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富氧燃烧技术论文
富氧燃烧技术论文 富氧燃烧技术在工业炉中应用后显示了其突出的优势特点，对节约能 源、提高产量有明显的作用.下面小编整理了富氧燃烧技术论文，欢迎阅读! 富氧燃烧技术论文篇一 富氧燃烧技术应用关键问题探讨 摘 要 富氧燃烧技术发展至今，已经在多个领域中应用，其中以工业 炉如：钢厂、玻璃厂的炉窑应用最为广泛。富氧燃烧技术在工业炉中应用后显示 了其突出的优势特点，对节约能源、提高产量有明显的作用。本文对富氧燃烧技 术概念和应用概况进行介绍，讨论富氧燃烧技术应用的几点关键问题，并对其应 用的重要条件提出注意事项。关键词 富氧燃烧技术;工业炉窑;应用;关键问题 中图分类号TK16 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)114-0092-02 随着全球经济的飞速发展，燃料的价格不断提高，工业炉窑的燃料成 本不断增加，使企业的生产压力不断加大。尤其在钢厂、玻璃厂等企业，燃料成 本的提高使得行业的经济效益受到了极大的影响。为了在激烈的市场竞争中能够 良好的生存和发展，有效的控制生产成本，工业炉窑迫切需要一种燃烧节能的技 术，以保证经济效益的获得。富氧燃烧技术自产生以来，其优势特点受到了工业 领域得广泛关注，随着技术的不断发展，在航空和船舶领域也开始应用了富氧燃 烧技术。
1 富氧燃烧技术概述 1.1 富氧燃烧技术的概念 所谓富氧燃烧技术指的是为燃烧用的空气中的含氧量超过20.94%的 燃烧。燃烧离不开空气，空气中含氧量的提高使空气中的惰性气体相应的减少， 在理论上燃烧的温度有所提高。因为空气中氧气量得增加使得燃烧产生的排烟量 有所减少，相应的排烟带来的热损失也有所减少，这样不仅提高了燃烧的温度， 也起到了节能减排的作用，达到环境保护的目的。1.2 富氧燃烧技术的应用 在美国和日本，工艺富氧燃烧技术的发展已经比较成熟，在航空发动 机和船舶燃烧系统中也有了富氧燃烧技术的应用。国外的工业炉窑大部分都有了 富氧燃烧系统的装配，同时在化学领域、石油领域都有富氧燃烧系统的应用，并 其都取得了明显的成效。在我国，富氧燃烧技术已经在炼铁高炉、玻璃熔炉、加 热炉上有了成功的应用。富氧燃烧技术在工业炉窑的应用不断趋于成熟。在我国 的玻璃炉窑中利用氧膜技术和空分法进行氧气的制备使其为富氧燃烧发挥助燃 作用，取得了显著的助燃效果。富氧空气的浓度通常在33%以下，富氧空气的放 空量整合与氧浓度的要求相适应。当含氧量达到25%时，玻璃拉引量能够提高 10%左右，可节省15%左右的燃料供给。
2 富氧燃烧技术应用关键问题 2.1 富氧气体的收集 富氧燃烧技术利用富氧气体收集系统来进行富氧气体的收集，并且这 种气体收集系统对于正常生产不会产生任何的影响，对玻璃厂的炉窑应用尤为适 合。但是在应用富氧收集系统时候要充分考虑到常去的工艺配置，管道线路等问 题，根据实际应用需要设计合适的气体收集装置。
炉窑应用富氧燃烧技术，富氧方式主要分为两种：一种是常规富氧， 也就是在燃烧器入口将氧气加入到空气流中，以提高供给燃烧空气中的氧气浓度。
采用此种方法最高可提高30%的氧气浓度。此种富氧方式在很多炉窑中都可使用， 如：加热炉、均热炉等，且火焰变化均匀，使用效果显著。燃烧口氧气加入的空 气流可根据需要进行合理的设计，但是要注意空气主管和氧气管要有合适的夹角， 这根据实际的用氧要求来进行具体的设计。另一种是直接向火焰喷射的富氧方式， 也就是通过喷枪将氧气直接向火焰上喷射，喷枪可以是贯穿于燃烧器的，也可以 是位于燃烧器下方。采用此种方式可直接对炉料进行加入，减小对耐火材料的腐 蚀作用。
