再论玻璃熔窑的全氧燃烧Word格式.docx
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人均国内生产总值（元）
13，985
19，270
6.6
经纪结构
研究发展经费支出占总值（）
1.3
2
0.7
全国人口总数（万人）
130，756
136，000
8。
约束性
资源
单位GDP总值能耗降低（）
20
单位工业增加值用水量降低（）
30
耕地保有量（亿公顷）
1.22
1.2
-0.2
环境保护
主要污染物排放总量减少（）
10
森林覆盖率
1.8
就玻璃工业而言如何达标？
资源的匮乏、严峻的环境污染现状国家可能采取更为严厉地节能举措、环境保护法规以及市场竞争对产品质量越来越高地要求，迫使我们寻求应用新技术成果进行技改。
深入研究“玻璃熔窑的全氧燃烧”将是一项玻璃工业的战略任务任重而道远。
二、推动全氧燃烧技术发展的动力：
十年前，在美国伊利诺斯大学举行的世界玻璃研讨大会上讨论了全氧燃烧熔窑的案例问题，那时Corning和Praxair公司已应邀参与了70多座空气燃烧熔窑转换全氧燃烧熔窑项目。
全氧燃烧熔窑的数量见附图表一，
图表一
在瓶罐玻璃行业采用全氧燃烧技术的主要目的是降低NOx（27座窑中有19座）。
全氧燃烧技术在玻璃纤维行业已经成为受欢迎的熔窑燃烧技术。
降低基建投资是其主要目的（16座窑），但也考虑降低NOx和粉尘，以及节能、提高产量和节约原料。
从上述情况可以得知玻璃熔窑全氧燃烧技术的应用发展是由于：
一、环境保护；
二、节能；
三、降低工程投资；
四、提高产品质量；
五、增产、节能、降耗（节约原料）。
显然上述五大因素是推动全氧燃烧技术发展的动力。
三、我国玻璃工业面临的严峻考验：
到目前为止，我国建材、轻工工业的玻璃熔窑，除个别外资企业生产高档产品的窑炉采用全氧助燃之外，几乎还是应用空气助燃熔炉，现实存在的高能耗、高污染、低水平、急功近利、等问题是相当严重的。
让我们面对严峻的现实研究一下全国玻璃工业的状况是非常必要的。
1、我国环境污染状况，见附表二
严重的空气污染情况附表二
污染物
温室气体
甲烷、氧化亚氮
二氧化硫
烟雾弥漫减少太阳辐射
云量减少
CO2
酸雨
污染现状
世界第二
排放量世界首位
总量2549万吨世界第一
每10年减少2%（50年已减少10%）
每10年-0.78%干旱增多
增加了9倍
占1/3的地区，3次降雨有一次酸雨
温总理提到我国环境污染的严重性，我们没有完成环境保护的目标，因此在“十一五”经济社会发展主要指标中特别强调了降低能耗20%、主要污染物排放总量减少10的约束性指标。
我们必须认识到，中国下一个剧增的可能是工业废气对空气的污染，作为能耗大户的玻璃工业不可否认也是“罪魁祸首”。
在治理大气环境方面，我们既有国内责任，也有国际责任，。
就平板玻璃工业废气中有害气体概况可举例说明,见附表三
平板玻璃工业废气有害气体概况（举例）附表三
名称
空气助燃（21%O2）
氧气助燃（VPSA90%O2）
备注
燃料
重油
NG（天然气）
燃料消耗
73-94t/d
87000-112000
NM3/d
61-74t/d
73000-93500
过剩系数
1.1
1.05
烟气量
38,433-49,488
NM3/d（43,961）
81,277-93,592
NM3/d（87,435）
8,398-10876
NM3/d（9,637）
10,579-13,548
NM3/d（12,064）
烟气组成
12.9%（56,709）
10.6%（92,681）
49.4%（4,761）
30%（3,619.）
均量
H2O
10.2%
14.3%
39.0%
60%
N2
75.1%（33,015）
73.3%（64,089）
8.02%（790.2）
7%（844.5）
O2
1.8%
3.4%
3%
有害气体量
NM3/D
88%（38,686）NM3/D
83.9%（73,358）NM3/D
57.6%（5,551）NM3/D
37%（4,463）NM3/D
