富氧燃烧在工业炉窑的应用

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1、富氧、纯氧燃烧在工业炉窑的应用昆山锦沪机械有限公司万志国葛冬冬强卫军富氧一般是指空气中的氧气含量超过20.9%的状态，富氧燃烧就是基于富氧状态下的燃烧过程。此外，业界一般将在90%以上纯度的氧气环境下进行的燃烧称为纯氧燃烧。在上个世纪，国外相关研究机构就已经对富氧、纯氧燃烧进行了大量的研究试验，也给我们提供了很多理论和数据支持。一、富氧、纯氧燃烧较普通空气燃烧有以下特点：1、点火温度降低；2、燃烧速度快；3、燃烧温度高；4、燃烧充分；5、燃烧排放烟气少；富氧燃烧的相关特征参数表1基于其特点，富氧

2、、纯氧燃烧应用于工业炉窑领域的优势如下：ò高温炉窑通过富氧或纯氧燃烧后要达到较高的炉温很容易，因纯氧燃烧理论燃烧温度2800℃，实际燃烧温度可达2500℃。ò富氧+燃料燃烧比空气+燃料燃烧产生的烟气量减少，纯氧燃烧可减少75％左右的烟气量。ò由于废气量减少，从废气中散失的热量也随之减少。ò纯氧+燃料燃烧中减少了空气中氮的介入，大大降低了氮氧化物的产生。ò纯氧+燃料燃烧产生不含氮的废气，其主要由水蒸气和高浓度的二氧化碳组成。而把燃烧废气变成纯二氧化碳将变得十分简单容易。ò研究表明富氧燃烧可以提高炉

3、窑的热利用率继而提高能源利用率，进一步达到节约燃料的效果。ò燃烧速度的增快，可以提高某些炉窑单位时间内的产量，在不扩大基础建设的前提下达到增产的目的。ò富氧燃烧可以通过改造加热工艺，实现产量不变的基础上达到节约能耗的效果。二、实际应用正是由于富氧燃烧的种种优势，近几年许多炉窑业主也纷纷开始尝试炉窑的富氧燃烧改造。昆山锦沪机械有限公司凭借自身在制氧机方面的优势，参与了一些炉窑的改造项目，为客户量身设计制氧机设备，并为业主提供相应的富氧供给方案。目前，公司的几套高炉富氧供给设备已成功投入生产，给业主

4、方带来了较大的经济效益。以我公司在广西改造的一套小型熔炼炉为例：通过数据分析，在使用富氧燃烧之前，炼制1吨矿石所用的燃料为420kg，采用23%氧气含量的富氧燃烧后，炼制1吨矿石所2用燃料仅需290kg，并且单位时间内的产量也有所增加。富氧后每炼制1吨矿石节约120kg的燃料，除去制氧机的用电用水费用，保守估计改造后每天的额外收益较改造前增加3000元以上，这样不到半年时间就能收回制氧站的建设成本，并进入盈利状态。图为昆山锦沪机械有限公司的制氧机（小型）模型三、富氧燃烧方案的具体问题：1、炉窑的

5、富氧燃烧方案并不一定适合所有的炉窑设备，像一些燃料附加值较低，或者不适合高温环境对温度较敏感带有风险性的炉窑、锅炉就不建议采用富氧燃烧方案。富氧燃烧过程中，富氧率越大，燃烧温度越高。因此也可通过控制氧含量来控制炉温，避免温度过高损坏炉体。2、对于一些较复杂的炉窑，通常采取先试验后改造的办法来降低风险。通常试验过程中，由于加热速度和辐射强度增加，还须调整加热工艺来适应富氧燃烧。对于大部分采用富氧燃烧方案的炉窑来说，21~30%的富氧量通常能够带来最佳的综合效益，因为当富氧量超过30%的时候，富氧燃

6、烧的优势开始逐渐减弱，而制氧的成本上升明显。并且30％的富氧量将导致氮氧化物剧增，富氧量约为60％时，氮氧化物生成量达到极值，因为大量的氮气与氧气同时共存且富氧条件下火焰温度更高，所以尽管富氧燃烧节能效果巨大，但是这大大增加了氮氧化物产生量。不过这也不是绝对的，这个和燃料的附加值以及烧制成品的附加值都是有关联的，这需要一个综合的估算才能最终确定富氧方案。因此，如果采用成品氧对炉窑进行富氧燃烧试验就能大大降低投资风险，也有利于业主针对各自不同的工况找到最佳的富氧率。四、几种常见的富氧供给方案简析：

7、1、空气增氧燃烧3混风富氧燃烧应用于传统燃烧器是比较简便的。同时在一些能源密集型工业应用中使用富氧燃烧具有减少向外界散失热量的潜力，且减小幅度能达到四分之三。这种富氧方案是比较常见的方法，具有可操作性强，成本低的优势。2、吹氧富氧燃烧这是将吹送纯氧的气枪安装在空气燃料燃烧形成的火焰之下的一种燃烧系统。空气富氧提高火焰温度均匀程度，下颚射流技术选择性地增加常规火焰底部空气的氧含量，从而可以集中更多的热量向下加热物料。3、纯氧燃烧纯氧燃烧过程使用纯氧代替空气作为主要氧化剂来燃烧燃料。由于空气中的氮成

8、分不被加热，降低燃料消耗，并且能达到更高的火焰温度。因此，它被应用于如玻璃熔化池炉和铸铁熔炼炉。但是，它需要特制的纯氧燃烧燃料的烧嘴。此外，纯氧燃烧的绝热火焰温度可达到2800°C附近，因此，重要的是要考虑设备的耐热。昆山锦沪机械有限公司隶属于美国锦绣国际企业集团ELEGANT，旗下在各国拥有的六个子公司，专业致力与PSA、VPSA变压吸附制氧设备和分子筛的研发、生产及销售。是中国同行业中极少拥有体系认证（ISO9001：2000质量管理体系）、“高新技术企业认定证书”及“百佳高新技术成果转化项