3.2　玻璃燃料供應(yīng)工藝

3.2.1　液體燃料供應(yīng)工藝

液體燃料供應(yīng)工藝指的是將廠內(nèi)油罐中的重油（或乙烯焦油燃料油、煤焦燃料油等）通過各種供應(yīng)設(shè)備輸送到熔窯噴槍前的工藝過程。本書以重油供應(yīng)工藝為例進(jìn)行重點(diǎn)介紹，其他液體燃料供應(yīng)方式類同。

燃料油供應(yīng)工藝包括卸油、儲油和供油三部分。

燃料油由汽車或火車的油槽車或駁船運(yùn)到工廠后，先將油卸入有加熱裝置的低（零）位油罐，然后再用卸油泵送到總油罐，燃料油在進(jìn)泵前須先經(jīng)過過濾器，所有輸油管道都有保溫或加蒸汽管伴熱。由于燃料油黏度較大，運(yùn)輸燃料油的車船都是加保溫層的特制車船，這樣燃料油在運(yùn)輸途中油溫能保持在60～70℃，在到達(dá)目的地卸油時不需采取加熱措施即可自流卸車。特殊情況下在卸油時需要用蒸汽將車、船中的燃料油加熱到能自流或能泵送操作的黏度，以加快卸油速度。

由儲油罐向熔窯燃燒設(shè)備供應(yīng)燃料油時，須經(jīng)過過濾、泵送、加熱、霧化等環(huán)節(jié)。燃料油供應(yīng)工藝按照儲油罐的設(shè)置情況可以有以下兩種流程：

① 不設(shè)車間油罐的供油流程

② 設(shè)車間油罐的供油系統(tǒng)

當(dāng)卸油站與用油點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時，應(yīng)在用油點(diǎn)附近設(shè)置車間油罐。當(dāng)車間內(nèi)有幾座窯爐或同時有幾個車間需要供油時，設(shè)置車間油罐也可以縮短供油管路的總長度，保證槍前供油壓力和流量穩(wěn)定。

當(dāng)熔窯與煉油廠中的儲罐距離不遠(yuǎn)時，燃料油也可用管道輸入工廠。燃料油經(jīng)80℃左右加熱、1.0MPa加壓，用保溫管道從煉油廠或集中油庫直接送到用戶的儲油罐內(nèi)。

3.2.1.1　卸油系統(tǒng)

常用的卸油方式見表3-12。

表3-12　常用卸油方式

在卸油前槽車內(nèi)的燃料油溫度應(yīng)保持在60℃以上，不得超過90℃，以免卸油時發(fā)生噴油、燙傷事故。

對于鐵路運(yùn)輸，現(xiàn)在我國運(yùn)輸燃料油的槽車大都設(shè)有下部卸油設(shè)備，可以自流卸油。通過內(nèi)敷蒸汽管的卸油溝或有蒸汽管伴熱的卸油集管，將燃料油輸送至零位油罐。只有下部卸油設(shè)備失靈或沒有下部卸油設(shè)備的槽車，才用上部卸油的方法。汽車油槽車的容量小，一般可采用自流卸油或下部泵抽吸卸油。當(dāng)采用水路運(yùn)輸時，由于水面高度較地面低，不能自流卸油，需要采用上部泵強(qiáng)力抽吸，或用油駁船內(nèi)自備泵卸油。

3.2.1.2　儲油系統(tǒng)

為了保證工廠連續(xù)生產(chǎn)，用油單位一般都儲存一定數(shù)量的燃料油。儲存量與用戶距煉油廠的遠(yuǎn)近、煉油廠的生產(chǎn)情況及運(yùn)輸條件和運(yùn)輸方式有關(guān)。

儲油一般用油罐，油罐除起儲存作用外，還起加溫和脫水作用。儲罐內(nèi)設(shè)有蒸汽管，以便將油加熱到必要的溫度。

為了滿足使用、脫水和清理檢修的要求，一般重油儲油罐不少于三個，一個用于加熱脫水，一個使用，一個用于卸油。但對于乙烯焦油燃料油、煤焦燃料油，由于不需脫水，故在投資許可情況下最多設(shè)置兩個油罐即可。

油罐按制作材料不同分為鋼質(zhì)油罐、鋼筋混凝土油罐；按安裝高度可分為地上油罐、地下油罐和半地下油罐。

儲油罐應(yīng)加熱、保溫，油罐中的最高溫度必須低于燃料油閃點(diǎn)10℃，并且不高于90℃，一般工作油罐中部的加熱溫度為80～90℃。

為了減少油罐的散熱，都要對罐壁和罐頂進(jìn)行保溫。20世紀(jì)90年代前，保溫方式主要采用厚度為60～80mm的石棉硅藻土外抹石棉水泥保護(hù)層，或厚度30～50mm的巖棉氈外包0.6mm厚的鍍鋅鋼板（或彩鋼板）進(jìn)行保溫。隨著保溫技術(shù)的進(jìn)步，20世紀(jì)末開始采用罐壁30～40mm、罐頂50mm厚的復(fù)合硅酸鹽保溫涂料（主要成分硅酸鎂、石棉絨等）進(jìn)行保溫，當(dāng)達(dá)到要求厚度后，在保溫層外做一層GPS防水涂料和兩層丙烯酸防水涂料的保溫方法。這種保溫方法與以前的保溫方法相比，具有無接縫、防雨水、耐脫落、壽命長、保溫效果好等優(yōu)點(diǎn)，所以得到廣泛采用。

3.2.1.3　廠內(nèi)供油系統(tǒng)

將燃料油儲庫中的燃料油通過油泵輸送到燃燒器——噴槍的系統(tǒng)稱為廠內(nèi)供油系統(tǒng)。廠內(nèi)供油系統(tǒng)主要由供油泵、過濾器、輸油管道、加熱器、流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、燃燒換向控制系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)組成。