有害烟尘量
1
1/2
有
害气体对的空气污染
空气+重油/氧气+重油6.97倍
空气+天然气/氧气+天然气16倍
全氧燃烧可申办启动<
CDM>
机制
208-270t/d
223-285t/d
氧化需求量
0.41-0.5
kgo2/kgGlass
0.446-0.57
注A、浮法生产工艺,500t/d级。
B、能耗；
1400-1800Kcal/KgGlass。
C、重油、天然气低发热量分别为；
9600Kcal/Kg、8500Kcal/Kg。
D、碎玻璃比率；
17%。
上表的粗略计算可以看出空气助燃产生工业废气对空气的污染是很严重的，采用不同燃料空气助燃比全氧助燃大7至16倍之多，仅建材工业现已建成投产的141条浮法线，总产量已达到3亿多重量箱，日熔化量达60,430t/d，由此产生的工业废气量是非常大的，如果改成全氧助燃产生的有害烟尘量将减少一倍，而且烟气中60%是水蒸气对环境是无害的。
我国越来越严重的环境污染迫使政府将采取更为严格地大气排放指标，同发达国家一样治理环境污染的法规出台已不是遥远的事。
因此，玻璃工业如何保持和谐、持续发展探讨科学的全新地玻璃熔融工艺是当务之急。
2、能耗、节能
“十一五”经济社会发展主要指标中对资源的有效地利用规定了约束性指标单位GDP总值能耗降低20
如何在2005年的单位GDP总值能耗基础之上降低20%，即年降低能耗4%显然是非常困难的，上篇文稿中谈到采用全氧燃烧可节能20%左右，详见“玻璃熔窑的全氧燃烧”一文图二、表一。
美国Corning和Praxair公司曾经在美国能源部以及NYSERDA和GRI的支持下开发一种程序，使用这种程序可以见到利用全氧燃烧熔窑废气中的余热将配合料和碎玻璃预热的新技术。
并已于1997年进行该预热装置的研制。
使用这种配合料和碎玻璃预热新技术，能够进一步提高全氧燃烧熔窑的节能指标从而增加经济收益。
采用全氧燃烧技术还可以应用中国凯盛和天润成资源节能科技有限公司推行的玻璃熔窑余热发电的方案，它将可以采用自发电用于制氧，从而进一步节能和降低成本，见附表三。
附表三
重油作燃料
天然气作燃料
助燃
空气助燃
90%全氧燃烧
废气流量
54,910Nm3/hr
10,210Nm3/hr
58,390Nm3/hr
10,080Nm3/hr
进余热锅炉烟气温度
450C
1450C
计算发电功率（抽汽时）
1137kW
965kW
1571kW
1294kW
不抽汽时发电量
1412kW
1242kW
注：
上表为500t/d浮法全氧燃烧窑余热发电估算。
如果全国普遍推行全氧燃烧技术除了玻璃工厂直接产生的节能降低成本显著的经济效益之外，其所节省的耐火材料、钢材、水泥、设备等等在制造过程中所节约的能源也是相当可观的。
综上所述，玻璃窑炉的全氧燃烧是一种很好的节能错施。
3、降低工程投资
在上篇文稿中介绍了全氧燃烧玻璃窑炉的结构特点，无论是中、小型瓶罐玻璃马蹄焰窑、或者是大中型横火焰窑，采用全氧燃烧技术一律可以取消蓄热、换热的蓄热室结构，因为助燃的氧气无需预热。
所以在窑炉工程上大大节约了投资。
附表四列出了不同吨位窑炉中小炉、蓄热室占整个窑炉投资的情况。
附表四
熔化量（t/d）
250
400
500
600
700
800
小炉、蓄热室占窑炉投资的百分比（%）
47
41
43
42
45
窑炉寿命按8-10年考虑，
熔化工段厂房的跨度（横火焰窑）、或长度（马蹄焰窑）也大幅度减小（跨度减小2/5、长度减小1/2），池底以下的楼层高度、窑底部基础也相应减少投资。
窑炉的附属设施诸如换火系统工程（含设备及设备基础、电器、仪表等）完全取消，大大节省了工程投资。
对于中、小型窑炉而言节省幅度更加显著。
4、提高产品质量
影响玻璃质量的因素很多，其中原料、熔化是主要因素，原料的配方、称量、配合固然重要，但熔化过程对保持成分的稳定尤为重要，全氧窑在熔化过程飞料大幅度降低（一般空气助燃窑飞料达0.8-1.5%）它确保了原料的配方稳定。
