全氧燃燒技術(shù)用于大型浮法玻璃窯爐上是一種新型的燃燒技術(shù),目前該技術(shù)在國(guó)內(nèi)500 t/d以上浮法玻璃窯爐上應(yīng)用較少。傳統(tǒng)的浮法玻璃窯爐燃燒工藝一般都是通過(guò)助燃風(fēng)機(jī)引入空氣,再由蓄熱室預(yù)熱后進(jìn)入窯爐與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而全氧燃燒技術(shù)主要是助燃介質(zhì)發(fā)生改變,由濃度為92%以上的純氧代替空氣與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。從環(huán)保角度比較兩種工藝,全氧燃燒技術(shù)從根源上避免了空氣中的氮?dú)膺M(jìn)入浮法玻璃窯爐中,大量減少了窯爐廢氣中氮氧化物的排放,相對(duì)末端治理廢氣,不如從源頭控制,更有效地達(dá)到減排效果。
1 浮法玻璃行業(yè)目前存在問(wèn)題及污染源
2011年10月1日實(shí)施的GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布之前,我國(guó)在平板玻璃制造工業(yè)沒有制定專項(xiàng)國(guó)家污染物行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn),平板玻璃工業(yè)污染物排放要求和新建項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收等只能按照GB 9078—1996《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。這導(dǎo)致2011年10月以前設(shè)計(jì)、施工、新建、投產(chǎn)的浮法玻璃生產(chǎn)線熔窯煙氣排放均不能滿足新出臺(tái)的GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值要求,需進(jìn)一步整改,加強(qiáng)污染防治措施后方可達(dá)標(biāo)排放。
目前大部分平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)以發(fā)生爐煤氣和重油作為燃料,相對(duì)于發(fā)生爐煤氣和重油,天然氣作為一種清潔能源用于平板玻璃生產(chǎn)的燃料,在當(dāng)今環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)厲的趨勢(shì)下,是企業(yè)清潔生產(chǎn)的選擇,是政府鼓勵(lì)使用的最佳燃料。然而其相配套的燃燒工藝若不能提高,玻璃窯爐廢氣中的CO2、SO2、NOx減排壓力依然較大。
1.1 煙塵
玻璃熔窯廢氣中煙塵主要來(lái)源于3個(gè)方面:在配合料投料過(guò)程中少部分的粉料直接被煙氣帶走,如輕質(zhì)堿、超細(xì)粉等;玻璃熔爐中易揮發(fā)物質(zhì),在高溫條件下?lián)]發(fā)后冷凝生成煙塵;重油、煤焦油等燃料燃燒后生成的煙塵。
1.2 二氧化硫
由于玻璃熔爐采用的燃料(如重油或煤氣)中存在的含硫成分氧化;另外,原料中使用芒硝(Na2SO4)作為玻璃澄清劑,在溫度達(dá)到600 ℃時(shí)就開始分解,溫度到1 200 ℃時(shí),分解率達(dá)到80%,因此導(dǎo)致煙氣中有大量SO2產(chǎn)生。
1.3 氮氧化物
用空氣助燃的玻璃熔爐因空氣中含有大量氮?dú)猓?jīng)高溫(火焰溫度高達(dá)1 650~2 000 ℃)與氧氣反應(yīng)后生成大量氮氧化物,以及玻璃原料中使用小料(硝酸鹽)分解產(chǎn)生的氮氧化物。
2 全氧燃燒技術(shù)的環(huán)保效果
玻璃工業(yè)的高速發(fā)展給能源供應(yīng)、環(huán)境污染帶來(lái)越來(lái)越大的負(fù)擔(dān)。玻璃熔窯采用全氧燃燒工藝具有大幅度降低環(huán)境污染、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量等突出的優(yōu)點(diǎn),是未來(lái)玻璃工業(yè)節(jié)能減排的有效途徑。
環(huán)保原理:全氧燃燒技術(shù)指采用純度≥92%的氧氣作為助燃?xì)怏w。因燃燒系統(tǒng)發(fā)生改變,促使玻璃熔窯結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,助燃?xì)怏w不再需要預(yù)熱和換火,取消了蓄熱室、小爐、換火系統(tǒng),如同單元窯。全氧燃燒玻璃熔窯相對(duì)于空氣助燃玻璃熔窯,其熔化部廠房跨度可縮小40%。采用全氧燃燒的玻璃熔窯無(wú)需“傳統(tǒng)換火工藝”,熔窯內(nèi)橫向溫度均衡,使得玻璃熔化更加穩(wěn)定。根據(jù)制氧工藝的不同所制氧氣純度亦不同,采用變壓吸附法制氧的氧純度可達(dá)92%,采用深冷法制氧的氧純度≥99。6%,采用的氧純度越高其環(huán)保減排效果越好。如采用純度≥99。6%的氧氣作為助燃介質(zhì),能耗可降低12。5%~22%,廢氣排放量減少60%以上,廢氣中NOx可下降80%~90%、煙塵降低50%以上,對(duì)于節(jié)約能源,改善環(huán)境效果十分顯著。
3 采用全氧燃燒技術(shù)和傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比
傳統(tǒng)的平板玻璃熔窯燃燒技術(shù)利用空氣來(lái)助燃,而空氣中只有21%的氧氣參與助燃,78%的氮?dú)獠粌H不參與燃燒,還攜帶大量的熱量排入大氣,高溫下還會(huì)與氧氣反應(yīng),生成氧化氮?dú)怏w,排入大氣后易形成酸雨,造成環(huán)境污染。而全氧燃燒技術(shù)則采用純度≥92%的氧氣作為助燃介質(zhì),沒有大量的氮?dú)獗粠氲讲AЦG爐中,因此不會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物(NOx),相對(duì)的廢氣量大大減少,所攜帶的粉塵也減少。同時(shí),在玻璃窯爐上采用全氧燃燒技術(shù),純氧和燃料反應(yīng)充分,極大地提高了窯內(nèi)的溫度,玻璃配合料的熔化得以有效保障,澄清溫度提高有利于微氣泡的排出,使澄清效果有效提高。一般來(lái)說(shuō),500 t/d浮法玻璃熔窯把空氣窯改造成全氧窯,其生產(chǎn)能力可提高10%~15%,且一等品率可以保證在80%以上。采用全氧燃燒技術(shù)不僅提高了玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,而且能耗也可相應(yīng)降低12。5%~22%,相比較同噸位的熔窯還降低了12。5%~22%的CO2排放量。