純氧技術在玻璃纖維中的運用

一、概述

    隨著工業化的高速發展，企業對燃料的需求日益增加。工業化的進程也導致了環境汙染不斷惡化，國家對環保的要求逐步提高。高耗能、低排放的玻璃纖維生產中采用純氧燃燒技術也成為了一種必然的趨勢。純氧燃燒是一種氧化反應，即燃料（天然氣、液化氣、柴油、重油）與氧氣在高溫下發生劇烈的氧化反應而發光發熱。傳統空氣燃燒是利用空氣中21%的氧氣來進行助燃，空氣中約78%的氮氣在高溫下與氧氣發生反應產生大量有害物質NOX，同時帶走部分熱量，空氣燃燒的熱效率較低，且浪費能源汙染大氣。提高助燃氣體中氧氣的濃度是燃燒效率的關鍵點，使用純度≥91%的氧氣，按一定的氧燃比與燃料混合燃燒相比於空氣助燃技術具有火焰溫度高、熱量傳導快、燃燒效率高、廢氣排放少等節能環保的優良特點。

二、純氧燃燒技術在玻纖池窯上的應用

    環境保護要求的不斷提高，玻璃纖維生產尾氣中的硼酸及氟化物的汙染問題也日漸突出，由於硼鈣石與硼鎂石價格較高，減少硼含量也成為玻纖生產中降低成本的思路，為此研發出了不含硼和氟的無堿料方。此料方的熔製溫度和成型溫度都有所提高，要求玻璃纖維的技術也隨之提高，純氧燃燒技術的出現既滿足了玻璃對熔製溫度的要求，又滿足了節能減排的環保要求。在中堿與普通無堿玻纖窯爐上采用純氧燃燒技術，可提高玻璃液的溫度使澄清均化效果更佳，這樣可以進一步提高玻璃纖維的質量，並能一定程度擴大窯爐的生產能力。

2.1 純氧燃燒技術的特點

    根據純氧燃燒技術的發展和實際應用情況，玻璃纖維池窯上純氧燃燒一般值采用純度≥91%的氧氣為助燃介質的燃燒，它相對於傳統空氣助燃有以下特點：

    2.1.1 熱效率高、提高融化率

    純氧燃燒因氮氣含量少，比空氣助燃時煙氣濁度大，火焰傳播速度快，火焰溫度高，輻射係數大，對玻璃液輻射加強，對玻璃液的傳熱量增加，熱效率高，融化率增大。由於煙氣量的減少，窯爐火焰空間熱點向投料口方向移動，可以加速配合料融化。同時純氧燃燒火焰波長短，對E玻璃的穿透性很好，池深方向溫度梯度小，可提高窯爐融化率，加強玻璃液的澄清均化，提高玻璃液的產量和質量，最大可提高窯爐融化能力20%左右。

    2.1.2 煙氣量小，節能減排

    純氧燃燒廢氣排放量減少60%以上，既減少了氮氣進入的動力，又大大減少了廢氣帶出的熱量。廢氣中NOX也下降80—90%，相應減少了原料揮發，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，節省了配合料。

    2.2 純氧燃燒係統的組成

    純氧燃燒是氧氣與燃氣直接混合燃燒，要實現最佳穩定的燃燒狀態就需要完善的係統和精密的控製來分別調節燃氣與氧氣的壓力與流量。符合要求的燃氣、氧氣進入池窯車間，經過濾、調壓後，按燃燒工藝要求，分別供給窯爐兩側的燃燒器，混合後進行燃燒。燃氣量與窯內火焰空間控製點的溫度聯鎖，隨著溫度的變化，由精密流量調節閥自動調節窯爐每隻槍的燃氣量，相應的氧氣量也由精密流量調節閥按比例調節，保證燃燒充分。在燃氣係統中需設置流量計、調壓穩壓閥、快速切斷閥、精密流量調節閥以及各參量變送器等，以保證係統安全穩定供氣及燃燒完整。

    2.3 純氧燃燒技術的實際應用

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

表1 一座年產3萬噸無堿玻纖窯爐純氧改造前後的數據對比（無電助熔）

三、小結

    玻璃纖維企業是能耗和排放大戶，純氧燃燒技術的出現提供了有效的解決辦法，通過結合玻璃料方的改進、電助熔技術的更新，不僅可降低生產成本，提高窯爐產能，為企業降本增效。同時減少廢氣排放，降低環境汙染，有效的保護生態環境。在供氧裝置的選擇上，企業可根據自身用氧量，裝置能耗、穩定性方麵考慮。在資金充裕的情況下，建議選擇國內、外先進的設備製造商生產的裝置，未來使用中對裝置的穩定運行，成本控製都起關鍵作用。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。