郭 勇

（河南奥克金泰窑炉技术有限公司） 河南安阳455000

《玻璃与搪瓷》 2018年05期

摘要： 文章通过对业已掌握的数据进行统计、分析，以期运用数字对全氧燃烧技术在我国玻璃领域的发展现状进行阐述，并对该技术在我国玻璃领域的应用前景进行了展望。详尽的数据有助于对全氧燃烧技术的状况进行了解。

关键词：全氧燃烧技术 应用和推广 数据统计分析 展望

Abstract: Based on the statistics and analysis of known data, this paper describes the development status of full oxygen combustion technology in China's glass industry, and prospects the application prospect of this technology in China's glass industry. Detailed data helps understand the status of full oxygen  technology

Key words:  full oxygen combustion   Application and promotion Statistical analysis of data   Looking to the future

一、 前 言

在我国，虽然全氧燃烧窑炉首先被运用在显示器件（CRT）上，并且几乎所有的技术初期都是引进国外的。但是，该技术在玻璃行业被真正推广应用，特别是日用玻璃领域的推广应用还是在电子微晶玻璃（电磁炉的面板，锂铝硅系列玻璃）领域。

目前已经在应用的领域包括电子微晶玻璃、高硼硅器皿玻璃、高铝硅玻璃（COVER GLASS俗称手机盖板玻璃）、药用玻璃的低硼硅玻璃、中硼硅玻璃（5.0）、钠钙硅黄料拉管、光学玻璃、太阳能光伏玻璃、电子材料、低熔点玻璃、无铅玻璃（照明）、玻璃棉、高铅玻璃、玻璃微珠、玻纤、陶瓷釉料、化妆品瓶、精白料（高白料）酒瓶、啤酒瓶等领域。

随着我国国民经济整体质量和体量的不断提高，能源消耗和环境保护问题日益突出，绿色生产、超低排放是大势所趋，全氧燃烧技术由于其与生俱来的优势被业内认为是最经济有效的解决方案之一。

1.1 全氧燃烧技术可用燃料

除了块煤、煤制气（煤气发生炉煤气）目前不能用于全氧燃烧窑炉外，我们常见的燃料，天然气（管道天然气、LNG、LPG）、重油、煤焦油、焦炉煤气（岩层气）、石油焦等在国内全氧燃烧窑炉上均有成功使用的案列。

1.2 各地政策

中国幅员辽阔，不同地域不同燃料的获得难易程度、价格及供应有较大的差别；各地对燃煤、煤制气、石油焦的使用有不同的要求，有些地方明确规定部分燃料是严禁使用的、有的地方规定是限制使用的。

各地在执行环保标准上也不尽相同。表现为对存量产能、新增产能的不同界定和限制上、对尾气排放（特别是NOX）的计算方法及标准的差异上。

以上种种差异导致我国玻璃行业在全氧燃烧技术的推广应用上有较大的地域差异，这是目前不争的事实。

1.3 全氧燃烧的优点：

Ø 节约燃料、降低运行费用。一般情况下有20-50%的燃料节省；

Ø 操作更便捷。基本实现电脑自动调整及控制；

Ø 尾气排放更容易达标。NOX排放大大降低，生产部分产品时可以直排；

Ø 提高玻璃质量。未熔物大大降低，玻璃内羟基含量大幅提高；

Ø 提高生产效率，生产效率通常有10-15%的提高（表现为熔化率）；

Ø 降低建造费用。没有了蓄热室、窑炉基础及厂房土建费用明显降低；

Ø 单位玻璃生产消耗的耐火材料大幅降低。得益于蓄热室的减少，是单位熔化面积使用耐材的数量大幅降低；

笔者从2008年起就开始涉足全氧燃烧领域，通过多年的实践积累了较为丰富的数据，本文想通过对这些数据分析得出一些趋势性、规律性的结论，供大家分享。

二、 数说全氧

关于引用数据说明

本文用于统计、分析的样本共计124个全氧燃烧窑炉。统计的时间区间从2000年国内首次在CRT行业引入全氧燃烧技术开始到2018年元月。统计样本的范围不含玻纤行业（备注1）、玻璃加工、冶金或其它特种行业，我们掌握的国内所有全氧燃烧玻璃窑炉。

