富氧燃烧锅炉初探
电站锅炉富氧燃烧应用分析
电站锅炉富氧燃烧应用分析来章荪新疆电力科学研究院（乌鲁木齐830011）摘要：燃料进行富氧燃烧可以显著减少助燃空气量以及烟气中非可燃气体含量，对锅炉节能减排有着极为重要的作用。
不同的氧浓度情况下，锅炉燃烧状况随之变化，随着氧浓度的升高，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，燃烧强度增强，着火提前且燃烧时间缩短。
本文介绍了富氧燃烧技术的基本特点，分析了富氧燃烧对于电站锅炉性能和结构的主要影响，对富氧燃烧在电站锅炉应用的相关问题进行探讨。
关键词：电站锅炉；富氧燃烧0引言富氧燃烧最早是用于窑炉，主要是高炉炼钢以及玻璃制造等高温生产中，近年来，随着电力行业的发展，电网容量不断扩大，继而电站锅炉也不断增加，随之而来的就是燃烧大量煤炭所带来的节能环保问题。
采用高浓度的富氧燃烧，可以相对减少烟气中氮气的含量，同时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。
富氧燃烧技术适用于新机组，也可应用于某些改造机组，对于脱氮以及二氧化碳捕集有着积极地作用。
1富氧燃烧的发展过程富氧燃烧就是采用比空气中氧含量高的助燃空气来进行助燃，富氧的极限就是使用纯氧。
由于传统富氧制备工艺复杂，投资大，能耗高，富氧燃烧的工业应用受到限制。
随着新型富氧制备工艺的出现和发展，富氧燃烧逐渐应用于工业领域并受到越来越多的关注。
东西方发达国家及前苏联早在20世纪60年代就开始研究这项技术，并在70年代末和80年代初取得了良好的效果，特别是日本，组织了旭硝子等七家公司和研究所参加的“膜法富氧燃烧技术研究组”。
由于能源紧张，日本先后有近20家公司推出膜法富氧装置。
该国曾在以气、油、煤为燃料的不同场合进行了富氧应用试验，并得出如下结论：用23%的富氧助燃可节能10%～25%；用25%的富氧助燃可节能20%～40%；用27%的富氧助燃则节能高达30%～50%等。
此外前苏联、德国、英国、法国、捷克等国均有膜法富氧用于助燃的报道。
600MW煤粉生物质富氧燃烧锅炉热力特性分析及模拟的开题报告
600MW煤粉生物质富氧燃烧锅炉热力特性分析及模
拟的开题报告
题目：600MW煤粉生物质富氧燃烧锅炉热力特性分析及模拟
背景介绍：
随着人们对环境保护的重视，生物质能源被视为未来能源的重要方向。
热电厂作为生物质能源的重要应用领域之一，在国家政策支持下得
到了快速发展。
因此，对生物质燃烧锅炉的热力特性研究具有重要的理
论和应用意义。
研究内容：
本课题以600MW煤粉生物质富氧燃烧锅炉为研究对象，考虑不同生物质燃料组成、入口煤粉含量和富氧比等参数对锅炉热力性能的影响，
针对锅炉内部热流场、质量场和化学反应等复杂过程进行数值模拟，探
究不同工况下锅炉燃烧效率、NOx生成量、SO2排放等关键性能参数的
变化规律。
研究方法：
首先进行双流程燃烧系统的建模，将燃烧室分为煤粉和生物质的燃
烧区与高温烟气燃烧区，构建煤粉相和气相反应动力学模型，通过化学
反应方程组对气相反应进行描述。
然后，通过ANSYS Fluent等软件进行
不同工况下锅炉内部的数值模拟，得到燃烧室内的燃烧特性参数。
最后，通过分析数据得到锅炉燃烧效率、NOx生成量、SO2排放等重要参数的
变化规律。
预期成果：
本研究预期能够探究出不同生物质燃料组成、入口煤粉含量和富氧
比等参数对锅炉热力性能的影响规律以及锅炉燃烧效率、NOx生成量、
SO2排放等性能参数变化的规律，为锅炉的优化设计及其它相关领域提供理论和实验基础。
研究意义：
本课题的研究成果可以为热电厂的煤生物质混合燃烧提供理论和实验基础，同时也可以对矿山、化工、建材等领域的燃烧过程进行优化设计，提高能源利用效率和环境污染控制水平。
电站锅炉采用富氧燃烧技术的研究分析
电站锅炉采用富氧燃烧技术的研究分析新能源专题年第期5电站锅炉采用富氧燃烧技术的研究分析姚燕强(上海锅炉厂有限公司，上海200245)摘要本文介绍了富氧燃烧技术的基本特点，分析了富氧燃烧对于电站锅炉性能和结构的主要影响，最后介绍了国外主要的试验进展情况。
关键词：富氧燃烧；电站锅炉Research and Analysis Towards Utility Boiler Using Oxygen E nrichment Technology for CombustionY ao Y anqia ng（Shanghai Boiler W orks,Ltd,Sh anghai 200245）AbstractThis article introduces basic characteristics of oxygen enrichment combustion,analyzing dominatinginfluence towards utility boiler performance and structure,lastly introduces overseas primary test condition.Key wor d s ：oxygen enrichment technology for combustion ；utility b oiler1引言当前，全球发电所排放的二氧化碳占全球二氧化碳总排放量的40%。
因此，碳捕获和储存技术在实现全球二氧化碳减排中起着至关重要的作用。
目前，CO 2捕获有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（一氧化碳与氢气混合物）等燃料。
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（而不是空气）燃烧固体燃料，由二氧化碳循环流控制燃烧。
提高锅炉热效率的新技术-富氧燃烧
关键词 ： 炉膛温度； 热损失 ； 氮氧化物 ； 热效率
