富氧燃烧的特性及其发展现状
富氧燃烧技术简介
富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
3、富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用情况 3.4 在中国的应用情况
1998年,我国中科院大连化物所在江苏阜宁化肥厂的 WGC20/3.82- 1型燃煤蒸汽锅炉安装了一台富氧膜法装置 进行助燃，通过检测部门的检测发现，富氧设备性能稳定， 炉膛温度提高90℃，平均节能大于11%，最高达16.2%。
*
富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
2、OEC对燃煤锅炉燃烧特性的影响
2.1 理论空气量
目前的锅炉理论空气计算是以空气中氧量20.93%作为前提的，在富氧条 件下，一般含氧量会升高到27%～30%。理论计算表明：当富氧空气中氧含 量到27%时，理论空气量减少到原来的78%。
2.2 过量空气系数
在富氧条件下，由于氧气浓度的升高，在其他条件相同的情况下，同样 的锅炉空气系数对于燃烧的作用不同，后者会激化燃烧过程，所以可以采用 较低的锅炉空气系数。
6.富氧燃烧技术在电站锅炉的发展展望 6.2 将在稳定燃烧、提高锅炉效率方面发挥重要 作用
富氧燃烧技术在点火阶段的应用只是该技术的初级阶 段，该技术完全可以在以下领域发挥更大的作用
(1)在锅炉低负荷稳燃方面 对于煤质较差而且煤源不稳定，煤的配比缺乏科学手 段造成燃烧不稳定的问题，也可以通过富氧局部助燃技术 得到弥补，满足稳定燃烧的要求。 如果将锅炉B、C、D某层或者某两层主燃烧器改造为 富氧燃烧器，将可以在锅炉燃烧不稳定时，起到快速稳燃 的作用。其投入稳燃的速度比等离子点火、微油点火都快 速得多。只需打开富氧燃烧器前的阀门即可稳燃。
*
富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
3、富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用情况 3.4 在中国的应用情况
*
富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
富氧燃烧技术的应用现状分析
(北京科技大学机械工程学院)1前言对于现代钢铁企业来说，资源、能源与环境问题已经成为制约其快速发展的瓶颈。
节能降耗、减少排放是企业科学技术进步和可持续发展的必然选择。
钢铁企业作为能源消耗与污染排放大户，更应节约资源，应对能源危机以及环境压力。
目前节能降耗的主要方法有富氧燃烧的应用、料坯热送热装、高温蓄热燃烧、连铸连轧CSP短流程、热工设备的优化控制、耐火材料性能改进等。
由于在节能和减排方面的优良性能，富氧或全氧燃烧技术越来越受到热工领域的青睐。
本文主要讨论富氧燃烧技术的应用。
2富氧燃烧/纯氧燃烧技术在钢铁行业的发展及应用在人类钢铁发展史中，从炼金术到现代钢铁，始终和能源消耗密不可分。
早期的炼钢过程完全依赖于燃料在空气中燃烧以维持所需的热量。
一方面需要燃料供热，耗费大量能源(近代随着燃料资源的减少，矛盾更加突出) ；另一方面又生成大量的烟气，对环境造成严重污染。
面对能源资源的减少及环境污染问题，未来的钢铁企业必须能够做到同时满足社会发展对钢铁材料的需求和人类对生存环境的质量要求。
钢铁企业富氧的应用便是最好的解决办法之一，该项技术已被认为是近半个世纪以来钢铁业界的四大发明之一。
尤其现今很多钢铁企业还存在着氧气放散的问题。
富氧在经济上的可行性分析为其工业应用创造了良好的条件。
1937年，富氧在底吹转炉炼钢(Bessemer)上的应用是世界上最早的富氧冶炼技术。
富氧技术应用的成功，促使富氧在有色冶金领域也得到重视。
富氧技术在工业上的早期研究与生产实践为其在冶金行业中大规模的生产应用建立了坚实的基础。
西方发达国家及前苏联早在70年代末就开始了富氧燃烧技术用于玻璃炉窑的研究，并在70年代末80 年代初取得了良好的效果。
同时，世界大多数国家如美国、英国、日本、俄罗斯、德国、法国、加拿大等均广泛推广和应用了富氧技术，应用范围越来越广。
在20世纪70～80年代一些小的高温炉如搪瓷熔块旋转炉为提高生产率开始使用纯氧燃烧，但在当时纯氧燃烧是不经济的。
富氧燃烧的资料
一．富氧燃烧的概述通常空气中氧的含量为20.93%，氮为78.1%及少量惰性气体等，人们把含氧量大于20.93%的空气叫做富氧空气，富氧空气参与燃烧给富氧燃烧提供了大量的氧气，使可燃物充分的燃烧，减少了固体不能充分燃烧的排放，减少了氮气和其他气体随烟气带走的热能，将具有明显的节能和环保效应。
二．富氧燃烧分析助燃空气中氧浓度越高，燃料燃烧越安全，但富氧浓度太高，会导致火焰温度太高而降低炉膛受热面的寿命，同时制氧投资等费用增高，综合效益反而下降，因此国内外研究表明，助燃空气富氧浓度一般在26~30%时为最佳。
1.据测试氧含量增加4-5%,火焰温度的升高，促进整个炉膛温度的上升，炉膛受热物质更容易获得热量，热效率大幅度提高。
2.燃料在空气中燃烧与在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在空气中的燃烧速最大为280cm/s，在纯氧中为1175cm/s，是在空气中的4.2倍，天然气则高达10.7倍，富氧助燃，可以使燃烧强度提高，燃烧速度提高，燃烧速度加快，从而获得较高的热传导，使燃料燃烧的更完全。