2.2 富氧气体浓度控制 理论认为富氧气体浓度同燃烧是呈正比例关系的，也就是说浓度越高， 燃烧越充分，相应的燃烧温度越高，那么获得的节能效果越明显。实际上富氧气 体的浓度与节能的效果是呈非线性的关系的。富氧气体的浓度过高，就使燃烧的火焰变小，这对玻璃炉对玻璃的融化效果是有负面影响的。另外富氧气体的浓度 过高，也会造成富氧气体流量的浪费，因此，对富氧气体采用空气进行稀释，是 富氧气体达到燃烧需要的恰当的浓度，并且恰当控制流量，避免资源浪费。需要 注意的是，对富氧气体采用空气稀释的方式来控制浓度时一定要注意均匀的混合， 这样才能保证混合后的气体在燃烧的过程中火焰燃烧稳定，避免对烧砖嘴和胸墙 的烧噬损坏。
2.3 富氧时降低NO的方法 当空气中氧浓度增高后，火焰温度升高，NO量迅速增加。随着富氧 程度的增加，达到峰值后，氮浓度开始降低，NO的生成与氮浓度的关系为正比 例关系。为了有效的降低富氧燃烧时产生的NO量，可采用DOC低NO燃烧嘴。此 种燃烧嘴分别将燃料和氧气向炉内喷入，氧气与炉气迅速混合形成高温低氧炉气 与燃料发生反应产生较低的火焰温度。因为DOC燃烧嘴采用纯氧助燃，没有氮的 参与，达到了对过量氧气、氮、温度的同步控制，有效减少了NO的生成。另外 还可通过将富氧燃烧技术结合烟气回流技术来降低火焰温度，达到降低NO生成 的目的。
3 富氧燃烧技术应用的重要条件 首先需要考虑的是经济条件：在应用富氧燃烧技术时，加热能力不足 会直接对生成造成影响，另外要保证充足的氧气来源，控制氧气的经济成本。其 次是安全条件：要应用富氧燃烧技术必须有足够的氧压，比较助燃风压而言，氧 气压力必须大于风压，虽然有保护措施的辅助，但是对氧压必须进行严格的控制。
还要保持适度的风压和风量，以防止回火的现象产生。同时，合理控制助燃空气 和纯氧量的比例，不能超过纯氧量的最高限度。当氧气供应不足时，空气助燃能 够马上恢复，以保证生产的顺利进行。
4 结论 富氧燃烧技术在工业炉窑中的应用，提高了助燃空气中的含氧量，减 少了氮含量，从而减少了NO的排放，不仅有效的节省了生产成本，提高了生产 效率，增加了生产产量，而且达到了节能减排的目的，对生产企业来说可谓是一 举多得。随着制氧技术的不断发展，新的高效的制氧设备的开发，氧气的成本也 会随之逐渐降低，这对企业的氧气成本控制是极为有利的。企业要在激烈的市场 竞争中持续的发展，就要对新技术加大研究和开发力度，发展富氧燃烧技术，使其为企业的生产和环境保护更好的发挥作用。
富氧燃烧技术论文篇二 富氧燃烧技术与污染物排放 富氧燃烧是一种新兴的燃烧技术。富氧燃烧能够显著提高燃烧效率和 火焰温度，但由于制氧成本较高的问题，在上世纪80年代经历黄金成长期之后， 发展速度放缓。而后随着制氧方法的进步，尤其是富氧膜技术的进展，富氧燃烧 技术近20年来逐渐推广。而且，富氧燃烧也便于在现有锅炉设备上改造实现，具 有可预期的良好发展前景。
与普通的空气燃烧相比，富氧燃烧技术可以显著节约能源，其对环境 的影响方面也具有不同特点。其中既有有利的一面，也有不利的一面。本文主要 从较为常见的碳排放、粉尘污染、二氧化硫和氮氧化物的排放四个方面来讨论富 氧燃烧对环境的影响。
1 富氧燃烧对碳排放的影响 在对CO2排放限制越发严苛的当代社会，节能减排是全社会关注的焦 点。常规的燃烧方式都存在着不足之处，局部缺氧会产生不完全燃烧，火焰温度 偏低也会产生不完全燃烧，浪费燃料，而作为粉尘排放的未燃烧燃料也会造成大 气污染。
富氧燃烧针对缺氧区，局部增氧，可使燃料燃点降低，燃烧速度增快， 燃料燃烧更彻底，而火焰温度则会提高。根据维恩位移定律，辐射强度与温度的 四次方成正比，可使热能的利用率大幅提升。
同时，富氧燃烧可以减少鼓风机进风量和高温烟气的排放量，可降低 热能损失。空气中氧气的含量占20.94%，而不助燃的氮气占78.097%。在燃烧过 程中，氮气带走了大量热量，采用富氧燃烧后可减少进风量，即减少了热能的流 失，并且由于风量的下降，可以使用功率更小的风机。
假设燃料完全燃烧，空气含氧量φ=21%，理论氧气量为Vo，过量空 气系数a=1.2，实际空气量为Va，则Va=a 根据以上公式，设某工况理论氧气量为1 m3/s，可列表1。