计算温度。从原来的温 一 焓表所包括的燃烧产物 然物质生成的能量均分给自己而降低了锅 内工质 有 ： 氧化碳 （ ０） 二 Ｃ ： 氮气 （ 、 、 Ｎ）氧气 （ ： 水蒸气 的吸收热量。总之， ０） 、 富氧燃烧技术所产生的燃烧产 １ 富氧燃烧技术背景及意义 ． １ ＨＯ飞灰和一部分过剩的空气 ６ 种成分。而富氧 物 比 原来的常规燃烧产物少了氮气这种占烟气总 燃烧是目 ＾ 前 类获取能量的—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 燃烧技术昕产生的燃料产物只有： 二氧化碳（ ｏ） 量 ６ ％ ｃ ： 、 ０ 的成分。 但由于在富氧燃烧时许多不易燃烧 消耗的百分之九十以上。因此蜊烧 过程织得合理 氧气（ ： 水蒸气（ ２） ０） 、 Ｈ ０ 和飞灰 ４ 种成分。 锅炉的输 的物质也可以 燃烧起来， 这就有 ｓ ２ Ｃ Ｏ 等出 ｉ 和 ａ， ０ 燃料带人的低位发热值、 燃料 现在富氧始烧的过程中。 Ｉ 烟气中氮气（ ： 疆 Ｎ ） 气总 和｛ 与否在很大程度上影响到能源的利用程度和能耗 入热量一般都是由： 的降低。在 人 类大量燃烧利用矿物质燃料的同时， 的物理热（ —般忽略不计） 、 外热源加热空气带人的 量的容积比—舟 窿６ －露 。 所以常规燃烧时咧 ｝ 产生了大量的温室气体和酸性气体 ： 全球环境恶 热量和喷入 炉膛内的 蒸汽带人的热量 ４ 部分构成 。 烟热损失比富氧燃烧技术的排烟热损失要高。 故富 常规燃烧的 烟气中有 ６ 种主要成 氧燃烧技术所造成的锅炉排烟热损失只有原来常 化的重要影响因素。２ 世纪 人 １ 类面临的最大课题 同样的输人热量， 富氧燃烧的烟气中只有 ４ 种主要成分。从温 一 规燃烧时的—半左右。 是能源和环境问题， 特别是像我国这样一个人口 分， ４ 富氧燃烧产物是否存在氮氧化物对大气的 多、 人均资源少， 正在发展工业化的发展中国家来 焓互为逆变的计算可知富氧燃烧 的理论计算温度 说 能源和环境问题更为突出。中国是—个能源并 要比 常规燃烧的理沦｝ 温度高 ８ ～ ２ ℃。用燃 污染 寸 算 ０１Ｏ 不富裕的国家节能降 耗至关重要。为确立节能的 料理论燃烧温度计算公式来简单地作个计算对 比， 氮气（ Ｎ） 中 分子 两只氮原子的化学键结合得 很牢， 一般情况下， 氧原子无法打破此化学键。 只有 战略地位裁 国已经把节约资源提升到基本国策 的 更能说明问题。 （ Ｃ Ｃｔ ） ， Ｑ ｋ ／ ｃ （ ） 在大于 ９ ０ｃ 上 的高温情况下才会产生氮的氧 １ ０ｑ以 高度拼 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 消耗量车 因而ｊ 切需要 式中 Ｑ 燃料低位 量， ／ ， 皂 ｋｋｍ Ｊｇ ， 化物， 这就是氮氧化物对大气的污染 。 锅炉燃烧时 加强燃烧的理论研究， 提高燃烧组织的技术水平。 Ｃ ｃ ｃ 燃烧产物、 、 一 空气 燃料的热容量 ， ／ 产生的 几 ｌ 【 Ｊ 乎全是 Ｎ 、 Ｏ， ＯＮ 统称为 Ｎ Ｏ 等光化学烟 而提高热利用设备的燃烧效率是至关重要的课 。 （￣Ｊ ｇ℃ ｍ ｋ／ ・ １ （ ｋ 雾所构成 的大气污染。为 了不使常规燃烧污染环 ｔ ｋ燃料、 一 ｔ 空气的温度， ℃ 富氧助燃是近代燃烧的节能技术之一。 富氧助技术 境， —般行之有效的方法就是降低燃烧温度 ， 儿降 促进燃烧完 ｖ 燃 生成的烟气量 ， ＆ ｍ 低燃烧温度对完全燃烧叉不利 ， 这对矛盾可用纯氧 全、 提高火 焰温度、 减少燃烧后的烟气量、 提高热量 Ｌ 不同过量空气系数时的燃料单位空气耗 燃烧来解决。 富氧燃烧技术氮气—般不参与燃烧或 利用率和降低过量空气系数， 被发达国家称之为 量 ， ｍ 者只有少量的氮气参与燃烧， 其燃烧的产物也就不 “ 资源创造性技术” 。 常规燃烧时式 （）计算 值一般为 １２０ １ 存在氮氧化物对大气的污染或者说氮氧化物对大 １ ０ — ｏ ｃ 只有极少 哙赶 出该范围。 气的污染要轻得多。 当然 ， 我们所｜ 空间， 旌 地 空气无 １ ． ２本文介绍 的是对节约能源有 突破进展 的 ８ｏ 之间 ， 富氧燃烧技术。 从 式１ 可以看出： （中 ） 富氧燃烧时 ｖ要小得多， 处不在。要绝对不让氮气参与燃烧是不可能， 故一 随着世界能源的 枯竭，合理利用现有能源已 分子变化不大而分母变小， 则分数值大。这是显而 氧化氮和二氧化氮的危害还将存在。 易见的道理。 ５ 富氧燃烧锅炉受热面设计布置注意事项
富氧燃烧锅炉[实用新型专利]
![富氧燃烧锅炉[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2f701f97a26925c52dc5bfbf.png)
专利名称：富氧燃烧锅炉
专利类型：实用新型专利
发明人：黄新铭,蒲海伦,刘强俤申请号：CN201821794144.9申请日：20181101
公开号：CN209101265U
公开日：
20190712
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种富氧燃烧锅炉，包括旋风分离器、重力给煤器、锅炉炉体，所述锅炉炉体包括供气系统、预热装置、结焦装置，供气系统将富氧气体通入预热装置中加热，所述结焦装置由传热套筒、结焦棒、卷扬机构组成，传热套筒为中空管，结焦棒直径小于传热套筒并位于传热套筒中，传热套筒垂直设置在锅炉炉体内的烟气段，接受烟气段的热量为预热装置提供热量，卷扬机构用于控制结焦棒的升降；所述预热装置接收传热套筒的热量来对将进入锅炉炉体内的富氧气体进行预热。
申请人：四川省天润康环保科技有限责任公司
地址：610000 四川省成都市中国(四川)自由贸易试验区成都高新区盛安街401号1栋2单元18层1819号
国籍：CN
代理机构：成都中汇天健专利代理有限公司
代理人：陈冰
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富氧燃烧锅炉传热特征分析及设计优化 杨建远