我在上篇文章中提到，采用全氧燃烧的熔窑，无需“传统换火工艺”熔窑的窑压、温度、液面、因根除了变换因素，整个玻璃熔化过程工况非常稳定，澄清区气泡释放非常彻底，近乎达到理想状态。
玻璃质量显著提高。
以电子产品玻壳为例，采用氧气助燃生产大玻壳（30Kg/支）比空气助燃生产小玻壳（15Kg/支）气泡还少很多，成品率大体提高5%以上，附表五列出了浮法玻璃不同助燃介质的产品质量。
附表五
氧气助燃（90%O2）
总成品率
85%
88-90%
产量
425t/d，8500重箱/天
440-450t/d，8800-9000重箱/天
质量等级
建筑级占有量大
气泡难以消除
汽车级、制镜级占有量大
气泡基本消除
销售价格
一般
高
注：
浮法生产工艺,500t/d级。
全氧燃烧技术在提高产品质量的同时也提高了产品产量。
5、增产、降耗（节约原料、燃料）
关于增产有多方面地含义，对熔炉而言熔化面积不变可采用加一对0号小炉全氧助燃的办法，一般可增产10-15%。
如果想在已建工厂进行技术改造扩大生产能力，将遇到两方面问题，其一，原厂房跨度不够，其二，地区内排放指标已分配完。
不言而喻，采用全氧燃烧工艺可以解决这两方面的问题。
关于降耗、节能在上一节中已作说明，不再论述。
四、CDM机制、争取营业外收入：
2005年2月16日京都协议生效，随后于当年5月31日颁布了“清洁发展机制（简称CDM机制）项目运行管理办法”，发改委成为我国CDM的主管机构。
受益归中国政府和企业所有，分配比例由政府确定。
美国雅虎公司网站22/01/06报道；
“京都协议”规定6种减排温室气体中，以C02对大气破坏程度为一个标准GWP。
到2010年所有发达国家的C02等6种温室气体数量比1990年减少5.2%,。
欧洲消减8%、美国消减7%、日本消减6%、东欧各国5—8%。
在过度时期（05—08年）每年排一吨C02将被处以48美元罚款，到2008-2012年间将升到120美元之罚款。
发展中国家暂时没有减排义务。
管理办法规定可购买其他企业指标，原因是我们只有一个地球。
我还注意到如下信息：
1、购买其他企业指标，成本需20欧元/吨。
2、企业自建装备分解温室气体，成本核算需80美元/吨。
3、瑞士银行UBSAG与摩根士丹利MorganStanley预估将在两年内C02等温室气体排放收购价格将成长近100%，达到40欧元/吨（48美元）的水准。
4、存在的风险，首先，CDM项目必需履行国内、国际两套程序经多个机构审批，从申请到批准需要3—6个月，复杂的审批程序可能带来不确定性，而不论结果如何前期的设计、包装等费用需支付10万美金，（指大化工项目）。
即使批准，购买方通常不直接支付，而是考虑世界银行的“碳基金”，在实际操作中存在难度，运气和努力同时存在。
我国于02年8月批准了这一协议。
中国没有减排义务，如向中国购买成本核算为7—8欧元/吨。
假如国家收取一半，企业还可以得到3.5-4欧元/吨的营业外收入，收入相当可观。
近年来，我国已成功的做成这类项目，其中有北京市、山东省几家企业圆满成功地完成了购销减排指标。
截止今年5月申办数量倍增。
五、普遍关注的问题：
业内关注的问题在于如何获得全氧燃烧可靠的成套技术、工程的投资规模是增加还是减少、已及它的运营成本上升如何解决等问题。
归结为；
技术的可靠性和运营的经济性，这类问题有待于按具体工程项目进行更深入切实的可行研究，笔者认为为节省时间和前期费用完全可以寻访国内相关单位和专家先做咨询。
事实上我国在全氧燃烧技术方面已不是空白，近期，在河北省、河南省、浙江省已建、计划新建全氧燃烧窑炉，国内的经验交流必定推动此项先进技术的发展。
近二十多年来在欧美各国以及其他地区（包括中国）、玻璃行业采用全氧窑已成为最佳选择，越来越接受用全氧燃烧熔窑替代空气蓄热式或换热式熔窑。
然而，玻璃公司决定采用全氧燃烧熔窑主要还是受一些重要变化的影响，如环保法规方面的新变化和提高质量、生产能力等。
于是玻璃公司要求其工程设计人员确定全氧燃烧熔窑的具体要求，并比较全氧燃烧熔窑和空气燃烧熔窑的成本、效益和风险。
玻璃公司也经常邀请工程公司以及技术、设备和氧气供应公司提供帮助。
