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1、节 能2006年第7期—26—ENERGYCONSERVATION(总第288期)富氧燃烧的节能特性及其对环境的影响郑晓峰,冯耀勋,贾明生(广东海洋大学工程学院,广东湛江524088)摘要:本文从富氧燃烧的节能特性及其对环境的影响两方面来探讨富氧燃烧。随着氧气制备技术的低成本化,采用富氧燃烧对于当前来讲可以很好地提高燃烧效率从而达到节能的效果,同时也要注意其对环境的影响。关键词:富氧燃烧;节能;环境中图分类号:TK16 文献标识码:B 文章编号:1004-7948(2006)07-0026-031引言迄今为止,人类消费能源的80%是通过燃烧的途径得到的,而燃烧过程的排放物也
2、是造成环境污染的主要原因。围绕如何提高资源的利用率并在利用的同时尽可能地降低对环境造成的影响,各种高效率、低污染燃烧技术的开发非常活跃,高温空气燃烧、催化燃烧、富氧燃烧等技术已显示了其广阔的应用前景。富氧燃烧采用比空气中氧含量高的空气来助燃,富氧的极限就是使用纯氧。富氧燃烧可以显著图1氧气质量浓度对最高温度、火焰传播速度的影响提高燃烧效率和火焰温度,长久以来主要是应用在就可以降低燃料消费20%～30%,提高了热效率;玻璃熔窑和金属冶炼等需要高温操作的行业。随着(3)烟气量大幅度减低,纯氧燃烧时的烟气体积膜法制氧技术、变压吸附PSA法(PressureSwing只有普通空气燃烧的
3、1/4,烟气中的CO2浓度增加,Adsorption)等新型制氧技术的成熟和利用,富氧成有利于回收CO2综合利用或封存,实现清洁生产;本将会不断降低,使得富氧燃烧技术的应用领域不烟气中高辐射率的CO2和水蒸气浓度增加,可促进断扩大,在燃气发电系统、工业锅炉、生物质能和废炉内的辐射传热;弃物能的利用等多方面都具有应用前景。(4)设备尺寸缩小,燃烧系统的设备投资成本和2富氧燃烧节能特性维护费用降低。富氧燃烧具有节能特性主要是由其燃烧特点来3富氧燃烧应用现状决定的,其主要特点如下[1～5]:由上述特点可知富氧燃烧作为一项具有良好开(1)火焰温度大幅度提高,以甲烷燃烧为例(见发前景的高
4、效节能技术具有很广阔的市场前景。目图1):30%富氧空气时的绝热火焰温度为2500K,前在冶金、建材等需要高温工况的行业已有应用,低比通常空气燃烧提高近300K;氧浓度大于80%时热值的生物质燃料以及固体废弃物的富氧燃烧也是的火焰温度接近3000K,层流燃烧速度增大到近最近发展的热点。3m/s,而普通空气的层流燃烧速度仅为0145m/s。311富氧燃烧技术在金属冶炼中的应用[6]通过富氧助燃可以提高燃烧强度,加快燃烧速度,获目前世界富氧消耗中,钢铁占50%以上,各得较好的热传导,同时温度提高有利于燃烧反应;个大型钢铁厂基本上采用了富氧鼓风。现代的钢、(2)由于惰性成分的氮气浓度
5、大大降低,无谓的铁联合企业都自建有配套的氧气厂,富氧鼓风可以能源消耗大幅度降低,30%～40%的富氧空气燃烧增大处理能力,降低热消耗水平,提高高炉煤气质[7]量。炼钢过程中,由于炼钢方法不一样,富氧使基金项目:湛江市2004年重大科技攻关项目(项目编号:2004-3)用情况也不同。对于转炉或平炉炼钢法,采用的是2006年第7期节 能(总第288期)ENERGYCONSERVATION—27—上世纪30年代一直沿用至今的技术,已经是极成熟氧燃烧在我国的玻璃窑中也得到不少应用。1989和普遍采用的工艺。年中科院大连物理化学研究所和北京玻璃集团合[8]由表1可知,在有色金属冶炼过
6、程中采用富作,开发出“局部增氧”和“梯度燃烧”等高新技术应氧空气代替普通空气助燃,是强化生产、降低能耗、用于玻璃池炉,所用富氧空气量仅有二次风量的治理环境污染、提高技术水平和增加经济效益的重1%左右,而进风量和引风量均下降了1/4～1/2左大技术措施。目前国内外在改造老冶炼厂的传统工右。玻璃质量以及利用率均有明显的提高,延长了艺和开发新工艺方面都普遍利用到富氧。美国早在池炉的寿命,改善了火焰结构,减少了烟尘排放量,1984年将膜法富氧技术用于铜煅烧炉,节能率大于节能、增产和环保效益显著。30%。国内于1980年首次在白银有色金属公司冶313富氧燃烧技术在其他装置上的利用炼厂使用
7、了富氧,达到了节约能源、强化熔炼和根治富氧助燃技术除了在工业冶炼、玻璃熔窑中得污染的目的,使我国冰铜生产工艺的富氧熔炼获得到应用外,也在工业锅炉、陶瓷炉以及柴油机、汽油完全成功[6]。机上得到了应用。国外曾有在陶瓷烧成炉上用表1使用富氧强化各种冶炼过程的结果28%的富氧助燃,节能达2417%,而且烟尘排放达标。我国也有这方面的研究应用,1998年,中科院富氧浓度节能率生产能力SO2浓度 冶炼方法/%/%提高/%提高/%大连化物所在江苏阜宁化肥厂的WGC20/3182-1前苏联铜鼓风熔炼炉2
