膜法制氧富氧燃烧技术推广应用刻不容缓--访烟台华盛燃烧设备工程有限公司董事长姜政华

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科技部关于发布节能减排与低碳技术成果转化推广清单(第一批)的公告

附件2节术能减排与低碳技成果转单化推广清术（第一批）技成果报告科学技术部二〇一四年一月目录一、能效提高技术 (18)1. 水泥膜法富氧燃烧技术 (18)2. 预烧成窑炉技术 (19)3. 水泥行业能源管理和控制系统 (20)4. 1000兆瓦级超超临界广义回热技术 (22)5. 冷热电联供的分布式能源技术 (23)6. 焦炉烟道废气余热煤调湿分级技术 (24)7. 热轧加热炉系统化节能技术 (25)8. 用低热值煤气实现高风温的顶燃式热风炉技术 (26)9. 烧结烟气循环利用工艺 (27)10. 高炉炼铁-转炉界面铁水“一罐到底”技术 (29)二、废物和副产品回收再利用技术 (31)1. 负压蒸氨技术 (31)2. 炼焦荒煤气显热回收利用技术 (32)3. 钢渣辊压破碎—余热有压热闷工艺技术 (33)4. 利用钻采余能治理井场三废的节能减排技术 (34)5. 电石炉尾气净化提纯与资源化利用技术 (35)三、清洁能源技术 (37)1. 燃气-蒸汽联合循环发电技术 (37)2. 低阶煤低温热解改质利用技术 (38)3. 光导照明技术 (39)四、温室气体削减和利用技术 (41)1. 含氮氧化物尾气的资源化处理技术 (41)一、能效提高技术1. 水泥膜法富氧燃烧技术一、技术名称：水泥膜法富氧燃烧技术二、适用行业：水泥三、技术提供方：山东烟台华盛燃烧设备工程有限公司，中国建筑材料科学研究总院。

四、适用范围：适合现有预分解窑的技术改造，包括窑头、窑尾燃烧装置的改造。

五、技术内容该技术是利用空气中各组分透过膜时的渗透率不同，在压力差驱动下，使空气中的氧气优先通过膜而得到富氧空气，然后用含氧浓度高的富氧空气喷入窑炉中进行燃烧。

当氧浓度在30%左右，规模小于15000标立方米/小时，膜法富氧技术投资、维护以及操作费用仅为深冷法和变压吸附法的2/3~3/4。

该技术火焰温度和燃尽温度高，燃烧速度快，热量利用率高，排气量少，空气过剩系数低，利用降低出预热器废气带走热量，可增加窑产量，提高熟料煅烧质量等，同时有利于劣质煤的燃烧，有助于降低燃料成本。

热风炉富氧燃烧技术的开发与应用

杨福隆等
热风炉富氧燃烧技术的开发与应用
２００５年第５期
燃风机吸风口，与助燃风混合后可为热风炉燃烧提供含氧量为２３．８％～２５％的富氧空气。膜法富氧首先在５＃高炉热风炉投入使用，采用了两套完全相同的系统，可以并联使用，也可以根据热风炉燃烧情况单套运行。膜法富氧可以作为独立的系统运行，产生的富氧空气通过管道连接到助燃风机吸风口，混合后进行富氧烧炉。烧炉操作简单，没有特殊的工艺要求。
别为１０９℃和１１６℃，整个过程的变化见图６。所以，
第二次试验中两个阶段的平均风温较第一次试验均
９
２００５年１０月
山东冶金
第２７卷
温度／℃
１１２０
●●
１０８０ ● ● ● ● ●
●
●
● ●●
●● ●●
● ●
１０４０
▲ ●▲ ▲ ▲
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▲ ▲
９：００１７：００１：００９：００１７：００１：００９：００时间（７月５日９：００￣７月７日１５：００）
图４第二次试验热风温度变化情况
第二次试验时，由于设备原因，未使用空气和煤
气双预热，助燃空气和煤气的温度在３０℃左右；而
第一次试验过程中，预热空气和煤气的平均温度分
空气最大产生量只有６２００ｍ３／ｈ，未达到技术要求，并
且含水量较大。针对这两个问题，立即进行整改，将
膜组件进行扩容，增加了丝网脱水器。整改后于４月
份又进行了试运行，富氧空气产生量最大达到了

膜法富氧局部增氧助燃技术及其在抛煤机锅炉中的应用

资～引。
２富氧助燃技术节能和减少污染机理
２１燃烧速度．
膜法富氧技术设备简单，当得到的氧浓度在３左右０，９６时，技术的投资仅为深冷法和ＰＡ法的２３３４该Ｓ／～／，被称为资源的创造性技术［。１］富氧助燃，般分为整体富氧和局部增氧两种，一前
［关键词］膜法富氧；部增氧助燃；煤机锅炉；局抛燃烧；条炉链
［中图分类号＂Ｋ２．］２９６２Ｔ
［文献标识码］Ａ
［文章编号２０２３６（０６０ — ０９０１０ — ３４２０２０４ — ３Ｊ
链条炉、煤机炉、粉炉、烧炉、热炉和热媒炉抛煤焚加
ｉ１ｉｉｉｉｉｉｉ；ｉｉ
‘
氧助燃能提高火焰强度，使燃料释放热量增加，能获并得较好的热传导，对热量的利用率会有所提高。２４气体不完全燃烧损失和排烟损失．
进入炉膛的冷空气量过多，炉膛温度要下降，当炉
维普资讯
增加而显著提高。
／
／
，謦矗＼
３煤燃点及热量利用率．
燃料的燃点温度不是常数，Ｃ在空气中的燃如Ｏ
点为６９℃ ，０而在纯氧中的燃点仅为３８℃ ，以用富８所
部增氧助燃技术的有机结合。目前，该技术已应用于各种燃料和大多数炉窑，马蹄焰窑、火焰窑、炉、如横油

