玻璃熔窑全氧燃烧技术及发展方向.pdfVIP

十四五“”期间，对我国玻璃行业来说，面临着如何将玻璃熔窑全氧“

燃烧技术”成果进一步产业化并为行业尽早实现节能减排和碳达峰碳中

和，寻找可靠技术措施的重大工程技术问题。玻璃熔窑全氧燃烧技术最

显著的特点一是节能减排，二是提高玻璃质量，目前只有使用重油、天

然气等高热值燃料，生产优质玻璃的企业才有动力和需求采用全氧燃烧

技术。通过近年的科研设计和生产实践，玻璃熔窑全氧燃烧技术已经在

光伏玻璃、玻璃纤维、玻璃器皿、微晶玻璃等生产领域中广泛应用，其

优异的提高玻璃质量、节能减排效果得到了充分验证，但广泛实施浮法

玻璃全氧燃烧技术仍然面临着一些重大工程技术和经济问题，总的来说

主要需要在以下几个方面开展技术创新：

1优化全氧熔窑三维仿真模拟体系

通过研究全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间和玻璃液流场的三维数学模

型，开发界面友好、操作方便、参数设置容易的全氧燃烧浮法玻璃熔窑

三维仿真系统，使参与玻璃熔窑设计和仿真的工程技术人员只要输入熔

窑结构、燃气布置和相关边界条件等参数，玻璃熔窑三维仿真系统将自

动根据使用者提供的设计要求，完成CFD建模、求解和后处理三个步

骤。图1为全氧燃烧数学模拟火焰空间温度分布图。

图1全氧燃烧数学模拟火焰空间温度分布图

进一步形成玻璃原料COD值的快速测定、玻璃的Redox控制、熔

体性能、澄清新工艺、火焰空间的数值模拟等理论与关键技术，为全氧

燃烧条件下排除玻璃液中的微气泡，保证优质玻璃的熔制提供工艺指导。

2全氧浮法熔窑耐火材料国产化

大型全氧浮法熔窑池宽超过11m，比国内最大的全氧玻壳、玻璃

纤维窑池宽30%以上。到目前为止，国内已经建成了600t/d、800t/d

规模的全氧燃烧平板玻璃生产线，主要耐火材料也都是国内配套，但要

使窑炉达到高质量、长寿命，对大型全氧熔窑的结构安全、关键部位耐

火材料的国产化还需要深入研究。通过总结成功经验，克服存在的不足，

持续改进、不断推进全氧玻璃熔窑关键耐火材料的国产化进程。

全氧窑的长宽比是一项重要指标。大中型全氧窑的长宽比有两个指

标，即熔化区长宽比和熔化部的长宽比。熔化区也可称之为熔化面积，

其长度通常计算到末只喷枪中心线外1m。熔化区长度加上澄清带长度

就是熔化部的长度。全氧窑的澄清带长度较横焰窑短，这是由于纯氧燃

烧的火焰产生的烟气水汽含量较高，使玻璃液中OH含量较大，因而玻

-

璃液黏度变小导致澄清速度加快。

大型全氧窑的排烟口可以设置2对或多对，具体位置、数量由实际

经验和计算结合仿真软件模拟结果予以确定。通过对600t/d浮法玻璃

熔窑的分析对比，玻璃熔窑采用全氧燃烧技术后，建设投资略有下降。

目前已经建成的大型浮法玻璃和光伏压延玻璃全氧燃烧熔窑的最

大熔化能力为800t/d。由于大碹耐火材料的重量比普通硅砖碹顶大得

多，设计建设更大吨位的全氧熔窑面临着结构安全性论证的重大工程问

题。需要进行大量的结构设计计算和安全性模拟。

全氧窑投料口根据窑炉规模设置在熔化池端面或两侧面。设置在前

端时与浮法窑相似。设置在两侧时与马蹄焰窑相似，可考虑采用螺旋式、

弧毯式、摆杆式等加料方式，同时对投料口进行合理密封。图2为全氧

窑内部图片。

图2全氧窑内部

3全面开发国产化全氧燃烧喷枪、喷嘴砖系列产品

全氧燃烧喷枪是玻璃熔窑全氧燃烧或全氧助燃技术的基础，是拥有

全氧燃烧技术的标志之一，秦皇岛玻璃工业研究设计院成功开发出高效

扁平式天然气全氧喷枪和高辐射圆形重油、天然气及石油焦粉全氧喷枪，

满足了火焰覆盖面大、火焰短而亮、NOx排放少、温度高、维修少、可

用低压氧等条件。解决了火焰长短和刚度调整问题以及喷嘴砖的使用寿

命、更换和耐碱液冲刷等问题，在玻璃熔窑上应用后，性能稳定。

（1）圆形氧枪系统

圆形氧枪系统发展的比较早，也较为成熟，从事全氧燃烧技术研发

的几家主要公司都能提供，它适用的燃料种类比较广泛，可以是天然气、

重油、煤焦油、石油焦粉等。国产圆形天然气、重油两用纯氧燃烧喷枪

经过试用，各项性能指标良好，能够满足燃烧使用要求。

（2）扁平式梯度燃烧氧枪

此系统具有燃烧充分、火焰覆盖面大、火焰黑度大、N