傳統的玻璃熔化採用空氣作為助燃介質。使用空氣助燃時,超過78%的氮氣和其它成分不僅不能產生熱量,還會在燃燒過程中消耗和帶走大量的熱量。由於氮氣的被動介入,不僅增加了能源的消耗,同時高溫燃燒時又產生了NOX等汙染物。全氧燃燒技術的燃燒模式為燃料+氧氣。隨著制氧技術的發展及電力成本的降低,玻璃熔窯全氧燃燒技術在環保、節能、產量、質量、減少設備投資和節省廠房場地等諸多方面均有優異的表現。
全氧燃燒在玻璃窯爐中的優勢:
①節省燃料,提高企業綜合效益;
②能夠獲得更高的熔化率;
③可大幅度減少NOx排放量,並使煙氣處理變得更加便捷;
④全氧燃燒窯爐不需要換向操作,可有效減少粉塵的排放、配合料的飛揚,能節省配合料,同時可減輕飛揚粉塵對碹頂及胸牆等部位的侵蝕;
⑤使玻璃生產工藝調整更加便捷、精準;
⑥窯爐燃燒和工藝更加穩定,有利於提高成品率,改善產品品質;
⑦降低噸玻璃耐火材料的消耗,達到綠色生產的目的。
由於全氧燃燒技術在玻璃窯爐上應用的優勢日益明顯,國內對全氧燃燒技術的研究和應用已逐步展開,一些有前瞻性、戰略性的企業和機構正積極投身其中。隨著經濟的發展,能源和環境保護的問題將更加突出,綠色經濟、循環經濟正在成為潮流,全氧燃燒技術被認為是最經濟有效的解決方案之一。
全氧燃燒技術除了上述的優點外,還有一些其本身專有的特點,其中水蒸氣濃度比空氣助燃燃燒結果高的多。
以天然氣為例,空氣助燃窯爐的燃燒過程如下:
CH4+xO2+N→CO2+2H2O+NOX+COX+能量
以天然氣為例,氧氣助燃窯爐的燃燒過程如下:
CH4+2O2→CO2+2H2O+COX+能量
由於基本沒有氮氣的引入,使得全氧燃燒的反應物中水蒸氣的濃度達到50%以上,這是全氧燃燒技術有別於傳統空氣助燃窯爐的一個顯著特徵,也直接影響到窯爐結構和耐火材料選擇。由於燃燒時沒有氮氣的參與,煙氣量大大降低。相比傳統的空氣助燃窯爐各部位窯壓差別變得更大、更敏感,全氧燃燒火焰更硬、更短、輻射面積也更集中,出現局部溫度過高或窯體局部燒損的機率增大。