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產品服務

富氧燃燒系統

富氧燃燒工藝概述

杭控富氧燃燒設備利用廠礦企業現有的天然氣燃料，采用輔助富氧措施，增加一次風中氧含量，使一次風中氧含量為30~45%，從而使豎爐內部高溫區域集中，加快電解銅的熔化，該燃燒工藝快速燃燒，保持火焰形狀，使溫度比不采取富氧措施可提高100°C以上。富氧燃燒工藝減少助燃風使燃燒更充分，節約能耗及減少氮氧化物排放對環境的污染。

氧氣使用方法

I. AIR-FUEL OPERATION 空氣燃料操作
金屬傳熱，q

II. DIFFUSER ENRICHMENT 分配器富氧
qII >> qI

III. 0XYGEN INJECTION (0XY-FUEL) 風口富氧
qIII > qII >> qI

產品概述

燃燒是空氣中的氧參與燃料氧化并同時發出光和熱的過程。
富氧燃燒是指助燃用的氧化劑中的氧濃度高于空氣中的氧濃度（根據實際情況可采用局部富氧和整體富氧），直至純氧燃燒。
富氧燃燒對所有燃料（包括氣體、液體和固體）和工業鍋爐均適用，既能提高劣質燃料的應用范圍，又能充分發揮優良燃料的性能，廣義上講凡是用空氣參與反應的均可用富氧代替。
富氧燃燒技術是在現有空氣燃燒系統基礎上，以高于空氣氧氣含量的含氧氣體進行燃燒的技術，是一種高效的節能燃燒技術。富氧燃燒技術又稱為空氣分離/煙氣再循環技術或氧燃料燃燒技術。采用煙氣再循環的方式，使燃燒爐內CO2濃度提高。O2與煙氣中CO2以一定比例混合，作為燃燒的氧化劑，使燃料燃燒可保持燃燒溫度，并得到與空氣燃燒方式一樣的熱能。

燃燒對比

富氧燃燒與空氣燃燒對比
※ 氧氣比例
富氧助燃技術因氮氣量減少，空氣量及煙氣量均減少，火焰溫度和黑度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而提高，進而提高火焰輻射強度和強化輻射傳熱。
※ 燃燒安全
用富氧空氣助燃后，不僅使火焰變短，提高燃燒強度，加快燃燒速度，獲得較好的熱傳導，同時由于溫度提高了，將有利于燃燒反應完全。
※ 降低成本
富氧燃燒減少燃燒后的煙氣量，減小窯爐體積。煙氣量減少，采用純氧燃燒時煙氣量減少近80%，可以采用體積較小的窯爐和輔助設備，減少能耗及工程造價。

產品組成

富氧燃燒技術主要由3 個基本步驟組成：空氣分離、O2/ CO2 燃燒和煙氣壓縮與脫水。

CO2 concentration: 95%
SO2 removal by limestone: 40%-90%
Thermal efficiency increase: 3%
NOx reduction: 30%-70%

CO2利用方式
1、EOR Enhanced Oil Recovery 應用較廣。
2、BCBM Enhanced Coal Bed Methane 獲取不可開采的煤層中的天然氣。CBM應用廣，而BCBM很少。
3、Ocean Storage 海洋是一個自然的碳匯，存儲量巨大。但CO2深海儲藏的技術還未完全掌握。
4、Deep Saline Aquifer 很有前景，儲量豐富，靠近CO2產生地。但目前還未見大規模工程示范。

研究熱點

熱傳遞評價	在相同絕熱火焰溫度情況下，輻射換熱增強，對流換熱減弱，需要對鍋爐部分改造或操作條件優化，保證滿意的能量平衡。
焦炭燃盡率	高CO2氣氛下，char-CO2反應。低溫下（如400℃-900℃，）可忽略，因其反應速率遠低于char-O2反應；高溫下，碳粒邊界層存在明顯的CO產物。
著火特性與火焰穩定性	微重力設備中進行試驗，保證煤粉均相布置，防止自然對流。CO2高熱容，導致火焰傳播速度慢，著火延遲，影響火焰穩定性。
氣體排放控制	CO2，NOx，SO2，亞微米級飛灰顆粒，痕量元素。

