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全氧燃烧技术一、所属行业：建材、轻工等行业二、技术名称：全氧燃烧技术三、适用范围：玻璃纤维池窑及玻璃熔窑四、技术内容：1.技术原理空气中含氧量约21%，而氮的含量为79%。
在燃烧过程中，只有氧参加燃烧反应，氮仅仅作为稀释剂。
大量的稀释剂吸收了大量的燃烧反应放出的热，并从烟道排走，造成显著的浪费。
2.关键技术窑炉结构、燃烧设备、熔制工艺。
3.工艺流程以纯氧代替空气，经过调压后，以一定的流量送入窑炉，与燃料进行燃烧。
五、主要技术指标：1.与该节能技术相关生产环节的能耗现状：玻璃纤维池窑的作用是将矿石原料熔化成玻璃液，目前其熔化都采用空气燃烧的方式进行加热，每千克玻璃液的能耗一般在2700千卡以上。
2.主要技术指标：玻璃纤维池窑采用纯氧燃烧后，每千克玻璃液的能耗，一般在1350千卡以下，节能50%。
六、技术应用情况：巨石集团有限公司、泰山玻璃纤维股份有限公司已应用。
七、典型用户及投资效益：典型用户巨石集团有限公司(1) 年产6万吨无碱玻璃纤维池窑，节能技改投资额1000万元,建设期1年，节能量1000万标方天然气/年，综合效益2000万元/年，投资回收期0.5年。
(2) 年产10万吨无碱玻璃纤维池窑，节能技改投资额1200万元，建设期1年，节能量14000吨液化气/年，综合效益4000万元/年，投资回收期0.3年。
(3)中国耀华玻璃集团拟上全氧燃烧项目，利用制氮的富氧提纯，供熔窑燃烧，节能20%，年节标煤8427吨，减烟尘排放70%-80%。
八、推广前景和节能潜力：（1）6万吨玻璃纤维池窑，“十一五”末达到10条线，总投资8000万元，总节能量12000万标方天然气/年；（2）浮法玻璃窑，“十一五”期间完成浮法玻璃窑试点，总投资5亿元，年节能量5000吨重油左右。
九、推广措施及建议：玻璃纤维池窑全氧燃烧技术，其技术水平将达到国际前沿水平，填补国内空白。
“十一五”期间，该项技术可在大型玻璃纤维池窑上推广。
全氧燃烧玻璃窑炉的施工技术研究
郭勇
【期刊名称】《建筑玻璃与工业玻璃》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】1概述.1.1全氧燃烧技术在玻璃工业的应用与发展.传统的玻璃熔化,提供助燃的是空气中的氧气。
众所周知,空气的组成是20.9%氧、78.1%氮、0.939%稀有气体、0.031%二氧化碳、0.03%其他气体和杂质。
所以在使用空气助燃的时候,有效成分只有大约20.9%的氧气在起作用,超过78%的氮气和其它成分不仅不能产生热量,反而会在燃烧过程中消耗和带走大量的热量。
全氧燃烧(又称为纯氧燃烧)技术的燃烧模式为燃料+氧气,摒弃了空气助燃技术中氮气带来的能耗过高、氮氧化物(NOx)污染因素的环节。
随着制氧技术的发展及电力成本的降低,由氧气+燃料组成的纯氧燃烧技术在玻璃熔窑中成为取代由空气、燃料组成常规燃烧方式的更好的选择方案,这是因为纯氧燃烧在环保、节能、产量、质量、减少设备投资和节省厂房场地等诸多方面均有得天独厚的优势。
【总页数】8页(P19-25)
【作者】郭勇
【作者单位】河南奥克金泰窑炉技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ1
【相关文献】
1.全氧燃烧与空气助燃玻璃窑炉燃烧空间比较
2.低压全氧燃烧玻璃窑炉的设计及其玻璃制品生产工艺研究
3.变压吸附制氧(VPSA)技术在日用玻璃全氧燃烧窑炉中的应用
4.全氧燃烧玻璃窑炉的特点及施工和烤窑方法
5.全氧燃烧玻璃窑炉泡沫层消泡工艺研究
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玻璃行业的全氧燃烧与污染减排国际性油价逼近每桶100美元，无疑对工业能耗大户面临着巨大的压力。
