一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低NOx燃烧装置及工艺的制作方法

一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置及工艺
技术领域
1.本发明涉及浮法玻璃熔窑技术领域，尤其涉及一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧工艺及装置。


背景技术：

2.现阶段我国工业企业大气污染控制形势严峻，由于玻璃生产工艺的特殊性和燃料成分的复杂性，造成烟气中nox浓度非常高(可达3000mg/m3)，玻璃企业烟气治理难度大，技术流程复杂，成本高。因此，玻璃窑炉烟气污染防治，即减少生产过程中nox生成是我国玻璃制造业污染控制的重点和难点。
3.在日趋强化的资源环境约束及激烈的市场竞争形势下，国内玻璃企业迫切需要进行不断的升级改善，产品质量、生产工艺需要与国际逐渐接轨。目前，大多玻璃企业窑炉氮氧化物的原始排放指标与国际水平相差还是较大的，发达国家的氮氧化物排放值在700
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1000mg/m3之间，国内2300mg/m3左右，为了达到排放标准，玻璃企业一般采取末端治理技术减少其排放，然而末端治理设备投资及运行成本高，对企业来说是一个较大的经济负担，长期运行会严重影响市场竞争力，为此，我们提出了一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧工艺及装置来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中玻璃企业采取末端治理技术减少氮氧化物，治理设备投资及运行成本高，企业经济负担大的缺点，而提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧工艺及装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置，包括氧气管路控制系统、炉膛及分设在炉膛左右两侧的若干对小炉炉体，还包括：
6.燃烧喷枪，对称分布于所述炉膛的左右两侧侧壁上位于所述小炉炉体下方；
7.纯氧枪，对称分布于所述炉膛的左右两侧侧壁上位于所述燃烧喷枪下方；
8.所述氧气管路控制系统用于控制纯氧枪的开关以及调节纯氧枪中氧气的流量和压力。
9.作为上述技术方案的进一步描述：
10.所述纯氧枪位于所述燃烧喷枪下方，且所述纯氧枪与燃烧喷枪一一对应设置。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.所述燃烧喷枪包括内管和位于内管外侧的外管，所述内管末端贯穿外管的尾部并设有内燃料进口，所述外管远离内燃料进口一端设有喷嘴，所述内管远离内燃料进口一端与喷嘴之间形成混合枪膛，所述外管外部靠近喷嘴位置设有挡火板，所述外管靠近尾部设有外燃料进口。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述纯氧枪包括中空枪管，所述中空枪管外侧连接有挡板，所述中空枪管两端分别设有纯氧进口和纯氧出口，所述纯氧出口和纯氧进口分别位于中空枪管头尾两端。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述氧气管路控制系统包括总线及多条支线，所述多条支线分别与所述总线连通，所述支线末端连接于所述纯氧枪，所述总线上设置有总截止阀和总薄膜调节阀，用于总体控制氧气供应的开关及压力。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.所述左侧支线与位于所述炉膛的左侧壁上的纯氧枪连接，分别设置有用于调整左侧纯氧枪氧气压力的左压力薄膜调节阀和用于控制左侧纯氧枪中的氧气流量及开关状态的左调节截止阀；
19.所述右侧支线与位于所述炉膛的左侧壁上的纯氧枪连接，分别设置有用于调整右侧纯氧枪氧气压力的右压力薄膜调节阀、多个用于控制右侧纯氧枪中的氧气流量及开关状态的右调节截止阀。
20.为实现上述目的、解决上述技术问题，本发明还提出了一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧工艺，包括以下步骤：
21.s1、开启位于所述炉膛的左侧的小炉炉体、关闭右侧小小炉炉体，同时，开启位于左侧的燃烧喷枪和右侧的纯氧枪、关闭右侧的燃烧喷枪和左侧的纯氧枪，使得上述开启机构配合实现玻璃熔窑内的燃烧；
