熔成分也熔成了液滴，落人玻璃　

中后较易均匀溶入玻璃中。为了避免产生玻璃缺　

陷，建议玻璃熔窑热点及热点以后喷枪采用重油或　

者天然气为燃料，如果热点及热点以后仍然用煤粉　

为燃料，煤粉中灰渣液滴就可能来不及均匀溶入玻　

璃中，会在玻璃表面形成结石、气泡等缺陷。　

表１　我国电厂粉煤灰成分统计　／％　

成分　Ｓｉ０　Ａ１　Ｏ　Ｆｅ　０　Ｃａ０　ＭｇＯ　ＳＯ，　Ｎａ，０　Ｋ　Ｏ　烧失量　

范围　３４．３０～６５　７６　１４．５９～４０　１　２　１．５Ｏ～６　２２　Ｏ　４４～ｌ６　８０　２０～３．７２　０　００～６．００　０．ＩＯ～４　２３　Ｏ　Ｏ２～２　ｌ４　Ｏ　６３～２９．９７　

均值　５Ｏ．８　２８　ｌ　６．２　３　７　ｌ　２　Ｏ曙　１．２　０　６　７　９　

１９　全国性建材科技期刊——《玻璃》　２０１１年第２期总第２３３期　

另外煤粉灰渣中的Ｆｅ　Ｏ，也会对玻璃液产生污　

染，表１是从百度百科中查得我国电厂粉煤灰中的　

数据。　

如果煤碳矿场资源稳定的话，煤的灰渣成分也　

相对稳定，表ｌ成分中除了Ｆｅ　Ｏ　，都是玻璃所需要　

成分，普通浮法白玻要求玻璃中的Ｆｅ　Ｏ　于０．２％。　

下面以６００　ｔ／ｄ浮法玻璃生产线为例，分析煤粉灰渣　

中Ｆｅ：Ｏ　对玻璃质量的影响。　

计算依据（以６００　ｔ／ｄ浮法玻璃生产线为例）　

①熔化量：６００ｔ／ｄ；②热耗：５　２００ｋＪ／ｋｇ（普通熔窑　

６　３００　ｋＪ／ｋｇ）；③煤的热值：２５　０８０　ｋＪ／ｋｇ；④煤的　灰分比例按１０％计；⑤能耗比例：重油：煤＝３：７；　

⑥煤灰渣中落人玻璃液量按７０％计；⑦煤灰渣中　

Ｆｅ，Ｏ　按６．２％计算。　

计算结果：①耗煤量为８７　ｔ／ｄ；②煤渣中的　Ｆｅ，Ｏ　量为０．５３９　ｔ；③Ｆｅ　Ｏ　落人玻璃液量为０．３７７　ｔ；　

④占总体玻璃比例０．０６３％。　

用煤粉直接作为燃料对玻璃质量虽有所影响，　

但在可接受的范围内。　

４经济效益分析　

４．１与重油窑炉比较　（１）投资比较（以６００ｔ／ｄ浮法玻璃线为例）　

玻璃熔窑采用纯氧燃烧后，由于取消了蓄热室　

和小炉，土建面积相应减少，土建工程量也减少。　

与普通浮法玻璃生产线相比，减少投资约１５０万　

兀。　利用煤粉为燃料，纯氧燃烧产物主要是ＣＯ，，　

与其它燃料纯氧燃烧相比，燃烧产物中水蒸气成分　

大大降低，所以煤粉纯氧燃烧大碹可以采用优质硅　

砖，耐火材料成本不增加，因为熔化率的提高，熔　

化面积减少１０％，窑炉熔化部投资减少约４００万元。　

与普通浮法线相比减少了蓄热室（含格子　

体）、小炉，投资减少２０００万元。　

增加投资部分，制氧设备约４　０００万元。　

总体增加投资１　４５０万元。　（２）运行成本比较　

６００　ｔ／ｄ普通浮法玻璃熔窑需要重油约１０５　ｔ／ｄ，　

重油按３　５００元／ｔ计算。　

２０　煤粉纯氧燃烧玻璃窑炉需要煤粉为８７　ｔ／ｄ，煤粉　按１　０００元／ｔ计算，燃煤粉时仍需重油２２．６　，需氧气　

约７　９１０　Ｎｍ　／ｈ，采用深冷法（ＡＳＵ）即低温精馏分离　

法制取，纯氧（９９％）成本不高于０．３５　元／Ｎｍ　。　

普通浮法线燃料运行成本为３６．７５万元／ｄ。　

煤粉纯氧燃烧玻璃窑炉燃料运行成本为２３．２６万　

元／ｄ。　增加投资部分１０８　ｄ收回投资，经济效益明显。　

４．２与煤气炉玻璃熔窑比较　

（１）投资比较（以６００　ｔ／ｄ烧煤气浮法玻璃线为　

例）　

玻璃熔窑采用纯氧燃烧后，由于取消了蓄热室　

和小炉，土建面积相应减少，土建工程量也减少。　

与普通浮法玻璃生产线相比，减少投资约２００万　

元。　利用煤粉为燃料，纯氧燃烧产物主要是ＣＯ　，　

与其它燃料纯氧燃烧相比，燃烧产物中水蒸气成分　

大大降低，所以煤粉纯氧燃烧的熔窑大碹可以采用　

优质硅砖，耐火材料成本不增加，因为熔化率的提　

高，熔化面积减少２０％，窑炉熔化部投资减少约　６００￣－元。　、　

与普通浮法线相比减少了蓄热室（含格子　

体）、小炉，投资减少２　８００万元。　

不需要建煤气站，减少投资８００万元。　

增加投资部分，制氧设备约４　０００万元。　

总体减少投资４００万元。　

（２）运行成本比较　

６００　ｔ／ｄ普通浮法玻璃熔窑需要煤约２１０　ｔ／ｄ，煤　

按９００元／ｄ计算。　

煤粉纯氧燃烧玻璃窑炉需要煤粉为８７　ｔ，ｄ，煤粉　

按１　０００元／ｄ计算，重油２２．６　ｔ／ｄ，重油按３　５００元／ｔ计　

算，需氧气约７　９１０　Ｎｍ　／ｈ，采用深冷法（ＡＳＵ）即　

低温精馏分离法制取，纯氧（９９％）成本不高于　

０－３５元／Ｎｍ　。　

普通浮法线燃料运行成本为１　８．９万元／ｄ。　

煤粉纯氧燃烧玻璃窑炉燃料运行成本为２３．２６万　

兀。　运行成本增加，但熔窑燃烧稳定，不换向，窑　

炉运行寿命延长。

　技术交流　

玻璃纤维中成分变化对玻璃高温性能的影响　

韩利雄　姚远　

（１．中国地质大学环境学院武汉市４３００７４；２．重庆国际复合材料有限公司重庆市４０００８２）　