由于数据来源于有限的渠道，本文提供的统计结果也许会有遗漏或错误，如有偏颇，敬请谅解。

我们对这124个采集样本使用统计工具进行分析，根据数据特性做成相应的图表，希望分析结果会对我们未来的工作有所启迪和帮助。

1. 燃料使用状况统计

在124个统计样本中，已知的共有9种燃料使用方式，包括组合使用的情况，这意味着在同一座窑炉上使用过不同的燃料，燃料的使用可以是在两个时间空间的（中途更换燃料）、也有是在同一时间一起使用的。它们分别为：石油焦+煤焦油（同时使用）、天然气+岩层气（预混料）、重油+天然气（中途变更燃料）。

其中，天然气以超过83.8%的比例高居各种燃料之首，这是由于天然气容易获得、燃烧后残留物更少等优点决定的；

由于低廉的价格，焦炉煤气是使用比例仅次于天然气的燃料，目前位居第二。

虽然石油焦在燃烧时有不少优点，但是国内很多地方以明令禁止使用石油焦作为燃料，石油焦在全氧燃烧领域的运用其实已经步入末路。

在我国，特别是北方地区众多玻璃厂的燃料还是以煤制气为主。由于煤制气特点和全氧燃烧技术的局限性，目前国内外对全氧燃烧使用煤制气方面仍然没有突破，这意味着使用我国储量很大的煤用于全氧燃烧窑炉短期内还有困难。

2. 全氧燃烧行业分布

上文已经说过，全氧燃烧技术运用早期多数是在特种玻璃行业，集中表现为难熔‘要求高、附加值高的领域，只是在近些年传统的日用玻璃行业才逐步有少量的推广，本图支持以上说法。

本文124个统计样本中，涵盖19个大类的产品；

目前，液晶玻璃、太阳能超白压延、电子微晶玻璃的窑炉数量位列前三位；

低硼硅拉管、瓶罐、化妆品瓶近年来有加速发展的趋势。

3. 氧气的获得

顾名思义，全氧燃烧窑炉工作时必须用到氧气。目前国内获得氧气的渠道有三种方式，分别是：VSA（vpsa）、空分和液氧；

在统计的124个样本中VSA以59.7%的使用率高居首位；空分制氧通常使用在浮法玻璃等用气量比较大、同时伴随有氮气需求的玻璃窑炉；而液氧则主要集中在一些用气量较小的窑炉。

上述三种氧气的单位成本基本为： VSA制氧 ≦ 空分制氧 ≦ 液氧；

获得的难度顺序为： 液氧 ≦ VSA制氧 ≦ 空分制氧

价格波动状况为： VSA制氧 ≦ 空分制氧 ≦ 液氧

投资情况： 液氧 ≦ VSA制氧 ≦ 空分制氧

氧气的价格受供应商、当地电价、供气规模等因素影响，不同地区、不同行业差距较大。

4、 窑炉的面积

为了便于统计，我们把124个统计样本分为了4个等级，分别代表大型窑炉、中型窑炉、小型窑炉和微型窑炉；

从统计图中我们可以看到，30-100M2 的中型窑炉占据了主力窑型的位置，这种窑炉更多的是被运用于日用玻璃和特种玻璃的生产；其次为30M2以下的窑炉，也特种玻璃和中试炉为多；真正的大型窑炉并不多见，这与建材玻璃的国内生产和竞争现状是高度吻合的。另外，出现这种情况是跟国内的玻璃行业分布有关；

受市场竞争的制约，目前国内建材行业主力燃料仍以煤制气、煤焦油、重油和石油焦为主，天然气的使用并不多见。如果全氧燃烧将煤制气排除在外，可以预见未来大型窑炉使用全氧燃烧技术的数量仍然难有起色。

