一、概述

  隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，企業(yè)對燃料的需求日益增加。工業(yè)化的進(jìn)程也導(dǎo)致了環(huán)境污染不斷惡化，國家對環(huán)保的要求逐步提高。高耗能、低排放的玻璃纖維生產(chǎn)中采用純氧燃燒技術(shù)也成為了一種必然的趨勢。純氧燃燒是一種氧化反應(yīng)，即燃料（天然氣、液化氣、柴油、重油）與氧氣在高溫下發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)而發(fā)光發(fā)熱。傳統(tǒng)空氣燃燒是利用空氣中21%的氧氣來進(jìn)行助燃，空氣中約78%的氮?dú)庠诟邷叵屡c氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生大量有害物質(zhì)NOX，同時帶走部分熱量，空氣燃燒的熱效率較低，且浪費(fèi)能源污染大氣。提高助燃?xì)怏w中氧氣的濃度是燃燒效率的關(guān)鍵點(diǎn)，使用純度≥91%的氧氣，按一定的氧燃比與燃料混合燃燒相比于空氣助燃技術(shù)具有火焰溫度高、熱量傳導(dǎo)快、燃燒效率高、廢氣排放少等節(jié)能環(huán)保的優(yōu)良特點(diǎn)。更多信息請點(diǎn)擊：，或者撥打我們的熱線電話：400-6277-838

  二、純氧燃燒技術(shù)在玻纖池窯上的應(yīng)用

  環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，玻璃纖維生產(chǎn)尾氣中的硼酸及氟化物的污染問題也日漸突出，由于硼鈣石與硼鎂石價格較高，減少硼含量也成為玻纖生產(chǎn)中降低成本的思路，為此研發(fā)出了不含硼和氟的無堿料方。此料方的熔制溫度和成型溫度都有所提高，要求玻璃纖維的技術(shù)也隨之提高，純氧燃燒技術(shù)的出現(xiàn)既滿足了玻璃對熔制溫度的要求，又滿足了節(jié)能減排的環(huán)保要求。在中堿與普通無堿玻纖窯爐上采用純氧燃燒技術(shù)，可提高玻璃液的溫度使澄清均化效果更佳，這樣可以進(jìn)一步提高玻璃纖維的質(zhì)量，并能一定程度擴(kuò)大窯爐的生產(chǎn)能力。

  2.1 純氧燃燒技術(shù)的特點(diǎn)

  根據(jù)純氧燃燒技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用情況，玻璃纖維池窯上純氧燃燒一般值采用純度≥91%的氧氣為助燃介質(zhì)的燃燒，它相對于傳統(tǒng)空氣助燃有以下特點(diǎn)：

  2.1.1 熱效率高、提高融化率

  2.1.2 煙氣量小，節(jié)能減排

  純氧燃燒廢氣排放量減少60%以上，既減少了氮?dú)膺M(jìn)入的動力，又大大減少了廢氣帶出的熱量。廢氣中NOX也下降80—90%，相應(yīng)減少了原料揮發(fā)，所以SO2和F2排量可下降20%，粉塵含量也可以降低50%以上，減少了原料的飛揚(yáng)，節(jié)省了配合料。

  2.2 純氧燃燒系統(tǒng)的組成

  純氧燃燒是氧氣與燃?xì)庵苯踊旌先紵?，要?shí)現(xiàn)最佳穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)就需要完善的系統(tǒng)和精密的控制來分別調(diào)節(jié)燃?xì)馀c氧氣的壓力與流量。符合要求的燃?xì)狻⒀鯕膺M(jìn)入池窯車間，經(jīng)過濾、調(diào)壓后，按燃燒工藝要求，分別供給窯爐兩側(cè)的燃燒器，混合后進(jìn)行燃燒。燃?xì)饬颗c窯內(nèi)火焰空間控制點(diǎn)的溫度聯(lián)鎖，隨著溫度的變化，由精密流量調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)窯爐每只槍的燃?xì)饬?，相?yīng)的氧氣量也由精密流量調(diào)節(jié)閥按比例調(diào)節(jié)，保證燃燒充分。在燃?xì)庀到y(tǒng)中需設(shè)置流量計、調(diào)壓穩(wěn)壓閥、快速切斷閥、精密流量調(diào)節(jié)閥以及各參量變送器等，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定供氣及燃燒完整。

  2.3 純氧燃燒技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

  以采用天然氣作為主燃料的年產(chǎn)3萬噸的無堿玻璃纖維窯爐為例，池窯可以節(jié)省燃料35—40%，通路則可以節(jié)省燃料50—60%。從表1可以看出在池窯和通路原有空氣燃燒系統(tǒng)改為純氧燃燒系統(tǒng)后，窯爐玻璃液產(chǎn)量提高了8.8%，池窯能耗降低了39.9%，通路能耗更是降低了55%。