对某煤种燃烧的分析，当助燃空气含氧率从21%升高至30%时，理论 空气量减少30.0%，理论烟气量减少28.8%，损失减少16.3%。据介绍，日本将23% 的富氧用于化铁炉，节能高达26.7%;美国在铸造炉上使用23%～24%的富氧，平 均节能44%;国内的武汉钢厂采用富氧，每年平均节省焦炭42万吨。由此可见采用 富氧燃烧的节能减排效果是很明显的。
2 富氧燃烧对粉尘排放的影响 采用富氧燃烧后的一个主要变化是助燃气体量的减少。对实际的燃烧 设备来说，在确定的运行工况下，燃料消耗量一定时，提高助燃空气中的氧气体 积比值，即使只有百分之几，根据表1，燃烧所需的理论空气量也会显著减少。
从除尘角度来说，在总尘量不变的情况下，由于空气量的减少导致烟气量减少， 烟气中粉尘浓度增大，有利于除尘收集，同时除尘设备的体积也可以相应减小。
实际上采用富氧燃烧后，由于燃料燃烧更加完全，减少了以粉尘形式 排放的碳粒等除尘器难以收集的可吸入颗粒物，从源头上大量减少粉尘的产生和 排放。
3 富氧燃烧对二氧化硫排放的影响 我国的能源资源条件决定了以煤为主的能源消费结构，煤炭在能源、 化工、冶金等行业消耗量巨大。但部分地区煤炭含硫量很高，据资料介绍，川渝 两地的荚蓉、松藻、达竹、南桐、华蓥山等矿区的含硫量在6%左右，重庆作为 其煤炭的重要消费地，在20世纪80年代曾出现酸雨频率达到80%，造成年损失5 亿的情况。
传统燃烧技术会产生大量难以经济回收的低浓度SO2烟气，直接排到 空气中，会加剧酸雨污染。采用富氧强化燃烧，由于有效减少了烟气量，可以提 高烟气中SO2浓度，有利于回收SO2。因此，从减少烟气量和提高SO2浓度的角 度来说，采用富氧燃烧是有益于环境的。
另一方面，对于燃用含硫燃料的普通锅炉来说，采用富氧燃烧的节能 量很大，如本文前面所述，大都在20%以上，因此减少含硫燃料的消耗量。由此可见，从减少燃烧含硫燃料的角度来讲，采用富氧燃烧也是有益于环境的。
4 富氧燃烧对氮氧化物排放的影响 烟气中的氮氧化物一般是指NO和NO2，统称NOX。燃烧过程中产生 的NOX可以和空气中的水蒸气反应形成酸雨，破坏环境。在居住区，环境中的 NO2浓度即使很低(10～100ppb)，也会危害人体。《锅炉大气污染物排放标准 GBPB3-1999》也对锅炉的NOX排放进行了限制。
对富氧燃烧而言，首先，由于其节能效果，在总体能源需求不变的条 件下，燃料使用量会有明显的减少，可以减少燃料型NOX的排放。其次，由于 烟气量中含氧量上升，含氮量会有明显下降。设空气中含氮量为78%，含氧21%， 通过简单的计算可得，富氧空气氧含量为25%时，助燃空气中的N2浓度下降至 74%，降低5.1%;富氧空气氧含量为29%时，助燃空气中的N2浓度降至70%，降低 10.2%。同时空气总量减少，总N2会有大幅下降。从这个角度来看，含氧量的上 升有利于减排NOX。
但另一方面，由于富氧燃烧的烟气含氮气量少，由其带走的热量少， 燃烧充分而剧烈，火焰温度会升高，如甲烷从空气到纯氧助燃，火焰温度会从 2223K提高到3053K。这会导致氧气和氮的化合加剧，火焰中热力型氮氧化物大 量增加。据介绍，对于甲烷燃料来说，氧气浓度30%时燃烧产生的NOX浓度是普 通空气燃烧的3倍，而氧气浓度80%时产生的NOX浓度则为普通空气燃烧的100 倍，即使氧气浓度达到99%时燃烧产物中的NOX浓度也是普通空气燃烧的7倍， 而即使不考虑过量空气，烟气量最多只能降低为普通空气燃烧的1/4左右。因此 从总体来看，采用富氧燃烧技术，排放的NOX总量是成倍增加的。
5 结论 采用富氧燃烧技术可以提高生产率和减少碳排放，有利于烟气除尘和 减少二氧化硫的排放，但会明显增加NOX的排放。因此在推广富氧燃烧技术的 同时，需要深入研究富氧燃烧时氮氧化物的产生机理，寻找有效抑制措施，以达 到经济和环境的双赢。