（1）油泵

油泵通常設(shè)置在油罐附近、且低于油罐最低油面、具有良好通風(fēng)的油泵房內(nèi)。

玻璃廠的油泵大都選用螺桿泵和齒輪泵。各種不同類型的油泵使用范圍見表3-13。

表3-13　螺桿泵和齒輪泵使用范圍表

通常根據(jù)運(yùn)輸量和卸油速度，卸油泵選用流量大、壓力較低的油泵；供油泵的選擇則是根據(jù)生產(chǎn)耗用、回油量及噴槍前工作壓力要求來決定，一般供油泵選用流量小、壓力較高的油泵（若采用泵后回油，供油泵額定流量應(yīng)接近實(shí)際耗油量的1.5～2倍；若采用循環(huán)回油，供油量為最大耗油量的3～5倍）。

（2）過濾器

燃料油在裝卸和運(yùn)輸過程中，不可避免地要混入一些雜質(zhì)，另外，燃料油在加熱過程中也會析出瀝青膠和炭化物，這些雜質(zhì)如不及時清除，將堵塞和磨損管道、油泵和噴嘴，以致影響正常生產(chǎn)。所以，在供油系統(tǒng)中，在油泵前和噴嘴前要設(shè)置過濾器。

過濾器的形式和尺寸沒有定型，常用的有網(wǎng)狀過濾器和片狀過濾器兩類。網(wǎng)狀過濾器結(jié)構(gòu)簡單，加工制作方便，過濾能力大，在玻璃廠中用得較多。

過濾器一般都是成對并列裝置在管路中，一個使用，一個備用或清洗。

過濾器有粗濾、中濾和細(xì)濾之分，主要根據(jù)油泵的類型和設(shè)備要求選用。在卸油時最好先用粗過濾器濾去重油在運(yùn)輸過程中帶入的夾雜物；油泵后的過濾器主要是濾去燃料油中的機(jī)械雜質(zhì)；窯頭加熱器后的過濾器是為了濾去燃料油在加熱和加壓過程中所分解出來的膠質(zhì)瀝青和油焦等雜質(zhì)，避免堵塞噴嘴及流量計(jì)。各部位過濾器濾網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸見表3-14。

表3-14　各部位過濾器濾網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸表

工廠生產(chǎn)中網(wǎng)孔除用孔（孔/cm²）表示外，還有用目（孔/in）表示的，其關(guān)系見表3-15。

表3-15　過濾器濾網(wǎng)“目”與“孔”的關(guān)系

有些工廠在燃料油加熱器后不裝過濾器，而在油泵前用576孔/cm²的濾網(wǎng)，實(shí)踐證明，泵前太粗的濾網(wǎng)對泵和噴嘴等起到保護(hù)作用；過濾網(wǎng)的濾網(wǎng)太細(xì)或?yàn)V網(wǎng)面積過小，不僅影響過濾效果，而且過濾器前后的壓力降顯著增大，油泵發(fā)出噪聲，泵出口壓力降低，嚴(yán)重時油泵甚至吸不上油來，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若濾網(wǎng)嚴(yán)重積垢，也會產(chǎn)生同樣現(xiàn)象；在泵后壓力線上，阻力過大時濾網(wǎng)會被擊穿，因而過濾器的網(wǎng)孔要選擇得當(dāng)。

為了便于檢查，在過濾器前后的管上，裝上兩只壓力表（過濾器前吸入管應(yīng)安裝正負(fù)值真空壓力表），經(jīng)常指示燃料油通過過濾器時的壓力差，若壓力差的數(shù)據(jù)顯著增加，就必須進(jìn)行清洗。泵前過濾器一般每月清洗1～2次，壓力線上的過濾器每1～2周清洗一次。

（3）加熱器

燃料油的特性之一是凝點(diǎn)高、黏度大。在供油系統(tǒng)中，油的黏度是一個主要矛盾。當(dāng)加熱溫度不夠時，黏度大，油泵和噴嘴的效率降低，并惡化油的輸送和霧化。但是過熱會引起燃料油氣化和產(chǎn)生泡沫，從噴嘴噴出時形成的氣體會發(fā)生氣阻現(xiàn)象，使噴油時產(chǎn)生脈動并發(fā)出噪聲，還導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。另外，油溫太高（＞145℃），由于燃料油的分解和凝聚作用，生成中性膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和碳，產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象，導(dǎo)致加熱器的傳熱效率下降，并使過濾器容易堵塞。同時，隨著油溫升高，其黏度下降幅度逐漸減小。所以應(yīng)根據(jù)燃料油性質(zhì)及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的合理性來確定燃料油的加熱溫度，一般重油以不超過130～140℃為宜，對于乙烯焦油燃料油和煤焦燃料油，加熱溫度一般以100～115℃為宜。

① 蒸汽加熱器

a.套管式加熱器。套管式加熱器由兩個同心管組成，重油在內(nèi)管流動，蒸汽按逆流方向沿環(huán)隙流動。管道截面積不大，油在管內(nèi)可保持較高的流速，因此，傳熱效率高，加熱能力大，蒸汽消耗少。套管式加熱器結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，檢修和清洗方便；缺點(diǎn)是接頭多，易漏油，體積和占地面積大，單位加熱面積的金屬用量較多，適宜于油泵房加熱燃料油使用。

b.列管式加熱器。列管式加熱器又稱管殼式加熱器，燃料油在列管內(nèi)流動，蒸汽通過管外側(cè)壁。其優(yōu)點(diǎn)是加熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，單位加熱面積的金屬用量少。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高，檢修不方便；油在管內(nèi)流速較慢，因而傳熱系數(shù)比套管式低，管徑小容易結(jié)垢，清洗困難。列管式加熱器有單程和雙程的，也有多程的。

c.蛇形管加熱器。蛇形管加熱器管內(nèi)通蒸汽，管外罐內(nèi)盛有很大體積的燃料油，燃料油在罐內(nèi)移動極慢，傳熱主要是靠自然對流方式進(jìn)行，所以傳熱效率低，升溫不敏感。但它結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，檢修方便，適用于加熱強(qiáng)度小的裝置，在中、小型窯爐上通常用作爐前加熱器。

