本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件為首次發(fā)布。本文件由中國(guó)日用玻璃協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：安徽順鼎阿泰克科技有限公司、河南奧克金泰窯爐技術(shù)有限公司、泰安恒成復(fù)合材料工程技術(shù)有限公司、山東力諾醫(yī)藥包裝股份有限公司、凱盛君恒有限公司、鄭州德眾剛玉材料有限公司。本文件主要起草人：張魁東、郭勇、劉琦、史生宏、戴季初、郭璽、呂宏偉、華德生、孟慶建、武妹玲。全氧燃燒玻璃窯爐設(shè)計(jì)規(guī)范本文件規(guī)定了全氧燃燒玻璃窯爐的術(shù)語(yǔ)、定義；窯爐磚結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、耐火材料選用；窯爐冷卻系統(tǒng)、余熱利用和煙氣處理等窯爐輔助系統(tǒng)。本文件適用于日用玻璃行業(yè)全氧燃燒玻璃窯爐的通用設(shè)計(jì)。其他玻璃行業(yè)可選擇參考本標(biāo)準(zhǔn)。2.規(guī)范性引用文件本文件內(nèi)容引用了下列文件中的條款。下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2589《綜合能耗計(jì)算通則》GB/T4754《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(lèi)》GB15081《玻璃工廠工業(yè)衛(wèi)生與安全技術(shù)規(guī)程》GB/T16618《工業(yè)爐窯保溫技術(shù)通則》GB17820《天然氣》GB/T25328《玻璃窯爐節(jié)能監(jiān)測(cè)》GB26453《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50211《工業(yè)爐砌筑工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50661《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB55037《建筑防火通用規(guī)范》JC/T60004《玻璃窯用耐火材料使用規(guī)程》QB/T5360《玻璃保溫瓶膽單位產(chǎn)品能源消耗限額》QB/T5361《玻璃瓶罐單位產(chǎn)品能源消耗限額》QB/T5362《玻璃器皿單位產(chǎn)品能源消耗限額》TSGD3001《壓力管道安裝許可規(guī)則》3.術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1全氧燃燒oxy-fuel采用純度大于92%的氧氣替代空氣作為燃燒介質(zhì)，顯著減少NOx生成和煙氣排放量的燃燒方式。3.2全氧燃燒玻璃窯爐oxy-fuelglassfurnace采用全氧燃燒作為主要或全部供能方式的玻璃窯爐，且窯爐主體是由耐火材料砌筑與鋼結(jié)構(gòu)加固的能滿足配合料熔化成玻璃的熱工設(shè)備。全氧玻璃窯爐的燃料包括：天然氣、液化石油氣、焦?fàn)t煤氣、氫氣等以及其他熱值和燃燒性能滿足全氧燃燒條件的燃料。3.3加料口doghouse用于投放玻璃配合料的入口，通常不計(jì)入熔化面積內(nèi)。3.4熔化池meltingtank將配合料熔化成玻璃液并對(duì)其進(jìn)行澄清、均化的區(qū)域。3.5窯坎weir位于熔化池內(nèi)部，由耐火材料砌筑而成，垂直于玻璃液流動(dòng)方向的擋坎。3.6流液洞throat熔化池和工作池之間用于玻璃液流動(dòng)的通道。可根據(jù)不同的玻璃工藝要求選擇是否采用流液洞。3.7工作池workingend位于流液洞和供料道之間，用于玻璃液調(diào)質(zhì)、調(diào)溫和液流分配的部位。3.8大碹crown熔化池火焰空間的弧形頂蓋，由耐火材料砌筑而成。3.9胸墻breastwall熔化部池壁磚和大碹磚之間的兩側(cè)墻體。3.10山墻frontwall/backwall位于熔化部?jī)啥?，用于封閉熔化部火焰空間的砌體。分為前山墻和后山墻，前山墻靠近流液洞側(cè)，后山墻靠近加料口側(cè)。3.11排煙口exhaustport設(shè)置在火焰空間適當(dāng)?shù)奈恢茫糜谂欧湃紵叭刍^(guò)程產(chǎn)生的煙氣。3.12煙道flue連接窯爐排煙口和煙囪的通道，用于排出窯爐的煙氣。3.13全氧燃燒系統(tǒng)Oxy-fuelSystem包括氧氣供應(yīng)系統(tǒng)、閥組、控制、燒槍等。3.13.1全氧燒槍Oxy-fuelburner氧氣和燃料的混合與燃燒器具。3.13.2全氧燃燒控制系統(tǒng)Oxy-fuelskids控制氧氣和燃料的比例、流量、壓力和安全互鎖的自動(dòng)控制系統(tǒng)。