浮法玻璃熔窑天然气和重油燃烧系统的比较诸葛勤美王曙华王伟峰（中国新型建材设计研究院杭州市310003）摘要从天然气和重油的组成与性能，两种燃烧系统的燃料用量及成本，工艺及设备材料费和烟气等方面对天然气和重油燃烧系统进行比较，从而得出天然气燃烧系统比重油燃烧系统更优越。
关键词天然气重油燃烧浮法玻璃熔窑中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1003－1987（2013）07－0003－03Comparison of Natural Gas with Heavy Oil for Float Glass Furnace Zhuge Qinmei, Wang Shuhua, Wang Weifeng （China New Building Materials Design and Research Institute, Hangzhou, 310003）Abstract: This article compared the natural gas and heavy oil from the compositions and properties of natural gas and heavy oil, fuel consumption and cost of the two kinds combustion system, technology and equipment material fee, as well as flue gas and other aspects, and concluded that the natural gas combustion system is more superior than heavy oil combustion system. Key Words: natural gas combustion system，heavy oil combustion system0 引言浮法玻璃生产所用的燃料主要有重油、柴油、煤焦油、天然气、焦炉煤气、发生炉煤气和石油焦等，综合考虑熔窑寿命、环境保护、生产规模、生产成本、产品品质等各方面因素，应首选天然气或者重油。
1 燃料的组成与性能比较1.1 天然气的组成与性能天然气是指通过生物化学作用与地质变质作用，在不同的地质条件下生存迁移，并于一定压力下储集在地质构造中的可燃气体。
通常根据形成条件不同，分为油田伴生气、气田气及凝析气田气。
天然气是一种混合气体，其组成随气田和产气层不同而异。
根据天然气公司提供的资料，西气东输的天然气组分见表1。
表1 西气东输的天然气组分/% 组分C1 C2 C3 C4 C5 C6+ CO2 N2100 96.1 1.74 0.58 0.28 0.03 0.09 0.62 0.56西气东输的天然气低位热值约34.81 MJ/Nm 3 （8 320 kcal/ Nm 3 ），高位热值约38.62 MJ/Nm 3 （9 230 kcal/ Nm 3 ）。
天然气热值稍低于重油，但比焦炉煤气、发生炉煤气高很多，属高热值燃料。
天然气燃烧后几乎不含硫、粉尘和其它有害物质，是一种洁净环保的优质能源。
天然气也是较为安全的燃气之一，比空气轻，一旦泄漏，会立即向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。
1.2 重油的组成与性能重油又称渣油，是原油提取汽油、柴油等后的剩余重质油，其特点是分子量大、黏度高，密度一般在0.82~0.95 g/cm 。
重油的发热量很高，一般为40~42 MJ/kg（9 560~10 038 kcal/kg）。
重油的燃烧温度高，火焰的辐射能力强，是玻璃、钢铁等生产的优质燃料。
重油的化学组成比较复杂，但一般都是碳链在16 以上的烷属烃、环烷烃（如环己烷、环戊烷的衍生物）及芳香烃（如苯、甲苯）。
重油中的可燃成分较多，含碳86%~89%，含氢10%~12%，同时含有少量的氮、氧、硫等。
重油中的硫虽然含量不大，但危害甚大，作为燃料用时，必须严格控制。
重油中的水分是在运输和贮存过程中混进去的。
重油含水多时，不仅降低了重油的发热量和燃烧温度，而且还容易由于水分的汽化影响供油设备的正常运行，甚至影响火焰的稳定。
水分太多应设法去掉，目前一般都是在贮油罐中用自然沉淀的方法使油水分离。
3.1 工艺比较（1）天然气燃烧系统工艺流程天然气管：安全放散天然气调压站分成7 根支管过滤安全切断调压总管计量天然气喷枪支管换向流量调节支管计量 2 燃料用量及成本的比较冷却气：以600 t/d 浮法玻璃熔窑为例，重油和天然气用量计算如表2。
空压站总管换向天然气喷枪（2）重油燃烧系统工艺流程重油管：表2 重油和天然气用量泄压回油稳压回油油站初级加热粗过滤蒸汽加热电加热细过滤总管计量因不同时期、不同地区重油价格有所不同，取重油年均价为4 500 元/t，则600 t/d 浮法玻璃熔窑每日需消耗41.85 万元重油。