节能是当务之急，而减少废气污染的排放，确保环境空气的净化，是各工业企业的重中之重。
作为一种高能耗产业的玻璃工业朝着高效率、高质量、低成本、环保化的发展。
玻璃熔窑由传统的空气助燃改造（或新增）为全氧助燃就成为其主要的发展方向。
一．全氧助燃与空气助燃的区别：空气助燃燃烧反应：CH4+２O2+ 8 N2→CO2 + 2 H2O+8 N2全氧助燃燃烧反应：CH4+２O2→CO2 + 2 H2O全氧助燃由于氮气的大量减少，在玻璃液上方的燃烧产物中主要是水与二氧化碳，燃烧后的烟气体积比空气助燃烟气减少70-80%，使得熔窑在结构上大大简化。
全氧燃烧是玻璃行业节能减排的最佳选择。
近年来PSA VPSA新技术的应用大大降低了制氧成本。
这是我国玻璃行业未来实现节能减排的最经济、最有效的措施。
二．获取氧气的方法作为工业气体的氧，主要产品来源于大气，经过空气分离的手段获得。
上海空气之星工业气体设备有限公司是专业制氧、制氮设备的厂商。
在多年V／PSA制氧设备生产的基础上、引进国外先进的制氧技术、采用cms－p1.3型、vop进口分子筛、进口切换阀门、配以先进的制氧循环流程、在常温的条件下，加压吸附、减压解吸的循环工艺、从大气中提取90-93的氧气。
V/PSA系列制氧机参数从变压吸附中提取的氧气在玻璃熔窑上进行全氧燃烧其优点是：1.改造燃烧效率节能25-40%。
2.污染减排显著，ＮＯx排放量降低80%以上，粉尘排放量减少70-80%。
3.投资成本低，窑炉结构简短，筑炉时间短，占地小，维修量少，不需要蓄热室、格子砖、减少了维修费用。
4.可以提高火焰底部温度，提高玻璃熔化量，燃烧无换向，窑炉废气的减少，使烟道系统规模大大缩小，NOx排量大大降低，其清除系统规模也缩小，消除了熔炉换向带来的对炉压及玻璃液面的不稳定，使温度和氧气分布更加重要稳定。
濮阳市华翔光源材料有限公司玻璃窑炉全氧燃烧项目简介1 企业简介濮阳市华翔光源材料有限公司位于河南省濮阳市文留镇濮阳工业园，紧靠中原油田腹地，文留镇是中原油田天然气主产区。
公司的前身是上海闵原集团下辖子公司扬州晨阑光源材料有限公司。
上海闵原集团公司下辖上海闵原电器有限公司、上海厚龙电器有限公司、上海精密机器有限公司、宜兴华珍公司、河南舞阳闵原电器有限公司、河南濮阳华珍电子有限公司、濮阳华翔光源材料有限公司，集团的主要产品有：跳泡、启辉器、节能灯芯柱、电光源特种玻璃及电光源相关设备，董事长蒋厚龙先生毕业于复旦大学电光源专业。
华翔公司于2005年至2007年先后收购原积玉玻璃制品有限公司、原华安玻璃制品有限公司，组建濮阳市华翔光源材料有限公司一厂、二厂、三厂。
华翔公司是一个朝气蓬勃的企业，占地面积150亩，现拥有7座玻璃窑炉，年产电光源特种玻璃管3.2万吨。
目前在职员工520人，其中高中级技术人员90名，80%的生产技术人员都是从事玻璃拉管行业10年以上，公司管理层有3人毕业于上海复旦大学电光源专业，与上海复旦大学电光源研究所一直保持着紧密合作关系，联合进行光源用特种玻璃管的各项技术工艺的改进，同时聘请该系有关专家出任濮阳市华翔光源有限公司的技术顾问。
公司主要产品是电光源用特种中铅、无铅玻璃管（公司专利申请号200810004409.5,此产品填补了省内空白），广泛用于节能灯行业（喇叭管、排气管、霓虹灯管、节能灯外管、彩色灯饰等）、电子指示显示行业（氖泡、跳泡、尖泡、二极管、电极等），并可根据用户要求提供玻璃管精切烧口、喇叭管火割、排气管切割、排气管烧口的后道加工服务；并有一支由资深光源行业技术工程师组成的售后服务小组。