3.13.3氧氣供應(yīng)系統(tǒng)Oxygensupplysystem用于制備達(dá)到符合全氧燃燒純度需求氧氣的生產(chǎn)裝置，通常配置與備用的液氧系統(tǒng)自動(dòng)切換裝置。3.14窯爐控制系統(tǒng)furnacecontrolsystem主要采用分布式集中控制系統(tǒng)（DCS），通?？刂频膮?shù)有：窯壓、溫度、液面、燃料流量參數(shù)等。3.15窯爐余熱回收和煙氣處理系統(tǒng)wasteheatrecoveryandexhaustgastreatmentsystem窯爐余熱回收通常采用熱交換器裝置，用于制備熱空氣、熱水及蒸汽等。窯爐煙氣處理系統(tǒng)主要處理粉塵、二氧化硫、氮氧化物等。3.16熔化率meltingrate指每平方米熔化面積每天熔化玻璃液的質(zhì)量，單位為：t/m2·d。3.17窯爐玻璃液熔化能耗meltingconsumption企業(yè)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，玻璃窯爐將配合料熔化成合格玻璃液所消耗的直接能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤的總量。3.18窯爐單位玻璃液熔化能耗meltingspecificconsumption企業(yè)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，窯爐玻璃液熔化能耗與窯爐玻璃液總出料量的比值。單位為：千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸玻璃液（kgce/t）。3.19全氧燃燒窯爐分類(lèi)furnacetype全氧燃燒玻璃窯爐按照燒槍布置方式主要分為：頂燒式、側(cè)燒式。3.20氧燃比oxygen-fuelratio在標(biāo)準(zhǔn)氣體狀態(tài)下，氧氣和燃料的體積比。3.21全氧燃燒火焰空間熱負(fù)荷combustionspaceheatload指單位時(shí)間內(nèi)、單位火焰空間容積所釋放的熱量，單位為kJ/（m3·h）。它是衡量窯爐燃燒強(qiáng)度的重要指標(biāo)，直接影響窯爐的窯壓、熱效率和使用壽命。4.技術(shù)要求4.1加料口加料口應(yīng)為密封結(jié)構(gòu)，避免粉塵飛揚(yáng)，減少熱損失。4.2全氧玻璃窯爐的熔化率熔化率的設(shè)計(jì)可參考附錄A。4.3熔化池面積的計(jì)算窯爐的熔化面積按式計(jì)算：式中：:熔化面積，單位為平方米，m2；P：出料量，單位為噸每天，t/d；E：熔化率，單位為噸每天每平方米，t/m2·d；4.4熔化池深熔化池池壁磚宜選擇整塊豎砌，材料可選用準(zhǔn)無(wú)縮孔澆鑄或無(wú)縮孔澆鑄的電熔鋯剛玉、電熔鉻鋯剛玉、電熔高鋯等材料，厚度一般為200～300mm，池深設(shè)計(jì)可參考附錄B。4.5熔化池長(zhǎng)寬比熔化池長(zhǎng)寬比一般為1.5-4.0之間。4.6窯坎窯坎的高度根據(jù)不同玻璃產(chǎn)品的特性確定。窯坎可以采用實(shí)心窯坎或帶冷卻的空心窯坎。窯坎高度一般為池深的1/3～4/5，上部寬度一般為300～900mm。4.7大碹玻璃窯爐大碹中心角一般在56～72°范圍，大碹一般采用電熔鋯剛玉、電熔剛玉材質(zhì)，或根據(jù)玻璃揮發(fā)分的特性選用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)，厚度一般為250～400mm。4.8工作池工作池結(jié)構(gòu)，應(yīng)有加熱或冷卻的輔助手段。4.9流液洞流液洞結(jié)構(gòu)可采用傾斜式、水平式、下沉式等結(jié)構(gòu)。如果采用鉑金料道，出料口為圓形，直徑根據(jù)出料量計(jì)算，一般為100～300mm。4.10胸墻胸墻高度應(yīng)依據(jù)窯爐火焰空間熱負(fù)荷確定，一般應(yīng)為600～1500mm。一般選用普通澆筑的電熔鋯剛玉材料、電熔剛玉或根據(jù)玻璃揮發(fā)分的特性選用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)，外部配合隔熱耐火磚和復(fù)合保溫材料。胸墻上應(yīng)設(shè)置觀察孔與測(cè)壓孔平常要全密閉，不能有火焰外冒。4.11前山墻/后山墻耐火材料應(yīng)使用不低于胸墻材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的同類(lèi)耐火材料。4.12排煙口及煙道排煙口要充分考慮煙氣對(duì)耐火材料的侵蝕，根據(jù)工藝需求可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)排煙口及煙道。