一种马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统及其方法，包括两支纯氧燃烧喷枪、两支纯氧枪和氧气管路控制系统，所述纯氧枪和纯氧燃烧喷枪从前往后依次对称设置在马蹄焰玻璃熔窑小炉左、右两侧的胸墙上，所述氧气管路控制系统与纯氧枪和纯氧燃烧喷枪相连，用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的开关、调节纯氧枪和纯氧燃烧喷枪中氧气的流量、压力，以及纯氧燃烧喷枪中燃料与氧气的比例。马蹄焰玻璃熔窑采用本发明专利技术的分阶段纯氧助燃系统和方法后，NOX的排放浓度降低30‑40％，总能耗降低2‑4％，既节约了能耗又减少了对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及玻璃生产过程中的燃料燃烧
，特别是涉及一种低NOX排放的马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统及其分阶段纯氧助燃方法。
技术介绍
节约能源和保护环境是我国经济可持续发展战略的重要组成部分，随着生活水平的提高，人们对环境质量要求日益提高。现阶段国家实行节能减排政策，对大气污染物实行总量控制方针，对工业尾气和熔窑烟尘中的SO2、NOX排放有着更加严格的要求。玻璃工业作为传统能源消耗型行业，在节能需求前提下，为了使燃料充分燃烧，很多玻璃熔窑使用了较多的助燃空气，即空气过剩系数(空气过剩系数α为实际空气量Va与理论空气量Va0的比值，α＝Va/Va0)都大于1.1，一般为1.1-1.3。此外在助燃时一般要预热助燃空气至很高的温度以提高热效率，在高温与空气过剩的双重驱动下，会产生大量的NOX进入玻璃熔窑烟气中，大量的氮氧化物气体排入大气中极易形成酸雨，造成环境污染。目前一般采取玻璃熔窑烟气NOX后期治理的方法来减少氮氧化物的排放量，即对玻璃熔窑烟气中的NOX用物理和/或化学的方法进行处理，以减少NOX含量。最常用的方法的是选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，然而无论采用选择性催化还原法，还是选择性非催化还原(SNCR)技术，在处理过程中均存在容易造成氨泄露，催化剂中毒，产生二次污染等问题。另外，长期采取这种后期治理的方法，会使得玻璃熔窑烟气治理成本居高不下，玻璃企业难以承受，从而严重影响了玻璃制造企业的产品竞争力。CN102923933A的专利申请中公开了一种玻璃熔窑梯度增氧助燃方法及专用的梯度增氧助燃系统，该梯度增氧助燃方法和梯度增氧助燃系统是针对横火焰玻璃熔窑设计的，横火焰玻璃熔窑一般有六对小炉，而马蹄焰玻璃熔窑只有一对，二者结构上差别很大，且两者分别用于生产不同品种的玻璃，对火焰、温度等的要求均不同，助燃系统结构复杂，因此不适用于马蹄焰玻璃熔窑。CN1557750A的专利申请中公开了一种浮法玻璃熔窑富氧助燃方法，该方法适用于浮法玻璃熔窑，实际上也是一种横火焰玻璃熔窑，也不适用于马蹄焰玻璃熔窑；且该富氧助燃方法采用富氧空气助燃，富氧空气(含氧量为23-24％)中仍含有大量的氮气，仍能产生的大量的NOX。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种可降低NOX排放量的马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统，包括两支纯氧燃烧喷枪、两支纯氧枪和氧气管路控制系统，所述纯氧枪和纯氧燃烧喷枪从前往后依次对称设置在马蹄焰玻璃熔窑小炉左、右两侧的胸墙上，所述氧气管路控制系统与纯氧枪和纯氧燃烧喷枪相连，用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的开关、调节纯氧枪和纯氧燃烧喷枪中氧气的流量、压力，以及纯氧燃烧喷枪中燃料与氧气的比例。