富氧燃烧技术及其作用

一、富氧燃烧技术简介

富氧燃烧(也称为O2/CO2燃烧)利用空气分离获得的纯氧和一部分锅炉排气构成的混合气代替空气做矿物燃料燃烧时的氧化剂,这种燃烧方式可以使烟气CO2的浓度高达85%以上,可不必分离而将大部分的烟气直接液化回收处理,有利于CO2的回收,可以有效减少温室气体的排放,此外富氧燃烧还可以有效减少NOX和SO2等污染物的排放,是一项高效节能的燃烧方式。为了使燃料充分燃烧,一般工业燃烧装置中的燃料都应该在富氧燃烧工况下进行。燃烧是目前人类获取能量的一个最主要的手段,通过燃烧矿物燃料所获取的能量占世界总能量消耗的百分之九十以上。因此,燃烧过程组织得合理与否在很大程度上影响到能源的利用程度和能耗的降低。煤在富氧状态下燃烧，燃烧温度大大提高，可强化炉内传热，提高生产率；随着助燃空气中氧气含量的增加，助燃空气量显著减少，空气量的减少导致烟气量的减少，排烟热损失也就大大减少，提高了热效率，节约了能源。对富氧燃烧的工业应用而言，不同的应用就有不同的节能效果。

二、富氧燃烧基本理论

燃烧是由于燃料中可燃分子与氧分子之间发生高能碰撞而引起的,所以氧的供给情况决定了燃烧过程完成得是否充分。用比通常空气(含氧21%)含氧浓度高的富氧空气进行燃烧,称为富氧燃烧(oxygen enriched combustion),简称OEC。它是一项高效节能的燃烧技术,在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用。富氧燃烧与用普通空气燃烧相比有以下优点：

(1)充分燃烧，合理燃烧

常规的燃烧过程都存在着不足之处，局部缺氧。产生不完全燃烧，火焰温度偏低也会产生不完全燃烧，可燃物质变成烟尘排掉，浪费能源，造成大气污染。富氧燃烧针对缺氧区，局部增氧，使燃烧充分，火焰温度提高，辐射强度大幅提升，从而使热能的利用率大幅提升。例如：1、锅炉前后拱是缺氧区，前后拱上部是锅炉水管吸热区，富氧喷嘴在缺氧区注入富氧，不仅可以充分燃烧，同时可以拉高火焰，提高火焰的温度，在吸热区再次形成高温，增强热辐射。2、在隧道窑炉中富氧喷射在喷油枪的下方，在中下部缺氧区形成高温层，有利于被加热的产品获得热能，可燃物质被充分燃烧。总之，可以根据不同窑炉的燃烧要求，优选到最佳方案。

(2)氧浓度提高，火焰温度上升，热效率大幅度提高

富氧可以使火焰温度提高，燃烧反应过程稳定。火焰温度与节能效率密切相关，火焰温度提高，促进整个燃烧体（炉膛）温度上升。受热物质主要靠热辐射获得热能，辐射强度与温度的四次方成正比，炉膛温度上升虽不大，但热辐射强度大幅提升，受热物质更容易获得热量，热效率大幅提高。

(3)降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间

燃料的燃点温度随燃烧条件变化而变化。燃料的燃点温度不是一个常数,如CO在空气中为609℃,在纯氧中仅388℃,所以用富氧助燃能提高火焰强度、增加释放热量等。可见,加入氧气将有助于降低燃料的燃点温度。比如:市政垃圾的燃点很高,普通空气助燃下不易燃烧。日本三菱公司将富氧燃烧技术应用于垃圾焚烧炉中,收到了可观的经济和环保效益。

(4)降低过量空气系数,减少燃烧后的烟气量

用富氧代替空气助燃,可适当降低过量空气系数,减少排烟体积。用锅炉反平衡效率法计算锅炉效率时,我们会发现锅炉的排烟损失占锅炉热损失的很大比例,特别是在普通空气助燃的情况下,占助燃空气近4/5体积的氮气并没参加燃烧反应,并且在燃烧过程中被同时加热,带走大量的热量。若使用氧浓度为21%的常规空气,按理论空气量燃烧的烟气量作为1计算时,随着含氧量的增加,烟气量有减少的倾向。使用含氧量为27%的富氧空气燃烧与氧浓度为21%的空气燃烧比较,过量空气系数α=1时,则烟气体积减少20%,排烟热损失也相应减少而节能。

三、富氧燃烧技术的应用和前景

1、燃油、燃煤的能耗大户，如热电厂、工业锅炉油田锅炉、煤气发生炉、陶瓷墙地砖燃烧炉、钢锭加热炉、水泥窑炉等使用富氧燃烧技术既节能又增产，效益明显。废气排放达到国家标准，既去掉企业法人心中负担，又造福人类；城市垃圾焚烧，富氧燃烧使垃圾着火点下降，火焰温度升高，减少耗煤量.

2、高原地区更需要富氧空气，海拔高空气中的氧含量降低，工业窑炉在低氧情况下，无法正常工作，燃烧不充分，浪费燃料，产生环境污染严重，富氧技术可以解决上述问题。

3、富氧燃烧节能技术现在已经被证明是一项有效的实用技术。现在已经得到了普遍的应用。未来随着更多的新技术的应用，富氧燃烧领域将得多更快更好的发展。

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