氣體排放控制	CO2：試驗室試驗，煙氣中CO2濃度可達95%；中試試驗，濃度為80%-92%。
	NOx：NOx排放較空氣氣氛下減少2/3以上：熱力型NOx減少，循環煙氣中NOx的還原。
	SO2：試驗表明，排放量減少，濃度增大，S轉化率91%→64%。
	亞微米級顆粒：難熔氧化物氣化，導致數量明顯增加；高濃度CO2改變氧化物中CO/CO2比例，影響氣化。
	痕量元素：氣相中，汞、硒、砷含量較空氣下高。

研究進展

富氧燃燒的概念在1981年由Home和Steinburg提出，并得到實驗室的驗證。研究表明常規鍋爐進行適當的改造即可采用此技術。
隨著人們對全球氣候變化與溫室效應的認識，這項技術的研究與應用也得到了重視和發展。

應用與優勢

（1）燃燒效率高：鍋爐效率也提高了。
（2）燃燒產物中CO2的含量將達到95%左右，回收的費用更低。
（3）在液化處理以CO2為主的煙氣時，SO2同時也被液化回收，可省去煙氣脫硫設備。
（4）在O2/CO2的氣氛下，SOx、NOx的生成將會減少，如果再結合低NOx燃燒技術，則有可能不用或少用脫氮設備。
（5）采用O2/CO2燃燒技術減少了煙氣量，簡化了煙氣處理系統。燃燒溫度可以由再循環的煙氣量來控制。

節能機理

1、提高火焰溫度
常規燃燒中的空氣中僅有21%的氧氣參與燃燒過程，而近79%的氮氣不僅不參與燃燒而且還嚴重阻礙燃燒的進行。一是會嚴重阻礙燃料和氧氣分子之間的接觸碰撞的機會，使燃燒速率降低；二是氮氣還會在高溫的條件下與氧氣發生化合反應吸收大量的熱量并從燃燒反應中吸收熱量，降低理論燃燒溫度，作為煙氣排出，造成能源浪費。

城市煤氣理論火焰溫度與氧濃度關系圖

不同燃料及富氧率燃燒溫度估算對比

富氧率 %	理論空氣需要量 Nm³/kg	理論空氣生成量 Nm³/kg	理論量熱計溫度 ℃
標準空氣	5.573/4.472	6.046/5.166	2067/1935
23%富氧率	5.088/4.083	5.520/4.717	2264/2120
25%富氧率	4.681/3.757	5.079/4.340	2461/2304
27%富氧率	4.334/3.478	4.703/4.018	2658/2488

2、加快燃燒速度，促進煤粉燃燒完全
同一種燃料在空氣和純氧中的燃燒速度相差甚大，如氫氣在空氣中的層流火焰傳播速度大至280 cm/s，在純氧中則為1175cm/s，是在空氣中的4.2倍，天然氣則高達10.7倍；釋放出同樣的熱量，燃燒速度快的燃料（如乙塊）其火焰小而密實，而燃燒速度慢的燃料（如天然氣）其火焰是大火焰層。燃燒燃燒速度加快的原因，基本上都是由于加入氧氣后火焰溫度得到了提高。

燃料種類	空氣（cm/s）	氧氣（cm/s）
氫氣	250-360	890-1190
天然氣	33-44	325-480
丙烷	40-47	360-400
丁烷	37-46	335-390
乙烷	110-180	950-1280

3、降低過量空氣系數，減少燃燒后煙氣量

使用含氧量為27%的富氧空氣燃燒與氧濃度為21%的空氣燃燒比較，過量空氣系數α=1時，則煙氣體積減少20%，排煙熱損失也相應減少而節能。
煙氣量的減少會提高CO2、SO2、NOX等氣體的體積濃度，這就有利于它們的回收利用，減少它們對環境的污染。
富氧條件下排煙損失的變化

項目	正常大氣	富氧23%	富氧25%	富氧27%	富氧29%	富氧30%
排煙損失 q2 △q2	7.1491 ±0	6.5994 -0.5497	6.1377 -1.0114	5.7444 -1.4047	5.4054 -1.7437	5.2528 -1.8963

4、降低燃料燃點溫度，燃盡時間降低
燃料的燃點溫度隨燃燒條件變化而變化。燃料的燃點溫度不是一個常數。
幾種氣體燃料的燃點溫度 ℃

燃料	空氣（21% O2）	氧氣（100% O2）
氫氣	572	560
天然氣	632	556
丙烷	493	468
丁烷	408	283
一氧化碳	609	388

如市政垃圾的燃點很高，普通空氣助燃下不易燃燒。將富氧燃燒技術應用于垃圾焚燒爐中，能收到可觀的經濟和環保效益。

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