3.燃料的燃点温度不是一个常数，它与燃烧状况，受热速度，富氧用量，环境温度等密切相关，如在CO在空气中为609度，在纯氧中仅为388度，所以用富氧助燃能降低燃料燃点，提高火焰强度，减小火焰尺寸，增加释放热量等。
4.用普通空气助燃，约五分之四的氮气不但不参与助燃，还要带走大量的热量。
一般氧浓度增加1%，烟气量约下降2~4.5%，从而能提高燃烧速率。
5.如用普通空气助燃，当炉膛温度约为1300度，其可利用的热量为42%，而用26%的富氧空气助燃时，可利用热量为56%，热量利用率可增加14%。
6.排烟温度每降低12~15度，可降低排烟热损失约1%，用富氧代替空气助燃，可减少一次风量，降低了空气的过剩系数，减少了排烟量减低了排烟热损失。
三．富氧燃烧的危险性1.氧气的性质氧气不可燃但是支持燃烧，大多数物质在氧气中会猛烈燃烧，有时还会爆炸。
富氧燃烧技术
富氧燃烧技术富氧燃烧技术简介富氧燃烧技术是一种能够提高燃烧效率、降低燃烧产物排放的先进技术。
它通过在燃烧过程中供应额外的氧气，改善了燃料的燃烧质量，减少了污染物的生成，提高了能源利用效率。
富氧燃烧技术在工业领域的应用日益广泛，为实现清洁低碳发展做出了重要贡献。
富氧燃烧技术的原理富氧燃烧技术的原理是在传统的空气燃烧过程中加入含有高浓度氧气的氧化氮（NOx）和氧气混合物，通过调节氧气的浓度和进气速度来实现理想的燃烧效果。
在传统空气燃烧中，燃烧产生的氮氧化物会对环境产生严重的污染，而富氧燃烧技术能够有效地降低氮氧化物的生成，减少对环境的影响。
富氧燃烧技术的优势1. 提高燃烧效率：富氧燃烧技术可以增加燃料的燃烧速率，使燃料充分燃烧，提高燃烧效率，减少能源的浪费。
2. 降低污染物排放：富氧燃烧技术能够有效地降低氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）和颗粒物等有害物质的排放，对改善空气质量有很大的作用。
3. 减少能耗：富氧燃烧技术消耗的能量较少，可以降低能源的消耗，减少对环境的影响。
4. 适应性强：富氧燃烧技术适用于不同类型的燃料，包括固体燃料、液体燃料和气体燃料，具有很好的适应性。
富氧燃烧技术的应用领域1. 火力发电：富氧燃烧技术在火力发电中的应用能够提高发电效率，降低对环境的影响，推动清洁能源的开发和利用。
2. 钢铁行业：钢铁生产过程中需要大量能源，富氧燃烧技术的应用能够提高燃烧效率，降低能耗和污染物排放。
3. 化工工业：在化工过程中，富氧燃烧技术能够优化燃烧过程，降低燃料消耗，减少污染物的生成。
4. 垃圾处理：富氧燃烧技术在垃圾焚烧过程中的应用能够提高燃烧效率，减少有害气体的排放，降低对环境的影响。
富氧燃烧技术的发展前景随着能源需求的不断增长和环境污染的严重程度，富氧燃烧技术在未来有着广阔的应用前景。
随着技术的不断进步和成本的降低，富氧燃烧技术将更加普及和推广，为实现清洁低碳发展做出重要贡献。
总结富氧燃烧技术是一种能够提高燃烧效率、降低排放的先进技术。
富氧燃烧-专业文档
富氧燃烧富氧燃烧是一种高效的燃烧方式，它通过提高燃烧过程中的氧气含量来提高燃烧速度和效率。
在传统的空气中燃烧时，由于氧气含量只有约21%，其余大部分是氮气和二氧化碳等不可燃气体，因此火焰传播速度较慢，燃烧不充分。
而通过富氧燃烧，可以提高氧气浓度，使火焰传播速度加快，提高燃烧效率，同时降低烟气排放中的有害物质含量。
富氧燃烧的原理是利用氧气和氮气的沸点不同，在工业生产中通过分离空气制取出高纯度的氧气，将氧气和燃料在高温下进行燃烧。
由于氧气含量高，燃料能够更充分地燃烧，释放出更多的热量。
同时，由于氧气浓度高，火焰的温度也会相应提高，从而加快了燃烧速度。
富氧燃烧的优点主要包括：1.提高燃烧效率：由于富氧燃烧提供了更高浓度的氧气，使得燃料能够更充分地燃烧，提高了燃烧效率。
2.降低有害物质排放：由于富氧燃烧能够使燃料更充分地燃烧，因此可以降低烟气中一氧化碳、氮氧化物等有害物质的含量。
3.减少温室气体排放：富氧燃烧可以减少二氧化碳的排放量，因为高浓度的氧气可以使燃料燃烧得更完全，从而减少了碳排放。
4.提高火焰传播速度：由于富氧燃烧提供了更高浓度的氧气，火焰传播速度会加快，提高了燃烧速度。
富氧燃烧的应用领域非常广泛，包括钢铁、有色金属、陶瓷、化工等高能耗行业。
在这些行业中，富氧燃烧技术可以通过提高能源利用率和减少环境污染来降低生产成本和提高产品质量。
此外，富氧燃烧技术还可以用于锅炉改造、工业窑炉等领域，以提高热效率和减少环境污染。
在钢铁行业中，富氧燃烧技术可以提高冶炼效率和产品质量。
与传统的空气燃烧相比，富氧燃烧能够提供更高的氧气浓度和更高的火焰温度，使钢铁冶炼过程中的反应更加迅速和充分。
同时，由于氧气浓度的提高可以减少煤炭的使用量，因此可以降低钢铁生产过程中的成本。
此外，富氧燃烧还可以减少钢铁生产过程中的废气排放量，减少环境污染。
在陶瓷行业中，富氧燃烧技术可以提高烧成效率和产品质量。
在传统的空气烧成中，由于火焰传播速度较慢，烧成时间较长且温度分布不均匀。
富氧燃烧的基本原理及特点
富氧燃烧的基本原理及特点富氧燃烧是指在燃烧过程中，通过增加氧气的含量，使燃烧反应更加充分，提高燃烧效率和热值，降低燃烧产物中的有害物质排放。
以下是富氧燃烧的基本原理和特点。