22.s2、左侧的小炉炉体工作预定时间后，关闭左侧的小炉炉体、开启位于右侧的小炉炉体，同时，关闭位于左侧的燃烧喷枪和右侧的纯氧枪、开启右侧的燃烧喷枪和左侧的纯氧枪，使得上述开启机构配合实现熔窑内的燃烧；
23.重复上述s1及s2步骤，每间隔预定时间变换一次关闭及开启上述机构，使得上述机构依次工作，实现玻璃炉窑的燃烧。
24.作为上述技术方案的进一步描述：
25.所述纯氧枪氧气流量为65
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85nm3/h，压力为0.06mpa
‑
0.16mpa。
26.作为上述技术方案的进一步描述：
27.所述燃烧喷枪的燃料为燃料油、天然气、石油焦、煤粉中的一种或几种混合物。
28.作为上述技术方案的进一步描述：所述预定工作时间为10
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30分钟。
29.本发明具有如下有益效果：
30.与现有技术相比，该浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧工艺及装置，通过若干对小炉炉体、多对燃烧喷枪和多对纯氧枪之间的相互配合，采用分阶段增氧的梯度燃烧，燃烧前期减少一定量的助燃风，形成贫氧燃烧，使第一阶段的燃烧反应在还原气氛下进行，可大大减少nox的生成，同时通过对面的纯氧枪通入一定量的氧气，使残余燃料在氧气助燃条件下得以燃烧完全，节约燃料同时形成了低nox燃烧反应，可在生产过程中降低nox生成量，减少烟气中nox浓度，达到减少污染物排放，降低烟气治理成本，提高玻璃质量，延长熔窑寿命，同时不增加燃料消耗的目的，生产工艺简单稳定，节约成本，易于推广应用。
附图说明
31.图1为本发明提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置的结构示意图；
32.图2为本发明提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置的侧视图；
33.图3为本发明提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置中燃烧喷枪的正视图；
34.图4为本发明提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置中燃烧喷枪的剖视图；
35.图5为本发明提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置中纯氧枪的结构示意图；
36.图6为本发明提出的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置中氧气管路控制系统示意图。
37.图例说明：
38.1、小炉炉体；2、炉膛；3、燃烧喷枪；4、纯氧枪；5、燃气进气位置；6、氧气进气位置；7、挡火板；8、内燃料进口；9、外燃料进口；10、喷嘴；11、纯氧进口；12、挡板；13、纯氧出口；14、中空枪管；15、内管；16、外管；17、混合枪膛；18、总截止阀；19、总薄膜调节阀；20、右压力薄膜调节阀；21、右调节截止阀；22、左压力薄膜调节阀；23、左调节截止阀。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.参照图1
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6，本发明提供的一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧装置，包括分设在炉膛2左右两侧的若干对小炉炉体1和一个氧气管路控制系统。
42.其中，炉膛2侧壁连接有多对燃烧喷枪3和多对纯氧枪4，多对燃烧喷枪3和多对纯氧枪4从前往后依次对称设置在小炉炉体1下方。如图2所示，多对燃烧喷枪3和多对纯氧枪4位于小炉炉体1下方的炉膛2的侧壁上，在燃气进气位置5及氧气进气位置6向燃烧喷枪3和纯氧枪4分别供给燃料及氧气。
43.燃烧喷枪3包括内管15和位于内管15外侧的外管16，内管15末端贯穿外管16并设有内燃料进口8，燃烧喷枪3远离内燃料进口8一端设有喷嘴10，内管15远离内燃料进口8一端与喷嘴10之间形成混合枪膛17，燃烧喷枪3外部靠近喷嘴10位置设有挡火板7，外管16靠近尾部设有外燃料进口9，挡火板7可有效减少内部火焰对燃烧喷枪3的影响。