富氧燃烧锅炉传热特征分析及设计优化杨建远摘要：富氧燃烧技术是用纯氧或富氧气体混合物代替助燃空气，实现化石燃料充分燃烧利用的技术，基于200 MW 富氧燃烧锅炉为研究对象，通过理论计算得出：高烟温区段，富氧燃烧烟气中三原子气体浓度升高，导致辐射传热增强，受热面传热量要高于空气燃烧气氛。
而在低烟温区段，烟气量减少导致流速降低，对流传热减弱，传热量小于空气燃烧气氛；在分析富氧燃烧锅炉传热特性基础上，提出了富氧燃烧锅炉烟气通流截面积、各换热面积的设计优化方法。
关键词：锅炉；富氧燃烧；传热特性；设计对于富氧燃烧烟气再循环新型燃烧技术的工业应用，由于燃烧特性、火焰特性、烟气成分以及辐射、对流传热都将发生比较大的改变，需要在传统空气气氛燃烧锅炉结构基础上进行相应调整。
富氧燃烧技术起步时间不长，原有的锅炉设计原则已经不足以支持富氧气氛燃烧下锅炉的优化设计。
通过对富氧燃烧锅炉设计过程中采取的优化手段进行分析，从而确定不同参数下富氧燃烧锅炉的设计方法以及部分参数的选取原则，为后续设计更大容量的富氧燃烧锅炉提供理论支持。
一、富氧燃烧再循环方式循环烟气从尾部烟道抽取之后分为两部分：一次风与二次风。
其中，一次风为送粉风，由一次烟气循环风机输送至烟气预热器一次风侧预热后再输送煤粉至燃烧器，一次风中的H2O 必须经过冷凝脱除，而二次风则根据脱水与否，可以将富氧燃烧分为干循环、湿循环。
干循环方式最有利于空气气氛锅炉改造为富氧燃烧锅炉，并且各项燃烧参数与空气气氛最为接近。
但是这种燃烧方式锅炉的效率最低，需要脱水的烟气量最大，冷凝脱水装置及脱硫装置等负荷大。
富氧燃烧湿循环中的一次风仍然来源于冷凝脱水后的烟气，二次风抽取位置为除尘器后脱硫塔前，经过烟气预热器加热到相应的温度后送入炉膛助燃，如图所示。
富氧燃烧湿循环的锅炉效率高于干循环，烟气冷凝器、脱硫等装置工作负荷低于干循环。
计算数据以200 MW 富氧燃烧锅炉为例，锅炉采用Π型布置，单炉膛，自然循环汽包炉。
生物质锅炉富氧燃烧技术研究进展
生物质锅炉富氧燃烧技术研究进展
丁先;李汪繁;马达夫;吴何来;刘平元
【期刊名称】《动力工程学报》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】生物质锅炉富氧燃烧作为一种新型的燃烧技术,可在有效改善生物质燃料清洁高效利用的同时,为碳捕集及利用提供高浓度CO_(2)的烟气,目前该技术在国内外尚处于研究示范阶段。
通过系统梳理生物质燃料的基本特性,重点介绍了生物质富氧燃烧特性及相关工程研究现状,并分析了该技术发展趋势。
结果表明:富氧燃烧可在一定程度上减少热量损失,提高燃烧稳定性和锅炉运行效率;通过烟气再循环动态调整再循环比例可有效控制炉内的温度水平,缓解污染物排放问题;由于在富氧系统、配风系统、受热面结渣和全炉膛密封等方面存在技术问题,合适的注氧和混氧方式、氧量和配风方式的动态调整、防结渣处理和密封改造是防范风险的主要措施;基于富氧燃烧的生物质能高效利用耦合碳捕集与封存技术有望成为生物质电厂转型发展的方向。
【总页数】12页(P157-167)
【作者】丁先;李汪繁;马达夫;吴何来;刘平元
【作者单位】上海发电设备成套设计研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK16
【相关文献】
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4.富氧燃烧技术：水泥行业节能降耗的“新式武器”--“水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx技术与示范应用”国家科技支撑课题研发侧记
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探讨60MW_微富氧燃烧煤粉锅炉优化设计
1152022年3月下 第06期 总第378期油气、地矿、电力设备管理与技术China Science & Technology Overview0.引言微富氧燃烧模式和纯氧燃烧模式以及空气燃烧模式下的锅炉特性参数进行对比可知，微富氧燃烧模式下锅炉在单位时间内炉膛的烟气量比纯氧燃烧模式下以及空气燃烧模式下炉膛的烟气量更低，辐射换热能力更强，理论燃烧温度更高。
不过由于微富氧燃烧模式下锅炉的烟气和工质间的对流换热量以及辐射换热量和纯氧燃烧模式或空气燃烧模式下的烟气和工质间的对流换热量以及辐射换热量存在较大差异。
所以需要重新匹配微富氧燃烧模式下锅炉的烟气侧和工质侧的能量分布。
1.锅炉微富氧燃烧的模式概述全球温室效应的产生主要是由于大气中二氧化碳浓度的增加，而煤燃烧又会产生较多的二氧化碳，所以现阶段世界范围内的各个国家都开始积极研究煤燃烧阶段二氧化碳量排放量的控制技术，现阶段对已经出现的控制技术分析可知，富氧燃烧技术的应用前景最佳。
富氧燃烧的模式主要可以分为以下4类：（1）纯氧燃烧；（2）微富氧燃烧；（3）氧气喷枪燃烧；（4）空－氧燃烧。
纯氧燃烧指的是将氧气和二氧化碳的混合物作为基础燃烧气体，这一富氧燃烧模式的缺点是经济性较差，和空气燃烧模式相比效率下降了8%～10%。
这是由于纯氧燃烧模式需要使用大量的纯氧为燃料的燃烧提供支持，但是ASU 空分制氧的能源消耗非常高。
而且，纯氧燃烧需要将产生的大量烟气进行再循环利用，以此来维持锅炉内的温度，这便需要使用较大功率的再循环风机。
微富氧燃烧模式则是将空气作为燃料燃烧的基础气体，在空气中混入少量的纯氧作为燃料完全燃烧的保障，并且不需要产生的烟气进行再循环使用，一般微富氧燃烧模式下的锅炉产生烟气内二氧化碳的体积分数通常在30%～40%，而这一二氧化碳浓度非常适合使用活性炭一体化技术对产生烟气中的二氧化碳以及二氧化硫进行脱除处理。
微富氧燃烧模式和纯氧燃烧模式相比，其需要使用的助燃纯氧的体积更少，并且不需要设计烟气再循环系统，因此经济性更好[1]。
富氧燃烧技术在燃煤电站锅炉中的应用分析
图 １ 风粉射流出口流动工况
