全氧燃燒技術(shù)

***學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計(論文)題目系別專業(yè)班級姓名指導(dǎo)教師年月目錄緒論1全氧燃燒概況12.1全氧燃燒的定義12.2全氧燃燒對比空氣燃燒的區(qū)別12.3全氧燃燒的意義2燃燒在窯爐的結(jié)構(gòu)中控制33.1全氧燃燒窯爐的概述33.2窯爐結(jié)構(gòu)的規(guī)則33.2.1窯池池壁的設(shè)計33.2.2流液洞43.3火焰空間43.3.1大碹的控制43.3.2胸墻的確定43.4燃燒器的放置43.4.1燃燒器放置的重要性43.4.2確定位置的規(guī)則43.5耐火材料的運用5第4章燒槍的選擇54.1氧槍的選用機(jī)理64.2氧槍的分類64.3氧槍的注意事項7全氧燃燒的氧源75.1氧氣的制備75.1.1真空變壓吸收法（VPSA)——制氧75.1.2低溫（深冷）氧氣分離法——制氧85.13罐裝液態(tài)氧85.2氧氣制備與使用安全9小結(jié)9第3章燃燒在窯爐結(jié)構(gòu)中控制3.1全氧燃燒窯爐的概述全氧燃燒構(gòu)造非常簡單（如圖1）。氧槍內(nèi)合成部分混合燃燒過程，代替了小爐。氧氣不需要預(yù)熱，省掉了蓄熱室或換熱器。因而，只剩下單一的窯體，窯體結(jié)構(gòu)的設(shè)計便相當(dāng)關(guān)鍵。熔化部窯體內(nèi)除了熔化池和火焰空間外，其它還有氧槍、排煙口、加料口和流液洞，煙氣和玻璃液通常都作逆向流動。圖1全氧燃燒窯爐簡圖窯爐結(jié)構(gòu)的規(guī)則3.2.1窯池池壁的設(shè)計池窯的深度關(guān)系到玻璃質(zhì)量的好壞。玻璃液熱性差，透熱性更差，因此窯爐越深，玻璃液溫度越低，流動性越差，因此，靠近池底的玻璃液雖說具有一定的溫度但卻不會流動，形成不動層。窯爐內(nèi)溫度變化時，不動層有可能帶到成型影響玻璃液質(zhì)量。所以深度必須使?fàn)t內(nèi)不得不形成不動層。即玻璃液黏度為104pa【1】例如，平板玻璃的池深為1.5M，綠色玻璃瓶的深度則為0.8M等。3.2.2流液洞流液洞的設(shè)計是為了讓澄清好的玻璃液迅速冷卻，擋住液面上未熔化沙粒浮渣以及調(diào)節(jié)玻璃液流。流液洞的寬度控制著流過玻璃液的均勻性，越寬越均勻；流液洞的高度控制著玻璃液的質(zhì)量，越低質(zhì)量越好，流液洞的長度控制著玻璃液的降溫程度，越長降溫越多。流液洞的設(shè)計以流液洞內(nèi)玻璃的液流情況為依據(jù)。常用的流液洞形式有平底式、下沉式和上傾式。3.3火焰空間火焰空間分別由胸墻和大碹構(gòu)成。來自熱源的一部分熱流氣體，會在熱流氣體將自身熱量傳給玻璃液、胸墻和大碹，火焰空間的大小應(yīng)使燃料完全燃燒。以此，來保證熔化以及澄清所需熱量，并且減少溫度的散失。3.3.1大碹的控制大碹（窯頂）的作用有兩點：一是使輻射線沿整個玻璃液面均勻分布，二是作為輻射熱的反射器。大碹越接近液面，反射給玻璃液的輻射能越多。從以上兩點可以看出，大碹的設(shè)計需要碹股盡量小，同時，窯頂?shù)母叨冗€必須窯頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度相符。3.3.2胸墻的確定窯頂高度確定后，胸墻的高度就決定了火焰空間的容積?；鹧婵臻g不僅是一個傳熱與散熱的空間，還是一個燃燒空間，火焰空間有一定的容積以備燃料完全燃燒。火焰空間的容積可根據(jù)火焰空間的熱負(fù)荷值進(jìn)行核算，根據(jù)各個窯爐的情況不同，熱負(fù)荷不能采用固定數(shù)據(jù)，否則窯爐壽命將大大縮短。