改性合成石油焦粉在玻璃窑炉上的应用

   玻璃行业是一个高能耗行业，在玻璃成本中燃料成本约占35%～50%，玻璃熔窑是玻璃生产线能耗最多的设备。以一条450t/d的浮法玻璃窑为例，按年消耗重油3万吨计，使用改性合成石油焦粉为燃料后，假设每吨燃料节省500元，那么一条窑每年可节省燃料费用为1500余万元。一条年消耗重油1万吨的马蹄焰窑，相同条件下，年节约燃料费用为500万元。

　　以新型能源替代传统能源，既为国家节约了宝贵的石油资源，又为企业降低了成本、增加了利润、提高了产品的市场竞争力。新近研发的非能源序列燃料——乳化焦浆和焦粉，不但节约了燃料运行费用，而且还大大地降低了企业的能耗指标。利用石油焦粉代替燃料油符合国家节能技术政策，现已列入国家发改委《“十一五”十大重点节能工程实施意见》。

　　石油焦是一种多孔结构、非极性碳氢化合物，属于疏水性物质。目前市场上已有从数十种优质添加剂、制粉设备中优化筛选出的几种较为合适的添加剂和设备进行化学再合成，成功制备出浓度较高、黏度较小、储存周期长、流动性能好且具有良好燃烧特性的乳化焦浆和焦粉。该项应用技术已向国家知识产权局申请发明专利及实用新型专利多项，均已被受理。石油焦是石油家族的最末端产品，既有石油的物理性质，又有石油的热工性能。

　　改性合成石油焦粉是一种新型燃料，该项目的研究涉及到能源、高分子材料化学等领域，具有跨学科的特点，技术难度较高。该项目的研发成功，为工业窑炉特别是玻璃行业开发了一种全新的燃料系统，可以给国家节约大量的紧缺燃料资源，节能降耗效果明显，经济效益显著。

　　针对玻璃窑炉的特点，通过大量的冷态和热态试验证明，研制的改性合成石油焦粉完全适合在玻璃窑炉中燃烧使用。同时，改性合成石油焦粉在玻璃窑炉中替代重油的各种工艺技术也在趋于成熟。

　　为了使改性合成石油焦粉的制备和燃烧技术更加完善和可靠，国内有研究单位通过三个阶段的改进和完善，终于使改性合成石油焦粉的燃烧技术具备了在玻璃窑炉上成功使用的各项条件。

　　一是石油焦经脱水，使其含水率≤5%，在破碎前后经电磁除铁，以防铁质材料进入原料，将其破碎至≤5mm以下的颗粒，加入添加剂，可起到防潮、防结块、润滑和有助于气力输送的作用，并且具有一定的助燃效果，经超细研磨到200目以上，然后送入成品粉仓。整个流程通过采用收集过滤器、引风机、输送系统的有效组合，以及对各个粉尘点的严格控制，避免粉尘外溢，整个生产过程负压操作。

　　二是控制与燃烧。改性合成石油焦粉是一种固体颗粒燃料，其燃烧过程由空气输送、焦粉与高温空气混合吸热、挥发分挥发燃烧、碳粉燃烧和燃烬五个阶段。一种燃料的可燃性主要包括着火、稳燃和燃烬三个方面，焦粉的着火和燃烬是两大难点。通过改变焦粉的燃烧特性、合理采用配风和加入特殊添加剂的技术，已经完全攻克了这两道难题，不但使焦粉点火容易，而且其燃烬率达到了99%以上。

　　三是送粉系统采用螺旋气体输送的方式将焦粉送入炉内，从而达到控制火焰的刚性、长度、炉内气氛和不同区域的空气需求的目的，满足各种不同情况下稳定、有效的燃烧，确保玻璃质量不受影响。

　　改性合成焦粉在窑炉内的燃烬率主要是由燃料在炉内的停留时间与颗粒的燃烧总时间的关系决定的，燃料在炉内的停留时间是由燃料颗粒在炉内的运行速度决定的。燃烧总时间包括了改性合成焦粉燃烧的五个阶段，其中起主导作用的是碳粒燃烬过程。

　　专家研究成果的结论是：

　　燃烧时间与碳粒半径的平方成正比，与反应气体的初始浓度成反比，其他参数是经验常数。

　　燃烬率的关键点就落在了焦粉的粒度和配送上。

　　火焰的长度和刚度都与粒度成反比，在玻璃窑炉中并不是焦粉的粒度越细越好，目前，研究单位所研制的改性合成石油焦粉的燃烬率已经达到了99%以上，可以完全满足玻璃生产工艺的需要。