３ 富氧条件下煤的燃烧特性的变化
国内外已有多家研究机构对富氧燃烧技术的燃
烧特性进行了研究。
Ｔ．Ｋｉｇａ 等发现， 在微重力燃烧室 Ｏ２／ＣＯ２ 气氛中 煤粉的火焰传播速度随着氧气浓度的增加而提高。
Ｃｒｏｉｓｅｔ 等 在 ＣＡＮＭＥＴＣＥＴＣ 的 ０．３ＭＷ 煤 粉 Ｏ２／ＣＯ２ 燃烧半工业规模试验系统上发现随着送风量含量的
煤是复杂的固体碳氢燃料， 除了水份和矿物质 等惰性杂质外， 煤是由碳、氢、氧、氮和硫这些元素的 有机聚合物组成的。这些有机聚合物就构成了煤的 可燃质。煤在受热时， 颗粒表面上和渗在缝隙中的水 分蒸发出来， 就变成干燥的煤。同时逐渐使最易断 裂的链状和环形烃挥发出来， 也即析出挥发份。若外 界温度较高， 又有一定的氧， 那么挥发出来的气态烃 就会首先达到着火条件而燃烧起来。当温度继续升 高而使煤中较难分解的的烃也析出而挥发掉以后， 剩下的就是焦炭。挥发份在燃烧时， 一方面可以供给 热量将焦炭加热的炽热状态， 另一方面暂时把氧都 抢去燃烧掉了， 所以焦炭要在大部分挥发份烧掉以 后才开始燃烧【２】。
２ 煤粉富氧燃烧技术的原理
降低。如果提高局部的氧气浓度， 则根据化学反应 的质量作用定律， 挥发份的燃烧速度将随氧气浓度 的升高而增大， 使该区域燃烧反应物的放热速率提 高， 从而形成局部高温区。局部的高温区又促使更 多的挥发份析出并将焦炭更快地加热到炽热着火状 态， 使局部反应温度进一步提高， 从而形成一次风射 流边界着火燃烧的良性循环。
循环流化床锅炉富氧燃烧改造探讨
循环流化床锅炉富氧燃烧改造探讨中国是世界上最大的以煤炭为主要能源的国家，根据《2016年中国能源发展报告》数据显示，我国能源消耗达43亿吨标准煤。
我国CO2排放总量已经超过美国4.87×109t成为世界碳排放第一大国。
富氧燃烧技术，将高含氧量的空气送入炉膛助燃，可以降低入炉煤燃点，加快燃烧速率、提高燃料的燃尽性。
同时，富氧燃烧技术使烟气CO2含量高达80%，大大降低CO2封存或资源化利用的成本。
中国循环流化床（CFB）锅炉总装机近1亿kW，CFB锅炉数量超过3000台，对CFB锅炉进行富氧燃烧技术的改造有巨大的市场，改造后的CFB锅炉可以继续保持污染物排放低的特点，又同时具有传热效率高、燃烧完全、排烟损失小等优点。
富氧燃烧技术与CFB锅炉结合将成一种更具竞争力的燃烧技术，是未来洁净煤发电技术的新趋势。
1、富氧燃烧技术优势。
国内学者对富阳燃烧技术进行了大量的研究工作。
葛学利、任雨峰等采用数值模拟的方法研究了空气燃烧与富氧燃烧条件下炉膛的温度场和炉内含碳量分布，发现随着入炉空气氧含量的增加，燃尽性提高。
廖海燕以某200MW富氧燃烧锅炉为例，通过理论计算发现炉内高温区段由于烟气中三原子气体浓度较高，辐射传热强度增加，而低温区段则由于烟气量减少导致对流传热强度减弱。
CFB锅炉结合富氧燃烧技术具有以下优势：1．1 炉内换热强度增加。
炉膛内热量传递的方式主要是辐射换热。
而决定辐射换热强度的主要因素是烟气中三原子和多原子气体浓度。
在空气含量氧为21%的燃烧方式下，炉内烟气的主要成分为氮气，烟气的黑度较低，导致锅炉辐射换热强度较低。
在富氧助燃技术的条件下，由于空气量及烟气量大大减小，使得火焰温度和黑度随着空气中含氧量的增加而显著提高，炉内水冷壁辐射换热强度显著增加。
中科院完成了410t/h富氧燃烧CFB锅炉的技术方案，该方案通过计算炉内受热面吸热份额，最终确定锅炉助燃空气中氧气含量的最高限值为30%，此时如果含氧量继续提高，烟气量将继续减小，为保证燃尽时间，炉膛横截面积将会减小，因此，富氧空气的含氧量存在一个最优值。
炼油厂32Mw常压炉富氧燃烧模拟研究
炼油厂32Mw常压炉富氧燃烧模拟研究炼油厂32Mw常压炉富氧燃烧模拟研究炼油业是现代工业的重要组成部分，其产品对于社会经济的发展起着举足轻重的作用。
然而，炼油过程中产生的废气排放问题已成为环境保护的重要课题。
为了解决这一问题，炼油厂常压炉富氧燃烧模拟研究被提出。
常压炉是炼油厂主要的工艺装置之一，用于石油的裂解转化及各种石化产品的生产。
由于常压炉的燃烧问题直接影响产品质量和环境污染控制，因此对常压炉富氧燃烧模拟进行研究具有重要的意义。
首先，我们需要了解什么是富氧燃烧。
富氧燃烧是指在燃烧过程中通过增加氧气的供给使燃料的燃烧更加充分，从而减少氮氧化物的生成。
相对于传统的空气燃烧，富氧燃烧具有高燃料利用率、低污染排放等优点，成为环保燃烧技术的重要方向。
本研究以炼油厂的一个32Mw常压炉为对象，利用数值模拟方法对其富氧燃烧过程进行了模拟研究。
为了准确描述炉内流场和燃烧反应，我们采用了计算流体动力学（CFD）方法，并结合化学反应机理模型对炉内的化学反应进行了模拟。
首先进行了炉膛结构和炉墙温度的分析。
炉膛结构是影响炉内流场的关键因素之一，合理的结构设计可以提高燃烧效率并减少污染物生成。
通过模拟得出的富氧燃烧炉膛内的流场分布情况和温度分布情况，我们可以进一步优化炉膛结构设计，提高燃烧效率。
其次，我们对富氧燃烧过程中的燃烧反应进行了模拟。
通过引入化学反应机理模型，我们可以确定燃料和氧气的混合方式，分析燃烧反应的速率和产物分布，从而控制污染物的生成。
通过模拟研究，我们可以找到最佳的燃烧参数，达到富氧燃烧的最佳效果。
最后，我们对炉内排放的污染物进行了分析。
富氧燃烧可以减少氮氧化物的生成，但仍然会产生一定的污染物。
通过模拟研究，我们可以了解不同操作条件下污染物的生成情况，并找到减少污染物排放的方法。
通过上述研究，我们可以得出以下结论：富氧燃烧能够提高炼油厂常压炉的燃烧效率和产品质量，同时减少污染物的排放。
但是，炉膛结构和燃烧参数的合理设计对于富氧燃烧的效果具有重要影响。
0228;富氧燃煤锅炉设计研究及其技术经济性分析;2500
富氧燃煤锅炉设计研究及其技术经济性分析摘要：近年来，因使用矿物燃料而引起的温室效应越来越严重，加强对CO2捕集、压缩、封存等技术的研究是目前火力发电领域的重要任务。
