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玻璃熔窑的重油燃烧技术与节能

重油是一种重要的高热值燃料,我国玻璃熔窑使用重油来熔化玻璃,已有40年的历史,近年来新建和扩建的几十条大中型浮法玻璃生产线的熔窑,大多数都是采用重油加热的。几十年来,特别是最近几年来,通过我们的积极开拓和不断吸收、消化国外的先进经验,我国玻璃熔窑的重油燃烧技术,有了突飞猛进的发展,大力推广这些先进的燃烧技术,将会对进一步提高我国玻璃产品的产量和质量,降低能源消耗和生产成本,起到强有力的推动作用。

1.燃油喷枪的选型与节能

燃油喷枪是使重油雾化,并形成具有一定形状、一定长度和一定方向的火焰的燃烧器。喷枪的种类与构造不同,对重油的雾化效果也不同,对能否充分燃烧,能否节能.关系甚大。因此,在重油燃烧系统中。必须选择雾化与燃烧效果好的燃油喷枪。

长期以来,我国主要使用前苏联产舒霍走喷枪,这是用蒸汽或压缩空气雾化的高压外混直流式喷枪,利用雾化介质的高速气流,在喷枪出口处与重油的液流相遇,产生绝热膨胀而使其雾化。它的雾化性能较差,喷枪喷出的火焰,带有2O~30cm长的粗雾化区。燃烧不充分,油耗大,雾化气耗量高,造成了很大的能源浪费。后来,又使用引进的德国索格喷枪和美国OI喷棺,然而这些喷枪或因其雾化原理简单,或因其构造上尚存在缺陷,使用效果都不理想。接着,我国又引进了英国兰德洛喷枪,这是一种世界闻名的优良喷枪,但是这种喷枪适用于低粘度、低水份、低杂质的重油,对我国玻璃厂普遍使用的高粘度、高水份、高杂质的重油或渣油,明显不能适应,因此,使用效果也不理想,节油率仅有3%~5%。在这种情况下。我国工程技术人员,经过坚持不懈的努力,成功地研制出了中国CMT-900燃油喷枪。这种喷枪不仅在技术性能上堪与英国兰德洛喷枪媲美,而且最适合使用中国的高粘度燃油,完全可以取代由国外引进的各类型燃油喷枪。

CMT-900喷枪是一种以压缩空气或蒸汽作雾化介质的油膜式双临界压力雾化喷枪,它的雾化原理是:重油的液流先在喷枪的旋流体内表面形成一层油膜;而流经旋流体外表面的雾化气在旋流体出口处降压至临界压力,于是产生临界速度和巨大的气动力,将与之相遇的油膜破碎,进行第一次雾化。油、气混合气到达喷枪出口处,气流再次降压至临界压力,对油雾进行第二次雾化。这样的雾化过程比较完善,重油的雾化粒度细微而均匀,油雾直径均为3O一5O微米,因而蒸发快,燃烧完全,火焰亮度大,热辐射强,传热效率高,节油率可达7%~12%,比使用兰德洛喷枪高出4%~7%。

CMT-900燃油喷枪是一种高效节能的优良喷枪,目前我国大多数的平板玻璃厂都选用它。

2.燃油粘度的控制


重油的特性之一是凝固点高、粘度大。牯度是重油燃烧系统的一个主要矛盾,当加热温度不够,粘度大时。会恶化喷枪的雾化条件;过热又会引起重油的裂化和起泡沫,导致燃烧不稳定。因此,合理地加热重油,使其粘度符台喷枪的使用要求,是保证良好燃烧和节能的重要方面。

对于燃油粘度的控制,人们习惯采用直接控制加热温度,间接控制燃油粘度的方法,这是重油的温度与粘度之间有一个对应值的关系来实现的,然而,油品的种类不同,则油品的温度与粘度的对应值也不同,这需要通过实验方法来确定。采用以温度控制粘度的方法,虽然简便易行,使用很普遣,但是这里却存在着这样的问题:当来油品种发生变化肘,常常因为来不及确定换用油品的温度与粘度对应值,无法及时调节加热温度,而出现燃油粘度的失控现象,影响了燃油的正常燃烧,所以说,这不是理想的粘度控制方法。

最新的燃油粘度控制方法,是油粘度一油温度串级控制法,即以燃油粘度控制加热温度.再由加热温度控制燃油粘度的方法。这是在油加热装置之后的油路上。设置一支粘度计.以所用喷枪需要的燃油粘度值.作为粘度计的给定值;以粘度计的给定值,作为自动控制燃油加热温度的指令;最终以这种指令要求下_的加热温度来稳定燃油粘度。这样。无论来油的粘度特性如何变化,油加热装置都会始终按照粘度给定值的既定指令,自动调节燃油的加热温度,使经过加热后的燃油粘度符合喷枪的使用要求。这种控制方法,自动化程度高,粘度控制及时、准确、稳定,节能效果明显,可以说,这是一种理想的粘度控制方法。应该普遍推广使用。