一、基本原理富氧燃烧是在标准空气燃烧基础上进行的一种改良，主要原理包括以下几个方面：1.增加氧气含量：正常情况下，空气中氧气的含量约为21%，而富氧燃烧则在供氧时增加氧气的含量，以提高燃烧效率。
2.调整供气比例：富氧燃烧通过控制供气比例，让氧气与燃料的配比更加合理，以使燃烧反应更充分。
3.控制燃烧温度：富氧燃烧时可以通过调整供气比例和燃烧时间等控制燃烧温度，使燃料燃烧过程中的温度不超过最低燃烧温度，从而防止产生可燃物质，并提高燃烧效果。
二、特点1.燃烧效率高：富氧燃烧在增加氧气含量的基础上，通过调整供气比例和燃烧温度等因素，使燃烧反应更加充分，从而提高燃烧效率。
相比传统空气燃烧，富氧燃烧的热值可以提高20%以上。
2.减少污染物排放：富氧燃烧使燃料更加充分燃烧，减少了未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳等有害物质的产生，有效降低了氮氧化物和颗粒物的排放。
3.节能环保：富氧燃烧通过提高燃烧效率和降低污染物排放，可以实现节能和减少环境污染的效果。
4.适用范围广：富氧燃烧技术可以适用于各种燃料，包括固体、液体和气体燃料，并且适用于各种燃烧设备。
无论是工业锅炉、炉窑，还是发电机组、车辆等都可以应用富氧燃烧技术。
5.操作简单：富氧燃烧技术相对于其他改进燃烧技术来说，操作较为简单，不需要进行大幅度的改造和投资，可以方便地在现有设备上应用。
三、应用领域富氧燃烧技术已经在许多领域得到了广泛的应用，包括以下几个方面：1.工业燃烧：富氧燃烧技术在工业锅炉、炉窑等设备上的应用可以提高燃烧效率，减少燃料消耗，降低污染物排放。
2.电力发电：富氧燃烧技术在发电机组中的应用可以提高燃料的利用率，减少二氧化碳等温室气体的排放，达到节能减排的目的。
3.交通运输：富氧燃烧技术在车辆燃烧系统中的应用可以提高燃料的燃烧效率，减少尾气排放，改善空气质量。
烧结富氧燃烧烟气循环
03
改善作业环境
富氧燃烧可以减少烟气中的一氧化碳等有毒气体含量，改善作业环境，
保障工人健康。
国内外研究现状及发展趋势
国内研究现状
国内在烧结富氧燃烧技术方面已经取得了一定的研究成果，部分钢铁企业已经开始应用富 氧燃烧技术。
国外研究现状
国外在烧结富氧燃烧技术方面的研究更加深入，已经形成了较为完善的技术体系和应用经 验。
发展趋势
未来，随着环保和节能减排要求的不断提高，烧结富氧燃烧技术将得到更广泛的应用和推 广。同时，该技术也将不断得到改进和优化，以进一步提高燃烧效率、降低污染物排放和 改善作业环境。
02
烟气循环系统介绍
艺选择适合的关键设备。
选型依据
主要考虑设备处理能力、效率、能 耗、可靠性等因素，结合烟气特性 和工艺要求选择最优设备。
性能参数及要求
明确关键设备的性能参数及要求， 如除尘效率、脱硫脱硝效率、设备 阻力、使用寿命等，确保设备满足 工艺要求和排放标准。
04
节能减排效果分析与评价
能源消耗降低途径探讨
富氧燃烧技术
05
操作管理与安全防范措施
操作规程制定和执行情况回顾
操作规程制定
根据烧结富氧燃烧烟气循环工艺特点 ，制定详细、全面的操作规程，包括 设备启动、运行、停机、检查、维护 等各个环节。
执行情况回顾
定期对操作规程的执行情况进行回顾 和总结，分析存在的问题和不足，提 出改进措施并及时更新操作规程。
安全防护设施配置要求
富氧燃烧特点
富氧燃烧具有火焰温度高、燃烧 速度快、热效率高、污染物排放 低等特点。
烧结工艺中应用富氧燃烧意义
富氧燃烧
1.富氧燃烧机的特性一般燃烧过程所用的助燃空气均在自然状态下，亦即氧浓度为21％，如果用比自然状态下含氧量高的空气做助燃空气，则该燃烧称为「富氧燃烧」，而富氧燃烧的极限状态为「纯氧燃烧」。
富氧燃烧火焰与普通燃烧火焰相比有如下特点：一、富氧燃烧机理论空气量少随着富氧空气中含氧量的增加，理论空气需要量减少，例如含氧量21％时，燃烧1立方公尺的CH4所需之理论空气量为9.52立方公尺，而含氧量28％时，燃烧1立方公尺的CH4所需之理论空气量为7.14立方公尺；空气量降低25％，从而改变燃烧特性，使燃烧容易在接近理论空气需要量下进行。
二、富氧燃烧机火焰温度高火焰温度和空气中的氧浓度有关，一般来说，火焰温度随空气中含氧浓度增加而升高，当含氧浓度小于30％时，火焰温度会随着氧浓度上升而急速增加，但当含氧浓度大于30％时，火焰温度增加就趋缓。
三、富氧燃烧机排烟量降低空气中仅有21％的氧参与燃烧反应，其余79％空气并没有作用，反而带走大量的热能，增加能源耗损。
故当空气中的含氧量越高，燃烧所需之空气供应量就可降低，烟气产生量也越少，同时排烟损失的能量也可大幅降低。
四、富氧燃烧机分解热增加随着燃烧温度升高，尤其是温度超过2000℃时，燃烧产物吸收了分解热而产生解离，当遇到低温表面时，这些解离的成分将会放出分解热，增加了热传效果。
五、富氧燃烧机节约能源由于富氧燃烧火焰温度高，火焰与被加热物之间的温差增大，使炉内辐射热传增加，提高了炉内热量利用率。
同时由于排烟量减少，排烟热损失也相对降低，因此提高了设备热效率，减少燃料使用量。
六、富氧燃烧机降低污染排放由于富氧燃烧可使排烟量降低，因此可降低包含CO、CO2等污染物的排放总量。
此外，由于富氧燃烧所使用的空气中不反应物N2降低，使燃烧废气中的CO、CO2、SOx、NOx浓度增加，可使CO2捕捉、排烟脱硝、排烟脱硫等废气处理程序更有效率，降低废气处理设备维修及购置成本。
