玻璃窑炉低氮燃烧技术探讨.pdf

技术交流玻璃窑炉低氮燃烧技术探讨冯建业1.2.3（1.秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司2.河北省玻璃节能减排技术创新中心秦皇岛3.河北省企业技术中心秦皇岛0 6 6 0 0 1）摘要通过对玻璃窑炉氮氧化物形成机理进行研究，得出氮氧化物形成的条件和规律，针对其不同的形成原因提出了分层燃烧技术、分阶段燃烧技术和低氮燃烧喷枪技术，以降低燃烧过程中氮氧化物的生成。通过在玻璃生产线的应用，可以实现氮氧化物生成量降低30%以上，节能2%3%。关键词低燃烧技术；低氮燃烧喷枪；玻璃窑炉中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：10 0 3-19 8 7（2 0 2 4）0 3-0 0 2 5-0 4Discussion on Low Nitrogen Combustion Technology in Glass Furnace(1.Qinhuangdao Glass Industry Research and Design Institute Company Limited,Qinhuangdao 066001,China;2.Hebei Province Glass Energy Saving and Emission Reduction Technology Innovation Center,Qinhuangdao 066001,China;3.Hebei Province Company Technology Center,Qinhuangdao 066001,China)Abstract:The generation conditions and rules of nitrogen oxides are obtained by studying its formationmechanism in glass furnace.According to the different formation reasons of nitrogen oxides,the layeredcombustion technology,phased combustion technology and low nitrogen combustion spray-gun technologywere proposed in order to reduce the formation of nitrogen oxides in the combustion process.Thegeneration amount of nitrogen oxide can be reduced by more than 30%,and the energy saving is 2%to 3%.through the application of this technology in the glass production line.Key Words:low nitrogen combustion technology,low nitrogen combustion spray gun,glass furnace可秦皇岛066001;066001;FENG Jianyel23低了玻璃窑炉烟气中硫的含量，但是烟气中氮氧0引言化物并没有减少，由于使用高热值燃料，有时反在日益关注环保的今天，玻璃行业面临巨大环保压力。由于后期治理技术的参差不齐，或者在具体实施过程中偷工减料，国内采取强制一刀切方法，禁止在玻璃行业使用高污染的发生炉煤气和高硫量石油焦等高污染燃料。该政策实施降而增加，如使用发生炉煤气玻璃窑炉烟气中氮氧化物约为8 0 0 15 0 0 mg/Nm，而使用高热值天然气，烟气中的氮氧化物高达2 2 0 0 35 0 0 mg/Nm。本文探讨如何从燃烧技术方面降低氮氧化物的产生。基金项目：中国建材集团攻关专项资助（项目编号：2 0 2 1HX0910），全国建材行业重大科技攻关“揭榜挂帅”项目（项目编号：20221JBGS05-15）。作者简介：冯建业（19 8 8-），男，高级工程师，主要从事窑炉节能环保及自动化控制技术研究。25全国性建材科技期刊一一玻璃1玻璃窑炉氮氧化物产生机理玻璃窑炉烟气中的氮氧化物主要来自燃烧过程，为保证燃料燃烧完全，空气过剩系数一般为1.151.2，过剩空气中剩余氧气在高温条件下与2024年第3期总第39 0 期空气中的氮气发生反应生成了氮氧化物，产生氮氧化物两个关键因素：温度和烟气中过剩氧含量。图1为不同温度与氮氧化物生成量的关系，图2 为空气过剩系数及停留时间与氮氧化物生成量的关系。