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污染不斷惡化，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，且浪費能源污染大氣。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于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。更多信息請點擊：，或者撥打我們的熱線電話：400-6277-838

  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。此料方的熔制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制溫度的要求，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，并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，它相對于傳統空氣助燃有以下特點：

  2.1.1 熱效率高、提高融化率

  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 純氧燃燒系統的組成

  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系統和精密的控制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、調壓后，按燃燒工藝要求，分別供給窯爐兩側的燃燒器，混合后進行燃燒。燃氣量與窯內火焰空間控制點的溫度聯鎖，隨著溫度的變化，由精密流量調節閥自動調節窯爐每只槍的燃氣量，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。在燃氣系統中需設置流量計、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，以保證系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系統改為純氧燃燒系統后，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%。

  三、氧氣的來源

  目前主要制氧技術有變壓吸附和深冷兩種。變壓吸附制氧是空氣除塵后，由鼓風機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。深冷制氧設備主要由空壓機、預冷系統、純化系統、增壓透平膨脹機、分餾塔、換熱器等組成，空氣中的氧、氮、氬根據沸點不同，在分餾塔內精餾分離后，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雜，深冷裝置投資成本較高，當制氧量越低時單位耗電量越高，但裝置能力可達到較大規模，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、啟動供氧快等優點，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行分析和選擇：

  3.2.1用氧量

  玻璃纖維企業的生產基地一般包含多條生產線。每條生產線根據玻纖產能的不同，用氧量在1500—2500Nm3/h范圍變化。假設企業只有兩條生產線， 可選擇一套3000-5000Nm3/h的變壓吸附裝置；有三至四條生產線時， 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，一套成都華西工業氣體的3000Nm3/h裝置，初期兩年電耗為0.468KWh/m3，在合同指標內。使用4年后，因裝置能力的下降，產氧量減少，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為0.4627KW/Nm3·O2±2%（不含公用工程、制冷機設備及照明）。系統的參考總能耗指標為：0.5068KW/Nm3·O2。實際系統能耗為0.63KW/Nm3·O2，裝置的氧提取率94%左右。

  3.2.3 裝置運行穩定性

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

  四、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，降低環境污染，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、穩定性方面考慮。在資金充裕的情況下，建議選擇國內、外先進的設備制造商生產的裝置，未來使用中對裝置的穩定運行，成本控制都起關鍵作用。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。