2.富氧燃烧技术一、富氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度。
富氧燃烧技术研究现状及发展
中国是一个能源并不富裕的国家, 节能降耗至 关重要。为确立节能的战略地位, 我国已经把节约 资源提升到基本国策的高度, 并努力建设节约型社 会, 实现可持续发展。鉴于我国的现实情况, 燃料消 耗量较大, 因而迫切需要加强燃烧的理论研究, 提高 燃烧组织的技术水平。而提高热利用设备的燃烧效 率是至关重要的课题。
燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出 光和热的过程。热传递一般通过辐射、传导和对流三 种方式传递。辐射换热是锅炉换热主要的方式之一, 按气体辐射特点, 只有三原子和多原子气体具有辐射 能力, 原子气体几乎无辐射能力。所以在常规空气助 燃的情况下, 无辐射能力的氮气所占比例很高, 因此烟 气的黑度很低, 影响了烟气对锅炉辐射换热面的传热。 富氧助燃技术因氮气量减少, 空气量及烟气量均显著 减少, 故火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的 增加而显著提高, 进而提高火焰辐射强度和强化辐射 传热。从图 1能够看出, 随着氧浓度的增加, 理论火焰 温度的提升幅度逐渐减小, 但富氧浓度不宜过高, 一般 富氧浓度在 26% ~ 31% 时为最佳, 因为富氧浓度再高 时, 火焰温度增加较少, 而制氧投资等费用猛增, 综合 效益反而下降[ 1] 。
图 1 城市煤气理论火焰温度与氧浓度关 系图
1. 2 加快燃烧速度, 促进燃烧完全 燃料在空 气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚
大, 如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的 4. 2 倍, 天然气则达到 10. 7倍左右。故用富氧空气助燃 后, 不仅使火焰变短, 提高燃烧强度, 加快燃烧速度, 获得较好的热传导, 同时由于温度提高了, 将有利于 燃烧反应完全。几种气体燃料在空气 ( 氧气体积百 分率为 21% ) 中和纯 氧中的燃烧速度 对比情况见 表 1 [ 2] 。
富氧燃烧的分类、基本特点及对锅炉性能和结构的影响
富氧燃烧的分类、基本特点及对锅炉性能和结构的影响富氧燃烧的分类及基本特点目前，富氧燃烧的形式大致可分为：微富氧燃烧、氧气喷枪、纯氧燃烧、空-氧燃烧4大类。
微富氧燃烧是直接将氧气和空气先混合，使之呈现微富氧状态，之后再送入炉膛燃烧。
氧气喷枪利用氧气喷枪在燃烧室内局部注入氧气。
纯氧燃烧是利用氧气直接取代空气。
空-氧燃烧是空气和氧气同时供应燃烧器燃烧。
不论是上述哪种方式，富氧燃烧与普通燃烧相比都存在以下特点：.理论空气量少：随着富氧空气中含氧量的增加，理论空气需要量减少，当含氧量从21%提高到28%时，理论空气量可降低25%左右，相应的烟气量也减少。
.火焰温度高：随着氧浓度的增加，理论火焰温度相应升高，但提升幅度逐渐减小。
一般富氧浓度在26%-31%时最佳。
.加快燃烧速度：燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，几种气体燃料在空气中和纯氧中的燃烧速度对比情况见表1。
故用富氧空气助燃后，不仅提高燃烧强度，加快燃烧速度，同时温度提高有利于燃烧反应完全。
.降低污染排放：由于富氧燃烧烟气量减少，可降低包含CO、CO2等污染物的排放总量。
此外，由于使用的空气中N2降低，使燃烧废气中的CO、CO2、SOx、NOx浓度增加，可使CO2捕捉、排烟脱硝等废气处理更有效率。
.富氧燃烧对电站锅炉性能及结构的影响锅炉内部基本的过程包括锅内过程和炉内过程。
炉内过程的基础物质就是空气和燃料。
锅炉是以空气为燃烧介质，如果空气的成分发生变化，那么对于锅炉内部的燃烧、传热和其他过程的影响是根本性的，从而也影响了锅炉的各项性能。
理论空气量和过量空气系数、燃烧产物和焓值、炉膛出口温度和理论燃烧温度等方面会发生变化。
经初步计算，富氧30%比正常空气条件下理论燃烧温度提高超过500℃，炉膛算术平均温度提高约250℃。
相应的，炉内传热变化也很明显，在假定燃料量、热风温度、沾污等不变的情况下，炉膛吸热量增加大约26%，这是由于炉内平均温度升高，炉内辐射传热量增加。
富氧燃烧
富氧燃烧富氧燃烧技术综述1. 富氧燃烧发展背景及意义燃烧目前仍然是人类利用能源获取能量的主要方式。
目前化石燃料的大量使用给环境带来了很多不利的影响（例如排放出大量温室气体、氮氧化合物、硫化物等）。
同时，石油煤炭等化石燃料的储量毕竟有限，但现代工业的发展使得能源消耗的速度剧增，因此迫切需要一种节能燃烧技术。
富氧燃烧就是这样一种既能提高燃烧效率，又能降低污染物排放的燃烧技术。
富氧燃烧在上世纪50年代被提出用于炼钢，高氧浓度助燃气体能提高火焰温度同时更好的将铁中的碳氧化分离。
后又被运用于玻璃熔炉，来提高熔化玻璃的能力。
而在21世纪初国内高校开始了对电站燃煤锅炉富氧燃烧的实验。
2. 富氧燃烧简介使用比普通空气含氧浓度（21%）高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧（oxygen enriched combustion ），简称OEC 。
助燃空气中氧气的浓度可以从22%直到使用纯氧助燃。