蛇形管加熱器也可以在管內(nèi)通燃料油，罐內(nèi)盛大體積的蒸汽，這樣，加熱效率有所提高，但蒸汽消耗量亦相應(yīng)增加。

燃料油的加熱溫度與油流量、加熱面積以及飽和蒸汽的壓力等有關(guān)。當(dāng)加熱面積一定時，如油量大或者油加熱溫度要提高，則所需的飽和蒸汽的壓力就要高，因?yàn)轱柡驼羝膲毫Ω撸团c汽之間的平均溫度差就大。效率較高的蒸汽加熱器的出口油溫一般比飽和蒸汽溫度低20℃左右，因此，燃料油加熱溫度的高低，往往受到工廠蒸汽設(shè)備條件的限制。例如表壓為0.2MPa的飽和蒸汽是不可能把油溫加熱到120℃以上的；反之，工廠中的蒸汽壓力高，則加熱器的加熱面積可以適當(dāng)縮小。

加熱器出口的油溫，可用自動調(diào)節(jié)設(shè)備調(diào)節(jié)蒸汽流量來保持。

② 電加熱器

電加熱器可作為蒸汽加熱器的補(bǔ)充，或作為蒸汽來源不易解決時的一種加熱手段。

電加熱器一般做成罐狀或管狀形式，其內(nèi)設(shè)置1～3個電熱元件作間接加熱，電功率大小視加熱油量與升溫要求而定。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，不需變壓器；缺點(diǎn)是加熱溫度不夠均勻，溫度調(diào)節(jié)不夠靈活，在更換電熱元件時要解決漏油問題。

現(xiàn)在有些工廠采用蒸汽和電聯(lián)合加熱燃料油，即在蒸汽加熱器外另裝上管狀電加熱器，或在蒸汽加熱器以后串聯(lián)一個電加熱器。

（4）供油管道

供油管道是將儲油罐中的燃料油送往噴槍進(jìn)行燃燒的通道，管道是否暢通關(guān)系到燃料油能否連續(xù)輸送和燃燒能否連續(xù)進(jìn)行。所以，管道材質(zhì)的好壞，管徑選擇的是否合理，管道保溫是否到位，都對燃料油輸送起到至關(guān)重要的作用。

① 管道材質(zhì)的選用。通常供油管道選用無縫鋼管，用焊接或法蘭連接，以保證在工作壓力下的嚴(yán)密性和安裝、拆卸的方便。

② 管徑的選擇。管徑的選擇除應(yīng)滿足噴嘴所要求的額定油壓外，還應(yīng)考慮燃料油在輸送過程中溫度、壓力等的變化，以及燃料油加熱后從燃料油中析出的瀝青、膠質(zhì)和油焦等，不致因管道中燃料油的流速低而在長期運(yùn)行后沉積在管壁上。當(dāng)燃料油的黏度較大時，如果流速過大，將導(dǎo)致管內(nèi)阻力增加，壓力將增大，這就得加大油泵的輸送功率，并改變其他設(shè)備的安裝要求；流速大時，因摩擦而發(fā)生的靜電效應(yīng)的危險性也增大，這是因?yàn)楣苈分徐o電荷的集聚與輸送速度成正比。若流速太小，管徑相應(yīng)增大，這就增加了不必要的投資費(fèi)用，同時又因?yàn)闇亟荡蠖疠^多的熱損失，增加了蒸汽的耗用量，油中析出物也更容易沉積在管壁上。故在選擇管徑時，必須權(quán)衡利弊，原則是經(jīng)濟(jì)、合理，保證供油管道運(yùn)行暢通。

選擇管徑時應(yīng)根據(jù)供油系統(tǒng)流程，以每一段管道的最大運(yùn)輸油量計(jì)算；根據(jù)油的黏度與壓力的不同情況取合適的流速；在轉(zhuǎn)彎時曲率半徑不能過小，以減少阻力。在輸油量較大的供油系統(tǒng)中，管內(nèi)流速一般為0.6～1.5m/s。

③ 管道的保溫。由于燃料油黏度大，易凝固，在管道運(yùn)行過程中，需要一定的溫度條件。若油在管道中降溫過多就容易失去流動性，再想恢復(fù)通暢就比較麻煩，所以必須防止油路系統(tǒng)溫降過多。一般通過在油管路系統(tǒng)上加蒸汽伴熱和保溫的方法來保證燃料油管路的正常運(yùn)行。當(dāng)管路距離較長時，還應(yīng)裝置膨脹補(bǔ)償器及靜電接地裝置，以保證安全運(yùn)行。

蒸汽伴熱有蒸汽伴管保溫和蒸汽套管保溫兩種方式。

a.蒸汽伴管保溫。沿油管平行敷設(shè)一根或二根蒸汽管，蒸汽管放在油管下方45°角的范圍，兩管用鐵絲網(wǎng)或薄鐵皮共同包扎后，在外面用保溫材料和保護(hù)層進(jìn)行保溫。通常在保溫層和管道之間留有一定的傳熱空間，這樣能使蒸汽放出的熱量更有效地傳給油管。此法加工制作施工簡單，檢修方便，油和汽不會相互滲透。但其傳熱效率比套管法低，保溫效果較差。蒸汽伴管保溫效果與它的安裝和外面保溫材料質(zhì)量、包扎情況密切有關(guān)。

b. 蒸汽套管保溫。蒸汽套管保溫有油管包蒸汽管和蒸汽包油管兩種方式。油管包蒸汽管就是蒸汽管套裝在油管之中，燃料油通過蒸汽的全部放熱面，熱量能得到充分的利用，從熱利用角度來講，這是較好的方法。缺點(diǎn)是油管的散熱面增大，加熱效果差。蒸汽管包油管是油管套裝在蒸汽管內(nèi)，蒸汽的熱量沒有像油管包蒸汽管那樣得到充分的利用，但油管的保溫效果較好，目前大多數(shù)采用蒸汽管包油管的方法。

蒸汽套管保溫，油、汽兩根管子應(yīng)保持一定的間距。間隙過小，阻力增大，流量減小；間隙過大，浪費(fèi)材料，增加散熱。兩管之間的間隙一般保持在8～10mm，不大于15mm。