所以，確定胸墻高度時必須要考慮燃料種類、熔化率、熔化耗熱量、窯爐規(guī)模等因素。3.4燃燒器的放置3.4.1燃燒器放置的重要性置胸墻上設(shè)計有燒槍、排煙口、觀察孔等。在全氧窯爐中最重要的部分是全氧燒嘴和其他孔洞等的位置布置。排放的位置來說，布置的要求是要使其能充分提供玻璃熔化所需的熱量，保證窯爐寬度方向上溫度的均勻性，防止在液面上形成不必要的熱點，避免窯頂和胸墻過熱，優(yōu)化火焰空問內(nèi)氣流的流型（能減少對耐火材料沖蝕、減少攜帶出的粉塵、延長煙氣停留的時間）。3.4.2確定位置的規(guī)制全氧燃燒的窯爐中燒嘴間距和燒嘴數(shù)量的確定，根據(jù)實際窯爐規(guī)模、燃燒溫度曲線、所選燒嘴的類型，燒嘴噴出火焰特性等因素綜合考慮制定。安裝燃燒器的方式一是把燃燒器水平地安裝在玻璃液面之上，窯爐的寬度方向上都被火焰覆蓋。二是噴嘴磚要內(nèi)縮安裝，噴嘴磚一般縮進(jìn)30—70mm【3】，防止沿胸墻內(nèi)壁流下的碹滴分散火焰或堵塞噴口。三是嚴(yán)密封閉安裝縫隙，避免火焰氣體逸逸引起燒損氧槍等事故。四是燒搶可錯排或順排如圖3-1圖3-1燃燒器布置：左為順排，右為錯排一般情況下，在窯爐寬度小于７ｍ時錯排【4】，以避免相對的火焰碰撞，致使氣流沖向窯項，造成大碹溫度過高，同時有可能影響玻璃質(zhì)量。一般要求噴出火焰的可見火焰部分達(dá)到或稍超過窯中心線，此時，料流曲折、流程較長、化料好。窯爐寬度在７ｍ以上時應(yīng)順排，以避免窯寬上溫度不均勻。五是氧槍安裝要具有科學(xué)性，高度應(yīng)為玻璃液面以上460mm為佳?？杀苊飧邷鼗鹧嬖陧撁婧透G頂處出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，可利用煙氣對熱輻射的緩沖作用。3.5耐火材料的運用窯頂材料要優(yōu)選耐材和精心砌筑因采用全氧燃燒后，窯內(nèi)排出煙氣組分中，不僅H2O和CO含量增大，同時堿蒸氣濃度也猛增。所以國外全氧燃燒池窯以往采用硅磚時，其窯齡都較短。所以硅磚不適用于全氧燃燒窯碹頂材料，而是選用電熔類的磚材，主要有電熔鋯剛玉磚、電熔鋯磚及電熔剛玉磚【5】等。第4章燒槍的選擇4.1氧槍的選用機(jī)理氧噴槍(燃料器)是全氧燃燒窯爐的關(guān)鍵設(shè)備之一，它對火焰狀況濕度布、傳熱效果、窯爐耐火材料的壽命長短起著很重要的作用。在選擇氧噴槍時，應(yīng)考慮的因素主要有：火焰覆蓋面大，可控制炭黑形成黑度大，Nox最小可以用代壓氧(一般低0.5大氣壓而不需升壓)，高調(diào)節(jié)比，不需水冷，低噪音，維修量小，并可兼用氣、液體燃料，價廉，耐久性好等。4.2氧槍的分類而，目前采用兩種噴槍（A型噴槍和密閉式噴槍）。1、A型噴槍（如圖4-1）這種噴槍的噴嘴設(shè)計獨特，在噴氧燃燒時，能使熔窯加熱均勻，其特點是火力大、火焰長度短、溫度高。圖4-1A型噴槍2、密閉式噴槍（如圖4-2）這是一種用于純氧助熔的密閉式噴槍燒嘴其特點是密閉性能好,無水冷系統(tǒng)、火焰熱量分布均勻(美國麥克森公司生產(chǎn))。圖4-2密閉式噴槍4.3氧槍的注意事項對運行中燒槍的檢查與維護(hù)時，將燃燒使用過的燒槍，從熔爐中燒嘴磚固裝板上拆下，并進(jìn)行以下檢查：1、檢查燒嘴磚有無大的裂痕；2、燒嘴磚有無堆灰和火焰過熱形成痕跡的現(xiàn)象，燒槍燃燒狀態(tài)不應(yīng)有堆灰現(xiàn)象，只有在燒槍不燃燒時才會產(chǎn)生；3、燒嘴磚過熱可導(dǎo)致燒槍或燒槍安裝板變形，密封墊未裝或嚴(yán)重?fù)p壞也可能導(dǎo)致燒嘴磚過熱；4、天然氣噴嘴有碳斑點形成，燒嘴磚火焰端底部碳斑點的存在是正常的。