5、 目前窑炉的状态

在124个统计样本中，我们将生产状态分为在产、停产、在建、未投产、冷修、待产6种状态；

在本统计周期内，共有42座窑炉停产。停产的原因有产业调整（如CRT行业被液晶玻璃彻底取代）,也有先天原因难以为继主动停产，国内个别窑炉因为耐火材料选择不当、窑炉砌筑不当、窑炉设计不当、控制设备选择不当、配套工艺调整手段不到位导致窑炉漏料、烧塌、产品质量不受控、成本奇高等因素主动停产，这些窑炉的停产大多给玻璃厂商带来的巨大的损失，也是业内不愿看到的。作为一种新兴的技术，全氧燃烧技术并不像传统的马蹄焰、横火焰一样有较为广泛的掌握人群，工艺带也不是很宽泛、设备的调试、工艺的调整均与目前的传统窑炉有一定的差异，目前看还是有较高的门槛

未投产及待产多为行业产能因素决定。譬如:面临行业产能过剩、产品没有竞争力、资金紧张、配套不到位等因素。

6、 全氧燃烧窑炉的地域分布

前文已经提到，由于我国幅员辽阔，各地经济发展不均衡，各地之间产业政策、能源供应、环保压力不同，也造就了全氧燃烧技术在国内推广应用的不均衡。

124个统计样本中，已经使用全氧燃烧窑炉的分布在国内20个省市和地区；

排名前三位的分别为：江苏、河南、浙江、安徽

排名靠前的4个省市的全氧燃烧窑炉占去总数量超过一半，说明全氧燃烧技术在我国发展极不平衡。需要说明的是，一向作为敢为人先的广东，除了原来因为CRT引入的全氧燃烧窑炉外，在建或使用的全氧燃烧窑炉几近为零，这种状况与其经济地位极不相称。

7、 建设时间

124个统计样本中，窑炉建造时间横跨2001年-2017年；

2001-2003年建设项目主要集中在CRT领域；2007年AP公司主推的铅玻璃拉管项目是已知的国内在CRT玻屏、玻锥以外的首次应用。

2017年已知建设、建成投产的项目共有20个，为全氧燃烧在国内推广以来的最多的一年，呈现井喷态势。适用的行业也由特种玻璃为主流逐步转变为日用玻璃为主，这种趋势展现出多元性、高速度的特点。

8、 设计单位

在本文124个统计样本中，有19个为国外公司设计，其余为国内设计；

国外公司设计的窑炉项目中主要集中在CRT、液晶、高铝（盖板）、药玻中硼料等高精尖窑炉，已知国际上知名的企业如：康宁、飞利浦、日本井原、SORG、霍恩、川崎重工等在国内均有成功的案例；

国内设计既有凯盛设计院、秦皇岛设计院等国字号企业，也有众多的民营企业热情参与其中。

三、 数据给我们的启示

通过上述数据的统计分析我们可以发现，全氧燃烧是个很好的技术，但是由于其有别于传统的空气助燃窑炉和电炉，有其自身独特的属性，现阶段并不一定适合所有的行业和老板。

对很多企业家来讲，全氧燃烧是一个崭新的概念。在相当长的时期内，煤炭（煤制气）作为国内玻璃行业主力燃料，国内行业发展达到了空前高的水平，很多窑炉无论是结构、耐材选用、人员储备、能耗、运行费用等方面都已经做得很好，只是因为近期环保风暴、能源结构调整，全氧燃烧技术才距离自己如此之近。

那么，要不要上全氧燃烧，到底应该怎么上？

从成本、品质、环保等方面来讲，每个方面的账都要算，这是每一个老板都要纠结的事情。

根据我们多年的经验，我们认为就国内目前的情况而言，全氧燃烧技术的应用有其特定的的范围，还是希望玻璃生产厂家在选择技术时综合考虑自身特点并结合当地的实际情况，真正做到有的放矢。

Ø 对玻璃品质要求比较高的行业。如上文提到的液晶玻璃、电子微晶玻璃、盖板玻璃、光学玻璃、中硼玻璃等，这些产品无一例外对产品的品质有较高的要求，相对附加值也比较高，其能耗和投资在行业内并不占很高的比重。