膜法富氧助燃技术论证及工程应用

膜法富氧助燃技术论证及工程应用作者：梁世川马景树来源：《现代企业文化·理论版》2008年第11期【摘要】空气中氧气的含量对燃烧过程影响极大，但考虑到提高含氧量成本太高，所以，普通富氧助燃方式难以普及。

文章中论证及应用的膜法富氧助燃技术经过实践证明经取得了良好的经济效益，节约了能源。

【关键词】膜法富氧；燃烧技术；锅炉热效率膜法富氧技术系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同，在压差驱动下将空气中的氧气富集起来获得富氧空气的技术，该技术被发达国家称为“资源的创造性技术”而广泛应用。

大气中的氧气，无色无嗅，约占空气体积的21%，为燃烧过程及动植物呼吸所必需。

采取一定方法，提高空气中的氧气含量，对于改善可燃物燃烧状况具有重大意义。

一、提高空气中的含氧量对燃烧过程的影响空气中氧气浓度的增加，使其它气体含量相对减少，从而减少了燃烧产物的体积，使燃烧温度得以提高。

图1、图2分别表示了空气中含氧量、燃烧产物和理论燃烧温度的关系。

图中V yw表示空气中含氧量为ω%时的理论烟气量，V y100表示用纯氧作助燃剂时的理论烟气量，t ll表示理论燃烧温度。

由上图所示，含氧量的增加可使燃烧产物的体积减小，理论燃烧温度增加。

这种影响当ω%≤40时非常显著，ω%＞40时逐渐减弱。

这是因为富氧程度过大，温度过高，燃烧产物的离解度增加，相对增加了燃烧产物的体积，又遏制了燃烧温度的增加，见图3（其中，t lj表示考虑燃烧产物的离解时的理论温度。

）。

因此在工程中，富氧空气的含氧量应≤40%。

二、膜法富氧技术发展简介早在20年前，工业发达国家就已广泛使用气体分离膜生产富氧空气，且规模逐年扩大。

据资料显示，1982年世界气体分离膜销售额为300万美元，至1992年已达1.05亿美元，年平均增长率为42.7%。

日本以膜法富氧技术助燃，取得了显著成效。

由国家资助的多家公司及研究所曾以气、煤、油为燃料，在各种条件下进行了大量富氧应用实验，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%的富氧助燃可节能30%~50%等。

油田在用加热炉膜法富氧助燃技术改造试验

（１）压力比。富氧空气的渗透量与压力几乎呈
加热炉负荷率／％
正平衡效率／％
排烟处三原子含量Байду номын сангаас ％
排除过剩氧气含量／％
排烟处一氧化碳含量，％
空气系数
排烟温度／ ℃ 冷空气温度／。Ｃ排烟热损失／％未完全燃烧损失，％
线性关系，虽然压力高可获得较高的富氧空气通量，但会增加很大的动力消耗和设备投资。实际应
剩系数，减少热量损失，降低燃料消耗，还能优化火焰特性，延长设备使用寿命，减少烟尘、粉尘和
ＮＯ及ＣＯ等的排放，从而有利于净化环境，具有投资省、见效快、回收周期短等特点。
原态
２．Ｏ
１７１．１
节态
的渗透性，但降低了其选择性，即降低了富氧空气气率达到９．３６％。
４８ — —
油气田地面工程
（ｈｔ￣ｐ：／／ｗｗｗ．ｙｑｔｄｍｇｃ．ｃｏｎ）ｒ
第２卷第ｌ０期（２０１３．１０）（试验研究）
油田在用加热炉膜法富氧助燃技术改造试验
孟岚大庆油田设计院
摘要：膜法富氧助燃技术是根据加热设备的结构特点、燃料特性和运行工况，采用独特的
喷嘴，将富氧空气喷入炉膛燃烧区助燃的技术。在试验期间，火管壁未见明显烧损，避免了过
２油田加热炉富氧助燃系统

膜法富氧助燃技术用于石化行业新进展

膜法富氧助燃技术用于石化行业新进展
尹中升;沈光林
【期刊名称】《现代化工》
【年(卷),期】2012(32)12
【摘要】膜法富氧助燃技术,特别是局部增氧助燃技术在石化行业的应用越来越广泛,目前成功实施了9种窑炉。

主要介绍了该技术在芳烃加热炉、减压加热炉、油田加热炉和煤炉中的应用,不仅明显节能,而且延长炉龄和明显减少CO、CO2、NOx、SOx及粉尘的排放,指出局部增氧助燃技术在石化行业的节能减排和节约资源等方面将有广阔的前景。

【总页数】4页(P25-28)
【关键词】膜法富氧;局部增氧;助燃技术;加热炉;煤炉;节能;减排;新进展
【作者】尹中升;沈光林
【作者单位】天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ073.2
【相关文献】
1.膜法富氧局部增氧助燃技术首次在国内成功用于单元窑 [J],
2.膜法富氧助燃技术用于节能减排 [J], 尹中升;沈光林
3.膜法富氧助燃技术应用于工业锅炉节能减排的研究 [J], 柳俊霞;杨国斌
4.膜法富氧局部增氧助燃技术用于单元窑 [J],
5.膜法富氧助燃技术用于锅炉节能减排改造 [J], 沈光林;顾建明
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膜法富氧助燃技术用于锅炉节能减排改造

