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近年来，提高能源利用率，减少环境污染，提高玻璃质量，已成为世界玻璃界所关心的课题。以此为背景而发展的玻璃熔窑全氧燃烧技术在欧美国家得到较广泛的研究与应用。派诺尼科（pyronics）公司、美国康宁玻璃公司、PPG玻璃集团公司已拥有先进的全氧燃烧技术。而美国、意大利在全氧技术研究和应用方面居世界先进水平。该项技术大多用于显像管玻璃、硼硅酸盐玻璃、器皿玻璃和玻璃纤维等玻璃熔窑上。浮法玻璃熔窑全氧燃烧技术的研究与开发也取得了进展。目前世界上大约有10 条浮法玻璃熔窑采用该技术 。要实现玻璃熔窑的全氧燃烧技术，全氧燃烧设备是非常关键的设备。其结构的合理性将会影响到燃烧与热传递性能的好坏。在全氧燃烧设备的研究设计和制造方面，Air Product s、pyronics等国外一些公司处于世界先进水平。
在我国已有一些轻工玻璃、电子玻璃和玻纤熔窑通过引进国外技术和装备使用了全氧燃烧技术，取得了较好的效果。但是，国内全氧燃烧设备的设计和制造也远落后于世界先进技术。
1 燃烧器的性能
1. 1 燃烧器的基本性能要求燃烧器是窑炉的重要部件，其结构、类型等对火焰状况、温度分布、传热效果、窑炉耐火材料寿命等都有重要影响。它的工作效率直接影响火焰的温度，其结构和操作参数，直接关系到燃料的完全燃烧程度、燃烧的稳定及火焰的长度，直接关系到能否满足窑炉的工艺要求。而传统燃烧器采用的是水冷式套管，喷出的火焰短、窄，覆盖面小，局部温度高，不合要求。因此，人们越来越重视对窑炉燃烧器的研究，通常燃烧器的设计和安装应达到下列要求：
1) 如果是液体燃料，应雾化效果好，使燃料和氧气的混合充分，在熔窑内部能完全燃烧；如果是气体应有较小的过剩系数；
2) 火焰的覆盖面积大，使燃料燃烧的热量尽可能多地传递给配合料和玻璃液，尽可能少地传递给上部结构；火焰对耐火材料砌体烧损要尽可能的少；
3) 火焰有较高的亮度，且有一定长度，能合理组织火焰，使喷出火焰符合熔化要求，并保证玻璃窑宽度方向的温度均匀性，防止在玻璃液表面形成不必要的热点；
4) 气体流动阻力小，火焰的冲量低；
5) 可控制碳黑的形成，黑度大；
6) 氮氧化物的排放量少；
7) 所需的氧气压力小；
8) 燃烧过程稳定；
1. 2 火焰的覆盖面积
火焰应当拥有尽可能大的覆盖面积，为了增大火焰的覆盖面积，可以采取以下措施：
1) 将圆形火焰变为平铺的扇形火焰；为了达到这种效果，可以通过以下几种方式： (1) 改变燃烧器的喷嘴的形状、大小； (2) 使用符合要求的先进燃烧器，例如pyronics 公司的AGO型全氧燃烧器。火焰覆盖面要增大2～3 倍，热辐射增强约1 倍。靠近喷嘴的火焰稳定在原始状态，有利于油热裂解和碳黑形成，并藉油流与氧流的动量差，使火焰贴近液面。
2) 合理地布置燃烧器的排列，燃烧器的排列方式有: (1) 顺排，一般在窑宽大于7.3 m时为了温度分布均匀而采取这种措施； (2) 错排，一般在窑宽小于7.3 m时为了避免火焰相碰冲向窑顶而采用的方式，这种排列方式采用得比较多，它可以在保证热辐射效率的同时减少燃烧器的数量； (3) 燃烧器安装在窑顶，水蒸汽的平均浓度在空气玻璃窑炉中大约是15 %～20 % ，在氧气窑炉中却高达50 %～60 % ，燃烧器安装在窑顶能在一定程度上减轻碱蒸汽对窑顶的腐蚀。但火焰很容易冲击到玻璃液表面，造成液面的不稳定，而且燃烧的热辐射效率也会大大降低，这种燃烧器安装方式用得很少。全氧玻璃熔窑中燃烧器的典型布置是在胸墙两侧，且为交错布置。
1. 3 火焰传热辐射能力
为了提高火焰传热辐射能力有以下措施：
1) 火焰的传热系数是随着火焰的黑度的增加而增加，为了提高火焰的辐射能力，强化传热，可采用火焰增碳技术。天然气采用火焰增碳技术，可以节约燃料10 %左右，在无焦油的煤气中，采用外增碳技术，即每立方米煤气中加入20 %～30 %克重油作为增碳，可节约燃料25 %。