44.纯氧枪4包括中空枪管14，中空枪管14外侧连接有挡板12，中空枪管14两端分别设有纯氧进口11和纯氧出口13，纯氧出口13和纯氧进口11分别位于中空枪管14头尾两端，挡板12可减少内部火焰对纯氧枪4的影响。
45.其中，氧气管路控制系统用于控制纯氧枪4的开关以及调节纯氧枪4中氧气的流量和压力，氧气管路控制系统包括总截止阀18和总薄膜调节阀19，总截止阀18和总薄膜调节阀19一侧设有多个用于调整右侧燃烧喷枪3和纯氧枪4氧气压力的右压力薄膜调节阀20、多个用于控制右侧纯氧枪4中的氧气流量及开关状态的右调节截止阀21、多个用于调整左侧燃烧喷枪3和纯氧枪4氧气压力的左压力薄膜调节阀22和多个用于控制左侧纯氧枪4中的氧气流量及开关状态的左调节截止阀23，其中，左右两侧的燃烧喷枪3和纯氧枪4数量分别与左压力薄膜调节阀22、左调节截止阀23、右压力薄膜调节阀20和右调节截止阀21数量一一对应，便于工作人员对单个燃烧喷枪3和纯氧枪4进行控制。
46.一种浮法玻璃熔窑梯度增氧低nox燃烧工艺，包括以下步骤：
47.s1、开启位于左侧的小炉炉体1，同时开启左侧的燃烧喷枪3和右侧的纯氧枪4，使得左侧的小炉炉体1中助燃空气量降低至原来的86％
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92％，同时，燃料经内燃料进口8和外燃料进口9依次进入内管15和外管16内，并在混合枪膛17内混合后由喷嘴10喷至玻璃炉窑内；
48.此时，左侧火焰前端为富燃料燃烧，即燃料比氧气当量大于1，一般为1.1
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1.2；而火焰末端为富氧气燃烧，即燃料比氧气当量小于1，一般为0.85
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0.95；
49.s2、左侧的小炉炉体1工作10
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30分钟后，开启位于右侧的小炉炉体1，同时开启右侧的燃烧喷枪3和左侧的纯氧枪4；
50.以后每间隔10
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30分钟换一次向，即左侧小炉炉体1和右侧的小炉炉体1依次工作，完成玻璃炉窑的供氧和供燃料工作。
51.在上述方法中，纯氧枪4氧气流量为65
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85nm3/h，压力为0.06mpa
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0.16mpa，燃烧喷枪3中的燃料为燃料油、天然气、石油焦、煤粉中的一种或几种混合物。
52.其中，第一阶段通过减少小炉炉体1内10
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15％助燃空气量，使燃料在刚刚进入熔窑内进行不完全燃烧，此时为还原环境，不利于nox生成；第二阶段在另一侧纯氧枪4通入纯氧，纯氧加入后在火焰后期将未燃烬的燃料燃烧完全，由于缺少n2的参与且燃烧时间短，nox的生成量很少，从而降低生成烟气中的nox含量，其中，以850吨浮法玻璃熔窑为例，采用本发明的梯度增氧燃烧工艺和装置，氧气用气量：每对小炉(o2≥92％)150
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200nm3/hr；对7对小炉进行低nox纯氧技术改造需要氧气量为1000
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1200nm3/hr；降低nox排放约40％，烟气中nox浓度可以从约2300mg/nm3降至1200mg/nm3以下，本发明通过减少助燃空气的量，使得燃烧反应在第一阶段为富燃料燃烧的不完全燃烧，o2，n2量偏少，降低了nox的生成；随着另一侧纯氧枪4中的氧气喷入，第二阶段为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，nox的生成量少。
53.目前玻璃企业都是采用后处理的方法降低烟气中的nox排放，存在投资高，运行成本高，催化剂容易中毒等缺点，大大提高了玻璃的生产成本；而本发明是采用过程治理方式，从源头上降低玻璃熔窑中的nox排放，同时又能节约能耗，适用在工业上推广应用。
54.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。