蒸汽套管保溫的傳熱效率比蒸汽伴管保溫法高，但是油管和汽管承受著較大的熱應(yīng)力，焊接點(diǎn)易滲漏，滲漏后不易發(fā)現(xiàn)，檢修困難，并且加工與拆裝較伴管法復(fù)雜得多。

若蒸汽壓力較低，管線距離不太長，可采用蒸汽管包油管的保溫方法，例如，從換向室到噴槍的供油管路系統(tǒng)可采用這種方法；若管線較長，蒸汽壓力又高，可采用蒸汽伴管方法，例如，從油罐區(qū)到換向室的供油管路系統(tǒng)可采用這種方法。

管道外層常用熱導(dǎo)率低、質(zhì)量輕、使用溫度高的巖棉、礦渣棉、玻璃棉等做保溫材料。

④ 管道的吹掃和排污。新建的供油管道系統(tǒng)在開始使用時必須打壓檢漏，并用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，以清除管道內(nèi)殘留的焊渣等雜物；發(fā)生事故后的管道系統(tǒng)在重新使用時，應(yīng)用蒸汽進(jìn)行吹掃，以防因燃料油溫度降低而凝結(jié)。

為了保證每段管道都能吹掃干凈，通常在卸油管起端、吸油管末端、供油主管、過濾器、加熱器出入口及噴嘴前等處都設(shè)置吹掃點(diǎn)。吹掃方向一般是，對于噴嘴及供油支管，向窯內(nèi)吹，其余則向油罐方向吹掃。過濾器吹掃時必須將濾網(wǎng)取出，以免堵塞。

為了防止在發(fā)生事故吹掃時，出現(xiàn)燃料油滲入蒸汽管道內(nèi)的情況，造成不良后果，最好在需要經(jīng)常吹掃的管道或設(shè)備上裝有固定的吹掃頭，必要時還應(yīng)安一些活動吹掃頭。固定吹掃頭應(yīng)裝有止回閥，以免燃料油倒流。

通常在供油和回油管道上的最低點(diǎn)設(shè)置排污閥，供吹掃完畢后放水排污之用。另外，在最高點(diǎn)設(shè)置放氣閥，以備初次啟用時排除管道中的空氣。

供油系統(tǒng)的管道除焊接外，都用法蘭連接，并用閥門控制油的流向、調(diào)節(jié)油量和油壓。

常用的閥門主要有閘閥、截止閥、止回閥、安全閥、溢流閥、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、電磁閥、針形閥等。

（5）燃燒設(shè)備

燃燒設(shè)備是供油過程的最后一個環(huán)節(jié)，是使燃料油霧化，并在熔窯內(nèi)形成具有一定形狀、長度火焰的裝置。從油罐出來的燃料油，經(jīng)過管路系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，經(jīng)噴槍噴出后，在熔窯內(nèi)進(jìn)行燃燒。因此噴槍質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系燃燒的質(zhì)量。

燃燒設(shè)備由噴槍、噴槍支架、吹掃閥、針形閥、流量計(jì)及空氣霧化裝置等部件組成，其中噴槍是關(guān)鍵部件。對于玻璃熔窯上使用的噴槍，有下列要求。

a.噴出的油滴要細(xì)而均一，黑區(qū)（粗霧化區(qū)）要盡量短，不能有火星。在垂直于噴嘴中心線的斷面上，油滴要分布均勻，不能有空心，并且在噴射的射程上和較大的噴油量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)都要保持不變。

b.噴出的火焰要能控制，火焰剛性不要太強(qiáng)，覆蓋面要大，方向性要好，油霧與助燃空氣混合要好，燃燒速度要快。

c.油滴不能落入玻璃液面上。

d.霧化介質(zhì)消耗量要少。

e.結(jié)構(gòu)要簡單，便于保證同心度和擴(kuò)散角，便于制造、拆裝、清洗和檢修，并且要堅(jiān)固、耐用、不漏油、不堵塞、不結(jié)焦。

f.調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)幅度要大、精度要高。

g.工作時噪聲要小。

3.2.2　氣體燃料供應(yīng)工藝

3.2.2.1　天然氣供應(yīng)工藝

氣態(tài)天然氣從氣井內(nèi)噴出時的壓力各不相同。當(dāng)出井壓力低又需要長距離輸送時，常建立加壓站，根據(jù)輸送距離使主輸送管內(nèi)的壓力保持在10～15MPa，而在天然氣配氣站內(nèi)則降至用戶所要求的壓力。長距離輸送天然氣的管道是埋設(shè)在地下的，所以通到遠(yuǎn)方配給網(wǎng)的天然氣溫度并不高，且在一年內(nèi)的變化也很小。

從氣井內(nèi)流出的天然氣中含有大量礦物雜質(zhì)、水蒸氣，有時還有水，而與石油一起采得的天然氣則還有石油。當(dāng)長距離輸送時，為了預(yù)防輸送管道及其配件和其他器件的損壞和阻塞，天然氣須先經(jīng)分離器凈化，預(yù)先除去所有的雜質(zhì)、水分以及硫化氫等有侵蝕性的物質(zhì)。

當(dāng)輸氣管網(wǎng)負(fù)荷變化時，供氣壓力有波動，因此需安裝氣壓自動控制裝置，以保證用氣壓力的穩(wěn)定。輸送到用戶處的天然氣含雜質(zhì)少，可用流量計(jì)計(jì)量，并便于實(shí)現(xiàn)流量自控。

為了保證有充分的調(diào)節(jié)余地，管道天然氣進(jìn)廠壓力控制在0.2～0.3MPa，進(jìn)玻璃熔窯換向室之前壓力控制在0.15～0.2MPa，經(jīng)過天然氣換向室調(diào)壓后，將各小爐槍前壓力控制在 0.02～0.04MPa，進(jìn)入窯內(nèi)燃燒。其供氣工藝流程如下：

廠外氣態(tài)天然氣管道進(jìn)廠→廠內(nèi)調(diào)壓、計(jì)量撬→車間窯頭調(diào)壓、換向室→各支路薄膜調(diào)節(jié)閥→分支流量計(jì)→熔窯噴槍→窯內(nèi)燃燒。