  三、氧氣的來源

  目前主要制氧技術(shù)有變壓吸附和深冷兩種。變壓吸附制氧是空氣除塵后，由鼓風(fēng)機(jī)送入裝有多種專用吸附劑（分子篩等）的吸附塔底部，絕大部分CO2、N2、SO2、H2O及少量O2在塔內(nèi)被吸附劑吸附，而大部分O2則透過床層從塔頂排出，得到氧含量93%左右的純氧。深冷制氧設(shè)備主要由空壓機(jī)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、增壓透平膨脹機(jī)、分餾塔、換熱器等組成，空氣中的氧、氮、氬根據(jù)沸點(diǎn)不同，在分餾塔內(nèi)精餾分離后，可獲得99.6%的純氧。

  3.1 變壓吸附法與深冷法的對比

  在工藝過程方面深冷法較變壓吸附法復(fù)雜，深冷裝置投資成本較高，當(dāng)制氧量越低時單位耗電量越高，但裝置能力可達(dá)到較大規(guī)模，一般用氧量超過10000Nm3/h時采用深冷法比較合適。變壓吸附法具有基建投資小、能耗低、操作維修簡單、啟動供氧快等優(yōu)點(diǎn)，但不能制得≥95%的純氧，且制氧量不大，一般適用于10000Nm3/h以下規(guī)模。

  3.2 制氧裝置選型分析

  在制氧裝置的工藝選型方面，可以從以下幾個方面進(jìn)行分析和選擇：

  3.2.1用氧量

  玻璃纖維企業(yè)的生產(chǎn)基地一般包含多條生產(chǎn)線。每條生產(chǎn)線根據(jù)玻纖產(chǎn)能的不同，用氧量在1500—2500Nm3/h范圍變化。假設(shè)企業(yè)只有兩條生產(chǎn)線， 可選擇一套3000-5000Nm3/h的變壓吸附裝置；有三至四條生產(chǎn)線時， 可選擇兩套3000-5000Nm3/h的變壓吸附裝置或者一套8000-10000Nm3/h的深冷空分裝置。如果是四條生產(chǎn)線以上的，可選用一套10000Nm3/h以上的深冷空分裝置。

  3.2.2 能耗

  變壓吸附裝置折合100%純氧電耗通常在0.38-0.45KWh/m3范圍。本司有兩套變壓吸附，一套成都華西工業(yè)氣體的3000Nm3/h裝置，初期兩年電耗為0.468KWh/m3，在合同指標(biāo)內(nèi)。使用4年后，因裝置能力的下降，產(chǎn)氧量減少，電量增加，電耗均在0.5KWh/m3以上；另一套美國空氣化工氣體的3000Nm3/h裝置，至今已使用6年，電耗維持在0.4KWh/m3左右。

  深冷空分裝置折合100%純氧電耗通常在0.45-0.52KWh/m3范圍。重慶成渝氣體有限公司有一套河南開元的10000Nm3/h空分裝置。合同裝置的能耗指標(biāo)為0.4627KW/Nm3·O2±2%（不含公用工程、制冷機(jī)設(shè)備及照明）。系統(tǒng)的參考總能耗指標(biāo)為：0.5068KW/Nm3·O2。實(shí)際系統(tǒng)能耗為0.63KW/Nm3·O2，裝置的氧提取率94%左右。

  3.2.3 裝置運(yùn)行穩(wěn)定性

  制氧裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性主要取決于故障率和停機(jī)時間，理論上講深冷空分裝置的穩(wěn)定性應(yīng)略高于變壓吸附裝置。但就重慶成渝氣體公司實(shí)際運(yùn)行情況而言，美國空氣化工變壓吸附裝置全年故障停機(jī)時間≤72h；成都華西變壓吸附裝置因調(diào)節(jié)閥采用液壓程控閥，油壓45bar，閥體密封較差，閥門漏油2-4次/月，全年故障停機(jī)時間>200h。河南開元深冷空分裝置因施工質(zhì)量問題造成不凝汽排放閥V305管道內(nèi)漏，2013、2014年連續(xù)內(nèi)漏兩次，停車時間>96h。事故也讓筆者對深冷空分裝置的穩(wěn)定性略高于變壓吸附裝置的理論提出了質(zhì)疑，認(rèn)為判斷裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性高低與制氧工藝方式無必然聯(lián)系性，反而設(shè)備制造商卻是一個重要因素。

  四、小結(jié)

  玻璃纖維企業(yè)是能耗和排放大戶，純氧燃燒技術(shù)的出現(xiàn)提供了有效的解決辦法，通過結(jié)合玻璃料方的改進(jìn)、電助熔技術(shù)的更新，不僅可降低生產(chǎn)成本，提高窯爐產(chǎn)能，為企業(yè)降本增效。同時減少廢氣排放，降低環(huán)境污染，有效的保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在供氧裝置的選擇上，企業(yè)可根據(jù)自身用氧量，裝置能耗、穩(wěn)定性方面考慮。在資金充裕的情況下，建議選擇國內(nèi)、外先進(jìn)的設(shè)備制造商生產(chǎn)的裝置，未來使用中對裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，成本控制都起關(guān)鍵作用。以上是筆者工作中的粗淺體會，如有不妥請專家們批評指正，希望此文能給同行提供參考與幫助。