在实际运用中，一般将氧气与再循环的烟气混合进行燃烧防止火焰的温度过高。
燃烧过程示意图如图 1所示 [1]3. 制氧方法简介 富氧燃烧技术的前提是氧气的制取。
目前，氧气的制取主要有三种方法。
○1精馏（深冷）法：即利用空气所含组分沸点的区别，将净化的空气压缩、 冷却、液化，再多次蒸发、多次冷凝，精馏分离得到氧气。
这种方法需要将空气低温冷冻，工业上称为深度冷冻，因此又称深冷法。
这种方法因为设备费用空气 氮气 氧气 燃料锅炉 烟气 烟气再循图 1 燃烧过程示意图大，边际成本低，适用于大规模生产氧气，得到的氧气纯度高（可达99%）。
○2变压吸附（PSA）法：这种方法利用了吸附剂对不同气体的吸附和脱吸附能力不同的特点，将空气加压吸附于吸附剂上，再在不同压强下将空气中不同组分脱吸附出来。
这种方法只用于中小规模，得到的氧气纯度中等（90%~95%）。
○3膜分离法：这种方法利用了膜对不同气体的渗透性能不同，采用类似于过滤的方法将氧气从空气中分离。
富氧燃烧技术及其经济性分析
富氧燃烧技术及其经济性分析人类还没有能力大规模利用新能源之前，化石燃料的燃烧仍然是目前人们**能量的最主要手段，大约占到全世界总能量消耗的80%以上。
而我国又是一个人均资源匮乏的国家，因此通过合理组织燃烧过程实现节能对于我们来说具有重大意义。
富氧燃烧使用比通常空气含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，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。
富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点，加快燃烧速度、促进燃烧完全、提高火焰温度、减少燃烧后的烟气量、提高热量利用率和降低过量空气系数，被发达国家称之为“资源创造性技术”。
一、富氧燃烧的特点与使用普通空气助燃的传统燃烧相比，富氧燃烧以下几方面的特点：1、提高火焰温度由于富氧燃烧减少的氮气等不参与燃烧的气体含量，因此他们吸收的热量比普通燃烧时要少，从而使火焰温度较普通燃烧时要高。
燃料在氧气中的火焰温度均比空气中的火焰温度明显提高。
2、提高火焰的辐射能力同样由于富氧空气中氮气浓度的降低，因此燃烧产物中CO2和H2O等3原子气体的浓度增加。
而只有3原子和多原子气体具有辐射能力，因此随着助燃空气中氧气浓度的增加，火焰辐射能力也逐渐增强，有利于强化对工件的传热，缩短加热时间。
3、加快燃料燃烧速度，促进燃烧完全燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差很大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍，天然气则达到10.7倍左右。
故用富氧空气助燃后，不仅使火焰变短，提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高了，也有利于燃烧反应完全。
4、降低过量空气系数，减少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。
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。
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a=1时，则烟气体积减少20%，排烟热损失也相应减少而节能。
富氧燃烧的基本原理及特点
富氧燃烧的基本原理及特点
富氧燃烧是一种通过将燃料与预热的富氧气体混合来改善燃烧效率和减少污染物生成的燃烧技术。
它的基本原理是在燃烧过程中提供大量的氧气来增强燃料的氧化反应，并且这些氧气在燃烧过程中可以预热并加热燃料，从而提高燃烧温度。
1.提高燃烧效率：由于富氧燃烧过程中氧气的充足供应，可以使燃料得到充分氧化，从而提高燃烧效率，减少未完全燃烧产物的生成。
此外，富氧燃烧还能提高燃料的燃烧速率，增强燃料的燃尽性能。
2.降低烟气排放：富氧燃烧能够有效减少污染物的生成和排放。
由于燃料得到充分氧化，可以提高煤粉、石油焦等固体燃料的煤烟燃烧率，从而减少燃烧过程中产生的煤尘和燃烧产物。
同时，由于氧气的过剩，减少了燃烧过程中产生的一氧化氮（NOx）等有害气体的生成，降低了对环境的影响。
3.减少燃料消耗：与常规燃烧技术相比，富氧燃烧可以减少燃料的消耗。
由于燃料与富氧气体的充分接触，可以提高燃料的燃烧效率，减少热损失，使燃料的利用率提高。
此外，富氧燃烧还可以减少燃料的使用量，降低能源的消耗。
4.适应性广泛：富氧燃烧技术适用于多种不同类型的燃料，包括固体燃料、液体燃料和气体燃料等。
它能够适应各种燃烧设备，如燃煤锅炉、工业炉、热处理炉等。
因此，富氧燃烧技术具有很高的适应性，可以广泛应用于各个行业的燃烧领域。
总之，富氧燃烧技术通过提供充足的氧气来改善燃烧效率和减少污染物的生成。
它具有提高燃烧效率、降低烟气排放、减少燃料消耗和广泛适
应性等特点。
富氧燃烧技术在工业生产和能源利用方面具有重要的应用价值，可以有效减少能源的消耗和环境污染，提高资源的利用效率。
富氧燃烧与普通空气燃烧区别
与用普通空气燃烧相比，富氧燃烧有以下优点：1.高火焰温度和黑度。
辐射换热是锅炉换热主要的方式之一，按气体辐射特点，只有三原子和多原子气体具有辐射能力，原子气体几乎无辐射能力。
