玻璃窯爐工程中,燃燒技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了傳統(tǒng)的空氣助燃技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)、純氧助燃技術(shù)、全氧燃燒技術(shù)四個(gè)過程,傳統(tǒng)空氣助燃技術(shù)使用的氧氣是從空氣中獲得的,氧氣在空氣中僅占21%左右,而占78%的氮?dú)獠⒉粎⑴c反應(yīng),而是被加熱后排入大氣中,造成大量的熱量損失,據(jù)統(tǒng)計(jì),這部分熱量損失約占能耗的30%以上。不參與燃燒反應(yīng)的氮?dú)庠诟邷叵逻€會(huì)與氧氣反應(yīng)生成大量的氮氧化物NOX,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。同時(shí),含氮煙氣也容易對(duì)蓄熱室、煙囪造成侵蝕,縮短這些設(shè)備的使用壽命。
另外,在工藝上,傳統(tǒng)工藝助燃技術(shù)還需要通過定時(shí)換火使煙氣和空氣進(jìn)行熱交換以回收部分熱量,使得爐溫和爐壓會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高燃料燃燒熱量的利用率,減少污染氣體的排放,可以通過提高助燃?xì)怏w中氧氣的比例、減少氮?dú)獾谋壤齺韺?shí)現(xiàn)。
隨后發(fā)展的富氧燃燒技術(shù)將助燃空氣中含氧量增加到21% ~ 40%,氧氣含量較空氣助燃技術(shù)增加,使得燃燒速度加快。另外,由于氮?dú)夂康臏p少,使得熱量損失大大減少,同時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物廢氣量也明顯減少。
在燃料燃燒過程中,如果繼續(xù)增加氧氣的濃度90%以上,也就是利用氧氣純度> 90%的氧氣代替空氣與燃料進(jìn)行燃燒,這種燃燒技術(shù)稱為全氧燃燒。該種燃燒技術(shù)中起助燃作用的為氧氣,所以以天然氣為燃料為例,全氧燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物也只有H2O和CO2。
空氣助燃:CH4+ 2O2+ 7. 5N2→CO2+ 2H2O + 7. 5N2
全氧燃燒:CH4+ 2O2→CO2+ 2H2O
由于氧氣純度的增大,燃燒速度加快,燃料燃燒地更充分完全; 同時(shí),氮?dú)饧捌渌粎⑴c燃燒反應(yīng)的氣體濃度大幅度減少,減少廢氣帶走的熱量及NOX的排放,達(dá)到節(jié)能、減排的效果; 另外,在燃燒過程中,主要依靠水蒸氣和二氧化碳等來進(jìn)行輔助燃燒,在一定程度上增強(qiáng)了爐體表面的輻射,使得火焰燃燒溫度大幅度提高,增強(qiáng)了火焰的傳熱能力。全氧燃燒技術(shù)與空氣助燃技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)勢(shì),也被譽(yù)為燃燒技術(shù)發(fā)展史上的第二次革命。
如果只是把有限的純氧(> 90%) 進(jìn)行收集,有效引入到窯爐的關(guān)鍵部位,也就是在爐窯中部分設(shè)置全氧燃燒系統(tǒng),稱之為純氧助燃。
目前主要的純氧助燃技術(shù)在玻璃生產(chǎn)行業(yè)有浮法玻璃熔窯中俗稱的0號(hào)小爐純氧助燃技術(shù)、玻璃熔窯梯度增氧( 底吹) 純氧助燃技術(shù)、玻璃熔窯增設(shè)全氧噴槍純氧助燃技術(shù)等。