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全国性建材科技期刊一一玻璃2024年第4期总第3 9 1 期纯氧燃烧技术及有关标准张红哲（河南省瑞泰科实业集团有限公司新密452 3 7 0）摘要采用空气助燃是玻璃生产中导致高能耗、高污染、高排放的重要因素，通过采用助燃气体含氧量大于等于9 0%的燃烧方式，即纯氧燃烧技术，对于节约能源、改善环境效果十分显著。通过简述玻璃窑炉纯氧燃烧技术的发展情况，分析纯氧燃烧技术的相关标准和要求，对玻璃生产采用纯氧燃烧技术提供一定的借鉴。关键词纯氧燃烧；标准；碳排放中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：1 0 0 3-1 9 8 7（2 0 2 4）0 4-0 0 3 6-0 4Pure Oxygen Combustion Technology and Related StandardsZHANG Hongzhe(Henan Reftech Industrial Group Co.,Ltd.,Xinmi 452370,China)Abstract:The use of air combustion is an important factor leading to high energy consumption,highpollution and high emissions in glass production.Through the use of combustion with oxygen content ofmore than or equal to 90%of the combustion gas,that is,pure oxygen combustion technology,it is verysignificant for saving energy and improving the environment.This paper briefly describes the developmentof pure oxygen combustion technology in glass kiln,analyzes the relevant standards and requirements ofpure oxygen combustion technology,and provides some reference for the use of pure oxygen combustiontechnology in glass production.Key Words:pure oxygen combustion,standards,carbon emission“助燃气体含氧量大于等于9 0%的燃烧方式”。0引言纯氧燃烧，即全氧燃烧，就是仅使用氧气燃烧燃玻璃制造业是一种能源密集型产业，节能减污降碳协同增效一直是该产业的主要课题。采用纯氧代替空气助燃具有很多优势，如减少NO,和颗粒物排放、改进窑炉操作和增强传热等。自1991年首次对大型容器玻璃窑炉进行纯氧燃料转换以来，全球玻璃制造业不断探讨玻璃纯氧燃烧技术，纯氧燃烧工艺在玻璃窑炉上的应用越来越广泛。1玻璃窑炉纯氧燃烧的概念我国现行国家标准CB264532022玻璃工业大气污染物排放标准中，将纯氧燃烧定义为作者简介：张红哲（1 9 8 0-），男，博士，工程师，从事耐火材料的研发、生产以及玻璃窑炉技术的推广。36料来制造玻璃，使用纯氧助燃，会大大提高能源效率和减少碳排放。由于燃烧气体几乎不含氮，因此还会抑制NOx生成。以空气助燃玻璃窑炉为例，当玻璃熔点在1500左右时，7 0%的热量被排出系统外，这是由于空气中含有大量氮气（约占空气的7 8%）引起的。在纯氧助燃玻璃窑炉中，排出热量仅为20%左右，其差异很明显。