所以在常规空气助燃的情况下，无辐射能力的氮气所占比例很高，因此烟气的黑度很低，影响了烟气对锅炉辐射换热面的传热。
富氧助燃技术因氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，故火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，进而提高火焰辐射强度和强化辐射传热。
一般富氧浓度在26％～3l％时最佳。
2.加快燃烧速度，促进燃烧安全。
燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4．2倍，天然气则达到10．7倍左右。
故用富氧空气助燃后，不仅使火焰变短，提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高了，将有利于燃烧反应完全。
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。
4.减少燃烧后的烟气量，减小锅炉体积。
随着富氧空气中含氧量的增加，理论空气需要量减少，烟气量减少。
采用纯氧燃烧时烟气量减少近80%，故可以采用体积更小的锅炉和辅助设备，减少工程造价。
5.减少污染物排放。
富氧燃烧烟气量减少，使燃烧废气中的污染物浓度增加，可使废气处理更有效率。
同时N2减少可减少热力型NOx生成量。
6.有利于CO2的捕获。
目前CO2捕获主要有3种技术路径：燃烧前捕捉、富氧燃烧捕捉和燃烧后捕捉。
燃烧前捕捉主要通过IGCC来实现，其原理是通过化学反应将煤或石油残渣等富碳燃料转化为合成气，由于将现有煤粉锅炉改建为IGCC电厂几乎不可能，因此IGCC技术仅适用于新电厂的建设。
富氧燃烧捕捉：富氧燃烧技术的原理是用纯氧燃烧同体燃料，由二氧化碳循环流控制燃烧。
富氧燃烧产生的烟气主要由水和二氧化碳组成，采用水分离技术在后端能比较容易地捕集到二氧化碳。
富氧燃烧技术研究现状及应用实践
Ｗａ ｎ ｇ Ｙｕ ｅ Ｌ ｉ Ｓ ｈ ｕ ｎ Ｘｉ ｅ Ｇｕ ｏ ｗｅ ｉ
（ Ｓ ｉ ｎ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ—Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ）
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ５ Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０１ ５
冶
金
能
源
３１
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩ ＣＡＬ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
富 氧燃 烧 技 术 研 究 现 状 及 应 用 实践
王 悦 李 顺 谢 国威
（ 中钢集 团鞍 山热 能研 究 院有 限公 司 ）
冶金工 业 属 于资源 、能源依 赖 型工 业 。虽 然
１ ． １ 拓 宽低热 值燃 料 的应用 领域 某 些特 定 的 加 热 对 象 ，对 加 热 温 度 要 求 较 高 ，如 果燃用 低 热值燃 料 ，则必 须采 用 蓄热燃烧 技 术 ，造成低 热值 燃料 使用 受 到限制 。富 氧燃烧 技 术可 以获 得较 高 的理论燃 烧 温度 ，克服 这一 问 题 。理 论燃烧 温 度计算 公式
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｆｒ ｏ ｍ ｔ ｈｅ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｘ ｙｇ ｅ ｎ—ｅ ｎｒ ｉｃ ｈ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｂ ｕｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｂａ ｃ ｋｇ ｒ ｏ ｕｎ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｇ —
可 持 续发 展 的必然 选择 。
式 中 ：ｔ 。为理论 燃烧 温 度 ， ｏ Ｃ；Ｑ 为燃 料 低 发 热
由于 在节 能 和减排 方 面 的优 良性 能 ，富氧 或 全 氧燃 烧技 术 越来 越受 到 冶金 热工 领域 的青 睐 。
富氧燃烧技术研究现状及发展前景
富氧燃烧技术研究现状及发展前景公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-富氧燃烧技术研究现状及发展前景摘要:当前锅炉富氧燃烧技术正在逐步发展,其应用的规模和范围正在不断扩大,本文讨论了氧燃烧技术的背景及意义，富氧燃烧可显着减少助燃空气量、烟气生成量，显着节约能源，且有利于减少和控制SO2 、CO2 的排放，同时阐述了富氧燃烧技术的理论基础以及应用,并详细介绍了国内外膜法制氧技术和富氧燃烧技术的发展历程及现状,最后对富氧燃烧技术的未来进行了展望,指出富氧燃烧技术在节能及环保方面将有广阔的前景。