Ø 对环保的要求比较高的地区。近年来，随着环保压力的不断增大，国内特别是津京冀26+2污染物传输通道涵盖的区域，各地政府对企业污染物排放的管控越来越严。相对于700-1000mg的NOX排放标准，使用SCR或SNCR技术还是可以达到的，但是对于部分执行超低排放标准的地方，有些地方执行200mg的标准，使用传统的脱硝技术就有一定的难度，而且在达标时付出的投资和运营费用也是很高的，这时全氧燃烧技术由于在燃烧时没有引入助燃空气中78%的氮气，就有了得天独厚的优势。

Ø 传统空气助燃或电窑难以熔化的玻璃。比较突出的产品是电子微晶玻璃产品，由于其成分及产品物化指标的特殊性，其熔化的空间温度超过了1680度，这个温度对于传统的空气助燃的窑炉还是具有一定的困难的，全氧燃烧技术由于使用氧气助燃，其火焰中心温度大大高于空气助燃窑炉的火焰温度，这位其在特种玻璃领域的应用带来的机会。

Ø 对窑炉氧化还原气氛要求精确的玻璃。部分产品脱色和着色对窑炉内部的气氛有较为严格的要求，全氧燃烧窑炉没有换向操作，氧燃比的控制由于使用较为可靠的燃烧设备和控制系统，可以更加容易的获得稳定的氧化还原气氛，这一点很重要。

Ø 我国的主力燃料，煤炭是无法使用全氧燃烧的。无论煤炭、煤粉或经过气化的煤气，由于其热值等因素并不适合使用全氧燃烧技术，到目前为止虽然很多人对烧煤翘首以盼，但是技术突破还需要时间。

Ø 特种玻璃行业，空间全氧燃烧+底部电熔是很多行业的合理配置。目前液晶玻璃、盖板玻璃、中硼玻璃无一例外选择这种配置。

世界上从来没有最好的技术、最好的产品，适合自己的才是最好的。无论使用任何技术，高效、节能、环保、高品质总是每一位玻璃人日益追求的目标。

四、 展 望

综上所述，我们可以看到，未来全氧燃烧技术在国内的推广应用将呈现如下的特点：

1. 近期将会迎来井喷式发展。

首先，由于国内环保压力日益加大，排放指标日趋紧张，特别是NOX的指标和算法，各地不尽相同。津京冀26+2将会执行超低排放标准，传统的空气助燃窑炉采用脱硝设备不仅投资大，而且费用不菲；

其次，部分地区对于存量产能和新增产能采取了不同的政策。简单的说，许多地方不再批复新增空气助燃的项目。

2. 越来越大众化

由于越来越多的企业采用全氧燃烧，国内相关配套企业越来越多，技术越来越成熟，相应的价格也会越来越友好。全氧燃烧技术将会迎来大普及时代。

3. 更佳专业化

由于全氧燃烧技术的特殊性，在不同的玻璃生产中会展示出多元性的特点。这就要求窑炉设计、工艺调整、设备制造等方面更加专业，细分化。

4. 多元化

随着更多的玻璃品质使用全氧燃烧技术，会展现多元化的趋势。这集中表现为：窑炉形制的多元化、燃料使用的多元化、配套设备的多元化、耐火材料的多元化等方面。

备注1

玻纤行业在原料成分、配方、耐火材料的选用、窑炉的结构、燃烧设备的使用等方面有自己鲜明的特色，与我们描述的全氧燃烧窑炉有较为明显的差异。虽然目前国内的玻纤行业（无碱）大多数均已采用了全氧燃烧技术，但是由于上述原因本文没有将玻纤窑炉纳入统计范围。

参考文献：

H. Kobayashi(小林) Oxy-Fuel Fired Glass Melting Technology –Experience, Evolution and Expectation （全氧燃烧玻璃窑炉技术、经验及展望）

Praxair, Inc., 39 Old Ridgebury Road, Danbury, CT 06810 USA (sho_kobayashi@praxair.com)

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