富氧燃烧技术的出现打破了煤粉锅炉燃烧、对流传热等的局限性，在降低制造成本与运行费用的同时，优化CO2捕集效率及处理工艺。
文章以30OMW的燃煤锅炉为研究对象，探讨富氧燃煤锅炉技术的设计原理及其经济价值。
关键词：富氧燃煤；锅炉设计；经济性分析随着国家节能减排观念和企业节能降耗生产要求的提出，钢铁企业纷纷对生产中所产生的富余煤气进行回收利用，将锅炉作为能源转化设备实现能源再生，而转换效率的高低直接影响煤气的利用率。
富氧燃烧技术作为一种高效节能技术，可以有效提高煤气利用率。
因此加强对富氧燃烧技术的研究和探讨，不仅有利于实现企业利益最大化，也是社会可持续发展的重要保障。
1.富氧燃烧技术概述富氧燃烧技术于1981年由Horne等研发首创，后经美国研发改造而成。
富氧燃烧技术主要包括三个步骤：空气压缩分离、电力燃烧与产生、烟气压缩与脱水。
利用富氧燃烧技术可以提取燃烧物中高达90%以上的CO2，并在不分离的情况下直接对烟气进行液化处理，燃烧过程中所产生的部分烟气通过再循环，按照一定比例与空气分离制取的氧气一同送入锅炉内。
富氧燃烧系统的燃烧方式与常规空气燃烧相似，将排气中剩余CO2通过压缩脱水提取更高浓度的CO2，经过进一步加工处理转换成有用的商业材质，如化工原料、农作物催化剂、保护焊等[1]。
富氧燃烧技术不仅可以有效控制电站锅炉CO2排放量，增加CO的形成机会，降低气氛中NO的排放量。
富氧燃烧技术使锅炉管壁表面换热系数增高，并随烟气流速的加快而增大，而换热器单位内的传热量总费用则是先降低后增大。
以单位传热量总费用为目标函数，对富锅炉受热面进行优化设计，锅炉会出现明显的变化：锅炉自身尺寸减小,部分受热面会移入锅炉膛上部；数值模拟结果显示炉膛优化设计后,所产生的可燃物含量与相同配风方式相比较明显增大,但仍低于空气燃烧技术中的数值。
锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能分析
锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能分析锅炉是工业生产中常用的热能装置，其燃烧过程会产生大量的废气和烟尘，对环境造成严重的污染。
为了降低锅炉的能耗和减少污染物的排放，研发了一系列节能技术，其中包括富氧燃烧技术和高温燃烧技术。
本文将对这两种技术进行详细的节能分析。
富氧燃烧技术是一种通过增加燃烧空气中的氧气含量，从而提高燃烧效率的方法。
相比于传统的空气燃烧技术，富氧燃烧技术可以达到更高的燃烧温度和更完全的燃烧，减少燃料的消耗和产生的废气排放。
富氧燃烧技术的主要节能机理包括以下几个方面。
首先，富氧燃烧可以提高燃烧温度，增加燃料的利用率。
当燃料与高浓度氧气混合后，燃料的燃烧速度会显著提高，燃料的燃烧效率也会得到明显的提高。
在相同的燃料供给量下，利用富氧燃烧技术可以获得更高的热效率。
其次，富氧燃烧可以减少烟尘和有害气体的生成。
在富氧燃烧过程中，由于氧气浓度较高，燃烧反应更充分，燃料中的不完全燃烧产生的烟尘和有害气体减少。
同时，富氧燃烧还可以减少废气的体积，降低了烟气的排放量。
最后，富氧燃烧可以降低锅炉设备的磨损和维护费用。
由于燃气的释放速度大大增加，燃烧室内的温度和压力也相应提高，这会导致锅炉内部结构的变形和腐蚀加剧。
而富氧燃烧技术可以通过提高燃烧温度和改善燃料燃烧方式，降低锅炉设备的磨损和维护费用。
高温燃烧技术是指将锅炉燃烧温度提高到较高水平的一种技术。
这种技术可以提高燃烧效率，并减少燃烧产生的废气和烟尘排放。
高温燃烧技术主要的节能机理包括以下几个方面。
首先，高温燃烧可以提高燃料的燃烧效率。
随着燃烧温度的升高，燃料中的可燃物质会更加充分地燃烧，这样可以减少燃料的浪费。
同时，高温燃烧还可以提高烟气中水蒸气的温度，增加蒸汽的产生量，提高锅炉的热效率。
其次，高温燃烧可以降低废气的体积和烟尘的排放量。
由于高温燃烧可以更充分地燃烧燃料，燃烧废气中的有害气体和烟尘的生成量减少。
同时，高温燃烧过程中，燃料中的硫和氮等元素会发生反应生成硫酸和硝酸等酸性气体，在高温下这些酸性气体会发生分解和消除，减少了大气污染。
300MW电站锅炉富氧燃烧的数值模拟与分析的开题报告
300MW电站锅炉富氧燃烧的数值模拟与分析的开题报告
1. 课题背景
随着全球能源需求的不断增长，煤炭等化石能源的使用量也在不断增加。
然而，由于煤炭在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳等有害物质，导致环境污染和气候变化等问题，因此如何减少煤炭的环境影响成为全球范围内关注的热点问题。
在这种情况下，采用富氧燃烧技术成为了一个备受关注的解决方案。
富氧燃烧是指在燃烧过程中增加氧气的供应量，使燃料的燃烧效率得以提高，同时也能减少燃烧产物中的有害物质的生成。
在锅炉中采用富氧燃烧技术可以显著提高锅炉的效率和环保性能。
2. 研究目的
本研究旨在对300MW电站锅炉的富氧燃烧过程进行数值模拟和分析，探究该技术的优化效果和影响因素，为锅炉富氧燃烧的实际应用提供理论依据和技术支持。
3. 研究内容与方法
（1）对300MW电站锅炉富氧燃烧过程进行数值模拟，采用ANSYS Fluent软件对流场、温度场、压力场、质量分数等相关参数进行仿真分析；
（2）研究富氧燃烧对燃料燃烧效率和燃烧产物排放的影响，探究其优化效果和机理原理；
（3）分析不同进气速度、氧气含量等因素对富氧燃烧过程的影响，研究最佳操作参数的确定方法和技术策略。
4. 预期成果
通过对300MW电站锅炉富氧燃烧过程的数值模拟和分析，本研究预期获得以下成果：
（1）确定最佳操作参数，提高锅炉的效率和环保性能；
（2）探究富氧燃烧的机理原理，为该技术的广泛应用提供理论依据；
（3）建立锅炉富氧燃烧的数值模型和仿真平台，为锅炉优化设计和改进提供技术支持。
浅析富氧燃烧在燃煤气锅炉中的应用