关键词: 富氧燃烧; 应用; 节能；研究; 现状; 发展1 富氧燃烧技术背景及意义富氧燃烧(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，助燃空气量显着减少，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。
2 富氧燃烧技术理论基础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。
富氧燃烧
气体膜气体渗透分离示意图
三、富氧燃烧技术优点
1. 提高热能利用率 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。由于采用富氧助燃， 氮气含量相对减少，相应减少了烟气中由 氮气带走的热量，使排烟热能损失大幅度 降低，从而提高窑炉的热效率，达到节能 的目的。
富氧空气助燃，由于氧气供应充分，燃料与 氧气混合充分，降低燃料的燃点温度，有助于提 高火焰温度、加快燃烧速度、使燃料燃烧充分， 氧化反应的过程彻底，提高了燃烧效率。
二、膜法富氧技术
膜法富氧技术是利用高分子复合膜对 不同物质有选择性渗透的原理性能。而采 用对氧具有高渗透性能的复合膜——富氧 复合膜。 在常温、低压下，空气从膜高压侧流 向低压侧时，空气中氧和氮分子在压力差 的驱动下透过富氧膜。由于富氧膜的特性 是有选择地让氧分子比氮分子透过率大， 结果在膜低压一侧收集到的空气中氧气浓 度增加，使空气中含氧浓度富集到30％以 上。
Use Oxygen to improve combustion and Oxidation
空气
纯氧
甲烷燃烧，能量利用从59%提高到79%，相当于 燃料节省26%，则相应的减少了二氧化碳排放 在富氧中燃烧，可以降低NOx（较低的氮气供 应）
硫回收装置中，富氧量的提高可以 增加炉内的容量
2.加快燃烧速度
富氧燃烧
报告人：XX
富氧燃烧
富氧燃烧是采用富氧助燃能使燃料充分 燃烧，并在燃烧区域内有效地充分地利用 燃烧生成的热量，减少热量损失。
富氧助燃是指助燃空气中氧气含量（以 体积含量计，下同）大于空气中的氧气含 量，富氧助燃时助燃空气中氧气含量一般 控制在30%左右。
富氧燃烧技术
富氧燃烧技术
1 富氧燃烧技术的概述
富氧燃烧技术是目前广泛应用于工业、能源、环保、安全等领域中的一种重要技术，是指在燃烧时将空气中氧气浓度增高达到100%，从而使燃烧率和燃烧温度显著提高，实现高效、环保的燃烧过程。
富氧燃烧技术具有节能、减排、安全等特点，被称为环保型、高效型新能源技术。
2 富氧燃烧技术的原理
富氧燃烧技术的最大特点是利用空气中含氧气分子的多少决定燃烧的速率，利用氧气浓度的提高来增强燃烧速率和燃烧温度。
因此，富氧燃烧技术主要利用氧气的富余来增加燃烧速度。
富氧燃烧技术要求使用富氧空气或氧气作为氧化剂，能够实现燃烧速率的大幅提高，在燃烧过程中减少氮氧化物、二氧化碳等有害气体的排放，从而达到节能、减排的目的。
3 富氧燃烧技术在工业中的应用
富氧燃烧技术被广泛应用于工业领域中，如炉窑燃烧、钢铁、化工、电力发电等，具有节能、减排、安全等特点。
在炉窑燃烧中，富氧燃烧技术能够提高炉温和产量，同时减少气体的排放，降低能源消耗和生产成本；在钢铁、化工等行业中，富氧燃烧技术能够提高燃烧效率、降低能耗和环境污染，具有广阔的市场应用前景。
4 富氧燃烧技术的发展前景
随着新能源技术的发展和能源消费结构的调整，富氧燃烧技术在
未来的能源领域中将更加广泛地应用于各个层面，如能源化工、炉窑
行业、太阳能、核电等领域，形成更加成熟、完善的新能源技术体系。
同时，富氧燃烧技术也需要进一步加强技术创新和研发，实现技术的
标准化和规模化，才能更好地适应能源需求的不断变化和升级。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
富氧燃烧的特性及其发展现状
摘要本文从火焰温度和燃烧速度改变、燃烧产物的变化和可利用热的变化方面介绍了富氧燃烧的特性，分析了富氧燃烧的节能效果，并总结了富氧燃烧的发展现状，为发展富氧燃烧技术做出一些总结和建议。
关键词富氧燃烧；燃烧产物；氧气浓度；工作原理
在普通空气助燃的燃烧过程中，普通空气的成分氧只占20.94%，氮占78.09%，在燃烧过程中不助燃的氮吸收了大量热量，从废气中排掉，造成热损失，同时在高温下生成氮氧化物，造成大气污染。
富氧燃烧技术（简称OEC），即采用一种特殊的高分子膜装置，将吹入加热炉的空气的含氧浓度提高，采用这种氧含量高的空气来助燃。
富氧的极限就是使用纯氧。
富氧燃烧可以显著提高燃烧效率和火焰温度，使燃料燃烧迅速、完全，从而达到节约燃料、提高生产效率和保护环境的良好作用。
1 富氧燃烧的特性
1.1 火焰温度和燃烧速度改变
富氧燃烧比普通燃烧火焰温度会大大提高，这是因为空气为氧化剂时氮气作为稀释剂使烟温降低。
以甲烷燃烧为例：甲烷绝热燃烧中焰温随氧气成分的变化而变化，从空气变化到含60%增氧的氧化剂时，焰温有极大提高，氧气浓度越高焰温升高越慢。
30%富氧空气时的绝热火焰温度为2500 K，比通常空气燃烧提高近300 K；氧浓度大于80%时的火焰温度接近3000 K，层流燃烧速度增大到近3 m/s，而普通空气的层流燃烧速度仅为0.45 m/s。
通过富氧助燃可以提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时温度提高有利于燃烧反应。
1.2 燃烧产物的变化
燃烧产物的实际组份由许多因素决定，包括：氧化剂组成，气体温度等。
