玻璃窯爐工程中,燃燒技術的發(fā)展主要經(jīng)歷了傳統(tǒng)的空氣助燃技術、富氧燃燒技術、純氧助燃技術、全氧燃燒技術四個過程,傳統(tǒng)空氣助燃技術使用的氧氣是從空氣中獲得的,氧氣在空氣中僅占21%左右,而占78%的氮氣并不參與反應,而是被加熱后排入大氣中,造成大量的熱量損失,據(jù)統(tǒng)計,這部分熱量損失約占能耗的30%以上。不參與燃燒反應的氮氣在高溫下還會與氧氣反應生成大量的氮氧化物NOX,造成嚴重的環(huán)境污染。同時,含氮煙氣也容易對蓄熱室、煙囪造成侵蝕,縮短這些設備的使用壽命。
另外,在工藝上,傳統(tǒng)工藝助燃技術還需要通過定時換火使煙氣和空氣進行熱交換以回收部分熱量,使得爐溫和爐壓會產生波動,影響產品質量。為了提高燃料燃燒熱量的利用率,減少污染氣體的排放,可以通過提高助燃氣體中氧氣的比例、減少氮氣的比例來實現(xiàn)。
隨后發(fā)展的富氧燃燒技術將助燃空氣中含氧量增加到21% ~ 40%,氧氣含量較空氣助燃技術增加,使得燃燒速度加快。另外,由于氮氣含量的減少,使得熱量損失大大減少,同時產生的氮氧化物廢氣量也明顯減少。
在燃料燃燒過程中,如果繼續(xù)增加氧氣的濃度90%以上,也就是利用氧氣純度> 90%的氧氣代替空氣與燃料進行燃燒,這種燃燒技術稱為全氧燃燒。該種燃燒技術中起助燃作用的為氧氣,所以以天然氣為燃料為例,全氧燃燒時燃燒產物也只有H2O和CO2。
空氣助燃:CH4+ 2O2+ 7. 5N2→CO2+ 2H2O + 7. 5N2
全氧燃燒:CH4+ 2O2→CO2+ 2H2O
由于氧氣純度的增大,燃燒速度加快,燃料燃燒地更充分完全; 同時,氮氣及其他不參與燃燒反應的氣體濃度大幅度減少,減少廢氣帶走的熱量及NOX的排放,達到節(jié)能、減排的效果; 另外,在燃燒過程中,主要依靠水蒸氣和二氧化碳等來進行輔助燃燒,在一定程度上增強了爐體表面的輻射,使得火焰燃燒溫度大幅度提高,增強了火焰的傳熱能力。全氧燃燒技術與空氣助燃技術相比具有顯著的優(yōu)勢,也被譽為燃燒技術發(fā)展史上的第二次革命。
如果只是把有限的純氧(> 90%) 進行收集,有效引入到窯爐的關鍵部位,也就是在爐窯中部分設置全氧燃燒系統(tǒng),稱之為純氧助燃。
目前主要的純氧助燃技術在玻璃生產行業(yè)有浮法玻璃熔窯中俗稱的0號小爐純氧助燃技術、玻璃熔窯梯度增氧( 底吹) 純氧助燃技術、玻璃熔窯增設全氧噴槍純氧助燃技術等。