供应公司选定后，供应公司的工程设计代表经常与玻璃公司的人员组成专门工作班子，负责项目执行。
1995年之后在欧美各国有关全氧燃烧熔窑的燃料、电力、氧气需求和成本以及基建投资的信息是好的。
假设全氧燃烧熔窑和空气燃烧熔窑窑期相同，并选择目前的相同耐火材料，两者在氧气、燃料和基建投资方面的成本大约是相等的，因为大多数玻璃公司觉得，现在正在运行的全氧燃烧熔窑会达到他们设计的窑期，与以前的空气燃烧熔窑相比，窑龄更长。
在大多数情况下，决定采用全氧燃烧技术是为了满足引起对其进行分析的新出现的情况。
决定不采用全氧燃烧技术的原因通常是担心某些风险。
这些风险不能够用现有的信息或经验来解决。
这些风险通常与缺乏玻璃熔化经验有关，或担心耐火材料侵蚀对熔窑寿命或玻璃质量的影响。
在耐火材料性能的选择方面正在积累越来越多的经验。
长期积累的经验使得耐火材料性能，耐火砖的砌筑，以及熔窑结构均得到改进，从而减少腐蚀性挥发物对耐火材料的侵蚀。
Corning公司已经安装了一座新的试验窑，并开发出能够更好的模拟全氧燃烧熔窑真实情况的模拟方法，所以能够为耐火材料的选择和熔窑结构提供信息。
Praxair已经开发出并批准应用了一种模型。
使用这种模型可以预测耐火材料表面，燃烧废气和玻璃表面的温度，还可预测碱性物的浓度和挥发率。
这些新技术以及积累的越来越多的各种全氧燃烧熔窑的经验，有助于评估妨碍在新的市场采用全氧燃烧技术的各种风险。
六、结论：
全氧燃烧熔窑已经被认为可以替代蓄热式或换热式空气燃烧在玻纤、电子、瓶罐和许多特种玻璃熔窑、新建浮法窑上采用。
现在每年砌筑的全氧燃烧熔窑越来越多。
氧气生产技术的进一步改进会使氧气成本进一步降低。
将来安装使用回收全氧燃烧熔窑废气中的热能的装置，会进一步降低全氧燃烧熔窑的能耗和氧耗。
关注耐火材料，及全氧窑的结构等有关因素会使全氧燃烧熔窑的寿命更长，并能够进一步提高玻璃质量降低对环境的污染。
全氧燃烧技术能够使玻璃行业生产更多的有竞争性的玻璃产品，特别有助于改善环境。
还应提到的是近几年来国内玻璃行业发展变化很快，逐渐形成一些大的玻璃集团公司，在一地往往集中多座熔窑。
从集团发展战略上考虑，可以先在一座窑上实施全氧燃烧技术取得实效再行推广。
就制氧成本核算而言，罐装氧气、就地建氧气站、管道输送氧气三种方案后者最为经济，建议考虑。
参考文献
1、Oxy–FuelEconomicsUpdateBasedOnCaseHistories
RonaldW.Schroeder–Praxair,Inc.AllanE.Zak–CorningIncorporated
2、TallCrownFurnaceTechnologyforOxy-FuelFiring
HKobayashi,KTWu,GBTuson,FDumoulinandHPKiewall
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3、Kobayashi,H,KTWu,GBTuson,FDumoulinandHPKiewall,CeramicBulletin,February2005,pp14-19;
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4、AdvancesinGlassMeltingTechnologyRecentAdvancesinOxy-FuelFiredGlassMelting。
JamesYuanandWilliamTKobayashiPraxair（China）InvestmentCo.,Ltd.
5、【美国《纽约时报》10月30日文章】题：
中国下一个剧增的可能是污染的空气。
6、[英国《金融时报》10月31日社论]题:
黑色名声。
7、中国生产力发展研究报告中国工程院院士徐寿波，2005年11月19日扬子晚报A2。
2006年10月6日
于南京
四、
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