富氧助燃將是爐窯節能熱點

lnhugo

當今世界石油價格節節攀升，用油大戶不斷減利。我國的石油雖然并不依賴國外，但汽油卻仍上漲50%左右，柴油售價上漲的幅度更大，它們與世界油價基本保持同步增長。由于地球上石油形成的速度，遠遠跟不上消費增長的速度，因此石油的貯量在迅速下降。為此人類正在努力開發新能源，然后無論開發何種能源，都會離不開“氧”。因此富氧助燃是一個節能的、很大的開發領域，是世界發達國家燃燒技術節能的熱點之一，只是我國由于種種原因使一熱點姍姍來遲。

富氧助燃節能的原理十分簡單，特別是被應用于爐窯時，其原理就是加熱助燃，據資料報道，向爐窯鼓風的空氣中含氧量每增加4~5%，火焰溫度可升高200~300℃，從而提高了燃料的燃燒效率。

有一家民營個企，因油價上升準備給爐窯廠配備富氧機。這種爐窯廠的規模不大，一般有2~3個爐窯，每個爐窯的情況是：爐窯內空間尺寸長×寬×高為130×2.7×0.8（米），爐窯內工作溫度為1250℃，該溫帶的范圍約占爐窯容積27%，每個爐窯需鼓入空氣量18.7m3/min,這時，爐窯出風口溫度為700℃，排出氣體中氧的純度為11.45%，每個爐窯每天需燃油10噸。

如果在爐窯出風口的流量、溫度、純度與噴油的速度等其它燃燒保持不變的情況下，則在燃油的燃燒熱值設定為9000千卡/公斤，燃油噴嘴的直徑取0.5~0.9毫米之間的平均直徑，富氧空氣中氧的含量為28%時，經初步估算采用富氧助燃，每個爐窯每天可以節省燃油約不低于12%。

如果按每噸油價2800元，每天耗油10噸計算，則每月可節省人民幣約10萬元，在正常情況下，投入與上述爐窯配套的一臺富氧機的費用，在運行4~6個月內便可以回收投入的成本。即使每噸燃油價格在過去最低的時候約1400元計算，則每月最少亦可以節省人民幣5萬元左右，如果我國現有各種工業爐窯按20萬臺計算，則每年可節省人民幣至少可以超過1000億元。

事實上，國外發達國家已有很多研究資料表明，富氧助燃具十分令人滿意的效果。這里介紹一些數據供讀者參考。以沖天爐熔化鐵水為例，在實行富氧送風后，鼓風中的氧含量增加1%時，鐵水熔化的速度可提高約8%；當鼓風中的氧含量增加2~4%時，鐵水熔化的速度可提高約20%以上，吹氧以直接吹入的效果為較好。早在1983年美國就有200家以上的鑄造廠采用富氧送風。

有資料表明：鍛造加熱爐，若采用23~25%的富氧空氣助燃，則可節省燃料25%左右；石灰窯若采用23%的富氧空氣鼓風，就能增加生產能力大約25%。

其它如玻璃熔化爐、水泥生產窯、耐火材料生產窯、磚瓦窯以及其它各種工業爐窯，都能應用富氧助燃而獲得明顯的節能效果。

美國的賓夕半尼珍珠巖廠和美國Airco氣體工業公司開發的富氧系統，使珍珠巖的產量提高18%，并節省天然氣用量12%。

在電力工業中，一個月發電量為720萬千瓦小時的熱電廠，如果采用富氧助燃，則每天可以節約標準煤約為558噸。

日本的有關研究表明：欲使燃料在富氧狀態下燃燒，其富氧空氣的濃度一般為30%左右。過度提高富氧空氣中氧的濃度，只不過使火焰溫度處于飽和狀態，而不會繼續使火焰溫度提高。因為隨著富氧空氣中氧濃度的增加，使其火焰溫度上升，其速度最快的一段，是發生在富氧空氣中氧的濃度剛開始增加的一段時間內。

而當富氧空氣中的氧濃度繼續增加時，火焰溫度上升的速度反而下降。如下表所示：

表1 火焰溫度與富氧空氣中的氧濃度之間關系

火焰溫度℃ 富氧空氣中氧濃度
21% 23% 25% 27% 29% 31%
空氣過量系數 1.0 2120 2250 2350 2400 2415 2425
1.2 1800 2000 2150 2270 2350 2380
1.5 1420 1700 1900 2080 2200 2280

富氧助燃與空氣助燃相比，有著明顯的節能效果，現把日本試驗的有關數據列于下表2：

表2 富氧空氣助燃系統的節能效果（日本試驗數據）

富氧濃度% 所需能耗kW.h/m3 燃燒量m3 節能率% 節能量MJ
23 0.029 4.6 10~25 0.5~1.2
25 0.057 5.982 20~40 1.0~4.1
28 0.1 5.4 30~50 1.8~2.7

注：燃燒量為每1立方米富氧空氣。

節能量為1kW.h（度）=10.26MJ換算。]

試驗表明，在爐窯中，如果富氧助燃從效率角度考慮，則以用23~25%富氧空氣為最合理。而當氧濃度在為25%時，又是以采用普通噴嘴，使用情況最佳。一般來講，爐溫越高，使用富氧空氣的節能效果便越大，只是增加到一定程度便有減少節能效果的傾向，因此富氧空氣中氧的純度一般不必太高。

富氧助燃的節能效果特別對玻璃熔化爐窯、陶瓷燒結爐窯的效果更大。見表3與表4。

表3 玻璃熔化爐窯采用富氧燃燒的節能效果

比較項目 立方米/公斤 相對比率
普通空氣燃燒：O2=21% 1.38 100
富氧燃燒：O2=22.7% 1.15 83.3
富氧燃燒：O2=25.3% 1.01 73.2
富氧燃燒：O2=26% 1.18 85.5

表4 各種爐窯采用富氧助燃后一次能的節能率

爐窯名稱 富氧濃度% 節能率%
玻璃爐窯 22.7 16.8
玻璃爐窯 25.3 26.8
陶瓷爐窯 28.0 26.1
鍛造加熱爐 25.0 24.7

為此，日本政府早已決定，從1990年起，全部工業爐窯，包括：大型鍋爐、工業用的中型鍋爐、取暖用的鍋爐、船舶動力裝置的鍋爐等都不得用普通空氣助燃，都應用富氧空氣助燃。我國各種工業爐窯年總耗能量約占全國能源總量的25%左右。我國工來爐窯的平均單耗比先進國家高出1/3左右，主要與管理落后和工業爐窯裝備技術水平低有關。因此如果能夠推廣富氧助燃，則節能是十分可觀的。

t2930

算上氧氣成本后了？

大白小白

t2930 發表于 2012-8-10 23:55
算上氧氣成本后了？

1 W8 _# W4 Z1 I$ c! A( V5 x6 h8 u氧氣還要成本？

lzzhhy

首先解決富氧空氣從哪里來？PSA制氮有間歇富氧空氣排出，如直接排至助燃空氣加壓機取氣口，理論上可行，但燃燒的自控程序需要計算燃料用量，并且要有高精準的氧分析儀連續測量助燃風的氧含量。這種想法只有建立在有穩定富氧空氣氣源的基礎上