天然氣在燃燒前不能進(jìn)行預(yù)熱，以免碳?xì)浠衔餆峤狻Ｌ烊粴馓貏e是氣井天然氣中含重碳?xì)浠衔锷伲嗜紵龝r火焰的亮度較差，火焰輻射傳熱能力較低。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，可使天然氣在進(jìn)入熔窯前在小爐中產(chǎn)生局部燃燒（預(yù)燃燒），使部分碳?xì)浠衔餆峤獬鑫⒘Ｌ浚栽黾踊鹧娴牧炼燃拜椛鋫鳠崮芰Α?/p>

液化天然氣和壓縮天然氣與氣態(tài)天然氣在廠內(nèi)供氣工藝基本相同，不同之處在于，液化天然氣和壓縮天然氣用槽罐車運(yùn)輸?shù)綇S后，要經(jīng)過氣化裝置氣化（或減壓裝置降壓）轉(zhuǎn)換到正常壓力后，方可進(jìn)入廠內(nèi)天然氣管道使用。

天然氣液化后可以大大節(jié)約儲運(yùn)空間，而且具有熱值大、性能高等特點(diǎn)。LNG的運(yùn)輸方式主要有輪船、火車和汽車槽車等方式，槽車罐體采用雙壁真空粉末絕熱，配有操作閥安全系統(tǒng)及輸液軟管等。汽車在500～800km運(yùn)輸半徑范圍內(nèi)較經(jīng)濟(jì)，自重較輕，單車運(yùn)裝能力為3000～5000m³，采用汽車槽車運(yùn)輸LNG是比較理想的方式。

液化天然氣（LNG）與壓縮天然氣（CNG）比較，在相同行程和運(yùn)行時間條件下，對于中型車輛而言，LNG汽車燃料成本要低20%，質(zhì)量要輕2/3，同時，供燃系統(tǒng)裝置的成本也至少低2/3。液化天然氣正以每年約12%的高速增長，成為全球增長最迅猛的能源之一。

3.2.2.2　液化石油氣供應(yīng)工藝

液化石油氣通常采用槽罐車從工廠運(yùn)輸?shù)絻恻c(diǎn)，然后根據(jù)不同的用戶需求將液化石油氣灌充到不同大小的氣瓶內(nèi)，再供諸如家庭、商業(yè)和工業(yè)用等用戶使用。對工業(yè)用戶其使用和液化天然氣一樣要經(jīng)過氣化裝置氣化（或減壓裝置降壓）轉(zhuǎn)換到正常壓力后方可進(jìn)入廠內(nèi)天然氣管道使用。使用液化石油氣時應(yīng)注意以下事宜：

① 由于液化石油氣具有較大的體積膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，儲罐（或鋼瓶）內(nèi)壓會緩慢上升，液態(tài)體積膨脹，氣態(tài)空間逐漸被液態(tài)擠占。當(dāng)溫度達(dá)到60℃時，液態(tài)存在整個儲罐，如果灌裝量超過規(guī)定，溫度升高，液態(tài)體積膨脹，當(dāng)儲罐內(nèi)完全充滿液態(tài)時，由于液體近似不可壓縮，其膨脹力就會直接作用于儲罐，溫度每升高1℃時，壓力急劇上升，這樣很可能在溫度不太高時，儲罐內(nèi)的壓力就超過儲罐的爆炸壓力，引起儲罐爆裂，造成嚴(yán)重事故。所以在儲存液化石油氣時，液態(tài)液化石油氣大約占儲罐容積的85%，應(yīng)留有約15%的氣態(tài)空間。通常100m³儲罐儲存約45t液化石油氣。

② 注意保溫。因?yàn)橐夯蜌庥商細(xì)浠衔锝M成，這些化合物中碳含量越高，沸點(diǎn)就越高，氣化時所需溫度也較高。在使用過程中，碳?xì)浠衔镆蚍悬c(diǎn)不同，氣化的順序不同，最后剩下的是沸點(diǎn)較高的碳?xì)浠衔顲₅、C₆，留存在罐內(nèi)形成殘液。液態(tài)的液化石油氣的密度是水的1/2左右，當(dāng)寒冬時，外界溫度低，液化氣的氣化率比較低，液化石油氣不易揮發(fā)，所以液化氣燃燒不凈，瓶中殘液多，不氣化。所以，冬天使用石油液化氣時應(yīng)注意防凍保溫，并定期排污。

③ 注意凍傷。物質(zhì)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)的過程中，要吸收或放出熱量，這部分熱量只用來改變物質(zhì)的狀態(tài)，而不改變物質(zhì)的溫度，所以稱為潛熱。1kg飽和液體完全轉(zhuǎn)變成相同溫度的飽和蒸氣所吸收的熱量稱為氣化潛熱。從液化變成氣體的過程叫氣化，氣化有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。液化氣的沸點(diǎn)很低，在0℃以下時就達(dá)到它的沸點(diǎn)，在常溫常壓下氣化也很快。因此，在實(shí)際工作，液化氣泄漏噴濺到人體上時就會從人體上吸收熱量而氣化，使人體降溫，造成“凍傷”，液化氣儲罐“結(jié)霜”就是由液化氣吸收熱量而氣化造成的。液化石油氣從儲罐等容器或管道中泄漏后將迅速氣化，需吸收大量的熱量，這將導(dǎo)致泄漏的容器及周圍環(huán)境溫度急劇降低，與人體皮膚接觸會造成凍傷。所以在儲罐附近操作時應(yīng)注意安全，不要被液化氣“凍傷”。

④ 注意防火。各種液體的表面都有一定量的蒸氣存在，蒸氣的濃度取決于該液體的溫度。可燃液體表面的蒸氣與空氣混合形成混合可燃?xì)怏w，遇火源即發(fā)生燃燒，形成揮發(fā)性混合氣體的最低燃燒溫度稱為閃點(diǎn)。在閃點(diǎn)時所發(fā)生的燃燒只出現(xiàn)瞬間火苗或閃光，這種現(xiàn)象叫閃燃，閃燃燃燒是不連續(xù)的，液化石油氣的閃點(diǎn)非常低。所以，在已儲存了石油液化氣的儲罐周圍不可進(jìn)行焊接等動火操作，以免發(fā)生意外。

