純氧技術(shù)在玻璃纖維中的運用

一、概述

    隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，企業(yè)對燃料的需求日益增加。工業(yè)化的進程也導致了環(huán)境污染不斷惡化，國家對環(huán)保的要求逐步提高。高耗能、低排放的玻璃纖維生產(chǎn)中采用純氧燃燒技術(shù)也成為了一種必然的趨勢。純氧燃燒是一種氧化反應(yīng)，即燃料（天然氣、液化氣、柴油、重油）與氧氣在高溫下發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)而發(fā)光發(fā)熱。傳統(tǒng)空氣燃燒是利用空氣中21%的氧氣來進行助燃，空氣中約78%的氮氣在高溫下與氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生大量有害物質(zhì)NOX，同時帶走部分熱量，空氣燃燒的熱效率較低，且浪費能源污染大氣。提高助燃氣體中氧氣的濃度是燃燒效率的關(guān)鍵點，使用純度≥91%的氧氣，按一定的氧燃比與燃料混合燃燒相比于空氣助燃技術(shù)具有火焰溫度高、熱量傳導快、燃燒效率高、廢氣排放少等節(jié)能環(huán)保的優(yōu)良特點。

二、純氧燃燒技術(shù)在玻纖池窯上的應(yīng)用

    環(huán)境保護要求的不斷提高，玻璃纖維生產(chǎn)尾氣中的硼酸及氟化物的污染問題也日漸突出，由于硼鈣石與硼鎂石價格較高，減少硼含量也成為玻纖生產(chǎn)中降低成本的思路，為此研發(fā)出了不含硼和氟的無堿料方。此料方的熔制溫度和成型溫度都有所提高，要求玻璃纖維的技術(shù)也隨之提高，純氧燃燒技術(shù)的出現(xiàn)既滿足了玻璃對熔制溫度的要求，又滿足了節(jié)能減排的環(huán)保要求。在中堿與普通無堿玻纖窯爐上采用純氧燃燒技術(shù)，可提高玻璃液的溫度使澄清均化效果更佳，這樣可以進一步提高玻璃纖維的質(zhì)量，并能一定程度擴大窯爐的生產(chǎn)能力。

2.1 純氧燃燒技術(shù)的特點

    根據(jù)純氧燃燒技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用情況，玻璃纖維池窯上純氧燃燒一般值采用純度≥91%的氧氣為助燃介質(zhì)的燃燒，它相對于傳統(tǒng)空氣助燃有以下特點：

    2.1.1 熱效率高、提高融化率

    純氧燃燒因氮氣含量少，比空氣助燃時煙氣濁度大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，火焰溫度高，輻射系?shù)大，對玻璃液輻射加強，對玻璃液的傳熱量增加，熱效率高，融化率增大。由于煙氣量的減少，窯爐火焰空間熱點向投料口方向移動，可以加速配合料融化。同時純氧燃燒火焰波長短，對E玻璃的穿透性很好，池深方向溫度梯度小，可提高窯爐融化率，加強玻璃液的澄清均化，提高玻璃液的產(chǎn)量和質(zhì)量，最大可提高窯爐融化能力20%左右。

    2.1.2 煙氣量小，節(jié)能減排

    純氧燃燒廢氣排放量減少60%以上，既減少了氮氣進入的動力，又大大減少了廢氣帶出的熱量。廢氣中NOX也下降80—90%，相應(yīng)減少了原料揮發(fā)，所以SO2和F2排量可下降20%，粉塵含量也可以降低50%以上，減少了原料的飛揚，節(jié)省了配合料。

    2.2 純氧燃燒系統(tǒng)的組成

    純氧燃燒是氧氣與燃氣直接混合燃燒，要實現(xiàn)最佳穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)就需要完善的系統(tǒng)和精密的控制來分別調(diào)節(jié)燃氣與氧氣的壓力與流量。符合要求的燃氣、氧氣進入池窯車間，經(jīng)過濾、調(diào)壓后，按燃燒工藝要求，分別供給窯爐兩側(cè)的燃燒器，混合后進行燃燒。燃氣量與窯內(nèi)火焰空間控制點的溫度聯(lián)鎖，隨著溫度的變化，由精密流量調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)窯爐每只槍的燃氣量，相應(yīng)的氧氣量也由精密流量調(diào)節(jié)閥按比例調(diào)節(jié)，保證燃燒充分。在燃氣系統(tǒng)中需設(shè)置流量計、調(diào)壓穩(wěn)壓閥、快速切斷閥、精密流量調(diào)節(jié)閥以及各參量變送器等，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定供氣及燃燒完整。

    2.3 純氧燃燒技術(shù)的實際應(yīng)用

    以采用天然氣作為主燃料的年產(chǎn)3萬噸的無堿玻璃纖維窯爐為例，池窯可以節(jié)省燃料35—40%，通路則可以節(jié)省燃料50—60%。從表1可以看出在池窯和通路原有空氣燃燒系統(tǒng)改為純氧燃燒系統(tǒng)后，窯爐玻璃液產(chǎn)量提高了8.8%，池窯能耗降低了39.9%，通路能耗更是降低了55%。

表1 一座年產(chǎn)3萬噸無堿玻纖窯爐純氧改造前后的數(shù)據(jù)對比（無電助熔）

三、小結(jié)

    玻璃纖維企業(yè)是能耗和排放大戶，純氧燃燒技術(shù)的出現(xiàn)提供了有效的解決辦法，通過結(jié)合玻璃料方的改進、電助熔技術(shù)的更新，不僅可降低生產(chǎn)成本，提高窯爐產(chǎn)能，為企業(yè)降本增效。同時減少廢氣排放，降低環(huán)境污染，有效的保護生態(tài)環(huán)境。在供氧裝置的選擇上，企業(yè)可根據(jù)自身用氧量，裝置能耗、穩(wěn)定性方面考慮。在資金充裕的情況下，建議選擇國內(nèi)、外先進的設(shè)備制造商生產(chǎn)的裝置，未來使用中對裝置的穩(wěn)定運行，成本控制都起關(guān)鍵作用。以上是筆者工作中的粗淺體會，如有不妥請專家們批評指正，希望此文能給同行提供參考與幫助。