排煙口煙氣流速一般為2～8m/s。煙道建議采用鋯剛玉或其他中性或偏堿性耐火材料。4.13氧燃比氧氣與燃料的燃燒的配比。可按照式1計(jì)算所需氧燃比：式1:Q：燃料低位發(fā)熱量，單位：kJ/m3Y：氧氣純度X：氧燃比其中：低位發(fā)熱量Q為實(shí)測(cè)值，不能確定實(shí)測(cè)值的可參考《綜合能耗計(jì)算通則》GB/T2589。4.14全氧燃燒火焰空間熱負(fù)荷全氧燃燒窯爐合理火焰空間熱負(fù)荷范圍：1.8×105~3.5×105kJ/(m3·h)。4.15耐火材料全氧玻璃窯爐耐材選擇應(yīng)符合JC/T60004《玻璃窯用耐火材料使用規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)由于窯爐中水蒸氣含量高，火焰空間部分一般也應(yīng)選用電熔剛玉或電熔鋯剛玉或其他中性和偏堿性類(lèi)的耐火材料。4.16鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算在考慮地震對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響前提下，需符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)應(yīng)保證窯爐在高溫條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。胸墻和大碹應(yīng)有獨(dú)立的鋼結(jié)構(gòu)支撐，大碹不應(yīng)直接支撐在胸墻上。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)能保證窯爐各個(gè)部位可進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，滿足在烤窯過(guò)程及高溫工作時(shí)耐火材料膨脹要求。鋼結(jié)構(gòu)的焊接應(yīng)符合GB50661的規(guī)范要求。4.17全氧燃燒控制系統(tǒng)4.17.1全氧燒槍全氧燒槍的主要參數(shù)用功率表述，單位為MW。在設(shè)計(jì)全氧窯爐時(shí)要考慮全氧燒槍的火焰形狀和尺寸。各燒槍的火焰不能相撞。平燒燒槍的火焰長(zhǎng)度不宜超過(guò)窯爐寬度的2/3。頂燒燒槍的輻射火焰不能損害胸墻、掛鉤磚、池壁和大碹。全氧燒槍燃燒充分，燃燒后排煙口煙氣中的殘氧量應(yīng)到達(dá)（3±1）%。4.17.2燃燒控制系統(tǒng)全氧燃燒燒槍的控制原則上采用單槍控制或分區(qū)控制（如果燃料/氧氣流量自動(dòng)控制，流量控制閥必須有不低于自動(dòng)控制閥精度的手動(dòng)旁通流量控制閥）。氧氣管道和閥門(mén)等接觸氧氣的部分宜采用不銹鋼或其他符合要求的材質(zhì)。管道內(nèi)氧氣流速不大于30m/s。氧氣和燃料總管上要設(shè)置有減壓或穩(wěn)壓閥。氧氣或燃料總管上要有安全切斷閥。氧氣或燃料閥組總管上入口處要有過(guò)濾器。氧氣過(guò)濾器濾芯宜采用符合要求的材質(zhì)。氧氣或燃料閥組要有壓力開(kāi)關(guān)以保證安全。氧氣和天然氣的計(jì)量采用標(biāo)準(zhǔn)立方米（Nm3)。氧氣和燃料要設(shè)置總管流量計(jì)或有總管流量監(jiān)測(cè)和顯示。每支燒槍或每個(gè)獨(dú)立的控制區(qū)要有流量計(jì)（如果是固體燃料要有稱重裝置）和調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥要有旁通。燃燒控制系統(tǒng)內(nèi)的所有電氣接線箱和電纜要采用防爆型式。燒槍進(jìn)口處要有逆止閥。電氣控制系統(tǒng)要有安全互鎖功能。當(dāng)壓力、流量、氧燃比超出安全范圍時(shí)要迅速關(guān)閉燃料并報(bào)警。電氣控制系統(tǒng)要有氧氣和燃料的流量、壓力等的記錄。要有窯爐各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度狀況的記錄。窯爐電氣系統(tǒng)要有UPS，UPS的不間斷供電時(shí)間不小于1小時(shí)。4.17.3氧氣供應(yīng)系統(tǒng)一般分為外購(gòu)液氧和現(xiàn)場(chǎng)制氣兩種方式，現(xiàn)場(chǎng)制氣分為深冷制氧和變壓吸附制氧。液氧和深冷制氧的氧氣純度一般大于99.6%。變壓吸附制氧的氧氣純度要求大于92%。如果采用現(xiàn)場(chǎng)制氣形式，現(xiàn)場(chǎng)制氧設(shè)備需要配備24小時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，全年開(kāi)機(jī)率要達(dá)到98%以上；為保證100%（不間斷）氧氣供應(yīng)，需要配備包含液氧儲(chǔ)罐和汽化器等設(shè)備的備用系統(tǒng)，作為現(xiàn)場(chǎng)制氧設(shè)備故障/檢修時(shí)備用氧氣來(lái)源。