某一部位（燃油和燃气锅炉），使富氧喷嘴处在最需氧的地方；（３）富氧喷咀可以是一套，也可以是几套。

根据炉型、炉况和燃料等来优化确定；（４）锅炉本身基本不改动，仅通过加富氧来强化燃烧．使燃料尽可能在炉膛内用比较少的氧气完全及时的燃烧；（５）膜法富氧助燃装置不管采用正压操作系统或负压操作系统，其操作都比较简单，有关设备带自动控制或自动报警，还可以和锅炉连锁等，没有任何不安全因素。

４膜法富氧助燃主要技术参数１）富氧浓度：２３％～３０％（采用卷式组件时，最高可达３１％）：２）富氧流量：０．０４—５０，０００Ｎｍ３／ｈ：３）占地面积：一５ｍ２／（３００Ｎｍ３／ｈ富氧空气，正压法占地面积更小）：４）耗电：０．０５—０．１５ｋＷ／Ｎｍ３富氧空气；５）膜组件寿命１０年左右，而且免维护，终身优质服务；６）节能一般在２％一３０％之间，对炉窑和产品无任何副作用。

而且炉龄延长、稳定炉况、产品产量和质量均有所提高，烟气排放达标，投资回收期通常一年左右。

５适用范围膜法富氧助燃技术适用于各种锅炉和所有燃料。

对于发电锅炉，包括煤粉炉和循环流化床锅炉等，一般适用于１８０吨以下，热效率小于９０％的锅炉。

燃煤锅炉节能工程充分燃烧，显著改善环境状况，烟气排放全部优于国家环保标准（采用富氧前曾不同程度地冒黑烟）。

投资回收期一般在一年左右。

１）南阳油田４吨燃煤锅炉２００６年９月在南阳油田４吨燃煤锅炉上应用，采用的是局部增氧对称燃烧等技术，经中石化河南分公司节能监测站对比测试，平均节煤２９．７４％，热效率平均提高１５．９６个百分点，最高达１７．４４个百分点。

平均负荷提高１７．６９％，蒸汽压力提高３９％，炉渣可燃物含量下降５３．９％，排烟处ＣＯ下降９６．４％，固体未完全燃烧热损失下降４８．５％等。

（见图２）项目总投资１６万元。

节能效果：该项目节煤４２０吨／年，节约资金至少２０万元／年。

投资回收期小于０．８年。

６典型案例与效益分析膜法富氧局部增氧助燃技术在燃油、燃煤和燃气等炉窑上已经使用数十家，社会效益和经济效益均十分显著：平均节约燃料１０．９％，增产９．２％，产图２富氧助燃装置在４Ｔ／ｈ燃煤锅炉上应用品质量均有提高，窑炉寿命也相应延长，由于燃料ｓ州喘：基嚣芝方ｓＨＡＮＧＨ川ＥＮＥＲＧＹｙ，１２００８年第２期一。

膜法富氧助燃技术与应用.

q=σ (Tf 4 -Tp 4)
其中Tf－火焰温度，Tp－产品温度，δ 、k、σ 分别为
传导、对流与辐射换热系数。
富氧燃烧在窑炉上的运用原理
辐射换热是玻璃窑换热的关键
通过向窑炉内引入富氧助燃可以有效地提高燃烧温度，从而强化传热。由于玻璃窑炉内产品的熔解温度很高，窑炉内的换热主要是依靠辐射来完成的，传导与对流的单位换热量是与烟气温度和产品温度的温差(Tf-Tp)的
富氧浓度优化
燃烧的理论与实践告诉我们，不同温度下的能量，其使用效率是不同的，温度越高，能量的使用价值越高，反之价值越低。从图（1）中可看出以下重要的两点：
1. 助燃空气中氧含量越高，燃烧的火焰温度越高。 2. 空气中氧含量增加初期燃烧温度剧烈增加，而随着氧气浓度的进一步增加，燃烧温度增长迅速减缓，随着氧气含量再增加反而使火焰温度处于饱和状态。
2CO＋O2=2CO2 2H2S＋3O2=2H2O＋2SO2
富氧助燃技术原理
火焰理论温度与助燃气中氧含量的关系
助燃空气增加O 2
的浓度使得燃烧过程速度加快进而提高燃烧的温度，使得到能量的品级得到大大的提高。图一给出了天然气燃烧过程中火焰理论温度与助燃气中氧含量的关系曲线。
富氧助燃技术原理
一次方成正比，而且烟气与产品的传导与对流换热系数又很低，而辐射换热量是与烟气和产品温度的四次方的差成正比。因此，富氧
助燃提高了火焰温度使得窑内本已经占据传热统治地位的辐射换热得到大大加强。因此随助燃空气中氧浓度的增加，燃烧温度得以提高，产品在窑内吸收了更多热量，排出烟气带走的热量就减少，从而使利燃烧过程更加
22-24%氧浓度的开发应用，在保留原间歇造气工艺基础上，使产能增加。效果---投资回收期小于半年。

富氧助燃技术开通水泥高效节能新路径

富氧助燃技术开通水泥高效节能新路径节约资源和保护环境是我国的基本国策，推进节能减排工作，加快建设资源节约型、环境友好型社会是我国经济社会发展的重大战略任务。

日前，国务院印发《节能减排“十二五”规划》(以下简称《规划》)，要求各地认真贯彻执行，确保“十二五”期间实现节约能源6.7亿吨标准煤等节能减排目标。

我国节能减排形势极为严峻中央重拳出击加大管控力度记者在《规划》中了解到，由于我国产业结构调整进展缓慢，“十一五”期间，第三产业增加值占国内生产总值的比重低于预期目标，重工业占工业总产值比重由68.1%上升到70.9%，高耗能、高排放产业增长过快，造成结构节能目标没有实现。