公司现有7座玻璃窑炉，生产线28条，年产量近32000吨，公司采用先进的丹纳法生产工艺和公司自有专利技术（如可调温燃气火头，申请号200720070191.4；玻璃管用旋转管组件装置，申请号200820003284.X；两用型外端头玻璃管成型装置,申请号200820006426.8；两用型内端头玻璃管成型装置）,玻璃管各类检测测量设备齐全，外型尺寸一致性好、产品料性稳定，产品得到了用户的一致好评，也一跃成为国内第二大、河南省独家的光源特种玻璃管生产厂家。
随着社会经济的不断发展，我国玻璃工业的竞争也越来越激烈，节约能耗、降低成本已成为企业的核心竞争力。
而玻璃生产具有资源消耗多、污染严重和能耗高等特点，不仅影响到企业的生存，也制约了整个行业的发展。
节能降耗是企业降低成本、提高效益的最佳途径。
燃烧技术的节能1、全氧燃烧技术为了降低浮法玻璃窑炉烟气中的NOx污染，欧美国家开发推广出新型的全氧燃烧技术，主要是通过全氧来代替助燃空气，气体中不含有N₂，只有极少量的NOx，浮法玻璃窑炉烟气污染的总体积可减少80%，并且会降低废弃带走的热量。
全氧燃烧技术工艺的核心在于全氧燃烧喷枪，为加强燃料与氧气混合的接触面积，全氧燃烧喷枪整体成矩形，能更为精准地控制火焰覆盖率，在燃烧过程中进行分阶段全氧燃烧，能将燃烧喷枪的更多能量转化为热辐射，并产生更多碳黑，加强火焰亮度，充分利用浮法玻璃窑炉的传热均匀性，加强黑体辐射的传热效率，提高更短波段热辐射在玻璃液中的穿透效率。
使用全氧燃烧技术的浮法玻璃窑炉能提高20%的热效率，但采用这项工艺时，需要重视对浮法玻璃窑炉耐火材料的选择，烟气中水蒸气的浓度会因全氧燃烧而增加，会在浮法玻璃生产过程中，产生浓度较大的碱性蒸汽，加速耐火材料的侵蚀，影响窑龄和生产规模。
2、富氧燃烧技术采用富氧燃烧技术生产浮法玻璃的基本原理，主要是原料通过富氧燃烧减少了烟气的产生，燃烧产物中二氧化碳和水蒸气的分压和含量增加，NOx的含量降低，火焰黑度加大，火焰温度提升，加快了原料的燃烧过程，提高了火焰在配合料与玻璃液之间的传热效率，从而提高了浮法玻璃窑炉的熔化效率。
富氧燃烧技术对燃烧设备具有更高要求。
燃料在燃烧过程中需要氧气，这些氧气通常来源于空气，但氧气在助燃空气中仅占21%的比重，而空气中其余的氮气并不会参加燃烧，反而会吸收大量的热量，阻碍燃烧效率的提高，增加燃料消耗。
因此提高空气中的氧气含量，可以更好地保持热量，提高燃料利用效率。
用28%的富氧空气进行燃烧试验时，热量损失减少25%，热量损失的减少也降低了燃料消耗。
《玻璃熔窑的全氧燃烧》
本文论述了玻璃熔窑的全氧助燃、全氧燃烧机理，发展趋势以及因助燃介质的改变引起的熔窑结构变革，全氧燃烧还是治理环境；大气污染、温室效应的有效措施，并建议在编制“十一五”规划时，制订相应的指导性政策，试行“全氧燃烧技术”取得经验以利推广。 关键词：全氧燃烧、全氧助燃“0号小炉”、温室效应、“NOx”、硅砖碹顶蚀变、高碹顶技术、节能、大气污染、“京都协议书”、“万象协议”。 本文谨献给编制“十一五”规划、从事玻璃工业的科技工作者。 一、概论 改革开放20多年以来, 国民经济迅速发展举世瞩目。玻璃工业(平板玻璃、电子玻璃、玻璃纤维、日用玻璃、光学玻璃等)相应得到迅速发展，仅以浮法玻璃为例，截止2004年底，已建成投产126条浮法线（总产量已达到3亿重量箱，日熔量52930T），还有51条线在建、拟建。熔化玻璃采用煤、煤焦油、重油、天然气、或电(少量)作燃料。目前我国熔化一公斤玻璃液（平板玻璃）平均指标在1500-1800大卡。按此单位能耗测算，玻璃工业无疑是重要能耗大户之一。当今世界石油价格上涨，我国进口石油逐年增加（中国生产力发展研究报告研究表明；中国石油进口率测算到2010、2015和2020年进口率下限将分别达到55.4%、57.4%、59.7%。大大超过30%理论上控制指标，按国际能源组织今年预测2030年中国石油对外依存度将达到74%的进口率）。