3.2.2.3　焦?fàn)t煤氣供應(yīng)工藝

太陽能壓延玻璃廠用的焦?fàn)t煤氣通常是由附近的焦化廠供應(yīng)的。除個別焦化廠是直接將煉焦的副產(chǎn)品——焦?fàn)t煤氣供給玻璃廠使用外，大多數(shù)的焦化廠是采用以下流程進(jìn)行供給：

焦?fàn)t煤氣→脫硫、脫焦、脫水、脫雜質(zhì)→大型煤氣儲罐→煤氣廠加壓至0.15～
0.2MPa→管路井脫水→進(jìn)入玻璃廠→除塵器→換向室→過濾器→總薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)壓至0.04MPa→總流量計(jì)→各支路薄膜調(diào)節(jié)閥→分支流量計(jì)→入爐前手動調(diào)節(jié)閥→噴槍。

3.2.2.4　發(fā)生爐煤氣供應(yīng)工藝

（1）發(fā)生爐煤氣的生產(chǎn)

① 煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)原理。生產(chǎn)太陽能壓延玻璃用的發(fā)生爐煤氣是在單段或兩段煤氣發(fā)生爐中生產(chǎn)的。

煤氣發(fā)生爐由金屬爐體、金屬爐體下部的裙形擋板、金屬轉(zhuǎn)動灰盆（灰盤在操作時充滿水，水起著水封作用，將煤氣發(fā)生爐的內(nèi)部空間與外面的大氣隔絕）、灰盆上固定著的爐柵、爐頂?shù)募用簷C(jī)及附屬設(shè)備風(fēng)機(jī)、汽包等部分組成。

煤氣發(fā)生爐工作時，煤倉內(nèi)的燃料煤通過加煤機(jī)進(jìn)入煤氣發(fā)生爐，落在爐柵上的灰渣上，氣化過程中所生成的灰渣在灰盆轉(zhuǎn)動時自動由灰刀排出。隨著氣化過程的進(jìn)行，燃料逐漸下降，在其原來的位置不斷進(jìn)入新的燃料，生成的發(fā)生爐煤氣聚集在燃料層上部，由出口管引出，進(jìn)入耐火材料做內(nèi)襯砌筑而成的熱煤氣管道。

按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)生產(chǎn)過程進(jìn)行的特征，從上到下分為五層：燃料干燥層、干餾層、還原層、氧化層和灰渣層，總層高度約為900～1100mm。最上面的兩層組成燃料的準(zhǔn)備層，其次的兩層是氣化層。理論上，發(fā)生爐中氣體的生成是一種分層式的過程，而實(shí)際上在發(fā)生爐中各層間并沒有明顯的界線，一個層可以部分地穿入其他層。

從爐底進(jìn)入的蒸汽和空氣的混合氣體，首先通過150～250mm的灰渣層。在灰渣層氣體稍微預(yù)熱，然后進(jìn)入100～200mm赤熱焦炭的火層（亦稱氧化層），混合氣體中的氧在此與碳發(fā)生反應(yīng)，同時生成反應(yīng)產(chǎn)物 CO₂和 CO，其中CO₂的量通常較多，在反應(yīng)進(jìn)行中放出大量的熱，因此氧化層的溫度最高，可達(dá)1100～1200℃。在氧化層末端，隨著氧氣的耗盡，開始出現(xiàn)CO₂和H₂O的還原過程，進(jìn)入200～400mm厚的還原層，當(dāng)混合氣體進(jìn)一步向上移動時，CO₂和 H₂O的還原過程繼續(xù)激烈進(jìn)行，而到還原層末端，CO₂和H₂O的量就所剩無幾，由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故還原層溫度低些，溫度為 800～1100℃。氧化層和還原層聯(lián)系緊密，在這兩層中，生成發(fā)生爐煤氣的主要可燃組分為CO和H₂。干餾層位于還原層之上，其厚度一般由煤種和操作規(guī)定而決定。煤炭進(jìn)入爐內(nèi)經(jīng)干燥后，在400～550℃下析出揮發(fā)分及其他干餾產(chǎn)物變成焦炭，焦炭由干餾層轉(zhuǎn)入還原層進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)。燃料干燥層是最上面的一層，原煤的水分在這一層被蒸發(fā)，為干餾層準(zhǔn)備好干燥的原料。

氣化層中自下而上發(fā)生的反應(yīng)如下：

C+O₂=CO₂

2C+O₂=2CO

C+CO₂=2CO

C+H₂O=CO+H₂

C+2H₂O=CO₂+2H₂

CO+H₂O=CO₂+H₂

煤氣由氣化層出來時，除了可燃組分CO和H₂外，還有H₂O、CO₂和大量由空氣帶來的N₂，這些氣體具有較高的溫度，所以在其進(jìn)一步向上移動時，能將向下移動的燃料塊加熱至500～800℃，使后者產(chǎn)生干餾作用，生成焦油和其他液體餾分的蒸氣，熱分解水汽，可燃?xì)怏wCH₄、C₂H₆、C_mH_n（主要是C₂H₄）、H₂，不可燃?xì)怏wN₂、CO₂以及固體殘留炭。這些熱分解的揮發(fā)分與來自氣化層的氣體混合后，一起上升，能將燃料干燥，使燃料放出水分。

發(fā)生爐煤氣的熱值與組成它的各種氣體的熱值及其含量有關(guān)。由于干餾產(chǎn)物的熱值較氣化產(chǎn)物CO和H₂的熱值高得多，所以發(fā)生爐煤氣中干餾產(chǎn)物的含量愈高，其熱值則愈高。

