提高硅碳棒窑炉传热效率
为优化全氧玻纤硅碳棒窑炉燃烧系统,提高硅碳棒窑炉传热效率,本文采用数值模拟方法探究了全氧燃烧玻纤硅碳棒窑炉顶烧与侧烧两种燃烧方式对燃烧空间温度场、烟气流场、玻璃液温度场和传热效率的影响。结果表明:顶烧硅碳棒窑炉火焰聚集,燃烧空间温度差异明显,侧烧硅碳棒窑炉火焰在窑长方向上均匀分布,燃烧空间整体温度高于顶烧硅碳棒窑炉;侧烧方式对大暄和胸墙耐火材料高温侵蚀程度更高的可能性更大;侧烧硅碳棒窑炉高温烟气在燃烧空间中停留时间延长有利于烟气与燃烧空间内气流和耐火材料进行热交换,统计得到侧烧硅碳棒窑炉出口烟气平均温度更低;侧烧硅碳棒窑炉玻璃液沿窑宽方向上温度分布较均匀,顶烧玻璃液平均温度为1 531℃,高于侧烧玻璃液平均温度1 523℃;顶烧硅碳棒窑炉传热效率为52.3 %,侧烧硅碳棒窑炉传热效率为51.9%,顶烧硅碳棒窑炉和侧烧硅碳棒窑炉采用相同天然气供应量、电助熔功率、玻璃液熔化量条件下,顶烧硅碳棒窑炉中喷枪火焰直接作用到玻璃液和配合料层,传热效率更高。
玻璃制造存在高能耗、高排放、高污染等问题,其中玻璃熔窑的能耗占玻璃生产总能耗的70%以上。玻璃熔窑燃烧产生的COz排放量占玻璃生产过程中COz总排放的60%以上。“双碳”目标的制定对玻璃生产能耗和排放提出了严苛要求。提高玻璃硅碳棒窑炉燃烧系统的传热效率是降低硅碳棒窑炉能耗,减少COz排放的重要手段。在中型、大型玻璃硅碳棒窑炉以及一些对温度控制精度要求较高的电子玻璃硅碳棒窑炉主要采用横火焰燃烧,火焰喷射方向与硅碳棒窑炉长度方向垂直。相比纵向火焰硅碳棒窑炉,即马蹄焰硅碳棒窑炉,燃料燃烧释放热量在硅碳棒窑炉长度方向上传播速度较慢。横火焰硅碳棒窑炉中燃料喷射进入硅碳棒窑炉的速度较大,高温烟气在玻璃液面上方停留时间较短,烟气与硅碳棒窑炉热交换强度较弱。在采用蓄热室或换热器的横火焰硅碳棒窑炉中,需要对烟气余热进行回收,以提高硅碳棒窑炉热利用率。
玻璃硅碳棒窑炉顶烧技术是在硅碳棒窑炉大暄上安装燃烧喷枪,且顶烧技术在玻纤硅碳棒窑炉中应用已经比较成熟,由于顶烧喷枪燃料燃烧形成的火焰直接作用到配合料层和玻璃液表面,因此传热效率高,配合料熔化速度快,显著提升了硅碳棒窑炉热效率,同时使硅碳棒窑炉顶部大暄温度明显降低,有助于延长硅碳棒窑炉服役寿命。但在硅碳棒窑炉前端,顶烧喷枪形成的火焰直接对配合料层进行冲击,使未熔化的配合料粉料飞散,导致熔化得到玻璃液组成与设计组成有差异,且硅碳棒窑炉排放尾气中粉尘含量增多。http://www.zbqunqiang.cn/
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