技术研发TECHNOLOGY AND MARKETV〇1.24，N〇.7,2017浅析富氧燃烧在燃煤气锅炉中的应用王冬，黄科义，虞侠锋(华西能源工业股份有限公司，四川自贡643000)摘要：富氧燃烧是一项高效节能的燃烧技术，不仅能提高燃料利用率，又能够有效降低燃烧后各种排放物的有害程度。
将富氧燃烧技术应用在燃煤气锅炉中，可以提高燃料的利用率，使有限的钢厂煤气转化为更多的电能。
同时，富氧燃烧 技术的应用，可以缩减企业投资成本。
关键词：富氧燃烧；煤气锅炉d o i：10.3969/j.is s n.1006- 8554.2017.07.0461富氧燃烧简介富氧燃烧的概念在181年由H o m e和S te in b u r g首次提出，并得到美国阿贡国家实验室的验证。
简单来讲，富氧燃烧是指采用含氧浓度比常规空气(含氧21% )更高的富氧空气或纯氧作为助燃气体，是一项高效节能的燃烧技术。
鉴于我国能源利用量及污染物排放年年攀升，深人研究能源高效洁净化利用，开发高效、洁净的燃烧发电技术，是保障国民经济持续健康快速发展和保护环境的迫切需要。
富氧燃烧不仅能提高燃料利用率，又能够有效降低燃烧后各种排放物的有害程度，对于节能减排有很好的应用前景。
与用普通空气燃烧相比，富氧燃烧主要有以下优点。
1提高火焰温度和黑度，降低燃料的燃点温度，促进燃烧完全。
2) 降低过量空气系数，减少燃烧后的烟气量。
3) 有效降低N t^的生成量。
4 )有效减少烟气量，简化了烟气处理系统。
5)既适合新建锅炉，又适合旧锅炉的改造。
2富氧燃烧在燃煤气锅炉中的应用研究近几年，小容量高参数的煤气发电项目在全国各地大小钢厂中如雨后春笋般出现，煤气发电本身就是对钢厂在各生产工艺流程中的废气进行回收利用，如果能将富氧燃烧技术应用于燃煤气锅炉，对于能源的再利用将起到锦上添花的效果。
本文以我公司在国外某钢厂的8台115M W机组作为研究对象，分析采用富氧燃烧对现有锅炉的影响（有限改造）。
采用富氧燃烧技术提高注汽锅炉热效率
采用富氧燃烧技术提高注汽锅炉热效率针对空气中氧含量偏低，在注汽锅炉燃烧过程中对节能有一定影响的问题，采用比空气中含氧量高的空气来助燃，不仅可以大大的减少燃料的消耗量，能够达到节能减排的目的，而且在能量的产生和传输环节，损失能流减少，效率得到提高，由94.2%提高到97.2%，在能量利用环节，效率由90.9%提高到93.1%。
富氧助燃后注汽锅炉的效率得到了明显的提高。
标签：富氧燃烧；锅炉热效率；充分燃烧1 富氧燃烧技术研究现状空气燃烧系统中，由于氮的阻碍，减少了氧分子与燃料分子之间的碰撞机会，同时在燃烧过程中，氮吸收了大量热量后在废气中排掉，造成了热损失。
采用比空气中含氧量高的空气来助燃叫富氧燃烧，这种燃烧方法能克服或减轻上述问题，不仅能提高热效率和产量，减少烟气量和污染物的排放，同时经济性上也是可行的。
富氧助燃，一般分为整体富氧和局部富氧兩种。
前者是指全用富氧空气来燃烧，所需投资非常大；后者也叫“局部增氧”助燃节能技术，即用约占普通空气量1%～3%的富氧空气来助燃，原鼓风量均可降低四分之一左右，故投资要少得多。
2 富氧燃烧技术的计算ASME PTC 4-1998共定义了17项热损失和7项外来热量，其中一些数值甚小且难于测量，所以，往往采用简化试验方法。
3 富氧助燃的节能和减轻污染的机理通过分析可以得知富氧助燃的节能和减轻污染的机理如下：3.1 提高火焰温度实验发现，氧气的浓度上升到23%时，由于氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，辐射换热大大加强，但是由于烟气量整体减少，所以炉膛出口温度不但没有升高，反而降低，但是炉膛的火焰平均温度得到了提高。
研究表明虽然富氧可以大大增强燃烧，但富氧浓度不宜过高，富氧浓度在28%左右时为最佳。
因为当含氧量达40%时，再进一步提高含氧浓度，燃烧产物容积降低的速度变慢，理论燃烧温度的增加也变慢，而富氧投资等费用猛增，因此，工程中富氧空气的含氧量不超过28%～30%。
试析富氧燃烧对电厂锅炉的影响
试析富氧燃烧对电厂锅炉的影响作者：秦荣云来源：《中国科技博览》2017年第24期[摘要]作为世界上少有的以煤炭为主的能源消费大国，我国煤炭消费量达到能源消费总量的70%左右（发电煤耗法），而煤炭的燃烧却会产生大量的CO2，我国的碳排放情况不容乐观，故富氧燃烧技术在电厂锅炉的影响具有十分重要的现实意义。
电厂锅炉采用富氧燃烧，不仅能够减少燃料消耗量，减少排烟量与空气量，还能够提高锅炉热效率，但不能够通过一味提高氧气浓度来达到提高锅炉热效率的目的，要综合考虑增加富氧系统的成本与获取收益之间的平衡关系。
[关键词]电厂；锅炉；富氧燃烧；碳排放中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0086-011.富氧燃烧技术的概述富氧燃烧技术是指在氧化燃烧过程中，从空气设备中直接分离出O2送入能量转化单元（如锅炉），与富含O2的循环烟气相混合，整个炉内燃烧过程是在充满O2/CO2的混合气氛中完成，最终生成的烟气含有高浓度的CO2，其基本原理如图1所示。
尾部烟气采用通用技术除去烟气中的硫化物和颗粒，再脱硫去除SO2后，烟气中的CO2占体积容量的90%以上，此时不需要对CO2进行分离就可以直接压缩存储或运输。
富氧燃烧具有不少技术优势，主要体现在：在燃煤电厂的碳捕集和封存方面具有能效相对高和环境友好的前景，能够实现包括SOx、NOx、CO2以及重金属等在内的污染物的协同脱除，达到煤清洁利用和近零排放；不同的富氧燃烧循环，烟气成分略有差距，但其中CO2的体积比例超过85%，热循环时可以更高，这意味着烟气分离CO2的成本较低，很容易展开工业化应用；大约70%的烟气参与再循环燃烧，锅炉排烟损失急剧减少，使得锅炉的热效率与空气气氛相比提高2%～4%不等。
2.富氧燃烧对电厂锅炉的影响2.1 富氧燃烧对理论燃烧温度、热风温度和排烟温度的影响（1）富氧燃烧对理论燃烧温度的影响随着氧浓度的升高，理论燃烧温度是不断升高的。
富氧燃烧在生物质锅炉的应用