所述纯氧枪和纯氧燃烧喷枪在同一水平线上，间隔600-900mm。所述纯氧枪与马蹄焰玻璃熔窑前端的小炉之间的距离为1200-1800mm。所述纯氧燃烧喷枪包括中空的枪体和套装在枪体内的燃料管，燃料管管体内的空间为燃料枪膛，燃料管的尾部作为燃料进口伸出枪体外并与枪体尾部密封形成氧气枪膛，燃料管头部伸入枪体内靠近枪体头部的喷嘴处，与喷嘴之间的空间形成混合枪膛，靠近枪体尾部设有氧气进口，枪体外部靠近枪体头部位置设有挡火板。所述纯氧枪包括中空的枪管，枪管头部为纯氧出口，尾部为纯氧进口，靠近枪管头部的位置设有纯氧枪挡板。所述纯氧枪挡板与枪管之间的夹角为30°-45°。所述氧气管路控制系统包括用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的氧气总关断的总截止阀、用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的氧气压力的总薄膜调节阀，和分别用来控制两支纯氧燃烧喷枪和两支纯氧枪中的氧气流量及开关状态的调节截止阀，分别用来调整纯氧燃烧喷枪和纯氧枪中的氧气压力的压力薄膜调节阀，所述调节截止阀和压力薄膜调节阀串联后形成四条并联的支路后分别与两支纯氧燃烧喷枪和两支纯氧枪相连，所述总截止阀和总薄膜调节阀串联后与四路并联的纯氧燃烧喷枪和纯氧枪通过管路相连。第二方面，本专利技术提供一种马蹄焰玻璃熔窑，包括小炉和胸墙，包括上述分阶段纯氧助燃系统。第三方面，本专利技术提供一种马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃方法，使用上述分阶段纯氧助燃系统，具体为：开启左小炉、左纯氧枪、左纯氧燃烧喷枪和右纯氧燃烧喷枪，关闭右小炉和右纯氧枪，减小左小炉中10％-15％的助燃空气量，调节左纯氧燃烧喷枪处为燃料比氧气当量比为1.1-1.2的富燃料燃烧，右纯氧燃烧喷枪处为燃料比氧气当量比为0.85-0.95的富氧气燃烧；15-25min后，关闭左小炉和左纯氧枪，开启右小炉和右纯氧枪，减小右小炉中10％-15％的助燃空气量，调节右纯氧燃烧喷枪处为燃料比氧气当量比为1.1-1.2的富燃料燃烧，左纯氧燃烧喷枪处为燃料比氧气当量比为0.85-0.95的富氧气燃烧；左小炉和左纯氧枪、右小炉和右纯氧枪循环交替开启和关闭。所述纯氧枪中氧气流量为60-80Nm3/h，压力为0.05MPa-0.12MPa，所述纯氧燃烧喷枪中氧气流量为60-80Nm3/h，压力为0.05MPa-0.16MPa。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术的分阶段纯氧助燃系统，助燃方式为同时开启一侧的小炉、纯氧枪和两侧的纯氧燃烧喷枪，关闭另一侧的小炉和纯氧枪。与开启的小炉同侧的纯氧枪喷出氧气可将未燃烬的燃料完全燃烧，使整个火焰长度、温度相对均匀平和，同侧纯氧燃烧喷枪喷出燃料与氧气的混合物，进行燃烧可以增大热点区域的热负荷，有利于玻璃熔化及玻璃熔窑温度的稳定。2)一对纯氧燃烧喷枪的加入，使得纯氧助燃要比空气助燃燃烧更加充分，可以增大热点区域的热负荷，从而有利于玻璃的熔化。3)分阶段纯氧助燃方法的核心是使燃料的燃烧在同一熔窑中同时分两阶段且在相对分散的温度制度下进行，第一阶段：在燃料刚进入熔窑开始燃烧的区域(即小炉的出口处，此处的空气过剩系数较低)，通过减少助燃空气用量，使第一阶段的燃烧反应为富燃料的不完全燃烧，此时由于火焰温度较低，且O2、N2量偏少，可降低NOX的生成量。第二阶段：随着纯氧枪中氧气的引入，燃料在第二阶段为以O2助燃为主的完全燃烧反应，火焰温度高，但由于缺少N2参与且燃烧时间短，使得NOX的生成量减少。整个分阶段纯氧助燃方法将燃料分阶段燃烧，便将发热点分散，空气过剩系数不大于1.1，一般为1.05-1.1，从而降低NOX的生成。4)马蹄焰玻璃熔窑采用分阶段纯氧助燃方法后，NOX的排放浓度降低30-40％，总能耗降低2-4％，既节约了能耗又减少了对环境的污染。