備用液氧罐至少要能滿足窯爐48小時(shí)的正常用氧需求。為了避免人為操作錯(cuò)誤和供氣安全，備用系統(tǒng)需配備高精度自動(dòng)切換裝置以及儲(chǔ)罐液位監(jiān)控設(shè)備。4.18窯爐控制系統(tǒng)（DCS）4.18.1自動(dòng)控制系統(tǒng)采用PLC與DCS工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)加部分FCS的控制方案，構(gòu)成全生產(chǎn)過(guò)程的控制。公用工程控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線將運(yùn)行及故障等監(jiān)視信號(hào)發(fā)送至DCS系統(tǒng)。4.18.2窯爐控制主控采用DCS構(gòu)成對(duì)從投料到成型的全過(guò)程控制與管理；DCS的主要硬件如：電源、CPU控制器、通訊模塊、操作站采用冗余，加上UPS供電與必要的后備手操柜，確保本控制系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。主要控制策略如下：1窯溫控制：采用空間溫度加權(quán)控制，溫度控制與天然氣串級(jí)控制，燃料與氧氣比例控制。2窯爐玻璃液面控制：液面計(jì)與投料機(jī)聯(lián)鎖。3高溫工業(yè)攝像系統(tǒng)：火焰燃燒空間宜采用內(nèi)窺式工業(yè)電視，用于監(jiān)視爐內(nèi)火焰燃燒狀態(tài)與玻璃熔制狀態(tài)。4燃?xì)獍踩到y(tǒng)：具有燃?xì)庑孤z測(cè)等報(bào)警功能，具有低壓緊急切斷等聯(lián)鎖保護(hù)功能。5窯壓控制：具有報(bào)警和聯(lián)鎖功能，窯壓超過(guò)30Pa且持續(xù)3分鐘以上，燃燒系統(tǒng)自動(dòng)降低燃料總量30%運(yùn)行，窯壓繼續(xù)升高，燃燒總量繼續(xù)降低40%，超過(guò)10分鐘，燃燒系統(tǒng)自動(dòng)切斷。6冷卻水：對(duì)冷卻水溫度、壓力或流量進(jìn)行測(cè)量，并具備報(bào)警與聯(lián)鎖功能，確保用水設(shè)備安全運(yùn)行。4.18.3主要技術(shù)指標(biāo)自動(dòng)控制精度 1窯爐空間溫度：±2℃ 3玻璃液面：±0.2mm4.19窯爐冷卻風(fēng)窯爐冷卻部位一般為池壁、流液洞、加料口拐角磚、鼓泡磚等處。冷卻風(fēng)嘴距冷卻面距離一般不超過(guò)80mm；池壁冷卻風(fēng)嘴中心一般位于玻璃液面下不小于50mm，風(fēng)嘴向上傾斜，風(fēng)嘴與水平面夾角一般為15～45°,風(fēng)嘴之間的空隙小于20～50mm；窯爐各冷卻部位的冷卻風(fēng)量及冷卻風(fēng)嘴出口速度應(yīng)滿足表1中的要求。表1窯爐各冷卻部位的冷卻風(fēng)量及冷卻風(fēng)嘴出口速度冷卻部位全氧玻璃窯爐風(fēng)量出口風(fēng)速（m/s）液面線≥0.55Nm3/s.m加料口拐角≥0.55Nm3/s.m流液洞≥1.66Nm3/s.m2注：流液洞需冷卻面積為流液洞上蓋磚和兩側(cè)磚內(nèi)流過(guò)玻璃液的表面積4.20余熱回收和煙氣處理系統(tǒng)全氧窯爐煙氣的溫度較高，需要在煙道上安裝熱交換器進(jìn)行余熱回收。煙氣處理系統(tǒng)的能力應(yīng)滿足國(guó)家和地方的排放標(biāo)準(zhǔn)。4.21窯爐安全4.21.1窯爐控制系統(tǒng)要有安全互鎖功能，能精確控制氧氣和燃料的比例。燃燒控制系統(tǒng)能夠在緊急狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)燃料的切斷并報(bào)警。4.21.2燃?xì)夂脱鯕夤艿啦脊軙r(shí)嚴(yán)禁下穿窯爐底部。4.21.3循環(huán)冷卻水系統(tǒng)要有應(yīng)急備用。4.21.4窯爐基礎(chǔ)立柱應(yīng)用耐火材料防護(hù)。4.21.5電氣安全要求窯爐用電屬二級(jí)負(fù)荷，對(duì)供電的可靠性要求較高，中斷供電會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，因此應(yīng)采用可靠的雙回路電源，一路供電時(shí)應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為窯爐、冷卻水的備用保安電源。配電站設(shè)置靠近負(fù)荷中心，站內(nèi)設(shè)置高低壓配電室等。功率因數(shù)在低壓側(cè)集中補(bǔ)償，補(bǔ)償后功