近年來(lái)，提高能源利用率，減少環(huán)境污染，提高玻璃質(zhì)量，已成為世界玻璃界所關(guān)心的課題。以此為背景而發(fā)展的玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)在歐美國(guó)家得到較廣泛的研究與應(yīng)用。派諾尼科（pyronics）公司、美國(guó)康寧玻璃公司、PPG玻璃集團(tuán)公司已擁有先進(jìn)的全氧燃燒技術(shù)。而美國(guó)、意大利在全氧技術(shù)研究和應(yīng)用方面居世界先進(jìn)水平。該項(xiàng)技術(shù)大多用于顯像管玻璃、硼硅酸鹽玻璃、器皿玻璃和玻璃纖維等玻璃熔窯上。浮法玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)也取得了進(jìn)展。目前世界上大約有10 條浮法玻璃熔窯采用該技術(shù) 。要實(shí)現(xiàn)玻璃熔窯的全氧燃燒技術(shù)，全氧燃燒設(shè)備是非常關(guān)鍵的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)的合理性將會(huì)影響到燃燒與熱傳遞性能的好壞。在全氧燃燒設(shè)備的研究設(shè)計(jì)和制造方面，Air Product s、pyronics等國(guó)外一些公司處于世界先進(jìn)水平。

在我國(guó)已有一些輕工玻璃、電子玻璃和玻纖熔窯通過(guò)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和裝備使用了全氧燃燒技術(shù)，取得了較好的效果。但是，國(guó)內(nèi)全氧燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造也遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)技術(shù)。

1 燃燒器的性能

1. 1 燃燒器的基本性能要求燃燒器是窯爐的重要部件，其結(jié)構(gòu)、類型等對(duì)火焰狀況、溫度分布、傳熱效果、窯爐耐火材料壽命等都有重要影響。它的工作效率直接影響火焰的溫度，其結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)，直接關(guān)系到燃料的完全燃燒程度、燃燒的穩(wěn)定及火焰的長(zhǎng)度，直接關(guān)系到能否滿足窯爐的工藝要求。而傳統(tǒng)燃燒器采用的是水冷式套管，噴出的火焰短、窄，覆蓋面小，局部溫度高，不合要求。因此，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)窯爐燃燒器的研究，通常燃燒器的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)達(dá)到下列要求：

1) 如果是液體燃料，應(yīng)霧化效果好，使燃料和氧氣的混合充分，在熔窯內(nèi)部能完全燃燒；如果是氣體應(yīng)有較小的過(guò)剩系數(shù)；

2) 火焰的覆蓋面積大，使燃料燃燒的熱量盡可能多地傳遞給配合料和玻璃液，盡可能少地傳遞給上部結(jié)構(gòu)；火焰對(duì)耐火材料砌體燒損要盡可能的少；

3) 火焰有較高的亮度，且有一定長(zhǎng)度，能合理組織火焰，使噴出火焰符合熔化要求，并保證玻璃窯寬度方向的溫度均勻性，防止在玻璃液表面形成不必要的熱點(diǎn)；

4) 氣體流動(dòng)阻力小，火焰的沖量低；

5) 可控制碳黑的形成，黑度大；

6) 氮氧化物的排放量少；

7) 所需的氧氣壓力小；

8) 燃燒過(guò)程穩(wěn)定；

1. 2 ?火焰的覆蓋面積

火焰應(yīng)當(dāng)擁有盡可能大的覆蓋面積，為了增大火焰的覆蓋面積，可以采取以下措施：

1) 將圓形火焰變?yōu)槠戒伒纳刃位鹧妫粸榱诉_(dá)到這種效果，可以通過(guò)以下幾種方式： (1) 改變?nèi)紵鞯膰娮斓男螤睢⒋笮。?span> (2) 使用符合要求的先進(jìn)燃燒器，例如pyronics 公司的AGO型全氧燃燒器。火焰覆蓋面要增大2～3 倍，熱輻射增強(qiáng)約1 倍。靠近噴嘴的火焰穩(wěn)定在原始狀態(tài)，有利于油熱裂解和碳黑形成，并藉油流與氧流的動(dòng)量差，使火焰貼近液面。