实际结果表明，采用纯氧助燃的玻璃窑炉燃料减少率约为40%，玻璃中形成的气泡数量约减少7 5%，从成本和质量的角度来看，其效果是非常显著的。技术交流是国内首座纯氧助燃超薄电子玻璃窑炉。2玻璃窑炉纯氧燃烧技术发展情况资料显示，截至目前，全球已有3 0 0 多座玻上世纪8 0 年代初，玻璃窑炉开始采用纯氧助璃窑炉成功转换为氧燃料燃烧，大多用于生产显燃技术。1 9 8 3 年美国康宁公司率先开发成功，并像管玻璃、硼硅酸盐玻璃、器皿玻璃和玻璃纤维建成第一座天然气纯氧池窑，之后一些小型的特等玻璃窑炉上。种玻璃窑开始向纯氧燃烧转化。1 9 9 0 年美国能源3玻璃窑炉纯氧燃烧技术的现行标准部提供大约1 0 0 万美元，用于支持大型玻璃窑炉的纯氧助燃熔化技术的实际应用，以取代使用天然气或重油及预热空气的传统空气助燃窑炉。当年马里兰州Carr-Lowrey公司8 0 t/d玻璃窑炉应用成功。1 9 9 3 年日本电气硝子株式会社将纯氧燃烧法用于生产LCD盖板电子玻璃的窑炉上，2 0 0 1 年旭硝子株式会社京滨玻璃厂将纯氧燃烧法用于生产浮法玻璃的窑炉上。2010年1 0 月，彩虹新能源咸阳基地2 50 t/d纯氧助燃窑炉投产，这是我国首座纯氧助燃燃烧窑炉；2 0 1 1 年1 月，安徽华光光电材料科技集团纯氧助燃的58 0 t/d的浮法玻璃窑炉点火，这是我国首座纯氧助燃的浮法玻璃窑炉；当年1 1 月，南玻廊坊1 50 t/d纯氧燃烧超薄电子玻璃窑炉点火，这玻璃窑结构主要部位空气助燃窑顶全氧助燃窑熔化部空气助燃窑胸墙全氧助燃窑空气助燃窑烟道全氧助燃窑注：本表摘自JC/T60004一2 0 1 9，为浮法玻璃和压延玻璃窑炉主要定形耐火材料的配置，其中括号内只适于浮法玻璃窑炉。3.2全氧燃烧超白压花玻璃单位产品能源消耗限额标准现行国家标准GB213402019玻璃和铸石单位产品能源消耗限额，规定了平板玻璃单位产品能耗限定值、准人值，但均注明不包括全氧3.1耐火材料标准采用纯氧燃烧后，玻璃窑炉内水蒸气含量高达42%53%，碱挥发物体积浓度可增加3 6倍，对耐火材料造成严重侵蚀。为了减少对炉衬耐火材料的侵蚀，提高玻璃质量，延长窑炉使用寿命，纯氧燃烧玻璃窑炉的顶、胸墙以及烟道等部位则需要新型优质耐火材料，如熔铸氧化铝砖、优质电熔AZS砖、烧结莫来石砖、电熔再结合镁铝尖晶石砖等。现行国家标准JC/T60004一2 0 1 9 玻璃窑用耐火材料使用规程中给出了浮法玻璃和压延玻璃主要定形耐火材料的配置，全氧助燃和空气助燃玻璃窑炉主要部位用耐火材料典型配置对比见表1。表1 全氧助燃和空气助燃玻璃窑炉主要部位用耐火材料典型配置对比耐火材料优质硅砖低渗出熔铸AZS33砖、熔铸RA-M氧化铝砖熔铸AZS33砖、优质硅砖（熔铸RA-H氧化铝砖）低渗出熔铸AZS33砖、熔铸AZS33砖、熔铸RA-M氧化铝砖熔铸AZS33砖、熔铸RA-M氧化铝砖、MZ-97镁砖、镁锆砖、烧结锆莫来石砖、高铝砖燃烧的玻璃熔窑。可看出，尽管该标准没有规定纯氧助燃玻璃窑炉的单位产品能源消耗限额，但对纯氧助燃有所考虑。现行团体标准T/ZBH007一2 0 1 8 全氧燃烧超白压花玻璃单位产品能源消耗限额，规定了37粘土砖Q全国性建材科技期刊一一玻璃全氧燃烧超白压花玻璃单位产品能源消耗限额的限定值、准人值及先进值，见表2。表2 全氧燃烧超白压花玻璃单位产品能源消耗限额kgce/t分类先进值300 t/d300300 t/d 600 t/d280 600 t/d260注：表中3 0 0 t/d、6 0 0 t/d 指窑炉设计日熔化玻璃液量。3.3 玻璃工业大气污染物超低排放标准对于玻璃窑炉的废气排放，我国及美国、日本、欧盟等国家通常都是采用基准含氧量的指标来控制稀释排放，而纯氧燃烧工艺实测废气含氧量高达2 0%，采用基准含氧量不利于该技术的推广应用。为此GB26453一2 0 2 2 玻璃工业大气污染物排放标准设置了基准排气量指标，要求纯氧燃烧玻璃窑炉应监测排气筒中大气污染物排放浓度、排气序号产品类型1硼硅玻璃、微晶玻璃2浮法钠钙硅平板玻璃、光伏压延玻璃、玻璃纤维、玻璃瓶罐、玻璃器皿、玻璃保温容器等注：“硼硅玻璃是指硼含量1 2%的玻璃。