因此天然气单价只要低于3.3 元/Nm 3 就比燃重油的成本低。
如果重油价格达到5 200 元/t，则天然气单价只要低于3.82 元/Nm 3 就比燃重油的成本低。
从表3 可以看出，当重油价格超过5 200 元/t 时，全国绝大部分城市的浮法玻璃生产线燃天然气比燃重油的成本低。
枪前气动换向分成7 根支管重油喷枪流量调节支管计量雾化气管：空压站流量调节总管换向重油喷枪吹扫气管：空压站总管换向枪前气动换向阀因重油常温下黏度较大，不利于管道输送和燃烧，而当重油温度升高时，黏度逐渐降低，为达到合适的燃油黏度，需对重油进行加热，同时还需对重油管进行蒸汽伴热，为此需配套建设烟气余热锅炉系统。
由天然气和重油燃烧系统的工艺流程可以看出，天然气燃烧系统比重油燃烧系统流程简单，操作方便。
3.2 设备材料费比较以600 t/d 浮法玻璃生产线计，浮法联合车间内天然气燃烧系统的主要设备有天然气喷枪、过滤器、安全切断阀、安全放散阀、流量计、流量调节阀、换向阀等，全部采用国产优质设备及材料，整套系统大约需280 万。
为保证天然气供气压力稳表3 全国主要城市工业用天然气价格（2012 年6 月）3 工艺及设备材料费用比较以600 t/d 分小炉控制的熔窑燃烧系统为例进行比较。
4 城市天然气价格/元·Nm －3 城市天然气价格/元·Nm －3 兰州 1.9 南京 3.39 呼和浩特 1.92 哈尔滨 3.8 乌鲁木齐2.11 三亚 3.8 重庆2.24 上海 3.89 西安2.3 沈阳3.9 北京 2.84 深圳4.8 郑州 2.86 广州4.85 项目单位重量玻璃液热耗热值日用量天然气7330 kJ/kg ~34750 kJ/Nm 3 12.65 万Nm 3 重油6490 kJ/kg ~41868 kJ/kg 93 t 技术交流定，需配套建设天然气调压站，天然气调压站的设备及材料费约为200 万。
浮法联合车间内重油燃烧系统主要设备有重油喷枪、蒸汽加热器、电加热器、过滤器、流量计、流量调节阀、换向阀等，全部采用国产优质设备及材料，整套系统大约需210 万；因要考虑到重油的储存及输送，需要配套建设油站，油站的设备及材料费约为240 万。
如表4。
表4 重油和天然气燃烧系统各项费用比较/万元4 烟气比较600 t/d 浮法玻璃熔窑燃天然气时产生的烟气量约为72 300 Nm 3 /h，烟气温度为485 ℃，燃重油时产生的烟气量约为67 500 Nm 3 /h，烟气温度为455℃。
由此可见，燃天然气产生的烟气量比燃重油产生的烟气量增加约7.1%，烟气温度也要高30~60 ℃，致使燃天然气熔窑烟气中的热量损失相比燃重油的熔窑要高2%~7%。
燃天然气与燃重油产生的烟气成分体积百分含量详见表4。
由于重油的组成和性能决定了重油燃烧系统需配套建设油站、余热锅炉系统、烟气脱硫系统。
同时，因重油燃烧系统的装机功率比天然气燃烧系统多约850 kW，还相应增加了变压器等的投资费用。
而天然气燃烧系统虽工艺简单，但输送管道直径比重油要大，造成浮法联合车间内的工艺设备费比重油要高。
同时，天然气由于可能会造成输送中断，往往需要考虑备用燃料，如增加液化石油气混空站的建设，但天然气燃烧系统整体费用还是远远低于重油燃烧系统。
由上可知，天然气燃烧系统比重油燃烧系统建设费用低，运营成本低，工艺简单，操作方便；而且天然气燃烧后几乎不含硫，大大减少了环境污染。
因此在天然气供应条件允许且天然气价格不超过3 . 8 元的情况下，浮法玻璃厂应首选天然气为燃料。
表4 燃天然气与燃重油产生的烟气成分体积百分含量[1- 2] 由燃重油产生的烟气量及烟气成分含量可以算出，烟气未经脱硫前，SO2 的含量约为5 714 mg/Nm ，约等于2 253 mg/m 3 ，远远大于《平板玻璃工业大气污染物排放标准》GB 26453—2011 中规定的现有企业3 SO2排放限值为600 mg/m，新建企业SO 排2 放限值为3 参考文献〔1〕唐保军，殷海荣，陈国平，等. 全氧燃烧浮法玻璃熔窑的热工计算与分析[J]. 陕西科技大学学报. 2009(1) 41-45. 〔2〕李会平，薛佳杰. 空气助燃与全氧燃烧玻璃熔窑热工特性的对比分析[J].玻璃与搪瓷. 2009,12. 400 mg/m 3 。
因此，燃重油的熔窑烟气必须进行脱硫处理。
而天然气因本身不含硫，燃烧后几乎不产生SO 2 ，因此可以省去脱硫装置的建设。
5 结论重油燃烧系统和天然气燃烧系统各项费用比较 5 产物名称CO2 H2O N2 O2 SO2 合计燃天然气/% 8.73 17.47 72.05 1.75 / 100 燃重油/% 8.2 18.2 70.6 2.8 0.2 100 项目天然气燃烧系统重油燃烧系统浮法联合车间工艺设备及材料费280 210 天然气调压站设备及材料费200 天然气管网60 油站设备及材料费240 余热锅炉装置设备及材料费200 烟气脱硫装置设备及安装费500 合计540 1150。