富氧燃烧在生物质锅炉的应用————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ富氧燃烧技术在生物质锅炉的应用的探讨摘要:根据生物质锅炉燃烧特点、燃料特性,结合富氧燃烧技术特点，阐述了对生物质锅炉利用富氧燃烧技术解决飞灰含碳量高、炉膛负压不稳定、燃烧过程空气需求量大、排烟量大等瓶颈问题,提出见解和分析。
前言:在世界能源消费中，生物质能源约占16%左右,而在欠发达地区则占６3%以上。
全球大概有25亿人生活所用的能源9０％以上都是生物质能源。
中国是人口最多的国家,同时又处在一个经济的快速发展的时期,能源的需求和消费尤为巨大。
日益短缺的化石燃料资源,以及燃烧化石燃料造成大气污染，已成为人们关注和忧虑的焦点。
2１世纪，中国将会面对环境保护和经济增长的双重压力。
因此,转变能源生产和消费结构的模式,开发和利用生物质能和其他可再生能源和清洁能源，建立新的可持续发展的能源利用体系，为保障和促进可持续发展和环境保护有着深远的意义。
生物质能是人类在远古时代就开始利用的能源,中东战争所造成的世界能源危机使人们开始关注和重视开发和利用可再生能源。
人们清醒的认识到石油和煤等化石燃料不可再生和所造成的环境等一系列问题使人类的可持续发展遇到了前所未有的重大问题。
使用化石燃料会产生“酸雨”,“臭氧耗破坏”，“温室效应”和其他环境问题,人类的生存和发展正面临着巨大的挑战。
而为了解决因为使用化石能源所造成的一系列问题,人类正积极探索和研究可再生清洁能源以替代化石燃料。
2014年４月18日李克强主持召开新一届国家能源委员会首次会议,明确了国家能源发展战略:“节约、清洁、安全”三大能源战略方针。
“节能优先、绿色低碳、立足国内、创新驱动”四大能源战略。
加快构建低碳、高效、可持续的现代能源体系。
二、生物质锅炉运行分析；据统计，现在生物质能消费占世界总能耗的16％左右,位于煤，石油,天然气之后,位居第四。
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。
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膜分离法
利用膜 对 于特 定 气体 的 选择 渗透性能
技术阶段 装置规模 气体种类 产品气浓度 耗电 量 ( 按照 30 % 氧 气 浓度换算) kW h/ N m3
历史久, 技术成熟 大规模( 设备费用大) O2 , N 2 , A r , K r, Xe 等 纯度高( 99 % )
0. 04~ 0. 08
图 3 膜法富氧装置系统图
3 气体分离方法和膜法富氧装置简介
分离气体的方法大致可以分为深冷分离法、 变压吸附( PSA) 法和膜分离法 3 种( 见表 1) 。
表 1 各种富氧制备方法的比较
原理
深冷分离法
利用液化后 各组 分沸 点差 异来精馏分离
变压吸附( PSA ) 法
利用吸附 剂对 特定 气体 的 吸附和脱吸附能力
式中各符号均为常用含义, 不再赘述。
在富氧条件下, 令氧的含量为 , 此时理论空
气量
V
f 0
可以按照下式计算:
V
f 0
=
V0(
0/
)
Nm3 / kg
( 2)
式中:
V
f 0
! !!
富氧条件下表示氧原子的理论空气
量, N m3 / kg ( 燃料) ;
V 0! ! ! 正常条件下表示氧原子的理论空气
量; N m3 / kg ( 燃料) ;
富氧 23 91
富氧 25 84
富氧 27 78
富氧 29 72
%
富氧 30 70
4. 2 过量空气系数 完全可以沿用 原有的概念。但 是同样的数
值, 会有着不 同的作用。在富氧条件下, 由于氧 气浓度的升高, 一切其 他条件相同的情 况下, 同 样的锅炉空 气系数 对锅炉 空气系数。由于目前富氧燃烧的经验太少, 所以 对于这个降低量尚不能给出推荐意见。 4. 3 空气和燃烧产物焓值
由于过量空气量的变化以及成分的变化, 以
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锅炉技术
第 39 卷
燃料单位重量 所计算 的空 气焓 值, 肯 定也 不一 样, 需要按照各个气体成分重新进行计算。
图 4 气体分离膜结构
这种高效复合膜既拥有了高的气体渗透性 和选择性, 又保证了好的机械强度和优异的化学 稳定性, 克服了传统膜的易结垢、易堵塞的缺点, 从而避免了不必要的停车和复杂的预处理, 在气 体分离的应用中开辟了许多新的领域。
目前, 应用在富氧助燃领域的膜分离器主要 元件的结构如图 5 所示。
出膜分离器, 成为富氧空气。 用于富氧燃烧 锅炉的国产富氧 螺旋卷负压
式组件的规格是 200 mm 1 000 mm, 产出富氧 空气 10~ 15 m3 / h( O 2= 28 % ~ 30 % ) 。实际应 用时, 将若干螺旋卷 组件并联, 以获 得所需要的 富氧空气流量。
4 富氧燃烧对于锅炉性能影响的分析
根据富氧燃烧的目的不同, 大体可以分作以 下 3 类: 2. 1 捕获 CO2 为目的的富氧燃烧
现在气候变暖、降低 CO 2 的排放已经成为家 喻户晓的国际性的 重大课题。解决 方案中的一 个措施是, 将锅炉排出的含有 CO 2 的烟气深埋在 地下。普通锅炉采用空气为介质进行燃烧, 其中 大量的是氮气, 这样对 于深埋的方案来 说, 必须 先除去氮气。目前, 国外正在实施中的 300 M W 等级的项目中, 采用空气分离系统向锅炉供给纯 氧。锅炉设有烟 气再循环, 用燃 烧产物( 主要是 CO 2) 来稀释供给锅炉的纯氧, 使得用于燃烧气体 ( O2 + CO 2 ) 中氧的浓度大约在 27 % 上下。使用 这类工艺的发电厂示意图见图 1。 2. 2 降低有害气体的排放为目的的富氧燃烧
1998 年 在 江苏 省阜 宁 化肥 厂 20 t/ h 燃 煤 锅 炉应 用 富 氧 燃 烧; 1996~ 2000 年在江苏、大港 和胜利油田的 2~ 4 t/ h 的燃气 和燃油锅炉应用富氧燃烧