一般天然气与空气的燃烧中，约70%体积的废气是氮气，而其与氧气的燃烧中废气的体积因氮气的去除而大大减少，纯氧燃烧时的烟气体积只有普通空气燃烧的1/4，同时，烟气中的CO2浓度增加，有利于回收CO2综合利用或封存，实现清洁生产；烟气中高辐射率的CO2和水蒸气浓度增加，可促进炉内的辐射传热。
炉窑中的能量损失的大项是排烟损失，排出气体体积的减小使得烟气带出热量减小，这无疑增加了炉窑热效率。
1.3 可利用热的变化
可利用热被定义为燃料总热量减去由排出气体从燃烧过程中带出的能量。
空气中的氮气不参与燃烧，随废气带出很多热量。
甲烷燃烧中可利用热随氧化剂中氧气浓度变化时，随着废气温度增加，可利用热减少，因为更多热量从烟囱中被
带走了。
在氧气体积浓度以空气中的21%开始增长时，可利用热出现了第一次快速增长，如图1所示。
2 富氧燃烧的发展现状
2.1 制氧价格
制氧价格的高昂大大制约了OEC 的应用与发展，而新一代的制氧技术，减少了分离氧的费用，从而促进了增氧燃烧技术的发展。
目前可供选择的方案有三个：变压吸附法、低温精馏法和膜分离法。
变压吸附法（PSA）利用分子筛生产氧气，系统结构简单，可靠性高，产量可调节性好，PSA系统适合于中等的需求量并且氧气纯度小于95%的场合。
低温精馏法安全性好、噪声低、技术成熟、产氧纯度高，可以同时生产氧气、氮气，但结构比较复杂，产量调节性差，维护困难。
在氧气产量低时生产费用很高，但产量大时生产费用下降也很大。
膜分离法的设备简单，操作方便，在产气能力较小时成本效益最好，但产氧纯度低，约为25%～40%。
这三种方法使用的场合不同，可将它们结合起来使用，使得综合效应最佳。
2.2 氮氧化物的排放
由于富氧燃烧使得火焰高温化，由此导致的氮氧化物（NOx）排放增加是限制富氧燃烧技术推广的关键问题之一。
由图2可以看出，反应区中O2浓度是影响NOx生成的关键因素。
O2浓度的增加直接刺激了NOx的产生。
在燃烧装置中NOx产生机理，主要是热力NOx，其生成规律服从Zeldovich机理，主要反应有：
O2+M=O+O+M；N2+O=NO+N；N+O2=NO+O；N+OH=NO+H；
总反应为：
N2+O2=2NO-Q。
NO的反平衡浓度：[NO]=Kp（T）[O2]1/2[N2]1/2；NO的生成速率：
d[NO]/dτ=3×1014[N2][O2]1/2exp（-542000/RT）。
式中[NO]、[N2]、[O2]分别为三种气体的浓度，T为绝对温度；KP、R 为气体常数。
在此基础上，改变燃烧过程中的速度梯度发现随着速度梯度的增大，热力型NOx急剧下降，因此总的NOx也随之下降。
这说明在提高速度梯度的情况下可以有效降低NOx的生成，主要原因是随着速度拉伸率的加大，减少了反应物在高温区的停留时间，从而降低了热力型NOx的生成量。
由富氧燃烧的特点可知，在保证高温、高效率火焰的基础上开发一种减少NOx生成的技术是推动富氧燃烧的关键。
目前在实际应用中也有一些方法，主要有以下几点。
1）降低助燃氧中氮含量，但是提高氧气的纯度是有限的，因此限制了NOx 浓度的降低。
2）充分利用NOx的形成机理，尽可能地不给NOx提供生成的环境，如分级燃烧技术等。
3）采用无催化选择性还原NOx技术。
4）提高流动速度也可适当降低NOx的形成。
当燃烧空气高速喷射时，卷吸的气体到火焰带中，促进炉内气体再循环，限制炉内高温区的生成也可降低热力型NOx的形成。
5）在加热炉改造中，采用烟气再循环结合富氧燃烧技术，一方面降低了由于理论燃烧温度提高对耐火材料的要求，另一方面由于减少了烟气带走的热量，具有显著的节能效果。
针对国内加热炉的改造，采用烟气再循环结合富氧燃烧技术对NOx排放的影响还有待进一步研究。
2.3 潜在问题
如果系统没有正确设计，应用OEC还会有许多潜在问题，很多此类问题都和燃烧强度增强有关。
如：绝热材料的易损坏、不均匀加热现象、火焰扰动、增加污染排放、火焰回闪、增加潜热排放等。
另外由于OEC大量去除助燃剂中的氮气，还会引起烟气流速下降、对流换热减弱。
这些问题都可以通过正确调节系统及供氧量来解决。
3 结束语
富氧燃烧起到的节约燃料和提高热能利用率等效果是显而易见的，虽然目前富氧燃烧已取得很大进步，但是NOx的排放等一些问题仍有待进一步研究，因此要求我们对富氧燃烧中NOx形成机理和抑制机理深入地研究，同时将采用合适的手段将这些方法应用到实际的工业应用中，促进富氧燃烧在更多的领域发展，从而达到节能的目的。
参考文献
[1]郑晓峰,冯耀勋,贾明生.富氧燃烧的节能特性及其对环境的影响[J].节能,2006,
7:6-28.
[2]沈光林.膜法富氧的应用研究[J].低温与特气,2000,3:26-31.
[3]张霞,等.富氧燃烧技术的应用现状分析[J].冶金能源,2007,6:41-44.
[4]BryanCHokeJr，JulianLInskip.Acomparisonofoxygen-en2hancedcombustiontechnologies[J].CeramicE ngineeringandSci2enceProceedings,Columbus,
2002,23(1):135-139.
[5]沈锦林,等.玻璃熔窑富氧燃烧的几个关键问题[J].实用节能技术,2002,1:40-42.
[6]郑蕾,等.增氧燃烧的原理及其在热能工程中的应用[J].工业锅炉,2004,03.。