1420 700-超高温段600高温段中温段-500NO火焰根部低温段-9-01/ON40030020010001100NO主燃烧区NO火焰末稍NO火焰根部NO,主燃烧区、11501200图1不同温度与氮氧化物生成量的关系1250疽顶温度/130013501400NO,火焰末稍14501500从图1可以看出，随着温度升高，氮氧化物生1041039-01X/ON102100.5图2 空气过剩系数及停留时间与氮氧化物生成量的关系26成量成指数升高，特别是温度大于145 0 时氮氧停留时间化物生成量明显加大，而玻璃熔化温度一般在145 0t=8以上，随着耐火材料技术提高，玻璃窑炉熔化温度不断提高，在提升玻璃品质降低玻璃生产单位能t=耗的同时，也造成了氮氧化物生成量的增加。S从图2 可以看出，空气过剩系数在1.2 左右氮氧化物生成量最大，而在玻璃生产过程中，空气过剩系数正好控制在这个区间。正是在此区间，t=0.01s能源利用率最高，通过节能可以降低生产成本，从而有效提升企业竞争力。1.01.4空气过剩系数1.82王玻璃窑炉低氮燃烧技术2.1分层燃烧技术该技术主要用于横火焰玻璃窑炉，在传统小炉底部增加纯氧喷嘴，如图3所示。进，使其达到低氮燃烧的目的，其基本原理图见图5。高动能技术交流与传统燃烧方式一样，上部为预热空气以一定倾角向下压制火焰上飘，燃料喷枪位于助燃空气下方，以一定倾角向上，两者在窑炉适当位置相交。不同的是开始提供助燃空气不足，使火焰助燃空气在还原或中性气氛条件下燃烧，在火焰行进路途燃料喷枪中不断加人纯氧或者富氧空气进行氧气补充，以纯氧喷枪保证燃料的充分燃烧。此种燃烧方式燃料是逐步燃烧的，火焰温度比较均衡，没有突出的高温火图3分层低氮燃烧示意图焰，从而防止高温条件下氮氧化物的生成，缺点与传统燃烧方法相比，在燃烧过程中减少上是热点温度不明显，不利于玻璃液澄清和均化，层助燃空气供应量，上层助燃空气中虽然有大量为弥补此不足，在窑炉热点位置设置两支纯氧燃氮气，但因为供氧量不足，上层火焰呈中性或者烧喷枪，以弥补热点温度不足的问题。喷枪设置还原气氛，不利于氮氧化物的生成，下部纯氧喷时，要求前面喷枪为还原气氛，后面为氧化气枪通人纯氧气体，火焰下部温度高、呈氧化气氛，以防止高温与富余氧气两条件同时存在，为氛，纯氧中没有氮气，无法生成氮氧化物，等到氮氧化物产生创造条件。两股气体混合后，火焰温度已不处于最高温度横焰窑分阶段燃烧相对简单，就是在火焰的点。这种分层燃烧技术使氮氧化物生成的必要条对面小炉底部增加两到三支纯氧（或富氧或空气）件：高温与过剩氧气不能同时出现，从而降低燃喷枪，燃烧过程中也是减少一次助燃空气量，使燃烧过程中氮氧化物的生成量。烧前期阶段氧气量不足，未燃烧燃料通过对面小炉该燃烧技术还有一个突出优点是靠近玻璃液底部补充氧气进行二次燃烧，这种燃烧方式可有效面处火焰温度高、辐射能力强，能有效将热量传拉长火焰长度，整体火焰温度相对均衡，避开高温递给玻璃液，同时火焰上部温度相对较低，能有生成氮氧化物的条件。该燃烧方式有两个风险，一效保护窑炉顶，延长窑炉的使用寿命。是可能有未燃尽燃料进人蓄热室二次燃烧，加快蓄2.2分阶段燃烧技术热室格子体损毁速度，降低窑炉寿命，二是大量冷该技术可以用于横焰窑和马蹄焰玻璃窑炉，空气入炉，增加窑炉的能耗。马蹄焰玻璃窑炉分阶段燃烧示意见图4。2.3低氮燃烧喷枪技术低氮燃烧喷枪就是对燃烧喷枪进行技术改氧气喷枪1（可选）低于化学当量空气燃料人口烟气低动能燃料人口氧气喷枪2（可选）图4马蹄焰玻璃窑炉分阶段燃烧示意图高于化学当量图5 低氮燃烧喷枪示意图27全国性建材科技期刊一一玻璃低氮燃烧喷枪就是在喷枪内使燃料以不同速度喷出，由于燃料初始动能不同，喷出速度与距离就不同，使得火焰相对拉长，且较为均匀，没有明显高温火焰，由于温度降低，所以降低了燃烧过程氮氧化物生成概率。该喷枪还可以使用不同品质燃料，达到燃料综合使用的效果，同时也2024年第3期总第39 0 期可以利用燃料燃点温度不同、热值不同达到均衡燃烧的目的，以降低燃烧过程中氮氧化物的生成。3各种低氮燃烧技术比较各种低氮燃烧技术比较见表1。表1各种低氮燃烧技术对比（天然气）分层燃烧助燃气体预热空气+纯氧预热空气+纯氧/富氧烟气NOx含量/（mg/Nm）8001500节能效果2%3%是否可在原有窑炉上改造是窑炉类型横火焰投资/万元1001504结语玻璃窑炉不同燃烧条件的变化，如低氮燃烧方式不同情况的应用，从燃烧方式、降低氮氧化物原理方面进行了相关论述，各种燃烧方式适应不同的窑炉类型，需要的基础条件也不一样，玻璃企业可以根据自身技术条件选择合适的低氮燃烧技术，在降低氮氧化物生成的同时，还有一定的节能效果，有助于在生产线的分阶段燃烧（马蹄焰）80015003%5%否马蹄焰50100参考文献1王涛，郭勇，瑞米奇亚瓦，等.高效低氮低动能全氧燃烧器在玻璃行业的应用研究 J.玻璃，2 0 2 2,49（10）：13-17.【2】黄俏，赵恩录，冯建业.玻璃窑炉新型低NOx燃烧系统设计及配套方案 J.玻璃，2 0 2 0,47（0 6）：32-34.【3崔兴光，盖福奎.玻璃窑炉低氮燃烧 J玻璃塘瓷与眼镜，2020,48（0 4:2 9-32.【4】王晓轩，武绍山，赵恩录，等.玻璃窑炉污染预防技术与低排放节能窑炉设计 .玻璃，2 0 2 0,47（0 1）：16-19.分阶段燃烧（横火焰）预热空气+纯氧/富氧/空气10002500不节能或有所增加是横火焰2050应用和推广。低燃烧喷枪传统燃烧预热空气预热空气1000200022003500不节能是均可10 2028