3.熔窑温度的控制

燃油的流量直接影响着熔窑温度的变化,通常我们也是通过调节燃油的流量,来控制熔窑温度和熔化状况的。那是沿着熔窑的长度方向,设置若干温度讯号,代表玻璃在熔化过程中的熔窑温度。当温度讯号发生变化时,燃油流量控制系统就自动增大或减少燃油流量,使熔窑温度回到控镧指标上来。然而,温度讯号受外界各种因素的影响极大,变化频繁,因此,极容易出现油量调节的误导性和盲目性。这样,不仅造成了燃油的很大浪费,而熔窑温度也难以维持稳定。显然,采用调节燃油流量来控制熔窑温度的方法,是不可取的。

其实,在影响炉窑温度的诸多因素中,最大、最频繁的扰动,就是燃料流量的变化。稳定燃料流量,及时消除燃料流量变化的干扰,熔窑温度也就可以保持稳定了。采用定值控制小炉燃油流量的方法,就是为了通过稳定各个小炉的供油量,而达到间接稳定控制熔窑温度的目的。这是首先根据熔窑的熔化量和熔化温度曲线.并结合生产经验,计算出每个小炉所器要的燃油量,然后作为小炉油量的给定值,输人控制系统,并通过给定值,对实际生产中所有小炉的燃油流量,实行定值控制,确保供油稳定。

各小炉的油量给定值。一般是不作变动的,这可以使熔窑温度,长时间保持稳定。定值控制小炉油量.既可实现对熔窑温度的稳定控制,又能取得良好的节能效果,因此,大家公认.这是控制熔窑温度的最好方法。

4.实现燃油最佳燃烧动态优化算法智能控制技术

所说最佳燃烧,就是燃油在良好的雾化质量和合理的助燃条件下,实现的充分燃烧。

燃油的雾化质量,不仅与喷枪的结构和燃油粘度有着密切的关系,而且也与雾化气的流速有密切的关系。雾化气量不足,雾化质量就不好,影响充分燃烧;雾化气量过剩,雾化效果并无改善,反而造成雾化气量的浪费。所谓合理的助燃条件,就是燃油在最低空气过剩系数中,进行充分的燃烧。空气过剩系数过小.容易出现助燃风不足,造成燃烧不完全,浪费燃料;空气过剩系数过大,又会削弱燃烧过程,并通过烟气带走大量的热量,影响热效率。要保证良好的雾化质量和具备合理的助燃条件,必须按照合理的气油比、风油比,对燃烧状态下的雾化气量、助燃风量,实行定量控制,确保燃油在任何流量的情况下,都能够获得合理的雾化气量和助燃风,实现良好的雾化和充分的燃烧。

气油比是在设计喷枪时,通过实验方法确定的合理的气油比,因使火焰比较明亮,沿火焰长度方向,温差比较小。可在生产过程中,根据熔窑内的火焰状况,及时对所使用的雾化空气与助燃空气比进行人工修正,以保证使用中的气油比,始终都是合理的气油比。

风油比是根据烟气中的含氧量确定的,含氧量每降低1%,可节省燃油2%。合理的风油比,应使燃油燃烧后,烟气中的含氧量维持在2%~5%的范围内。可使用便携式测氧仪器,问歇检测烟气中的含氧量,并根据测定值,对所使用的风油比进行人工修正;或通过在线安装的自动测氧装置,对烟气中的含氧量,进行自动、连续的检测,并根据测定值,自动修正所使用的风油比,以保证使用中的风油比,始终都是合理的风油比。实现燃油的最佳燃烧,可节约燃油1%~3%。

5,火焰换向的控制

在火焰换向的过程中,熔窑有几秒到二十几秒的停油熄火、停雾化气、停助燃风的时间,这时熔窑正常的热工制度受到破坏,熔窑的各种参数产生很大的扰动,窑温、窑压以及烟气中的含氧量都会有较大的变化。换火后,要立即保持窑温、窑压不变,当熄火一侧恢复燃烧时,就必然得极大地增加燃油量、雾化气量和助燃风量。而事实上玻璃液的热容量极大,不会因为短时间停火而大幅度的降温,以至需要大大增加燃油量.而造成燃油的不必要浪费。另外,如加大燃油量,而雾化气量、助燃风量跟不上时,还会造成不完全燃烧,使烟囱冒黑烟。为避免这种浪费能源的情况,在换火时,采取把换火前的燃油量、雾化气量、助燃风量、窑温、窑压、烟气含氧量等参数锁定的方法,来稳定熔窑的工作状态。这时,不管窑温、窑压如何变化,燃油量等参数都不会跟着变化。待换火结束后,经过一定时间.再将燃油量等参数解锁,使其恢复正常运行其解锁时间分别为:燃油量、雾化气量及助燃风量:5秒;窑压:20秒;窑温:6O秒;烟气含氧量:3分。

在火焰换向时,采用锁定相关参数的控制方法,可以有效地克服换向过程对熔窑的晟大扰动,实现了用最短的时间和最少的燃油消耗量,使熔窑热工制度稳定下来的目标,这样可节省燃油1%。


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