玻璃熔窑大部分采用重油做燃料，因此，对于玻璃工业的总量控制，尤其是高能耗玻璃熔窑的能耗限制，从节能、成本考虑采用新燃烧技术已是当务之急。 2005年2月16日“京都协议书”生效、2005年7月27日美国、澳大利亚、中国、印度、韩国在万象签订了亚太地区清洁能源开发及气候变化研究伙伴关系的协议“万象协议”，都在呼吁保护全球环境。 目前中国的温室气体排放量已高居世界第二，并预计将会超过美国升至第一（美国纽约时报10月30日文章：中国下一个剧增的可能是污染空气）。根据粗略统计，中国有1/3的地区受到酸雨侵蚀。中国政府现在必须认识到，在环境方面，它既有国内责任，也有国际责任。 党和国家提出的“十一五”规划纲要，已将节能、环保列为“十一五”规划着重解决的课题。严格控制大气污染、降低温室气体排放的新法规、新技术已是既定方针。 随着玻璃工业的发展，人们对产品质量要求的不断提高，燃料成本的不断增加，使得科技工作者对玻璃生产的核心——“玻璃熔窑”的各个环节进行了不断地探索和改进，燃烧系统也不例外，至今已有了可喜的成效。 人们除了关注全球日益紧缺的能源供应，探索种种节约能源的措施之外，还关注着人类的生存环境，针对熔窑排放的各种废气，采取必要的措施进行处理。除燃烧高硫燃料产生的“SOx”已引起重视外，在以空气助燃的燃烧中所产生的废气含有大量的NOx，它造成光化学大气污染、温室效应，影响全球人类生存环境，其更应予以关注。 有史以来，玻璃熔窑一直都是以空气作为助燃介质。经过对现有燃烧系统的分析研究，认为采用空气助燃是导致高能耗、高污染、温室效应高的重要因素。空气中只有21%的氧气参与助燃，78%的氮气不仅不参与燃烧，还携带大量的热量排入大气。通过长期反复地试验研究认为；采用纯度≥85%的氧气作为助燃介质，对于节约能源，改善环境效果十分显著：能耗可降低12.5% - 22%，未来可望降低30%以上（见图二），废气排放量减少60%以上，废气中“NOx”下降了80-90%、烟尘也降低50%以上。
图一 这种采用纯度≥85%的氧气参与燃烧的系统，我们称之为全氧燃烧、玻璃熔窑中，部分设置全氧燃烧系统（浮法玻璃熔窑俗称的“0”号小炉助熔）称之谓全氧助燃。由于燃烧系统的改变，引起玻璃熔窑结构的变革，全氧燃烧窑炉取消了蓄热室、小炉、换火系统，如同单元窑（见图一）。就采用横火焰窑炉的玻璃厂而言，熔化部厂房跨度可缩小2/5，主生产线投资减少30%左右。鉴于采用全氧燃烧的熔窑，无需“传统换火工艺” 使得玻璃熔化更加稳定，近乎达到理想境界。 熔化过程飞料大幅度降低，澄清区气泡释放非常彻底，玻璃熔化质量显著提高。
图二：全氧燃烧的能耗比较 采用空气或全氧作为助燃介质，其传热过程差异很大(见表一)。
传统的空气助燃，需要通过定时换火进行烟气与助燃空气的热交换，回收部分热能。但是，换火过程窑内瞬间失去火焰，玻璃液必然失去热源，导致窑温波动，受到换火过程的冲击，窑压瞬间波动也是必然的结果。 通常空气助燃，因为小炉结构的需要，必须占据沿池壁长度方向较宽的位置，因此，喷枪的合理布置受到限制。采用全氧燃烧，由于燃烧器不同于小炉，外形结构尺寸相对较小，它可以按照熔化温度曲线合理分布，“燃烧器”或对烧、或交叉燃烧。完全可以按照熔化温度曲线自动控制窑内温度，不致烧坏窑体。就浮法窑而言，一般反而使热点温度下降，原料预熔区温度上升，其结果是预熔区的原料受高温气体传热很快形成薄壳，从而阻止了粉料的飞扬。用于浮法玻璃熔窑的全氧助燃，俗称“0号小炉”，是在“1号小炉”与前脸墙之间两侧胸墙上各安装一支“氧+燃料”燃烧器，用于熔窑的中、后期以及生产特种深色玻璃时投运，以提高预熔区的温度，将泡界线前移，减少飞料，可提高产量约10-15%，并大幅度减少玻璃中的气泡，提高产品质量，以便恢复熔窑前期功能，而无需进行蓄热室热修，节约了人力、物力、热修费用。
