全氧燃燒技術在硼矽玻璃中的應用
發布日期：2018-04-28
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大量的應用實踐表明: 全氧燃燒具有傳熱效率增強( 節省燃料)、玻璃液溫度均勻性好 ( 確保成形質量 ，提高玻璃質量檔次 )、燃燒空間耐火材料溫度低 ( 延長耐火材料使用壽命 )、熔窯穩定性好、產量提高、維護減少和環保等許多優點。
全氧燃燒不僅可以達到降低能耗的目的，而且全氧燃燒與空氣燃燒相比，在玻璃窯的建造投資、運行費用、產品質量等方麵會帶來以下好處。
(1) 使用全氧燃燒技術，由於有別於傳統空氣助燃熔窯的熔窯形製、燃燒係統及特殊的燃燒方式，熔化的玻璃液具有較高的溫度，靈活的排槍及調整方式，使熔窯內的熱點更容易控製，熔化的玻璃可以有更好的澄清與均化，玻璃的均勻度更好。這一點可以從玻管的密度測定上獲得數據支持。
(2) 全氧燃燒與蓄熱式空氣助燃熔窯相比，由於無需蓄熱室，以及因廢氣排放設備的縮小等因素使建築占地大大減小，全氧燃燒熔窯的土建投資費更低。
(3) 由於沒有傳統燃燒助燃空氣中帶入的大量氮氣，單位玻璃產生的NOx排放量大大降低，滿足絕大部分地區的排放指標，省去了脫硝設備的投資及運行費用。
(4) 與空氣燃燒相比，熔化率有明顯的提高，可達到86% ～90%，這意味著獲得相同數量的玻璃需要的熔窯麵積減小。
(5) 由於沒有換向且尾氣排放量大大降低，粉塵排放量大大減少( 全氧燃燒時廢氣排放量約為空氣燃燒時的25% ～27%) ，與空氣助燃相比可減少40%以上，有數據表明，硼的揮發量也有明顯降低，意味著料方計算時的硼補充量可減少，這為節約成本創造了條件。
(6) 熔化單位玻璃能耗( 熔化池能耗，不含料道及馬弗爐能耗，下同) 比空氣助燃大幅降低，燃料消耗降低可達30%以上，目前熱值為35 100 k J/Nm3(8 400 kcal/Nm3) 天然氣的能耗為150 Nm3/ t，熱值為15 700kJ / Nm3(3 750 kcal/Nm3) 的焦爐煤氣能耗為310 Nm3/ t，而相同產能的電熔窯約為1100 ～ 1200 k W·h / t，節能效果明顯。
且全氧燃燒技術的能耗為線性特征，不像空氣助燃熔窯一樣到熔窯後期由於蓄熱室堵塞而造成能耗急劇上升，生產能力及玻璃品質嚴重下降。
(7) 同時，研究證實全氧燃燒玻璃窯在設計上具有更大的自由度。如目前投產的某公司熔窯有4
台熔窯為一窯四線，另有1台一窯二線，在建的2台均為一窯四線布置。已投入生產的熔窯既有根據全氧燃燒技術采用的大長寬比的熔窯，也有在原有馬蹄焰熔窯基礎上直接改造的成功案例。
由於全氧燃燒技術可以獲得更高的火焰空間溫度、更高的火焰黑度、更強大的火焰輻射能力，使得熔窯的池深發生明顯變化。
以往空氣助燃的熔窯，由於耐火材料的侵蝕，池底富鋯、富鋁玻璃的沉積，往往造成上下層玻璃性質的較大差異，所以業內有理論研究認為低硼矽玻璃在空氣助燃的国产精品麻豆欧美日韩WW時窯池的玻璃液深度不能超過900 mm。但由於全氧燃燒上述特點使得熔窯的深度已經遠遠超過了這一理論深度，配合鼓泡和窯坎技術的運用，相同熔化麵積的熔窯采用全氧燃燒技術可以獲得更高的玻璃溫度、更高的熔化率。
(8) 采用更加先進的控製係統，使日常操作更加簡單易行。根據全氧燃燒特點研發的全新熔窯控製係統有總量控製模式、氧燃比控製模式、手動控製模式等多種方式供選擇，真正滿足了智能控製、便捷控製的客戶需求。同時，比傳統熔窯更多的測量點獲得大量數據為在線分析提供了可能，DCS係統具有相關性對比、調查的功能，能運用曆史數據為熔窯的調整提供科學的依據。同時，運行數據的累積為生產狀況的可追溯提供幫助，這些功能的實現為技術人員係統優化熔製製度提供很好的素材和依據。
(9) 耐火材料，特別是電熔耐火材料的消耗大大降低。以1台天然氣全氧燃燒熔窯為例，其正常窯齡的周期內噸玻璃耐火材料消耗為2．25 kg，而相同產能的電熔窯噸玻璃耐火材料消耗約為3．1 kg。此數據無論從客戶投入產出比而言，還是綠色生產來講都是有益的。
(10) 玻璃中的羥基(OH－) 是在熔化過程中形成的，自有水、原料中的結晶水、火焰燃燒時產生的水分，在高溫條件下電離分解產生，其與玻璃網絡中的Si和O連接，分為強羥基、自有羥基和極強羥基。
一般空氣助燃的火焰窯熔化的玻璃中羥基含量可達0．2% ～ 0．8%，全電窯熔化的玻璃羥基含量可達0．1% ～ 0．3%。有資料表明由於全氧燃燒熔窯在熔化玻璃時，熔窯內部的水蒸汽濃度為傳統空氣助燃熔窯的5～ 6倍，所以會有更多的水分進入玻璃網絡中，其羥基含量會超過1%。
研究表明: 玻璃中的羥基有著極為重要的作用，它有助於玻璃的澄清和均化，也有利於玻璃紅外線吸收能力的提高，在1 200～1 500 ℃條件下，玻璃製品的火焰加工時間可大大縮短並降低加工溫度，這有利於減少二次加工時B2O3和Na2O的揮發，提高管製瓶內表麵的耐水性能，這個特點對藥用玻璃拉管產品的應用有著極為重要的意義。如果羥基含量不足，則需要更高的火焰溫度和更長的加熱時間，因此羥基含量低的玻璃經過火焰加工後，其表麵耐水性往往會變得較差。
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