② 影響煤氣熱值的主要因素。煤氣質(zhì)量由煤氣組成成分內(nèi)可燃?xì)怏w的含量來決定。煤氣中可燃?xì)怏w含量越高，則其熱值也越高。影響煤氣熱值的因素較多，主要有以下幾項(xiàng)。

a.煤中灰分的影響。煤的一切可燃物質(zhì)完全燃燒后所殘存下來的礦物質(zhì)混合物即稱為灰分。

煤中的灰分含量愈低愈好。如果灰分含量高，會降低煤中可燃組分含量，并增加了由灰分帶走的熱損失；同時由于出灰次數(shù)增加，也影響氣化過程的穩(wěn)定進(jìn)行。灰分過高的煤，在氣化過程中由于出現(xiàn)部分表面被灰分覆蓋的現(xiàn)象，導(dǎo)致氣化反應(yīng)的有效面積減小，降低了煤的反應(yīng)能力。煤氣發(fā)生爐氣化用煤的灰分一般要求低于15%，最好能低于12%。

b.煤中水分的影響。煤塊在爐上部被上升的高溫煤氣加熱而干燥。少量的水分是不太影響生產(chǎn)的，但水分高時，將耗費(fèi)大量的蒸發(fā)熱，降低燃料層和煤氣的溫度，增加煤氣中的水分和CO₂，降低煤氣熱值。

當(dāng)煤中水分增加不多時，如煤氣出口溫度在標(biāo)準(zhǔn)下限以上，必須增厚煤層以增加水分的干燥時間，否則必然使還原層溫度降低，厚度減薄，破壞CO₂的還原及H₂O的分解，使煤氣質(zhì)量下降。

由于煤中水分對氣化及煤氣質(zhì)量有不利影響，一般要求煙煤和無煙煤的水分不大于8%。

c.煤中揮發(fā)物的影響。煤在高溫及隔絕空氣的條件下分解，分解出來的液態(tài)產(chǎn)物（以蒸氣狀態(tài)逸出）和氣體產(chǎn)物稱為揮發(fā)物質(zhì)。黏結(jié)性煤放出揮發(fā)物質(zhì)后，殘存下來的殘留物是焦塊。

煤中的揮發(fā)分具有很高的熱值。煤中揮發(fā)分越多，煤氣熱值也越高。一般情況下，泥煤、褐煤等具有較多揮發(fā)分；無煙煤揮發(fā)分的含量較少。

在揮發(fā)分中最主要的是CH₄，一般發(fā)生爐煤氣中CH₄量為2.5%～3.5%，C_mH_n為0.3%～0.7%，含量均不大。揮發(fā)分中的H₂S燃燒后生成SO₂，會增加對熔窯耐火材料的侵蝕和對環(huán)境的污染；SO₂濃度高時還會導(dǎo)致玻璃液面產(chǎn)生芒硝水，嚴(yán)重時會影響玻璃質(zhì)量，故太陽能壓延玻璃工業(yè)氣化用煤的含硫量要求小于1.5%。

焦油是煙煤氣化的煤氣中的重要產(chǎn)品，在煤氣中的含量約為7～20g/m³。焦油在煤氣中能增加煤氣熱值和傳熱能力。在煤氣輸送過程中，焦油會逐漸冷凝，堵塞管路，因此，未凈化的熱煤氣，只能短距離輸送給熔窯使用，而且溫度要保持在400℃以上。

d.煤的機(jī)械強(qiáng)度的影響。機(jī)械強(qiáng)度是指燃料的堅(jiān)固性。堅(jiān)固性高有利于在氣化前的運(yùn)輸、加工及氣化過程中塊度的保持。因?yàn)槊涸谶M(jìn)入發(fā)生爐氣化前，要經(jīng)過復(fù)雜的加工運(yùn)輸過程，如由煤礦裝上火車運(yùn)到使用地點(diǎn)，卸車后，煤還要經(jīng)過篩分（塊度過大的要先經(jīng)破碎），將不合格標(biāo)準(zhǔn)的塊度篩去，再由運(yùn)輸設(shè)備將共輸送到發(fā)生爐上方的儲煤倉中，然后經(jīng)加煤機(jī)喂進(jìn)發(fā)生爐中，在這些過程中都有可能使煤塊再破碎，產(chǎn)生大量碎煤造成塊度不均，使氣化過程中爐內(nèi)阻力增加、阻力不均并降低煤氣質(zhì)量。

試驗(yàn)證明，低揮發(fā)分（以可燃質(zhì)計(jì)25%左右）的煙煤可碎性較高，當(dāng)其成分分別趨向無煙煤和褐煤時，煤的可碎性逐漸降低，也就是從機(jī)械強(qiáng)度來說，低揮發(fā)分的煙煤強(qiáng)度低，而無煙煤及干的褐煤強(qiáng)度較高。

e.煤的熱穩(wěn)定性的影響。熱穩(wěn)定性是指在高溫下加熱、干燥、干餾、氣化時是否易于崩裂。煤塊崩裂成碎片是特別有害的，這不僅使被氣流帶出的煤塵量增加，且亦造成燃料層阻力增加，并導(dǎo)致阻力分布不均，引起氣化過程的惡化，所以熱穩(wěn)定性差的煤不宜作氣化用。

f.水蒸氣的影響。向發(fā)生爐里輸送適量的水蒸氣，不但可以調(diào)節(jié)反應(yīng)層溫度，而且可以提高煤氣熱值。由于氣化所需的一部分氧是由水蒸氣供給的，因而加入水蒸氣后，相應(yīng)地減少了空氣的消耗量，由空氣中引入的氮?dú)饬恳簿拖鄳?yīng)地減少，生成的煤氣中的氮含量則降低；同時水蒸氣與紅熱的焦炭中的碳反應(yīng)生成CO和H₂，這樣可燃?xì)怏w的百分比相應(yīng)提高，煤氣的發(fā)熱量亦相應(yīng)的提高。例如，同樣以焦炭為燃料，用純空氣鼓風(fēng)時，所得的空氣煤氣的含氮量為66.8%，熱值為4.17MJ/m³；用空氣蒸汽鼓風(fēng)所得的混合發(fā)生爐煤氣的含氮量為52.6%，熱值為5.15MJ/m³。

另外，由于水蒸氣與焦炭中的碳的反應(yīng)是吸熱的，這就降低了通過的氣體的溫度，使氣體進(jìn)入干餾層后，不致因高溫使干餾產(chǎn)物中的焦油及其他碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生熱分解，這樣既保留住了發(fā)熱值高的可燃物，增加了煤氣的發(fā)熱值，又減少了熱損失。