“十二五”时期如未能采取更加有效的应对措施，我国面临的资源环境约束将日益强化。

从国内看，我国能源需求呈刚性增长，经济社会发展面临的资源环境瓶颈约束更加突出，节能减排工作难度不断加大。

从国际看，围绕能源安全和气候变化的博弈更加激烈。

部分发达国家凭借技术优势开征碳税并计划实施碳关税，绿色贸易壁垒日益突出。

全球范围内绿色经济、低碳技术正在兴起，不少发达国家大幅增加投入，支持节能环保、新能源和低碳技术等领域创新发展，抢占未来发展制高点的竞争日趋激烈。

我国能源利用效率总体偏低。

我国国内生产总值约占世界的8.6%，但能源消耗占世界的19.3%，单位国内生产总值能耗仍是世界平均水平的2倍以上。

2010年全国钢铁、建材、化工等行业单位产品能耗比国际先进水平高出10%—20%。

从这些比较的数字中不难看出，我国节能减排工作任重道远。

《规划》中指出了我国在节能减排工作中存在的主要问题，其中第一条就是，一些地方对节能减排的紧迫性和艰巨性认识不足，片面追求经济增长，对调结构、转方式重视不够，不能正确处理经济发展与节能减排的关系，节能减排工作还存在思想认识不深入、政策措施不落实、监督检查不力、激励约束不强等问题。

为此，《规划》中明确要求重点淘汰小火电2000万千瓦、炼铁产能4800万吨、炼钢产能4800万吨、水泥产能3.7亿吨、焦炭产能4200万吨、造纸产能1500万吨。

浮法玻璃熔窑制氧机富氧燃烧节能技术应的几个关键问题

浮法玻璃熔窑制氧机富氧燃烧节能技术应的几个关键问题随着全球能源危机的加剧，燃料价格的不断上涨，玻璃生产的成本越来越高。

因而，玻璃熔窑的节能降耗研究是一个具有重大战略意义的课题。

我国平板玻璃工业已具有相当规模，每年浮法玻璃生产线消耗重油200万吨以上，燃料成本占玻璃生产成本已由30％上升为40％左右，严重影响着行业的经济效益。

因此，玻璃行业对节能技术的需求非常迫切。

近年来，随着玻璃熔窑节能降耗技术研究的深入，开发节能玻璃配方、优化玻璃熔窑结构、改善玻璃熔窑控制技术、加强玻璃熔窑保温和余热利用等实现玻璃熔窑节能手段的研究已相当成熟。

在此背景下，要实现熔窑进一步的节能降耗，富氧燃烧技术应运而生。

特别是近几年来，富氧燃烧技术得到了迅猛发展，成为当今玻璃行业中最活跃的研究课题之一。

该技术推广应用也必将为浮法玻璃生产行业带来可观的经济效益及社会效益。

秦皇岛玻璃工业研究设计院承担且完成了国家发改委重点科技攻关项目“浮法玻璃熔窑富氧燃烧节能技术的研究开发”，并已于2008年在秦皇岛组织召开了该项目验收会。

经参会专家质询、讨论，验收组一致同意该项目通过验收。

现提出若干关键问题，供大家参考。

富氧燃烧技术应用过程中的关键问题1.富氧燃烧工艺路线的设计富氧燃烧工艺路线的设计大致如下：富氧气体收集系统→气体混合系统→富氧调节系统→富氧换向系统→富氧预热系统→气体流量调节分配系统→富氧喷嘴→玻璃熔窑。

不同的玻璃厂实施富氧燃烧，其工艺路线会略有不同，主要根据其气保车间的结构（单高还是双高）而定。

主要设备如下：富氧气体收集装置、气体混合装置、换向系统、富氧预热设备、富氧喷嘴以及相应的管道和阀门。

2.富氧气体的收集大部分采用单高空分法制氮的浮法玻璃厂气保车间所产生的富氧气体都是直接排放到空气中。

富氧燃烧技术就是利用这些被浪费的富氧气体，添加富氧气体收集系统，将富氧气体收集起来。

本系统不会对气保车间有任何影响，也不会影响到玻璃生产线的正常生产。

我国科学家首次揭示辣椒素改善血管功能及降压新机制

这项新技术的应用对促进我国节能减排具有重大现实意义，对推进我国工业炉窑节能改造技术进步具有积极的示范作
用。
我国科学家发现人体内导致肝癌的易感基因
军事医学科学院８月２日宣布，由该院院长、中科院院士贺福初领衔的蛋白质组学国家重点实验室在肝癌研究领域又有重大发现。实验室功能基因组学课题组在周钢桥研该究员的带领下，与国内多家单位合作，在人类染色体的特殊位置发现了一个容易导致肝癌的易感基因区域。一重大发这
耗用燃料约３亿吨标准煤。如果富氧助燃节能技术在１％０的
进军研发此类设备。本次会议上，该公司的 “ １Ｙ～Ｑ１５
２．ｘ２０动剪板机 ” 也通过了鉴定。（５４２０移科技日报）
工业炉窑上推广使用，按平均节煤率１％０计算，年可节约标准燃煤３０万吨，每吨标准煤按７０计算，年可产生社会００元经济效益２亿元；同时还可以减少排放烟气量４５万吨，ｌ２４
现不但有助于科学家们深入解析肝癌的发病机制，而且为肝癌的风险预测、早期预防和个体化治疗以及新型高效药物的筛选提供了理论依据和生物靶标。《自然・遗传学》同日在
线发表了这一原创性研究成果。我国是肝癌高发国家，每年新发病例３０万。为找到并确认容易导致肝癌的遗传易感基因，周钢桥课题组联合南京