2) 合理地布置燃燒器的排列，燃燒器的排列方式有: (1) 順排，一般在窯寬大于7.3 m時(shí)為了溫度分布均勻而采取這種措施； (2) 錯(cuò)排，一般在窯寬小于7.3 m時(shí)為了避免火焰相碰沖向窯頂而采用的方式，這種排列方式采用得比較多，它可以在保證熱輻射效率的同時(shí)減少燃燒器的數(shù)量； (3) 燃燒器安裝在窯頂，水蒸汽的平均濃度在空氣玻璃窯爐中大約是15 %～20 % ，在氧氣窯爐中卻高達(dá)50 %～60 % ，燃燒器安裝在窯頂能在一定程度上減輕堿蒸汽對(duì)窯頂?shù)母g。但火焰很容易沖擊到玻璃液表面，造成液面的不穩(wěn)定，而且燃燒的熱輻射效率也會(huì)大大降低，這種燃燒器安裝方式用得很少。全氧玻璃熔窯中燃燒器的典型布置是在胸墻兩側(cè)，且為交錯(cuò)布置。

1. 3 ?火焰?zhèn)鳠彷椛淠芰?span>

為了提高火焰?zhèn)鳠彷椛淠芰τ幸韵麓胧?span>

1) 火焰的傳熱系數(shù)是隨著火焰的黑度的增加而增加，為了提高火焰的輻射能力，強(qiáng)化傳熱，可采用火焰增碳技術(shù)。天然氣采用火焰增碳技術(shù)，可以節(jié)約燃料10 %左右，在無(wú)焦油的煤氣中，采用外增碳技術(shù)，即每立方米煤氣中加入20 %～30 %克重油作為增碳，可節(jié)約燃料25 %。

火焰增碳有以下措施: (1) 在氣體燃料中加入重油； (2) 采用兩段燃燒法或叫兩段供氧法，這種技術(shù)很成熟，效果也比較顯著。

2) 助燃?xì)怏w增濕。氣體的輻射能力與吸收主要決定于氣體中的二氧化碳和水的含量，而全氧燃燒的火焰中CO2 、H2O 濃度較大，火焰亮度高，具有較強(qiáng)的熱吸收與熱輻射，比空氣助燃的熱效率高，但也存在一些問(wèn)題:如難以得到較長(zhǎng)的火焰，在大型熔窯上使用時(shí)窯內(nèi)溫度分布有問(wèn)題，且煙氣中揮發(fā)成分的濃度較大，熔化池上部火焰空間的耐火材料侵蝕會(huì)加劇等。

2 先進(jìn)的全氧燃燒技術(shù)

全氧燃燒器的性能主要由其結(jié)構(gòu)決定，而燃燒器應(yīng)用的燃燒技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)有著重要的影響。下面介紹幾種先進(jìn)的燃燒技術(shù)。

2. 1 分段燃燒技術(shù)

已有的研究顯示對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)熱以及增加火焰中的碳黑量可顯著提高熱輻射和增加火焰發(fā)光。分段燃燒技術(shù)就是利用此原理的典范。

在這種新穎的燃燒系統(tǒng)中，碳黑的前體通過(guò)改善天然氣形成，碳黑顆粒在火焰中形成和燃燒，提高了火焰的亮度。而火焰亮度的提高則導(dǎo)致了熱輻射的提高，同時(shí)輻射帶來(lái)的冷卻作用降低了火焰的溫度。最終熱傳遞穩(wěn)定性提高，NOx 的排放顯著減少。

這種設(shè)計(jì)的燃燒器分預(yù)熱區(qū)和燃燒區(qū)。燃料預(yù)熱區(qū)包括預(yù)燃燒和燃料預(yù)熱兩部分，被預(yù)燃燒來(lái)生成熱的燃燒氣的天然氣比例高達(dá)15 % ，剩余的天然氣被預(yù)熱且和預(yù)燃燒產(chǎn)生的氣體混合在一起。這就為碳?xì)浠衔锾己诘男纬商峁r(shí)間和溫度。

