改性合成石油焦粉在玻璃窯爐上的應用

　　玻璃行業是一個高能耗行業，在玻璃成本中燃料成本約占35%～50%，玻璃熔窯是玻璃生產線能耗最多的設備。以一條450t/d的浮法玻璃窯為例，按年消耗重油3萬噸計，使用改性合成石油焦粉為燃料后，假設每噸燃料節省500元，那么一條窯每年可節省燃料費用為1500余萬元。一條年消耗重油1萬噸的馬蹄焰窯，相同條件下，年節約燃料費用為500萬元。


　　以新型能源替代傳統能源，既為國家節約了寶貴的石油資源，又為企業降低了成本、增加了利潤、提高了產品的市場競爭力。新近研發的非能源序列燃料——乳化焦漿和焦粉，不但節約了燃料運行費用，而且還大大地降低了企業的能耗指標。利用石油焦粉代替燃料油符合國家節能技術政策，現已列入國家發改委《“十一五”十大重點節能工程實施意見》。


　　石油焦是一種多孔結構、非極性碳氫化合物，屬于疏水性物質。目前市場上已有從數十種優質添加劑、制粉設備中優化篩選出的幾種較為合適的添加劑和設備進行化學再合成，成功制備出濃度較高、黏度較小、儲存周期長、流動性能好且具有良好燃燒特性的乳化焦漿和焦粉。該項應用技術已向國家知識產權局申請發明專利及實用新型專利多項，均已被受理。石油焦是石油家族的最末端產品，既有石油的物理性質，又有石油的熱工性能。


　　改性合成石油焦粉是一種新型燃料，該項目的研究涉及到能源、高分子材料化學等領域，具有跨學科的特點，技術難度較高。該項目的研發成功，為工業窯爐特別是玻璃行業開發了一種全新的燃料系統，可以給國家節約大量的緊缺燃料資源，節能降耗效果明顯，經濟效益顯著。


　　針對玻璃窯爐的特點，通過大量的冷態和熱態試驗證明，研制的改性合成石油焦粉完全適合在玻璃窯爐中燃燒使用。同時，改性合成石油焦粉在玻璃窯爐中替代重油的各種工藝技術也在趨于成熟。


　　為了使改性合成石油焦粉的制備和燃燒技術更加完善和可靠，國內有研究單位通過三個階段的改進和完善，終于使改性合成石油焦粉的燃燒技術具備了在玻璃窯爐上成功使用的各項條件。


　　一是石油焦經脫水，使其含水率≤5%，在破碎前后經電磁除鐵，以防鐵質材料進入原料，將其破碎至≤5mm以下的顆粒，加入添加劑，可起到防潮、防結塊、潤滑和有助于氣力輸送的作用，并且具有一定的助燃效果，經超細研磨到200目以上，然后送入成品粉倉。整個流程通過采用收集過濾器、引風機、輸送系統的有效組合，以及對各個粉塵點的嚴格控制，避免粉塵外溢，整個生產過程負壓操作。


　　二是控制與燃燒。改性合成石油焦粉是一種固體顆粒燃料，其燃燒過程由空氣輸送、焦粉與高溫空氣混合吸熱、揮發分揮發燃燒、碳粉燃燒和燃燼五個階段。一種燃料的可燃性主要包括著火、穩燃和燃燼三個方面，焦粉的著火和燃燼是兩大難點。通過改變焦粉的燃燒特性、合理采用配風和加入特殊添加劑的技術，已經完全攻克了這兩道難題，不但使焦粉點火容易，而且其燃燼率達到了99%以上。


　　三是送粉系統采用螺旋氣體輸送的方式將焦粉送入爐內，從而達到控制火焰的剛性、長度、爐內氣氛和不同區域的空氣需求的目的，滿足各種不同情況下穩定、有效的燃燒，確保玻璃質量不受影響。


　　改性合成焦粉在窯爐內的燃燼率主要是由燃料在爐內的停留時間與顆粒的燃燒總時間的關系決定的，燃料在爐內的停留時間是由燃料顆粒在爐內的運行速度決定的。燃燒總時間包括了改性合成焦粉燃燒的五個階段，其中起主導作用的是碳粒燃燼過程。


　　專家研究成果的結論是：


　　燃燒時間與碳粒半徑的平方成正比，與反應氣體的初始濃度成反比，其他參數是經驗常數。


　　燃燼率的關鍵點就落在了焦粉的粒度和配送上。


　　火焰的長度和剛度都與粒度成反比，在玻璃窯爐中并不是焦粉的粒度越細越好，目前，研究單位所研制的改性合成石油焦粉的燃燼率已經達到了99%以上，可以完全滿足玻璃生產工藝的需要。

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