摘　要在玻璃纤维成型过程中，玻璃液的质量是纤维成型过程能否连续稳定的重要先决条件，而玻璃液本身的黏度和结晶　性能又是玻璃液质量的主要指标之一。本文通过逐步改变玻璃的配方成分，详细研究了玻璃成分中单个组分的变化对玻璃高　温黏度和结晶性能的影响情况，并初步分析了其变化规律。　关键词玻璃纤维成分液相温度成型温度　中图分类号：ＴＱ１７１文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１９８７（２０１１）０２—００２１—０４　

１　引言　

在玻璃纤维成型过程中，毫米级的玻璃丝从漏　

嘴流出后被拉丝机以很快的牵引速度拉仲成微米级　

的玻璃纤维，并迅速固化。显然，玻璃液的质量是　

纤维成型过程能否连续稳定的重要先决条件　。。这　

其中玻璃液本身的黏度和结晶性能是玻璃液质量的　

主要指标之一，它们对纤维拉丝作业的稳定性影响　

非常大，一旦出现变化，轻则使纤维ＴＥＸ波动过　

大，超出正常范围，严重时可能直接出现飞丝、断　

头，无法正常生产。　

玻璃的黏度和结晶性能与熔体结构密切相关，　

而熔体结构又取决于玻璃的化学组成和温度。因　

此，玻璃的化学成分变化最终就会影响到玻纤成型　

的质量。本文通过逐步改变玻璃的配方成分，详细　研究了玻璃成分中单个组分的变化对玻璃高温黏度　

和结晶性能的影响情况，并从中初步总结归纳出其　

变化规律，希望能对玻璃纤维成型质量控制和配方　

调整提供参考。　

２　ＳｉＯ　／ＡＩ　Ｏ。比例变化对玻璃高温性能的　

影响　

在玻璃纤维成型过程中，通常将玻璃析晶的上　

限温度称为液相温度ｒｒＩ，将玻璃黏度为１００　Ｐａ・ｓ￣，－ｊ－　

玻璃液的温度称为成型温度ＴＷ，成型温度与液相温　

度的差值记为△Ｔ，玻璃纤维生产中一般要求△Ｔ大　

于５０℃。　表１为一组无硼的Ｅ玻璃配方，其中配方ＦＧ０１和　

配方ＦＧ０２只是ＳｉＯ　／ＡＩ　０　比例略有变化，其它成分均　

相同。两者对比可以看到，ＳｉＯ，含量降低２％、　

５结语　

采用煤粉纯氧燃烧缓解了我国能源结构矛盾，　

大大降低了玻璃窑炉能耗，更重要的是降低了玻璃　

窑炉的运行成本，提高了企业的市场竞争力。　

参考文献　［１］孙承绪．玻璃熔窑热工计算及设计【ｃ】．中国建筑工业　出版社．１９８３年．　［２］孙承绪．全氧燃烧池窑中若干技术问题的讨论『Ｊ１．玻璃与　搪瓷，２００２，３０（１）：３９—４４．　［３］张文玲，刘志付，赵恩录，等．玻璃熔窑全氧燃烧技术的开　发『Ｊ１．玻璃，２００７，３４（５）：１５一ｌ７．　［４］牟竹生，赵恩录，陈福．全氧燃烧浮法玻璃熔窑的技术经　济分析对比［Ｊｌ＿玻璃，２００９，３８（５）：１５—１７．　

Ｆｅａｓｉｂｉｌｉ￣　一．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｃｏａｌ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｏｘｙ－ｆｕｅｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｕｓｅｄ　ｉｎ　Ｇｌａｓｓ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｗａｎｇ　ｚｈｉｐｉｎｇ，Ｃａｉ　Ｊｉａｎｓｈｉ，Ｗａｎｇ　Ｆｅｉ￣ｉ　ｒＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　Ｇｌａｓｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　０６６００４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ・－ｐｏｗｄｅｒ　ｏｘｙ・－ｆｕｅｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｚｅｄ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ａｎｄ　ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｆａｃｔｏｒｓ，Ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ－－ｐｏｗｄｅｒ　ｏｘｙ－・ｆｕｅｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｇｌａｓｓ　ｆｕｒｎａｃｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏａｌ－－ｐｏｗｄｅｒ　Ｏｘｙ－・ｆｕｅｌ　Ｃｏａｌ－・ｐｏｗｄｅｒ　Ｏｘｙ－－ｆｕｅｌ　Ｂｕｒｎｅｒｓ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ｂｅｎｅｆｉｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　

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