富氧燃烧技术的应用

生产技术经验

文章编号:1000-2871(2000)02-0026-04

富氧燃烧技术的应用Ξ

戴树业,韩建国,李　宏

(华北制药股份有限公司玻璃分公司,河北　石家庄050041)

摘要:介绍富氧燃烧在燃油玻璃窑炉上的应用及改进经验。

关键词:玻璃窑炉;燃油;富氧燃烧

中图分类号:T Q171.6+25.3　文献标识码:B

Application of Oxyboosted Burning T echnology

DAI ShuΟye,H AN JianΟguo,LI Hong

1　概述

富氧燃烧就是采用比空气中含氧量高的空气来进行助燃。两方发达国家及前苏联早在70年代就开始这项技术的研究,并在70年代末80年代初取得了良好的效果。象日本松下电气产业公司和大阪煤气公司开发的富氧装置,其所用的膜材料是聚硅氧烷与聚对羟基苯乙烯的交联共聚体,能生产含氧量为28%的富氧空气。美国通用电气公司UOP公司制造的富氧发生器可生产30%浓度的富氧空气。我国80年代中期开始此项技术的研究,中科院大连化物所自1986年起一直从事国家“七五”和“八五”科技攻关项目:卷式富氧膜、组件、装置及其应用和开发的研究,并且研制成功“LT V-PS富氧膜、<100×1000mm卷式组件及装置Ⅰ型”。

我公司现有4台马蹄焰蓄热室窑炉,面积在23～28m2之间,主要生产药用玻璃管,对玻璃的熔制质量要求较高,熔化率低,能耗高。随着市场经济竞争日趋激烈,能源价格上涨,成本不断提高。节能挖潜、降低成本对于耗能大户玻璃行业来说至关重要,而采用新技术是最佳途径。我公司1992年就开始对富氧燃烧进行调研工作,但当时富氧膜成本高,使用周期短,工艺设备不成熟,故障率高,一些厂家的使用效果不理想。以后几年我们一直在关注该技术的发展。随着时间的推移,技术的成熟,我公司于1996年上马富氧燃烧项目。

2　膜法富氧制取技术

众所周知,空气中的主要成分是氧占20.94%,氮占78.09%。而氧气、氮气在特制的高分子膜中的溶解度大小和扩散速率不同。膜法富氧就是利用空气中各组分透过高分子富氧

Ξ收稿日期:1999-09-16

膜时的渗透速率不同,在压力差作用下,使空气中氧气优先通过膜,所以透过的气体中氧含量增加,形成富氧空气。

膜法富氧可使富氧空气中氧浓度达到28%～31%。有资料表明在规模小于15000Nm3/ h时,膜法富氧投资、维修及操作费用较深冷法和PAS法经济。此外膜法设备简单,操作方便。

3　富氧燃烧在窑炉生产上的优点

3.1　提高火焰底部温度

燃料在富氧状态下能降低燃点温度,而且使燃烧速度加快,燃烧完全,从而提高了火焰强度,获得较好的热传导。由于富氧气体在喷枪下部供入,使火焰底部温度提高,更加有利于玻璃的熔制,提高熔化率。

3.2　降低碹顶温度,延长窑炉寿命

由于采用富氧燃烧,燃烧相对完全,火焰长度相对缩短,火焰上部温度降低,减轻了碹顶、小炉、蓄热室的热负荷,即减轻了对其的侵蚀,窑炉寿命相应延长。

3.3　降低空气过剩系数,节约能源

采用富氧空气后可以适当减少二次助燃风量,从而减少了废气排放量,也就减少了废气带走的热量,提高了热效率,达到节能目的。

4　工艺流程

本系统采用负压操作流程,有关流程图如图1。

图1　富氧燃烧流程

其中主要设备如下:

过滤器:除去大于10μm的灰尘,阻力小于1000Pa

离心鼓风机:1000m3/h,3700Pa

膜装置:空气均配器,富氧发生器,真空均配器

真空泵:水环式真空泵,压力-66kPa～-76kPa

脱湿系统:气水分离器

稳压系统:稳压罐,百叶挡板,放水阀

压力表:0～10kPa

真空表:0～-0.1MPa

富氧重油燃烧器:MFS-150

系统在安装和调试运行过程中出现许多问题,使系统不能长时间连续运行,主要问题有:

⑴MFS-150型富氧重油油枪对重油质量要求较高,而我公司所使用重油粘度大、杂质多,容易堵枪;油枪体积大,与现用窑炉枪眼砖不匹配,且枪体沉重,单人换枪操作困难。

⑵真空泵循环水水位控制为单阀门控制,控制简单,水位稳定不住,经常造成溢水或缺水,不能正常生产。

⑶水温高,汽化冷凝水多,阻塞管路,影响富氧气排出。

⑷真空泵内结垢,造成真空泵经常自动停车。

针对以上出现的问题,我们逐步进行了改进:

⑴弃用富氧重油油枪,用耐热不锈钢管自制富氧枪,对现用油枪架进行改造,使自制富氧枪与原油枪配合使用,即节约了资金又有利于工人操作。

⑵在管道上加装电磁阀,增加富氧气换向控制,与窑炉换向控制同步,减少富氧气浪费,降低炉压。

⑶原设备通过阀门控制出水来保证水位,由于水源压力波动,造成水位变化较大,真空泵不能正常工作。我们对此在二楼增加水箱,在水箱上设一溢流口,由水源对水箱供水,水箱对真空泵供水,这样稳定了水源压力,使真空泵循环水位十分稳定。

⑷为解决冷凝水阻塞富氧气流通问题,增加了一定体积冷凝水放水罐。

⑸因北方水质硬,水中Ca2+、Mg2+离子含量较高,加之真空泵运行时有一定温度,造成泵体内结垢,电机负荷逐步增大,最后自动停车,每隔半月左右停车1次,对生产影响较大。对此我们采用软化水代替自来水,有效解决了结垢问题。但软化水成本高、浪费大,我们又增加了软化水回收系统。

⑹我们首先在1#炉使用富氧,正常使用后,发现富氧气有大量富余量白白排空,为此我们在3#炉又接了一套富氧燃烧系统。两炉共用,效果也非常理想。

经过改进后,此系统从1997年12月运行至1999年6月未出现什么故障,效果良好。

改进后的流程图及管路示意如图2。

5　要求

5.1　工艺控制要求

⑴富氧枪位置应在油枪正下方5mm,后撤10mm左右,枪嘴不能低于枪眼砖。

⑵富氧使用压力为1～3kPa,通过旁通阀或放空阀进行调整。

⑶注意观察火焰和料堆的变化情况,发现跑料堆应及时调整。

⑷使用富氧后,根据情况适当减小雾化气压力或二次风风量。

⑸对富氧各工艺参数及时准确记录。

⑹操作工每班至少两次对富氧气的放水罐放水。

⑺经常检查富氧电磁阀开启是否正常,发现问题及时通知仪表处理。