包含碳黑前體和碳黑核的熱混合氣體在火焰中燃燒，而傳入的氧氣量被控制來(lái)產(chǎn)生燃料富集燃燒區(qū)和燃料貧乏燃燒區(qū)。氧氣和被預(yù)熱過(guò)的天然氣流經(jīng)同一個(gè)通道，氧氣在獲得熱量和開(kāi)始燃燒的過(guò)程中對(duì)燃燒器安裝磚有一定的冷卻作用。燃料富集燃燒區(qū)的溫度和停留時(shí)間被控制來(lái)為火焰提供足夠的碳黑形成時(shí)間和產(chǎn)生理想的火焰幾何形狀。另外的氧氣圍繞在火焰周圍產(chǎn)生燃料貧乏燃燒區(qū)。碳黑顆粒在燃料富集火焰部分形成和輻射來(lái)產(chǎn)生高發(fā)光火焰。所有的碳黑在火焰的燃料貧乏區(qū)燃燒完全。

2. 2 pyronics的 稀釋氧燃燒技術(shù)

在工業(yè)燃燒中控制NOx 形成對(duì)減輕酸雨是很重要的，NOx 形成的主要機(jī)制是Zeldovich (或者熱力NOx ) 機(jī)制，它對(duì)火焰溫度的峰點(diǎn)、氮?dú)馑胶褪Ｓ嘌鯕獾乃蕉挤浅Ｃ舾小；?span>DOC 技術(shù)的燃燒器， pyronics公司的專利，通過(guò)控制一些參數(shù)來(lái)顯著降低NOx 的排放水平。利用DOC 技術(shù)的燃燒器單獨(dú)將燃料和氧氣高速噴射注入窯爐，燃料和氧氣不直接反應(yīng)。相反，高速氧氣流與窯爐中的氣體快速混合，燃料噴射出且與高溫產(chǎn)物反應(yīng)。此外，DOC 燃燒器用氧氣燃燒而不是空氣，沒(méi)有氮?dú)饧尤肴紵^(guò)程，全氧燃燒系統(tǒng)流量控制提供了精確的剩余氧氣調(diào)節(jié)方法，通過(guò)對(duì)氮?dú)夂褪Ｓ嘌鯕獾目刂苼?lái)降低NOx 的生成。DOC 燃燒器有很多操作上的好處，還有可能提高產(chǎn)量和節(jié)約50 %的燃料或者更多。此外，高速窯爐氣體積累和擴(kuò)散的DOC 火焰形成了穩(wěn)定的加熱模型。DOC燃燒器在正常操作條件下提供穩(wěn)定的燃燒。然而，低于自燃溫度，DOC 燃燒可能不穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)讓氧氣從一個(gè)小的環(huán)形通道中噴出來(lái)環(huán)繞著燃料這種模型的測(cè)試顯示低溫穩(wěn)定性有很大的改進(jìn)，且在NOx排放上也有適度的降低。由于操作溫度低于自燃溫度或者周圍空氣的滲透，這些穩(wěn)定的DOC 燃燒器在NOx 排放降低上有很大的潛力。基于循環(huán)分層窯爐在Burns Harbor160 英尺扎板機(jī)上的使用，穩(wěn)定的DOC 燃燒器被用于這種評(píng)估。

4 ?結(jié)語(yǔ)

國(guó)外多座全氧燃燒窯爐的成功生產(chǎn)證明實(shí)現(xiàn)浮法玻璃全氧燃燒是完全可行的。而且還知道先進(jìn)的燃燒器對(duì)全氧燃燒具有重要的意義，燃燒器的性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到全氧燃燒的效率。合肥依科普工業(yè)設(shè)備公司是pyronics燃燒設(shè)備在中國(guó)的運(yùn)營(yíng)基地，提供各類*的全氧燃燒設(shè)備，該些設(shè)備優(yōu)良性能、低排放、可靠高效。合肥依科普公司竭誠(chéng)為各類客戶提供*的全氧燃燒技術(shù)和設(shè)備。（聯(lián)系人：陶先生 13866748952）