近年來，提高能源利用率，減少環境污染，提高玻璃質量，已成為世界玻璃界所關心的課題。以此為背景而發展的玻璃熔窯全氧燃燒技術在歐美國家得到較廣泛的研究與應用。派諾尼科（pyronics）公司、美國康寧玻璃公司、PPG玻璃集團公司已擁有先進的全氧燃燒技術。而美國、意大利在全氧技術研究和應用方面居世界先進水平。該項技術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的研究與開發也取得了進展。目前世界上大約有10 條浮法玻璃熔窯采用該技術 。要實現玻璃熔窯的全氧燃燒技術，全氧燃燒設備是非常關鍵的設備。其結構的合理性將會影響到燃燒與熱傳遞性能的好壞。在全氧燃燒設備的研究設計和制造方面，Air Product s、pyronics等國外一些公司處于世界先進水平。

在我國已有一些輕工玻璃、電子玻璃和玻纖熔窯通過引進國外技術和裝備使用了全氧燃燒技術，取得了較好的效果。但是，國內全氧燃燒設備的設計和制造也遠落后于世界先進技術。

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，其結構、類型等對火焰狀況、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，其結構和操作參數，直接關系到燃料的完全燃燒程度、燃燒的穩定及火焰的長度，直接關系到能否滿足窯爐的工藝要求。而傳統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，人們越來越重視對窯爐燃燒器的研究，通常燃燒器的設計和安裝應達到下列要求：

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

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構；火焰對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；

4) 氣體流動阻力小，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) 燃燒過程穩定；

1. 2 ?火焰的覆蓋面積

火焰應當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) 將圓形火焰變為平鋪的扇形火焰；為了達到這種效果，可以通過以下幾種方式： (1) 改變燃燒器的噴嘴的形狀、大小； (2) 使用符合要求的先進燃燒器，例如pyronics 公司的AGO型全氧燃燒器。火焰覆蓋面要增大2～3 倍，熱輻射增強約1 倍。靠近噴嘴的火焰穩定在原始狀態，有利于油熱裂解和碳黑形成，并藉油流與氧流的動量差，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時為了溫度分布均勻而采取這種措施； (2) 錯排，一般在窯寬小于7.3 m時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減少燃燒器的數量； (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50 %～60 % ，燃燒器安裝在窯頂能在一定程度上減輕堿蒸汽對窯頂的腐蝕。但火焰很容易沖擊到玻璃液表面，造成液面的不穩定，而且燃燒的熱輻射效率也會大大降低，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，且為交錯布置。

1. 3 ?火焰傳熱輻射能力

為了提高火焰傳熱輻射能力有以下措施：

1) 火焰的傳熱系數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，強化傳熱，可采用火焰增碳技術。天然氣采用火焰增碳技術，可以節約燃料10 %左右，在無焦油的煤氣中，采用外增碳技術，即每立方米煤氣中加入20 %～30 %克重油作為增碳，可節約燃料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，這種技術很成熟，效果也比較顯著。

2) 助燃氣體增濕。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，但也存在一些問題:如難以得到較長的火焰，在大型熔窯上使用時窯內溫度分布有問題，且煙氣中揮發成分的濃度較大，熔化池上部火焰空間的耐火材料侵蝕會加劇等。

2 先進的全氧燃燒技術

全氧燃燒器的性能主要由其結構決定，而燃燒器應用的燃燒技術對其結構有著重要的影響。下面介紹幾種先進的燃燒技術。

2. 1 分段燃燒技術

已有的研究顯示對燃料進行預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光。分段燃燒技術就是利用此原理的典范。

在這種新穎的燃燒系統中，碳黑的前體通過改善天然氣形成，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致了熱輻射的提高，同時輻射帶來的冷卻作用降低了火焰的溫度。最終熱傳遞穩定性提高，NOx 的排放顯著減少。

這種設計的燃燒器分預熱區和燃燒區。燃料預熱區包括預燃燒和燃料預熱兩部分，被預燃燒來生成熱的燃燒氣的天然氣比例高達15 % ，剩余的天然氣被預熱且和預燃燒產生的氣體混合在一起。這就為碳氫化合物碳黑的形成提供時間和溫度。

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產生燃料富集燃燒區和燃料貧乏燃燒區。氧氣和被預熱過的天然氣流經同一個通道，氧氣在獲得熱量和開始燃燒的過程中對燃燒器安裝磚有一定的冷卻作用。燃料富集燃燒區的溫度和停留時間被控制來為火焰提供足夠的碳黑形成時間和產生理想的火焰幾何形狀。另外的氧氣圍繞在火焰周圍產生燃料貧乏燃燒區。碳黑顆粒在燃料富集火焰部分形成和輻射來產生高發光火焰。所有的碳黑在火焰的燃料貧乏區燃燒完全。

2. 2 pyronics的 稀釋氧燃燒技術

在工業燃燒中控制NOx 形成對減輕酸雨是很重要的，NOx 形成的主要機制是Zeldovich (或者熱力NOx ) 機制，它對火焰溫度的峰點、氮氣水平和剩余氧氣的水平都非常敏感。基于DOC 技術的燃燒器， pyronics公司的專利，通過控制一些參數來顯著降低NOx 的排放水平。利用DOC 技術的燃燒器單獨將燃料和氧氣高速噴射注入窯爐，燃料和氧氣不直接反應。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物反應。此外，DOC 燃燒器用氧氣燃燒而不是空氣，沒有氮氣加入燃燒過程，全氧燃燒系統流量控制提供了精確的剩余氧氣調節方法，通過對氮氣和剩余氧氣的控制來降低NOx 的生成。DOC 燃燒器有很多操作上的好處，還有可能提高產量和節約50 %的燃料或者更多。此外，高速窯爐氣體積累和擴散的DOC 火焰形成了穩定的加熱模型。DOC燃燒器在正常操作條件下提供穩定的燃燒。然而，低于自燃溫度，DOC 燃燒可能不穩定。通過對讓氧氣從一個小的環形通道中噴出來環繞著燃料這種模型的測試顯示低溫穩定性有很大的改進，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，這些穩定的DOC 燃燒器在NOx 排放降低上有很大的潛力。基于循環分層窯爐在Burns Harbor160 英尺扎板機上的使用，穩定的DOC 燃燒器被用于這種評估。

4 ?結語

國外多座全氧燃燒窯爐的成功生產證明實現浮法玻璃全氧燃燒是完全可行的。而且還知道先進的燃燒器對全氧燃燒具有重要的意義，燃燒器的性能的優劣直接關系到全氧燃燒的效率。合肥依科普工業設備公司是pyronics燃燒設備在中國的運營基地，提供各類*的全氧燃燒設備，該些設備優良性能、低排放、可靠高效。合肥依科普公司竭誠為各類客戶提供*的全氧燃燒技術和設備。（聯系人：陶先生 13866748952）