富氧燃烧技术在天然气玻璃熔窑上的应用

富氧燃烧技术在天然气玻璃熔窑上的应用摘要：现如今全球能源问题层出不穷，致使在工业生产方面的燃料价格问题突出，尤其是在玻璃生产的过程中，由于燃料造价的不断上涨，导致玻璃生产过程中的成本造价也越来越高，因此在玻璃制造行业更加节能的技术被需求，随后富氧燃烧技术被挖掘出来并应用到天然气玻璃熔窑之上，富氧燃烧技术在玻璃熔窑上的应用得到了极大推广，并为玻璃制造业带来了可观的经济效益，基于此，本文探究并分析了富氧燃烧技术在天然气玻璃熔窑上的应用。

关键词：富氧燃烧技术天然气玻璃熔窑应用引言：对于一个玻璃制造厂的发展，其进行玻璃生产的燃料成本占总成本的35%左右，由于其占比的庞大，从而严重遏制了企业的经济效益的快速发展，因此对于玻璃行业使用更加节能降耗的技术是迫在眉睫。

而富氧燃烧技术是指在燃烧的过程中助燃所用的氧化剂的氧浓度含量高于原本空气中的氧浓度含量，可达到纯氧的情况，其促使燃烧更加的快速，同时产生的烟气量较少，使得最终的热损耗降低，从而达到节能的目的。

一、富氧燃烧技术的节能原理首先富氧燃烧技术在助燃的过程中采用丰富的含氧空气。

推动助燃器，可以提高整个燃烧过程的燃烧温度以及增强在燃烧过程中的传热效果。

在助燃的过程中，由于富氧的空气含量中氮气的含量会有所下降，进而使得最终产生的烟雾气体中的水蒸气的占比与二氧化碳的占比均会有所提高，而其中在燃烧时所产生的火焰中的黑度也会相应的发生变化，逐渐的增大。

在窑炉内进行燃烧的火焰温度，由于氧所占的体积分数的增加而明显提升。

其次，在富氧燃烧技术下，富氧燃烧可以有效的降低燃料在燃烧过程中的燃点温度与燃尽温度。

燃料在进行燃烧的过程中，其最终的燃点温度以及燃尽温度，所受到的影响因素较多，例如燃烧过程时的周围环境、原料在受热过程中的受热速度、空气中的氧含量与空气用量等，而富氧燃烧技术由于其氧含量较高，从而使得燃料在燃烧的过程中的燃点温度和燃气温度都得以有效的降低，在停留的相同一定时间内，燃料的燃点温度和燃尽温度的降低，有利于其在燃烧过程中释放热量的增加。

膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究_沈光林

膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究沈光林(中国科学院大连化学物理研究所,大连　116023)刘丁建林(江苏石油勘探局石油工程技术研究院,扬州　225261)李玉林(江苏省阜宁富氧节能环保工程有限公司,盐城　224400)摘　要　膜法富氧局部增氧助燃技术及装置已十分成熟,可用于各种窑炉,如锅炉、加热炉和窑等.如用于玻璃窑炉时,不但平均节约燃料11.8%,增产10.2%,而且玻璃质量提高,窑炉寿命延长,烟尘排放达标等,一般3～11个月就能收回全部投资,故具有显著的社会效益和经济效益.关键词　膜法富氧　局部增氧　助燃　窑炉　节能　环保分类号　TQ028　TK17　TK12　X51 膜法富氧技术,系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同,在压力差驱动下,将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术.和深冷法、PSA 法相比,膜法具有设备简单、操作方便和安全、起动快、规模可小可中、不污染环境、投资少、节能效果显著、用途广等.近年来已引起国内外的关注,是一项热门的重要科研及开发项目[1～5].它在制备富氧方面的应用正在迅速增长,并正在取代其他高成本且操作不方便的分离技术[2].工业发达国家称之为“资源的创造性技术”[3].据文献[4]报道:1982年世界气体分离膜销售量为三百万美元,而1992年猛增到一亿零五百万美元,平均年增长率为42.7%.中科院大连化物所自1986年起就开始了卷式富氧膜、组件、装置及其应用和开发的研究,并成功研制了“LTV -PS 富氧膜,用直径100mm ×1000mm 卷式组件及装置Ⅰ型”,1990年成功地用于玻璃窑炉助燃技术,被确认为国家“八五”新技术重点推广项目,膜法富氧助燃装置还被评为1991年度国家级新产品,并多次获国际博览会和展览会金奖等.富氧助燃,一般分为整体富氧和局部富氧两种,前者系指全用富氧来燃烧,所需投资非常大,后者则用约占所需普通空气量的1%～3%的富氧来助燃,故投资要少得多.局部增氧助燃技术包括“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术,正如同怎样加钢于刀刃上一样.膜法富氧局部增氧助燃技术是膜法富氧技术和局部增氧助燃技术等的有机结合.本文首先介绍膜法富氧局部增氧助燃技术用于燃油、燃煤及燃气锅炉上的一般工艺流程,然后研究其节能和根治污染的机理,最后介绍膜法富氧局部增氧助燃技术在国内外的应用进展.1　工艺流程对于大多数助燃系统,一般推荐使用负压操作收稿日期:1997-11-10第一作者:男,39岁,硕士,副研究员,课题组长第18卷　第2期膜　科　学　与　技　术V o1.18　No .21998年4月M EM BRAN E SCI EN CE AN D T ECHNO LOG Y Apr .1998流程,由于能耗较低,前处理简单,操作方便和安全,仅机/泵需日常维护,总投资较少等优点,有关流程示意图如图1.经过多年的应用和不断完善,该流程已日趋成熟,并且获得了发明专利.空气→过滤器→通风机→膜装量真空系统富氧空气脱湿系统→稳压系统→增压机→预热系统→喷嘴→窑炉图1　助燃系统流程示意图其中,过滤器:根据通风机量选取,有关指标为:可除去>10μm 的灰尘,阻力<0.980665kPa ;通风机:全压为2～9kPa ,风量约为富氧空气量的7～15倍;膜装置:由空气均配箱、卷式膜组件、真空均分器和外壳等组成;真空系统:包括真空泵和汽水分离器、调节阀、真空表等.真空泵要求在-66～76kPa 范围内有较大的抽气速率;脱湿系统:由L 型多孔气体混合器、水位调节显示器、除雾罩、进水脱湿箱和水位自动控制报警器等组成;稳压系统:由稳压罐、百叶挡板和放水阀等组成;增压机:风量比富氧量稍微大一些(一般不超过10%为宜),风压根据炉子和管路要求,一般在0.981～1.96kPa 之间;预热系统:要求阻力<0.490kPa ,富氧空气预热后温度应大于80℃;富氧喷嘴:与窑炉和燃料种类等匹配;脱湿系统、稳压系统、预热系统和富氧喷嘴根据炉型设计定做.2　膜法富氧局部增氧助燃技术用于节能和根治污染的机理[5～15]2.1　提高火焰温度因氮气量减少,空气量及烟气量均显著减少,故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高.但富氧浓度不宜过高,国内外研究均表明[6～7],富氧浓度在28%左右时为最佳,而这也正是膜法富氧的最佳浓度范围,因为氧浓度较高时,火焰温度增加较少,而制氧投资等费用猛增.2.2　加快燃烧速度,促进燃烧完全,从而根治污染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,天然气则高达10.7倍左右,故用富氧助燃,不仅能提高燃烧强度,加快燃烧速度,获得较好的热传导,而且由于温度提高了,将有利于燃烧反应完全,从而从根本上消除污染.2.3　降低燃料的燃点温度燃料的燃点温度不是常数,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.2.4　减少燃烧后的排气量用普通空气助燃,约4/5的氮气不但不参与助燃,还要带走大量的热量.如用富氧助燃,氮气量要减少,故燃烧后的排气量亦减少,从而能提高燃烧效率等.2.5　增加热量利用率富氧助燃,对热量的利用率会有所提高,如用普通空气助燃,当加热温度为1300℃时,其可利用的热量为42%,而用26%(体积分数,以下同)的富氧空气助燃时可利用热量为56%,增加33%,而且富氧浓度越大,加热温度越高,所增加的比例就越明显,因此节能效果就越好.2.6　降低空气过剩系数用富氧代替空气助燃,可适当降低空气的过剩系数,这样,燃料消耗就相应减少,从而节约能源.日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中,着重于降低空气过剩系数的研究.如他在一台热处理炉中经多次试验,将空气过剩系数从1.7降到1.2,平均节能达13.3%.3　膜法富氧用于助燃进展[1～15]膜法富氧用于助燃,对所有燃料(包括气体、液体和固体)和绝大多数工业窑炉如锅炉、加热炉等均实用.既能提高劣质燃料的应用范围,又能充分发挥优质燃料的性能,如用26.7%的富氧空气燃烧褐煤或用21.8%的富氧空气燃烧无烟煤所得到的理论燃烧温度T 与用普通空气燃烧重油得到的T 相当,说明用富氧烧煤可代替用空气烧油,这在我国煤多油少的情况下特别具有重要意义.下面分别介绍国内外膜法富氧用于助燃的进展.3.1　国外膜法富氧助燃进展早在80年代初,许多发达国家都投入了大量人力物力来研究膜法富氧技术,特别是日本,其通产省就资助组织了旭硝子等七家公司和研究所参加的第2期沈光林等:膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究·51　·“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,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.联邦德国在一座马蹄型蓄炉上用27%的富氧试验,使熔化率增加56.2%,能耗则下降20%,而熔化温度提高了100℃.瑞典、英国、德国在滚轧和铝熔炉装置上采用膜法富氧浓度25%～27%,节约燃料12%～28%,而原设备生产率提高17%～39%,美国WOLVERINE铜冶炼厂,采用29%的膜法富氧可节约燃料大于30%.文献[9～10]均报道:用30%的富氧助燃时可节约大约40%的天然气.此外前苏联、英国、法国、捷克等国均有膜法富氧用于助燃的报道.值得一提的是国外绝大部分用的是整体增氧来助燃,即所需空气全用富氧空气来代替,投资非常大,故国外还没有推广应用.还需说明的是国外已出现“全氧”,即用100%的纯氧来助燃,目的是消除氮氧化物.国内也有人想用“全氧”,但我们认为除非特殊领域非用不可一般锅炉使用很不现实.下面以10t燃煤锅炉为例来说明,如用我们的高新技术,仅需配富氧约140Nm3/h(标方/时),配电约13kW,占地约5m2,总投资才十五六万元,一般8至9个月就能收回全部投资.若用“全氧”来替代,需2500Nm3/h,配电约1700kW,占地约300m2,投资至少一千多万元.除非是特殊工艺需要,否则是决不能使用的.3.2　国内膜法富氧助燃进展早在1989年我国科学家就创造性地开发出“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术即局部增氧助燃技术.