第1期
牛天况: 富氧燃烧锅炉初探
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膜法富氧是利用空气中各组分透过高分子有 机膜时的渗透速率不同, 在压力差驱动下, 空气中 氧气优先通 过膜而得到富氧 空气。膜由 3 层 构 成, 第 1 层是无纺布层, 是整个膜的支撑层; 第 2 层是结实、耐用并且抗溶解的多孔支撑层, 对传质 的阻力很小; 第 3 层是将聚砜/ 硅橡胶涂层, 形成 超薄、无孔和高选择性的分离层( 参见图 4) 。
图 6 各种气体透过膜 的能力
在一些膜法富氧系统供货厂家配备有脱湿 装置。目前不了解脱湿之后水分的情况, 所以在 计算中暂时仍旧按照湿空气的标准湿分0. 016 1 N m3 / N m3 来计算。
由于以上基础数值发生变化, 其他诸如烟气 容积、空气和烟气的焓值均相应变化。
4. 4 理论燃烧温度 空气中的氮属于惰性物 质, 不参与 反应, 但
项目 理论燃烧温度 !a
温度升高 !a 炉膛出口温度 !∃
温度变化 !∃ 炉膛算术平均温度
平均温度的变化
表 3 富氧条件下的炉内各有关温度的变化
正常大气 富氧 23 % 富氧 25 % 富氧 27 %
1 997. 7
2 123. 4
2 245. 3
2 363. 4
#0
+ 25. 7
+ 247. 6
+ 365. 7
首先是各个燃烧产 物的计算公式 不同。理 论氮的计算公式原来为:
V 0 N 2 = 0. 79V 0 + 0. 8N ar / 100 N m3 / kg ( 3) 富氧条件下则应采用下式: V 0 N 2 f = ( 1- ) V 0 + 0. 8N ar / 100 N m3 / kg ( 4) 空气经过富氧装置后在氧富集的同时, 湿分 也增加。这是因为对于富氧膜来说, 湿分的渗透 速度是最快的( 见图 6) 。
收稿日期: 2007- 08- 08 作者简介: 牛天况( 1940- ) , 男, 工学博士, 教授级高级工程师。
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锅炉技术
第 39 卷
炉膛促使完全燃烧, 并且降低 CO 和二恶英的产 生, 从而炉膛的温度水平提高, 烟气量减少, 烟气 处理设备尺寸减小, 锅 炉效率改善, 有害气体排 放降低, 同时底灰的质量也有所改善。 2. 3 提高锅炉效率为目的的富氧燃烧
另外一类富氧燃烧的目的是为了降低有害 物质的排放。
图 1 捕获 CO 2 的富氧燃烧发电厂系统
三菱重工的富氧燃烧垃圾焚烧炉就是一个 例子, 见图 2。
图 2 应用 PSA ( 变压吸附法) 富氧装置的垃圾焚烧炉
氧气由 PSA( 变压吸附法) 装置产生, 作为一 次风送入炉排下面; 再循环烟气作为二次风送入
这类富氧燃烧的主要目的是为了提高锅炉 的经济性, 也是本文所要讨论的主要对象。
与前 2 类的氧气来源不同, 第一类的来源是 空气压缩深冷分离系统, 第二类是变压吸附系统 ( PSA) , 而本类使用的是膜法富氧装置。
图 3 就是膜法富氧燃烧锅炉的系统示意图。 通过膜法富氧装置的富氧空气, 其中的氧气含量 由原始大气的 20. 93 % 提高到 27 % ~ 30 % 左 右, 然后送入炉膛进行燃烧。
处于技术革新 中、小规模 O2 , N2 , H2 , CO 2 , CO 等 中纯度( 90 % ~ 95 % )
0. 05~ 0. 15
处于技术开发和市 场开发 小规模或超小型 O 2 , N 2 , H 2 , CO2 , Co 等 O 2 浓度( 25 % ~ 40 % )
0. 06~ 0. 12
笔者以一台小型的煤粉锅炉为对象, 进行了 富氧条件下的计算( 见表 3) 。计算时假定燃料量 不变、热风温度不变、炉膛的沾污情况不变、火焰 中心高度不变。
由计算结果 可以发现, 随着富氧的 加深, 理 论燃烧温度大幅度上升, 而同时炉膛出口温度却 有所 下 降。这 主 要 是由 于 烟 气的 热 容 量降 低 所致。 4. 6 炉膛的传热量
∀
富氧 30 % 2 534. 1 + 536. 4 1 040. 0 - 63. 7 1 797. 0 + 246. 3
由以上计算结果可以看出, 富氧条件对于理 论燃烧温度的影响的是很大的。
理论燃烧温度并 不是炉膛中真 实存在的温 度, 但是它和炉膛中间 的温度水平、温度分布以 及最高温度都是有密切关系的。 4. 5 炉膛出口温度
其他特征
适用于大 规模 生产, 低 温, 产品气为干气
产品 气 处 于 加 压 状 态, 塔 阀自 动 切 换 可 无 人 运 行, 吸附剂寿 命 10 年 以 上, 产 品为干气
可间歇或连续 操作, 操作简单 可无 人 运 行, 膜 寿 命 可 达 数 年, 无 噪声 清 洁生 产, 产 品为 干气或湿润气体
第 39 卷第 1 期 2008 年 1 月
锅炉技术 BOIL ER T ECH NO L OGY
文章编号: CN31- 1508( 2008) 01- 0025- 07
富氧燃烧锅炉初探
V ol. 39, N o. 1 Jan . , 2008
牛天况
( 上海锅炉 厂有限公司, 上海 200245)
关键词: 富氧; 膜法富氧; 富氧燃烧; 锅炉 摘 要: 介绍了不同目的的锅炉富氧燃烧技术 , 重点 分析了 膜法富 氧对于 锅炉性能 所带来 的影响, 对于 进 一步发展膜法富氧锅炉技术和扩大应用提出了建议。
富氧燃烧锅炉的应用
大型纯氧燃烧捕获 CO2
垃圾 焚 烧 炉 降 低 二 恶 英 和 CO
富氧燃烧用以提高 锅炉效率
工程实例
IHI 在 澳 大 利 亚 300 M W 等级的示范工程
三菱 重 工 供 货 垃 圾 焚 烧 炉: 2004 年 奥地利 264 吨/ 天, 2005 年 日 本 3 台 250 吨/ 天
目前锅炉理论空气量计算的基础是以空气