（2）發(fā)生爐煤氣供應(yīng)工藝

發(fā)生爐煤氣通常分為熱煤氣和冷煤氣兩種。當(dāng)利用煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)出的煤氣不經(jīng)冷卻，僅經(jīng)干式旋風(fēng)除塵器粗除塵后，通過熱煤氣管道直接以熱的狀態(tài)供應(yīng)熔窯熔化部使用時稱為熱煤氣；當(dāng)生產(chǎn)出的煤氣經(jīng)除塵、洗滌、干燥、除焦油等凈化裝置后，煤氣溫度由出煤氣爐時的450～550℃降低到35℃左右，經(jīng)加壓送往熔窯成形部使用時稱為冷煤氣。由于冷煤氣處理過程較復(fù)雜，并且處理后污染物較多，所以，現(xiàn)在大部分的玻璃廠從環(huán)保角度出發(fā)，不再將熱煤氣洗滌后制成冷煤氣，僅在熔窯熔化部使用熱煤氣，熔窯成形部使用的冷煤氣多用液化氣替代，故在此不再贅述冷煤氣的生產(chǎn)供應(yīng)流程，僅簡述熱煤氣的工藝流程。

熱煤氣的特點(diǎn)是出爐的煤氣未經(jīng)冷卻和凈化，溫度較高，含有焦油霧，由于煤氣出口溫度較高，焦油沒有凝結(jié)，與熱煤氣一起被燃燒，煤氣的顯熱也被利用，故熱煤氣的熱值及含熱量都較高，在窯爐中燃燒后火焰的輻射傳熱能力較強(qiáng)，熱效率高。使用不同煤種產(chǎn)生的熱煤氣熱量見表3-16。

表3-16　不同煤種產(chǎn)生的熱煤氣熱量

為了避免煤氣中焦油霧的冷凝及減少物理熱的損失，熱煤氣站應(yīng)盡可能建立在窯爐附近，輸送管道不要超過100m，而且所有的煤氣管道系統(tǒng)均應(yīng)進(jìn)行保溫。由于在煤氣管道的沿線上有焦油及煙塵沉降，必須經(jīng)常清掃管道；熱煤氣溫度高，且有煙塵和焦油，不能用煤氣加壓機(jī)加壓，因此煤氣到達(dá)熔窯處壓力較低，只有200～300Pa，出爐壓力一般低于500～600Pa；由于低壓輸送，煤氣流速低，只有2～3m/s。此外，熱煤氣較難分配調(diào)節(jié)，難以進(jìn)行煤氣量的測量和自動控制。

熱煤氣的生產(chǎn)供應(yīng)流程一般是：原料煤（弱黏結(jié)煤）從運(yùn)輸工具上卸下后，按煤種及進(jìn)廠的先后，分堆存放。如進(jìn)廠的是中塊煤，在使用前只需過篩即可輸送到發(fā)生爐頂上的煤倉，過篩分粗篩與細(xì)篩，粗篩將大于80mm的大塊篩出，細(xì)篩則將小于12mm的末煤篩出；如進(jìn)廠的是特大塊，還需經(jīng)過破碎工序。中塊煤入發(fā)生爐氣化成熱煤氣后，經(jīng)除塵器進(jìn)行粗除塵，然后經(jīng)盤形閥或水封閥導(dǎo)入設(shè)有降塵斗的熱煤氣總管道中，然后送入熔窯內(nèi)。在盤形閥或水封閥與發(fā)生爐之間的煤氣管道上，設(shè)有與大氣相通的放散管，用來在點(diǎn)爐、止?fàn)t時放散煙氣和煤氣。

熱煤氣的生產(chǎn)供應(yīng)工藝流程如下：

在太陽能壓延玻璃工廠中，如有若干座彼此距離不遠(yuǎn)的熔窯使用煤氣，一般不建立單獨(dú)和分散的煤氣發(fā)生爐裝置，此時可將煤氣的生產(chǎn)集中在一個地方，即組成煤氣發(fā)生站；如窯爐分布較分散，彼此距離相隔很遠(yuǎn)，而又需要熱煤氣時，可建立單獨(dú)的煤氣發(fā)生裝置。

在以上四種氣體燃料中，發(fā)生爐煤氣與天然氣、焦?fàn)t煤氣和液化石油氣相比，對環(huán)境造成的污染要大，從環(huán)保角度考慮，熔化玻璃的氣體燃料建議盡量采用天然氣、焦?fàn)t煤氣或液化石油氣，而不使用發(fā)生爐煤氣。

天然氣由于具有高而穩(wěn)定的熱值、輸送和調(diào)節(jié)方便、沒有雜質(zhì)、燃料消耗量和燃料/空氣比例容易控制、節(jié)省基建投資、生產(chǎn)的玻璃質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，所以在供應(yīng)條件具備的情況下，是熔化玻璃的首選燃料。在天然氣中，由于甲烷黑度小，燃燒亮度不夠，所以甲烷含量高的氣田氣比甲烷含量低的油田氣傳熱效率差。

與燃料油相比，天然氣具有燃燒設(shè)備投資低、設(shè)備維修費(fèi)用少、含硫量低，環(huán)境污染小，容易操作等優(yōu)點(diǎn)；但是，由于天然氣含重?zé)N類少，火焰黑度小，故燃燒時火焰的亮度較差，火焰輻射傳熱能力比燃料油低，所以，天然氣消耗量為燃料油的1.1～1.2倍。且其火焰發(fā)飄，不如燃料油火焰容易調(diào)節(jié)，此外，天然氣采用在小爐下底燒時火根為還原氣氛，使玻璃液中的Fe²⁺較高，生產(chǎn)白色玻璃時顏色偏綠色調(diào)。若天然氣采用在小爐上側(cè)燒，與助燃空氣在小爐內(nèi)會形成預(yù)燃，雖然會消除天然氣火焰的還原性氣氛，并且克服了天然氣底燒形成火焰較長的缺點(diǎn)，但同時易帶來火焰發(fā)飄，易燒損大碹等不利因素。