確認(rèn)燃油噴嘴上有無積碳，積碳會影響燒槍的噴射方位（角度）；5、如果燒槍安裝板機(jī)械損壞或由于過熱變形，將引起氣體泄漏，在這種情況下應(yīng)及時更換新的固定板；6、如果燒槍本體機(jī)械損壞或由于變形引起的泄漏，噴嘴不重合，安裝面不平或燃燒狀況不良。燒槍應(yīng)停止使用。不要試圖自己修理此類燒槍。第5章全氧燃燒的氧源5.1氧氣的制備在空氣中21%氧，78%氮和0.93％氬及其它組分含量甚微。由于工業(yè)中只需要氧氣，因此要剔出氮等多余的氣體，壓縮氧氣以此來提高氧氣的濃度。來滿足工業(yè)燃燒需求。目前采用的制氧方法三種方法真空變壓吸收法、低溫（深冷）氧氣分離法、灌裝液態(tài)氧。5.1.1真空變壓吸收法(VPSA)——制氧它是利用分子篩對空氣中的氧(O2)、氮(N2)組分的選擇性吸收，分離空氣中的O2和N2而獲得氧。該工藝又分為單床吸收和多床吸收式兩類其工藝裝置結(jié)構(gòu)緊湊而簡單，設(shè)備運行可靠，維護(hù)操作簡便，節(jié)能效果顯著?？芍苯影惭b在生產(chǎn)現(xiàn)場制氧，免除氧源運輸費用。制氧成本低。產(chǎn)量可調(diào)性好。它適用于中等用量(10～200t／d)、氧(O)純度<95％、用低壓氧(O)的場合。5.1.2低溫(深冷)氧氣分離法——制氧該方法是將空氣壓縮，再降溫、冷卻后液化，然后利用專用設(shè)備一一精餾塔得以實現(xiàn)將空氣分離為氧(O2)和氮(N2)。其特點是不但可生產(chǎn)純度達(dá)98%的低壓氧(O2)，還可同時生產(chǎn)氮(N2)。其設(shè)備噪聲低、安全性好，但裝置系統(tǒng)較為復(fù)雜，維護(hù)較困難。如工廠氧用量較少時，其成本較高，如用氧量增大時其成本降低，經(jīng)濟(jì)適用，氧產(chǎn)品純度高。5.1.3罐裝液態(tài)氧液態(tài)氧，它適用于現(xiàn)場制造氧源有困難的企業(yè)，如用于規(guī)模較小的特種及輕工日用玻璃廠和小型玻璃纖維制造廠。罐裝的液態(tài)氧是純度高達(dá)99．5%的高壓氧(O2)。目前玻璃廠商采用三種方法可供選擇：一、是用管道輸送氣態(tài)氧；二、是用車送達(dá)的罐裝液態(tài)氧；三、是工廠現(xiàn)場制造氧。表5-1不同玻璃品種經(jīng)濟(jì)供氧的參考生產(chǎn)不同玻璃品種時需氧量t：玻璃液 經(jīng)濟(jì)供養(yǎng)方案玻璃品種氧量t:t玻璃液窯出料范圍td供氧方法典型的經(jīng)濟(jì)范圍td特種玻璃0.4~0.520~180灌裝液態(tài)氧<30玻璃纖維0.2~0.340~120現(xiàn)場vpsa法20~200窯吹制玻璃0.25~0.35100~350現(xiàn)場ICO法175~2000浮法平板玻璃0.4~0.5100~600管道送氧15~70L.H支5.2氧氣制備與使用安全大多數(shù)可燃物質(zhì)在富氧條件下燃燒加速，易導(dǎo)致設(shè)備損害和人員傷害。1、使用氧氣或氧化劑時，應(yīng)遵循其安全條例。氧氣含量超過25%時，對人及設(shè)備的爆炸危險性明顯增大?？諝庵械目扇嘉镔|(zhì)，在富氧條件下可加速燃燒及爆炸。2、純氧系統(tǒng)只能使用氧用部件。使用不合適的材料會增加管道和控制器的著火危險性。管道尺寸設(shè)計必須滿足氧氣、氧化劑融合速度的要求。不要不考慮以上危險因素而隨意更換氧氣系統(tǒng)的元器件及配件。3、保持氧氣系統(tǒng)的清潔。所有與氧氣接觸的設(shè)備、管道、配件等必須進(jìn)行清潔處理，否則