微晶玻璃是指将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有微晶相及玻璃相的多晶固体材料。4纯氧燃烧有利于减少CO，排放4.1纯氧燃烧因节能减少CO，排放与传统的空气助燃技术相比，纯氧燃烧能大幅度提高燃烧效率、降低燃料使用量，资料显示，采用纯氧助燃玻璃窑炉可节约能源约40%，其中燃料燃烧所产生的CO,约占窑炉排放CO,总量的7 7%左右，由此推出，纯氧助燃玻璃窑炉因减少能源使用可减少约3 1%的CO,排放。如彩虹新能源公司从2 0 1 0 年开始采用纯氧燃烧光伏玻璃生产技术，截至2 0 2 0 年，1 0 年间减少C0,排放累计已382024年第4期总第3 9 1 期量及相应时间内的玻璃液出料量，按式（1）计算基准排气量条件下的大气污染物基准排放浓度，并以此作为达标判定依据，解决了纯氧燃烧技术推广应用的瓶颈，确保标准管控的科学性。限定值准人值280260240280260240表3 基准排气量经超过3 0 万吨，节约燃气用量以及减少碳排放量30%以上，减少N0,排放量7 0%8 0%，且进一步延长窑炉寿命，提高光伏玻璃质量。同时，纯氧燃烧窑炉搭载余热发电技术，实现清洁生产。4.2纯氧燃烧有利于碳捕获在过去的几十年间，太阳能和风能等可再生清洁能源得到了广泛使用，然而，由于世界能源需求急剧增加，在一定的时间段内化石燃料仍将继续使用，这就需要对使用化石燃料的企业或生产线进行碳捕获技术（CCT）整合。因为纯氧燃烧窑炉所产生的废气中氧含量和CO,浓度均较P基=QuM式中：P基-大气污染物基准排放浓度，mg/m；P实一-大气污染物实测排放浓度，mg/m；Q一一纯氧燃烧玻璃熔窑实测小时排气量,m/h;Q基基准排气量，m/玻璃液；M一一与监测时段相对应的玻璃液小时出料量,t/h。大气污染物排放浓度、排气量、产品产量的监测、统计周期为1 h，可连续采样或等时间间隔采样获得大气污染物排放浓度和排气量数据。不同玻璃及制品基准排气量见表3。m/t玻璃液基准排气量45003000XP实(1)技术交流高，有利于实施水冷凝后CO,的捕获。有案例表今玻璃制造技术中最主要的发展方向之一。明，现有企业或生产线只需稍做改造，即可实施碳捕获技术，而捕获的CO,可用于工业应用或被封存。5结语与传统的空气助燃技术相比，玻璃窑炉采用纯氧助燃有利于提高燃烧效率、降低燃料使用量、减少污染物和碳排放，有利于加速熔化过程、提高生产能力和产品质量，纯氧助燃将是当参考文献1 黄利光，吴加锋，诸葛勤美.浅谈全氧燃烧浮法玻璃熔窑的设计 J.玻璃,2 0 1 3,40（0 2）:3-7.2 张亚洲，李宇，苍大强.铁合金渣综合利用的研究现状及发展趋势 J.冶金能源，2 0 1 3,3 2（0 5）：44-47.3 周容，刘小青，郭冉冉，等.全氧燃烧条件下水分与玻璃的相互作用研究进展 J.建材世界，2 0 0 9,3 0（0 1）：5-9.4王凯.燃油纯氧助燃单元玻璃熔窑火焰空间的三维图像模拟 D.浙江大学,2 0 0 4.（上接第3 5页）造成缺陷重复出现。为了系统地解决问题，消除缺陷，尽可能先把“潜在”的缺陷根源消除，用统计学方法进行研究可以得出很有价值的解决思路。瓶罐玻璃容器生产中的成型缺陷消除是老大难的问题，生产企业要加强制瓶成型操作人员岗位的技术培训，提供好的岗位工作条件，以快速判断和消除缺陷、提高产品质量。目前玻璃容器成型缺陷的控制是企业产品质量控制中的重中之重，对行列机的操作要求是加强热端检查与调整，质量管理上强调的联合质检，一日三检，顽固性缺陷和重复性缺陷随时重点检查，组织强有力的质量攻关活动，利用质量考核和劳动竞赛的方式来提高员工的质量意识，确保产品质量的稳定与提高。参考文献【1 赵彦钊,殷海荣，主编.玻璃工艺学 M.北京：化学工业出版社,2 0 0 6.39