5)该专利技术不需要对现有马蹄焰玻璃熔窑进行大的变革，设备投资少，可以不停炉安装，在热态下便可以进行改造，降低NOX排放的效果明显，同时生产工艺简单稳定，易于推广应用。附图说明图1为马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统的平面布置图；图2为纯氧燃烧喷枪外部结构示意图；图3为纯氧枪外部结构示意图；图4为氧气管路控制系统示意图；图5为纯氧燃烧喷枪的内部结构剖面图；图6为纯氧枪的内部结构剖面图。具体实施方式现有的马蹄焰玻璃熔窑内设置一对小炉，作为玻璃熔窑的助燃系统，在小炉内的下部设置2-3支燃料喷枪，工作时经蓄热室预热后的助燃空气和燃料一起进入其中一个小炉内混合均匀并发生燃烧反应，另一个小炉则作为烟气出口。即当位于玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，包括两支纯氧燃烧喷枪、两支纯氧枪和氧气管路控制系统，所述纯氧枪和纯氧燃烧喷枪从前往后依次对称设置在马蹄焰玻璃熔窑小炉左、右两侧的胸墙上，所述氧气管路控制系统与纯氧枪和纯氧燃烧喷枪相连，用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的开关、调节纯氧枪和纯氧燃烧喷枪中氧气的流量、压力，以及纯氧燃烧喷枪中燃料与氧气的比例。

【技术特征摘要】
1.一种马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，包括两支纯氧燃烧喷枪、两支纯氧枪和氧气管路控制系统，所述纯氧枪和纯氧燃烧喷枪从前往后依次对称设置在马蹄焰玻璃熔窑小炉左、右两侧的胸墙上，所述氧气管路控制系统与纯氧枪和纯氧燃烧喷枪相连，用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的开关、调节纯氧枪和纯氧燃烧喷枪中氧气的流量、压力，以及纯氧燃烧喷枪中燃料与氧气的比例。2.根据权利要求1所述分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，所述纯氧枪和纯氧燃烧喷枪在同一水平线上，间隔600-900mm。3.根据权利要求1或2所述分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，所述纯氧枪与马蹄焰玻璃熔窑前端的小炉之间的距离为1200-1800mm。4.根据权利要求1-3任一所述分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，所述纯氧燃烧喷枪包括中空的枪体和套装在枪体内的燃料管，燃料管管体内的空间为燃料枪膛，燃料管的尾部作为燃料进口伸出枪体外并与枪体尾部密封形成氧气枪膛，燃料管头部伸入枪体内靠近枪体头部的喷嘴处，与喷嘴之间的空间形成混合枪膛，靠近枪体尾部设有氧气进口，枪体外部靠近枪体头部位置设有挡火板。5.根据权利要求1-4任一所述分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，所述纯氧枪包括中空的枪管，枪管头部为纯氧出口，尾部为纯氧进口，靠近枪管头部的位置设有纯氧枪挡板。6.根据权利要求5所述分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，所述纯氧枪挡板与枪管之间的夹角为30°-45°。7.根据权利要求1-6任一所述分阶段纯氧助燃系统，其特征在于，所述氧气管路控制系统包括用来控制纯氧枪和纯氧燃烧喷枪的氧气总关断的总截止...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵恩录，张文玲，王志平，陈福，冯建业，
申请(专利权)人：秦皇岛玻璃工业研究设计院，
类型：发明
国别省市：河北;13