火焰增碳有以下措施: (1) 在气体燃料中加入重油； (2) 采用两段燃烧法或叫两段供氧法，这种技术很成熟，效果也比较显著。
2) 助燃气体增湿。气体的辐射能力与吸收主要决定于气体中的二氧化碳和水的含量，而全氧燃烧的火焰中CO2 、H2O 浓度较大，火焰亮度高，具有较强的热吸收与热辐射，比空气助燃的热效率高，但也存在一些问题:如难以得到较长的火焰，在大型熔窑上使用时窑内温度分布有问题，且烟气中挥发成分的浓度较大，熔化池上部火焰空间的耐火材料侵蚀会加剧等。
2 先进的全氧燃烧技术
全氧燃烧器的性能主要由其结构决定，而燃烧器应用的燃烧技术对其结构有着重要的影响。下面介绍几种先进的燃烧技术。
2. 1 分段燃烧技术
已有的研究显示对燃料进行预热以及增加火焰中的碳黑量可显著提高热辐射和增加火焰发光。分段燃烧技术就是利用此原理的典范。
在这种新颖的燃烧系统中，碳黑的前体通过改善天然气形成，碳黑颗粒在火焰中形成和燃烧，提高了火焰的亮度。而火焰亮度的提高则导致了热辐射的提高，同时辐射带来的冷却作用降低了火焰的温度。最终热传递稳定性提高，NOx 的排放显著减少。
这种设计的燃烧器分预热区和燃烧区。燃料预热区包括预燃烧和燃料预热两部分，被预燃烧来生成热的燃烧气的天然气比例高达15 % ，剩余的天然气被预热且和预燃烧产生的气体混合在一起。这就为碳氢化合物碳黑的形成提供时间和温度。
包含碳黑前体和碳黑核的热混合气体在火焰中燃烧，而传入的氧气量被控制来产生燃料富集燃烧区和燃料贫乏燃烧区。氧气和被预热过的天然气流经同一个通道，氧气在获得热量和开始燃烧的过程中对燃烧器安装砖有一定的冷却作用。燃料富集燃烧区的温度和停留时间被控制来为火焰提供足够的碳黑形成时间和产生理想的火焰几何形状。另外的氧气围绕在火焰周围产生燃料贫乏燃烧区。碳黑颗粒在燃料富集火焰部分形成和辐射来产生高发光火焰。所有的碳黑在火焰的燃料贫乏区燃烧完全。
2. 2 pyronics的 稀释氧燃烧技术
在工业燃烧中控制NOx 形成对减轻酸雨是很重要的，NOx 形成的主要机制是Zeldovich (或者热力NOx ) 机制，它对火焰温度的峰点、氮气水平和剩余氧气的水平都非常敏感。基于DOC 技术的燃烧器， pyronics公司的专利，通过控制一些参数来显著降低NOx 的排放水平。利用DOC 技术的燃烧器单独将燃料和氧气高速喷射注入窑炉，燃料和氧气不直接反应。相反，高速氧气流与窑炉中的气体快速混合，燃料喷射出且与高温产物反应。此外，DOC 燃烧器用氧气燃烧而不是空气，没有氮气加入燃烧过程，全氧燃烧系统流量控制提供了精确的剩余氧气调节方法，通过对氮气和剩余氧气的控制来降低NOx 的生成。DOC 燃烧器有很多操作上的好处，还有可能提高产量和节约50 %的燃料或者更多。此外，高速窑炉气体积累和扩散的DOC 火焰形成了稳定的加热模型。DOC燃烧器在正常操作条件下提供稳定的燃烧。然而，低于自燃温度，DOC 燃烧可能不稳定。通过对让氧气从一个小的环形通道中喷出来环绕着燃料这种模型的测试显示低温稳定性有很大的改进，且在NOx排放上也有适度的降低。由于操作温度低于自燃温度或者周围空气的渗透，这些稳定的DOC 燃烧器在NOx 排放降低上有很大的潜力。基于循环分层窑炉在Burns Harbor160 英尺扎板机上的使用，稳定的DOC 燃烧器被用于这种评估。
4 结语
国外多座全氧燃烧窑炉的成功生产证明实现浮法玻璃全氧燃烧是完全可行的。而且还知道先进的燃烧器对全氧燃烧具有重要的意义，燃烧器的性能的优劣直接关系到全氧燃烧的效率。合肥依科普工业设备公司是pyronics燃烧设备在中国的运营基地，提供各类*的全氧燃烧设备，该些设备优良性能、低排放、可靠高效。合肥依科普公司竭诚为各类客户提供*的全氧燃烧技术和设备。（联系人：陶先生 13866748952）