二、“全氧 + 燃料”燃烧的技术成果 到本世纪初，全世界已有200多座全氧燃烧窑炉，北美拥有的550座包括小型特种玻璃窑在内, 其中约有140座为全氧燃烧窑炉，欧洲现有的350座窑炉中已有30余座为全氧燃烧窑（不包括玻璃棉及特种玻璃窑），亚洲已有20多座全氧燃烧窑炉。近几年在中国已开始推行全氧燃烧，如玻璃纤维池窑、薄壳、玻锥电子窑及在浮法窑增设“0号小炉”的全氧助燃已相继建成投运，（见图三、图四）。 图三：全氧燃烧窑在北美的分布图 图四：全氧燃烧窑在欧洲的分布图
美国Praxair 、Air Product等公司为了开发气体市场，长期进行全氧燃烧技术的开发研究。十五年来，全氧燃烧技术逐步完善,世界上有燃烧试验装置的公司取得了许多成功经验。诸如：提供包含数学模型等技术软件在内的设计依据资料、全氧燃烧窑炉的结构设计，还包含供氧系统、燃烧器、支撑燃烧器的耐火砖材、燃料（重油、煤焦油、天然气）自供系统、“氧气 + 燃料”的自控系统在内的各项装备以及各种不同类型制氧装备等。 美国Praxair公司在这方面还拥有多项专利，如硅砖高碹结构设计技术、“氧气 + 燃料”的燃烧器专利等。到目前为止，全氧燃烧已经是一项成效显著的成熟的科技成果。 三、全氧燃烧的有关问题 在此仅就玻璃窑全氧燃烧氧气纯度（富氧、全氧）、浮法窑内温度场、窑内气氛、全氧助燃“0号小炉”的氧气用量、高碹等的有关问题进行讨论。 1、氧气纯度：空气中只有21%的氧气，氧气大于21%，如22%就是富氧，所以，通常提到的“富氧燃烧”没有定量，易混淆含义。试验证明，含氧量≥85%作为助燃介质，燃烧效果才显著，一般全氧燃烧含氧量≥91-92%，含氧量< 85%燃烧效果不好，因此将供给一条浮法线锡槽用氮所采用的空分设备产出的含氧尾气，作为助燃介质是不够的，燃烧效果甚微。 2、浮法窑内温度场：由于燃烧器外形结构尺寸相对较小，“氧气 图五 +燃料燃烧器”可以按照熔化温度曲线合理分布，与空气助燃相比，一般浮法窑预熔区温度（投料口至一号小炉间），上升65℃，热点温度下降20℃（见图五），实践证明这对玻璃熔化过程：预熔、熔化、澄清及调节窑内气氛，减缓对耐火材料的侵蚀是有利的。 3、窑内气氛：全氧燃烧窑内气氛变化较大，在玻璃熔体表面碱（NaOH）的挥发反应，碱蒸气（NaOH）浓度增加数倍，造成碹顶硅砖侵蚀加剧（见图六）。 图六 4、全氧助燃“0号小炉”的氧气用量：氧气用量可按全窑助燃氧气用量≧15%或按增加玻璃产量计算。 5、高碹：为了防止硫酸钠（Na2SO4）等物质造成碹顶硅砖侵蚀，美国Praxair公司采取了高碹顶技术，提高碹顶高度、将加料段温度升高、抬高燃烧器，降低了碱蒸气（NaOH）挥发浓度，减低了对碹顶硅砖的侵蚀，延长了窑龄，实际效果很好（见图六、图五、图七）。 图七
四、全氧燃烧技术经济分析 1、全氧助燃“0号小炉”投入成本低，日用氧气量少，效果明显。在浮法窑炉投运的中、后期可增加产量、提高玻璃质量、无需再支付蓄热室等热修费用，其经济效益十分明显。 2、全氧燃烧的技术经济比较（见表二） 表二：“空气+燃料 ”、“氧气+燃料”的可比成本比较 注： a.本表以700T/d浮法玻璃窑为例 b.熟料(碎玻璃)占配合料比例为15%； c.重油按3000元/吨； d.氧气按0.35元/标立方米 e.未考虑“环保”要求支付、奖励的收支； f.未列入“空气+燃料”窑炉维修支出； g. “氧气+燃料”土建、换向工艺设备节省的投资未列入。 上述700T/d浮法生产线氧气供应站投资，由供气方投资。氧气价格为含电价。 从简略的测算可以看出，由于能源(重油)价格上涨，两者可比成本仅差1.85元/箱，如果考虑“氧气+燃料”熔化玻璃的质量提高，使得质量从建筑级提高到汽车级，则5毫米玻璃每平米售价可增加1-1.5元的因素，同时国家对新的环保、节能技术的应用实施政策倾斜，采用全氧燃烧的经济效益是好的。
五、如何应用全氧助燃、全氧燃烧 应用“氧气 + 燃料”的方案实际上有两种选