使用富氧量仅为所需空气量的1%～3%,而原来鼓风量和引风量均要下降20%～50%,这里包括机泵的选择和匹配,膜装置的优化组合,循环水的自动调节、控制和报警,常压富氧空气的除湿,富氧系统的稳压和增压,预热器和富氧喷嘴的设计、加工、安装和调试等关键技术,哪个环节出问题都会影响综合效果.经过8年多的不断完善,有关技术和系统等均已十分成熟,目前已推广20余家,包括燃油、燃煤和燃气窑炉,社会效益和经济效益十分显著.平均节约燃料11.8%,增产10.2%,产品质量均有提高,窑炉寿命也相应延长.由于燃料充分燃烧,显著改善环境状况,不少单位用富氧前曾因冒黑烟受到过环保部门的黄牌警告或罚款.用富氧后烟气排放全部低于国家环保标准,一般半年左右就能收回全部投资.表1是膜法富氧局部增氧助燃装置在北京玻璃六厂一号池炉运行五个月后的测试结果.表1　北京玻璃六厂一号炉试验结果测试项目有富氧助燃无富氧助燃差　值燃油耗量/kg·t-1130.13152.87-22.74熔化池火、空间温度/℃1660　1560　+100　烟气排气温度/℃320393-73全炉效率/%46.5538.65+7.95热损失/kJ·h-137490184858556-1109538玻璃熔化率/t·m-2·d-12.11.80.3玻璃质量等级B-C烟气排放标准低于国家排放标准冒黑烟增产率/%16.67节能率/%15对于工业锅炉,亦可使用膜法富氧局部增氧助燃技术,1997年10月13日在江苏油田的4t燃油锅炉上成功地进行了富氧节能试验,仅用40Nm3/h 的富氧空气.由江苏油田节能监测站监测,平均吨蒸汽节油为16.64%,通富氧后炉膛温度提高了约50℃,全炉热效率提高8.3个百分点,而且烟囱基本不冒黑烟.我们还分别在4t燃煤锅炉和30吨燃油锅炉上试验.前者是济南传染病医院的4t链条炉,仅用富氧量60Nm3/h,当时上富氧主要是解决排烟污染,用户根据我们提供的流程自行安装和调试,平均节煤在15%以上,烟气排放达标.后者是大连油脂化学厂,配富氧量约为300Nm3/h,设备于1996年1月末安装完毕,因当时没装重油流量计,仅做了初步试验.通富氧后烟囱黑烟立即消失,风机风门关闭1/3,蒸汽流量从28t/h增加到31t/h,而油压从2.1MPa降到1.9M Pa.本想春节后进行验收,后因市政府要求该厂动迁而搁浅.据文献[16]介绍,全国年产原油约140M t,每吨原油的总耗能约600MJ,其中1/3能耗用于原油蒸馏的加热炉,故全国每年仅炼油一项耗能相当于8Mt重油,若用我们的膜法富氧燃烧节能装置及技术来助燃,每年不仅能节约数亿元的燃料,而且能消除污染和延长炉龄等.　·52　·膜　科　学　与　技　术　第18卷目前我国的富氧燃烧节能装置及技术均已十分成熟,并均受专利保护,在应用方面亦取得不少进展,相信不久的将来膜法富氧燃烧节能技术及装置在各种燃油、燃煤和燃气锅炉、加热炉及窑炉等的应用方面将取得更大的经济效益和社会效益.参考文献1　王学松.膜分离技术及其应用.北京:科学出版社,1994.68～982　Weber W F ,Bowman W .M embranes replacing other sepa -ration technologies Chem Eng Prog ,1986,82(11):23～283　孙本惠.应用膜技术的经济效益.化工新型材料,1994,22(10):1～64　朱长乐,朱长铨,刘茉娥.化学工程手册:第18篇.薄膜过程.北京:化学工业出版社,1987.7～855　沈光林,李新培,赵宝泉.膜法富氧用于助燃的理论研究.膜科学与技术,1994,14(3):47～536　卫德沛.膜法富氧燃烧节能技术———在玻璃熔炉上的应用.中国日用玻璃协会,1993.87　毛月波,祝明星,刘益芳,等.富氧在有色冶炼中的应用.北京:冶金工业出版社,1988.4～3298　Sulpizio T E .O xy gen enrichment ———marke ts and processeconomics .In :1985Membrane T echnology /P lanning Con -ference .Cambridge :M assachusetts Oct ,1985.209　Kimura S G ,Bro wall W R .M embrane oxy gen enrichmentⅠ.Demonstration of membrane oxyg en enrichment fo r nat -ural g as combustion .J M embrane Sci ,1986,62:71～7910　Baker R W ,Cussller E L ,Ey kamp W ,et al .M embraneseparation systems :recent development .A nd future direc -tions .U S A .N oyes Data Corporation ,1991.207～24111　V onesh F A J R ,Watts C W .Fuel savings with o xygen en -richment for fo rging furnaces :Ⅱ.Industrial Heating ,1984,16～3512　张海涛.工业锅炉膜法富氧燃烧技术探讨.节能,1992(6):12～1513　钱锦棠.膜式富氧化燃烧系统.化工新型材料,1985,13(9):11～1514　沈光林.膜法富氧技术用于节能研究.化工进展,1996(5):45～4715　沈光林.膜法富氧技术及其应用研究.化工进展,1996(5):45～4716　中国炼油技术编委会.中国炼油技术.北京:中国石油出版社,1991.70～666Technology for the oxygen enrichment by membrane and the local increasing -oxygen supporting -combustion and its use in various furnacesShen Guanglin(Dalian Institute of Chemical Phy sics ,the Chinese Academy of Sciences ,Dalian 116023)Liu S u ,Ding Jianlin(Institute of Petroleum Engineering ,Jiangsu Petroleum Exploratio n Bureau ,Jiangsu Yangzhou 225261)Li Y ulin(Jiangsu Funing Rich Ox ygen Consevation of Energy &Environmental Protection Corp .,Yancheng 224400)A bstract Technology for membrane oxygen enrichment and local increasing -oxygen suppo rting -combustion has very matured and can been used various furnaces e .g .boilers ,kilns ,heating furnaces .For example ,w hen it is used for glass melting furnace ,it can not only reduce fuel consumption by 11.8%,increase the output of products by 10.2%,but also improve the quality of products ,prolong furnace life ,reduce atmospheric contaimination fo r environmental pro tection ,the all capital outlays are recouped usually in 3～11months ,and social and economical benefits are bo th notable .Key words membrane oxy gen -enriched air local increasing -oxygen suppo rting combustion furances en -ergy -saving environmental protection第2期沈光林等:膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究·53　·。

