富氧助燃

富氧助燃

空氣(含氧21% )含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒,稱為富氧燃燒(oxygen enriched combustion) ,簡稱OEC。

概念

空氣(含氧21% )含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒,稱為富氧燃燒(oxygen enriched combustion) ,簡稱OEC。用90%氧濃度助燃,稱為純氧助燃。它是一項高效節能的燃燒技術,在玻璃工業、冶金工業及熱能工程領域均有套用。富氧、純氧助燃技術又分兩 大部分,即整體增氧和局部增氧,整體增氧特點是整個助燃風均用富氧替代,投資大。局部增氧助燃技術所配富氧量僅為所需助燃風量的0.5-15%,正如同好 鋼要加在刀刃上一樣,而原來助燃風量和排煙量均顯著下降。 局部增氧助燃技術包括系列專用富氧噴嘴和“梯度燃燒”、“對稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒” 和“四角燃燒”等與窯爐、燃料匹配的高新技術,富氧噴嘴的設計原則是使富氧加在產品最需要的地方。

1)局部增氧助燃技術包括系列專用富氧噴嘴和“梯度燃燒”、“對稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒” 和“四角燃燒”等高新技術:

2) 富氧噴嘴是輸送帶有一定壓頭富氧空氣的專用噴嘴,它的設計原則是將富氧加在爐窯中最需氧的地方,而且不改變原有爐窯的結構,對爐窯的性能和安全更沒有影響。

3) 梯度燃燒技術是專門為玻璃窯開發的,它適用於馬蹄焰、橫火焰、雙碹窯和單元窯等。

4) 對稱燃燒技術適用於一般工業爐窯,特別適用於助汽爐、加熱爐、熱媒爐和某些燃煤爐等。

5) α型燃燒、S型燃燒和四角燃燒等高新技術適用於某些煤粉爐、拋煤機爐和鏈條爐等。

節能機理

1.提高火焰溫度

使用富氧、純氧燃燒技術可使氮氣量減少,空氣量及煙氣量均顯著減少,故火焰溫度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而顯著提高,但氧濃度不宜過高,國內外的研究均表明,氧氣的體積分數在26%~30%左右時最佳,而氧濃度在26%~30%之間每提升一個百分點火焰溫度提高35℃。當增氧助燃裝置產生的氣體中氧氣的體積分數在28%左右時,可以有效的將爐溫整體提高50℃左右。氧含量再增加到30%以上時,火焰溫度增加幅度較少,而制氧投資則猛增,經濟效益不合算。

2.加快燃燒速度與促進燃燒完全

燃料在空氣中和在純氧中的燃燒速度相差甚大,如H2在純氧中的燃燒速度是在空氣中的2~4倍,天然氣則達10.2倍左右。用富氧、純氧燃燒技術,不僅能提高燃燒速度,獲得較好的熱傳導,同時溫度提高后,有利於燃燒反應,促進燃燒完全,從根本上消除煙塵污染。

3.降低燃料的燃點溫度

燃料的燃點溫度不是常數,如CO在空氣中的燃點為609℃,而在純氧中的燃點僅為388℃,所以採用富氧、純氧燃燒能提高火焰強度和增加釋放熱量等;

4.減少燃燒後的煙氣排量

用空氣助燃,占體積4/5的N2不參加助燃,且隨著燃燒帶走大量熱能,如用富氧氣體助燃,燃燒後的排氣量減少,從而提高了燃燒效率;

5.增加熱量利用率

富氧、純氧燃燒技術對熱量的利用率有所提高,如用普通空氣助燃,當加熱溫度為1300℃時,其可利用的熱量為42%,而用26%的濃氧空氣助燃時,可利用 量為56%,氧濃度在21%~30%之間其熱量利用率隨氧濃度提高而升高的最快,因此在這個氧濃度範圍內對提高熱量利用率最佳,因此節能效果就越好。

6.降低空氣過剩係數

富氧、純氧燃燒隨著氧含量在空氣中增加,氮氣量下降,可適當降低空氣的過剩係數,這樣,燃料消耗就相應減少,從而節約能源;

7.輻射定律

由於富氧、純氧燃燒技術可使碳的燃點降低,燃燒完全而強烈,火焰充滿度好,提高爐膛的整體溫度,一個物體向周圍輻射的熱與該物體的絕對溫度的四次方成正比,這就是“四次方定律”。

通常空氣中氧的體積含量為20.93%、氮為78.1%及其它少量惰性氣體等,真正參與燃燒的氧只占空氣總量1/5左右,而占空氣總量約4/5的氮和其它惰性氣體非但不助燃,反而將隨著燃燒的進行帶走大量的熱能。人們把含氧量大於20.93%的空氣叫做富氧空氣。

富氧空氣參與燃燒具有明顯的節能和環保效應。在同一溫度下,富氧濃度越高,燃燒越完全,排煙黑度越低,節能和環保效果越好。

富氧空氣的製取:主要有三種方法,一是深冷法製得純氧然後與普通空氣勾兌而得;二是變壓吸附法製得;三是富氧膜法製得。

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