富氧燃燒工藝概述

       杭控富氧燃燒設(shè)備利用廠礦企業(yè)現(xiàn)有的天然氣燃料，采用輔助富氧措施，增加一次風中氧含量，使一次風中氧含量為30~45%，從而使豎爐內(nèi)部高溫區(qū)域集中，加快電解銅的熔化，該燃燒工藝快速燃燒，保持火焰形狀，使溫度比不采取富氧措施可提高100°C以上。富氧燃燒工藝減少助燃風使燃燒更充分，節(jié)約能耗及減少氮氧化物排放對環(huán)境的污染。

氧氣使用方法

 

I. AIR-FUEL OPERATION 空氣燃料操作 金屬傳熱，q

II. DIFFUSER ENRICHMENT 分配器富氧 qII >> qI

III. 0XYGEN INJECTION (0XY-FUEL) 風口富氧 qIII > qII >> qI

 

產(chǎn)品概述

       燃燒是空氣中的氧參與燃料氧化并同時發(fā)出光和熱的過程。
       富氧燃燒是指助燃用的氧化劑中的氧濃度高于空氣中的氧濃度（根據(jù)實際情況可采用局部富氧和整體富氧），直至純氧燃燒。
       富氧燃燒對所有燃料（包括氣體、液體和固體）和工業(yè)鍋爐均適用，既能提高劣質(zhì)燃料的應用范圍，又能充分發(fā)揮優(yōu)良燃料的性能，廣義上講凡是用空氣參與反應的均可用富氧代替。
       富氧燃燒技術(shù)是在現(xiàn)有空氣燃燒系統(tǒng)基礎(chǔ)上，以高于空氣氧氣含量的含氧氣體進行燃燒的技術(shù)，是一種高效的節(jié)能燃燒技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)又稱為空氣分離/煙氣再循環(huán)技術(shù)或氧燃料燃燒技術(shù)。采用煙氣再循環(huán)的方式，使燃燒爐內(nèi)CO2濃度提高。O2與煙氣中CO2以一定比例混合，作為燃燒的氧化劑，使燃料燃燒可保持燃燒溫度，并得到與空氣燃燒方式一樣的熱能。

燃燒對比

       富氧燃燒與空氣燃燒對比
       ※ 氧氣比例
       富氧助燃技術(shù)因氮氣量減少，空氣量及煙氣量均減少，火焰溫度和黑度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而提高，進而提高火焰輻射強度和強化輻射傳熱。
       ※ 燃燒安全
       用富氧空氣助燃后，不僅使火焰變短，提高燃燒強度，加快燃燒速度，獲得較好的熱傳導，同時由于溫度提高了，將有利于燃燒反應完全。
       ※ 降低成本
       富氧燃燒減少燃燒后的煙氣量，減小窯爐體積。煙氣量減少，采用純氧燃燒時煙氣量減少近80%，可以采用體積較小的窯爐和輔助設(shè)備，減少能耗及工程造價。  

產(chǎn)品組成

       CO2 concentration: 95%
       SO2 removal by limestone: 40%-90%
       Thermal efficiency increase: 3%
       NOx reduction: 30%-70%
 

研究熱點

研究進展

       富氧燃燒的概念在1981年由Home和Steinburg提出，并得到實驗室的驗證。研究表明常規(guī)鍋爐進行適當?shù)母脑旒纯刹捎么思夹g(shù)。
       隨著人們對全球氣候變化與溫室效應的認識，這項技術(shù)的研究與應用也得到了重視和發(fā)展。

應用與優(yōu)勢

       （1）燃燒效率高：鍋爐效率也提高了。
       （2）燃燒產(chǎn)物中CO2的含量將達到95%左右，回收的費用更低。
       （3）在液化處理以CO2為主的煙氣時，SO2同時也被液化回收，可省去煙氣脫硫設(shè)備。
       （4）在O2/CO2的氣氛下，SOx、NOx的生成將會減少，如果再結(jié)合低NOx燃燒技術(shù)，則有可能不用或少用脫氮設(shè)備。
       （5）采用O2/CO2燃燒技術(shù)減少了煙氣量，簡化了煙氣處理系統(tǒng)。燃燒溫度可以由再循環(huán)的煙氣量來控制。
 

節(jié)能機理

       1、提高火焰溫度
       常規(guī)燃燒中的空氣中僅有21%的氧氣參與燃燒過程，而近79%的氮氣不僅不參與燃燒而且還嚴重阻礙燃燒的進行。一是會嚴重阻礙燃料和氧氣分子之間的接觸碰撞的機會，使燃燒速率降低；二是氮氣還會在高溫的條件下與氧氣發(fā)生化合反應吸收大量的熱量并從燃燒反應中吸收熱量，降低理論燃燒溫度，作為煙氣排出，造成能源浪費。

城市煤氣理論火焰溫度與氧濃度關(guān)系圖

不同燃料及富氧率燃燒溫度估算對比

富氧率 %	理論空氣需要量 Nm³/kg	理論空氣生成量 Nm³/kg	理論量熱計溫度 ℃
標準空氣	5.573/4.472	6.046/5.166	2067/1935
23%富氧率	5.088/4.083	5.520/4.717	2264/2120
25%富氧率	4.681/3.757	5.079/4.340	2461/2304
27%富氧率	4.334/3.478	4.703/4.018	2658/2488

       2、加快燃燒速度，促進煤粉燃燒完全
       同一種燃料在空氣和純氧中的燃燒速度相差甚大，如氫氣在空氣中的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣却笾?80 cm/s，在純氧中則為1175cm/s，是在空氣中的4.2倍，天然氣則高達10.7倍；釋放出同樣的熱量，燃燒速度快的燃料（如乙塊）其火焰小而密實，而燃燒速度慢的燃料（如天然氣）其火焰是大火焰層。燃燒燃燒速度加快的原因，基本上都是由于加入氧氣后火焰溫度得到了提高。

       使用含氧量為27%的富氧空氣燃燒與氧濃度為21%的空氣燃燒比較，過量空氣系數(shù)α=1時，則煙氣體積減少20%，排煙熱損失也相應減少而節(jié)能。
       煙氣量的減少會提高CO2、SO2、NOX等氣體的體積濃度，這就有利于它們的回收利用，減少它們對環(huán)境的污染。
富氧條件下排煙損失的變化

       4、降低燃料燃點溫度，燃盡時間降低
       燃料的燃點溫度隨燃燒條件變化而變化。燃料的燃點溫度不是一個常數(shù)。
       幾種氣體燃料的燃點溫度 ℃

       如市政垃圾的燃點很高，普通空氣助燃下不易燃燒。將富氧燃燒技術(shù)應用于垃圾焚燒爐中，能收到可觀的經(jīng)濟和環(huán)保效益。