炉窑用富氧助燃节能率多少

炉窑用富氧助燃节能率多少工业炉窑采用富氧助燃技术节能率可达5%至20%燃料在燃烧时因缺氧会导致配备热效用低下，形成极大的动力糜掷。

7月28日从济南钢铁集团耐火资料有限公司传来喜讯，我国首台回转炉窑应用膜法制氧、富氧助燃节能装置在这里胜利运转，解析节能率达10.12%。

业内专家称，这项新技术的应用对促进我国节能减排存在巨大实践含意，对促进我国财产炉窑节能改造技术提高存在积极的树范劝化。

济南钢铁集团耐火资料有限义务公司采纳富氧助燃新技术，在石灰回转炉窑的节能改造工程中前后采纳了两台膜法制氧、富氧助燃节能装置。

经实际生产测试表达，炉窑火焰温度升高109℃，窑尾温度升高106℃，窑炉日生产本事提高12.34%，单元产品煤耗低沉10.31%，节能减排成就显著。

据膜法制氧富氧助燃节能装置的研制者之一，烟台华盛燃烧配备工程有限公司董事长姜政华介绍，富氧助燃的燃烧机理是高份子膜在压力差的劝化下使氛围中的氧气优先颠末，送入燃烧配备中，从而提高财产炉窑内氧气含量，大幅提高财产炉窑燃烧效用，使燃料在富氧燃烧中极大地转化成热能。

财产炉窑采纳富氧助燃新技术节能率可达5%—20%。

燃煤汽锅节煤率可达10%以上，并可提高汽锅出力10%以上。

据不彻底统计，我国现有各种财产炉窑约80万台，年耗用燃料约3亿吨。

如果富氧助燃节能技术上在10%的财产炉窑上推广应用，按平均节煤率10%合计，年可俭仆规范燃煤300万吨，每吨规范煤按700元合计，年可发生发火社会经济效益21亿元；同时还也许减少排放烟气量4254万吨，减少排放二氧化碳750万吨。

本文来源于制氧设备,变压吸附制氧,PSA制氧,VPSA制氧设备-昆山锦沪机械有限公司/blog/, 原文地址：/blog/post/210.html。

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。

膜法制氧

膜法制氧、富氧助燃节能装置特点介绍一、富氧助燃是一种最新节能环保技术。

近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃发展，有的国家要求全部新增工窑、工业锅炉不得用普通空气助燃，都得用富氧空气助燃。

例如：日本政府决定从1990年起，全部工业炉窑，包括：大型锅炉、工业用的中型锅炉、取暖用的锅炉、船舶动力装置的锅炉等都不得用普通空气助燃，都应用富氧空气助燃。

目前国内很多人把目光聚集到富氧燃烧技术开拓上。

烟台华盛燃烧设备工程有限公司吸取国内外先进技术的精华，弥补其缺陷，经过全体技术员工的努力研制发明了膜法制氧、富氧助燃节能装置，并申请国家发明专利（专利申请号：200610044641.2），填补了国内空白。

富氧流量范围为25m3/h-50000m3/h，富氧浓度28%-31%。

二、各种制氧方法的对比目前常用的空气分离制氧方法有三种：深冷法、PSA吸附分离法、膜分离法。

[详见下表]表1各种制氧方法的比较项目深冷法吸附分离法（分子筛）膜分离法高纯低纯产量/m3/h 5 0～100000 1000～100000 50～4000 25~15000纯度% 99.6 95.0 93.0 40.0压力/MPa 0.02～0.50 0.02～0.50 0.01 0.01电耗/kW.h.m-3 0.80～0.45 0.60～0.40＜0.40＜0.30启动时间/h 30 28 0.2 0.1产品成本中略低低最低设备投资高略低略低低综合利用有其它产品无无无操作性复杂较复杂简单简单设备占地大大中小表2各种制氧方法投资的对比当氧浓度达到30%左右，规模小于15000Nm3/h时，膜法制氧投资、维护及操作费用仅为深冷法制氧和PSA法（分子筛）制氧的2/3到3/4，而且规模越小，膜法制氧越经济。

三、膜法制氧、富氧助燃节能装置的原理、结构及用途富氧燃烧即增加助燃空气中的氧气含量完成的燃烧过程，简称OEC。

膜法制氧富氧燃烧技术推广应用刻不容缓--访烟台华盛燃烧设备工程有限公司董事长姜政华

膜法制氧富氧燃烧技术推广应用刻不容缓--访烟台华盛燃烧设
备工程有限公司董事长姜政华
魏东
【期刊名称】《化工管理》
【年(卷),期】2014(000)010
【摘要】关于膜法富氧燃烧技术及其相关话题，记者近日专访了烟台华盛燃烧设备工程有限公司董事长姜政华。

记者：我们知道，膜法制氧技术兴起于20世纪70年代，总的来说是起源于美国，兴起在德国，发展在日本；实际上，我国多年来也已经在一些小型工业锅炉和工业炉窑上实施，并且取得了成功。

但为什么经过几十年推进却没能在国内大面积的推广呢？
【总页数】3页(P59-61)
【作者】魏东
【作者单位】
【正文语种】中文
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