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为全氧燃烧窑炉提供氧气的途径一般有以下几种

2017-9-6 9:29:50      点击:

氧气的制备

顾名思义,全氧燃烧技术有别于传统的空气助燃技术的根本就在于在燃料燃烧时为其提供高纯度的氧气,关于全氧燃烧氧气纯度的定义目前国家并没有建立起可供执行的标准。在已公开的文献上,有氧气纯度高于85%90%等多种说法,当然提供的氧气纯度越高也就意味着制备氧气所需的能耗越高,但是用时燃烧效果就越好。

空气中含有约21%(体积浓度)的氧气,是最廉价的制氧原料,因此氧气一般都通过从空气中分离获得。目前为全氧燃烧窑炉提供氧气的途径一般有以下几种:

 

6.1  空分制氧

分离原理:将空气液化,根据氧和氮沸点不同达到分离深冷分离工艺。

作为传统制氧技术,氧气纯度高(一般可以达到99%以上)、产品种类多,适用于大规模制氧(一般主打10000NM3/H以上的氧气制备,目前最大可提供60000NM3/H的成套设备)。目前国内主要提供空分技术的有杭氧(上市公司,股票代码002430)、开氧、川氧、哈氧等。国外品牌如:林德、普莱克斯、法液空、AP均有涉足,但价格较国内品牌昂贵。

制氧成本:中小型制氧电耗高,约为0.51.0KW/Nm3

 

6.2  变压吸附也称VSAPSAVPSAVacuum Pressure Swing Adsorption技术

工作原理:加压吸附,抽真空解吸,利用氧氮吸附能力不同达到分离的目的。

变压吸附工艺:  新兴技术,投资小、能耗低,适用于氧气纯度不太高、中小规模应用场合。与传统的空分技术相比,有以下优势:

n         工艺流程简单,不需要复杂的预处理装置;

n         产品氧气纯度可达90-93%以上,氮气含量小于1%

n         制氧规模多适用于10000m3/h以下时,制氧电耗更低、投资更小;

n         装置运行自动化程度高,开停车方便快捷;

n         装置运行独立性强,安全性高;

n         装置操作简单,操作弹性大(部分负荷性优越,负荷转换速度快);

n         装置运行和维护费用低;

n         土建工程费用低,占地少。

     AP公司PRISM ®T系列VSA制氧系统

Air Products 模块化VSA制氧系统(SB型、W),可高效配合客户的多种氧气用量需求,是专门为客户提供物美价廉的现场制气解决方案而专门设计的。

 

Model W60 主要参数

制气能力              : 600 – 3500 Nm3/hr

氧气纯度        : 90% - 93% oxygen

出口压力        : 1.2 bar

单位能耗        : 0. 37 - 0.42 kWh/Nm3           

                                                         

                                                           MODEL  W60         

6.3    膜技术

一般只能提供30%以下纯度的氧气,只能作为富氧燃烧技术用氧,国内介入此领域的企业较多,优劣参半,由于其较为廉价的硬件投资吸引了不少玻璃企业的使用,但是由于设备的设计、制造、安装、使用等环节的因素,使用效果和全氧燃烧技术相比还有不少的差别,所以在这里不做介绍。

 

6.4  液氧技术

液氧是氧气制造商将生产出来的氧气通过加压的方式转变为便于运输和存储的液态氧气销售,由于将气态氧气转变为液态氧气需要消耗大量的电力,所以液氧的销售价格受供氧企业当地的电力价格和供电稳定性的影响较大。目前国内一般能供应纯度达99.9%以上的液态氧气,但是生产及运输费用较高,正常情况下每吨液氧产生700Nm3的氧气。其特点比较适用于现场制氧有困难、规模较小、对成本要求不是太高的特种玻璃厂。

受制于电力供应、运输条件、行业用气量波动、供气单位实力的影响,选择液氧长期生产的客户一定要有备份供应商和安全用量储备,否则很可能因氧气供应问题影响正常的生产经营。

                                                                                                                                                         

六、             其他

6.1  挥发物

由于全氧燃烧窑炉的氧枪布置及燃烧特点,与空气燃烧窑炉相比没有了换向操作,所以窑炉内的空气流动将更加稳定,窑炉内水蒸气含量的大幅增加也改变了窑炉局部气氛。其带来的另一个好处是熔化玻璃的原材料中有效成分的挥发发生了很大的变化,挥发物的总量及各成分挥发情况均有大的改变。

所以,使用全氧燃烧技术后应根据生产产品的理化性能监测数据及时调整配合料各原材料的加入量,以确保产品理化指标的稳定,以保证生产出满足设计指标要求的产品。

 

6.2  尾气及尾气利用

尽管玻璃制品生产工艺不同,但无一例外的都是通过高温熔化获得需要的玻璃。传统的空气燃烧玻璃窑炉不可避免的将产生大量危害极大的氮氧化物;另外生产玻璃的原料有大量的硝酸盐、硫酸盐、硅酸盐等化合物,高温时也会大量释放氮氧化物、粉尘、硫化物。随着国内环保法律法规的日趋完善、各地对环保诉求的不断提升,脱硫脱销正在成为当下业内讨论的热门话题。

n         NOX 的危害:

1.       严重破坏大气臭氧层,加剧地球温室效应;

2.       酸雨直接危害动植物的生长,增加地面工业品、建筑物等的腐蚀;

3.       造成地下水污染。

 

全氧燃烧技术由于在燃烧时基本上杜绝了空气中N的参与,所以使用全氧燃烧技术后其尾气中的NOX含量将大大降低,相比目前市场上推出的各种脱硫脱销技术(液体吸收法、固体吸附法、催化还原法等),在提升熔化率、节能、提高玻璃品质的同时,完成了法律法规规定的排放标准,确实有很好的效果。