水泥回转窑富氧燃烧的有效应用
富氧燃烧技术：水泥行业节能降耗的“新式武器”
富氧燃烧技术：水泥行业节能降耗的“新式武器”中国建筑材料科学研究总院与武汉理工大学、X市水泥厂有限责任公司共同担当的“十二五”国家科技支撑课题——“水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx技术与示范应用”，历时3年，在保持和提高熟料煅烧效率、熟料质量的前提下，研究攻破了部分NOx在窑体内的自身消化，为削减水泥窑炉NOx排放供应多种技术途径，并进行多条生产线技术应用示范，达到显著的节能增产效果，被业内誉为节能降耗的“新式武器”。
NOx减排迫在眉睫NOx是典型的大气污染物，对环境具有严重的危害性。
中国建材总院等担当的这项国家科技支撑课题，基于国家节能减排及削减NOx排放的重大需求，结合水泥工业的生产技术水平和工艺技术特性，开展了富氧燃烧和分级燃烧及检测掌握技术的研究，这对掌握和削减NOx污染物排放具有着重要意义。
“十二五”期间，国家已将NOx列入了污染物减排指标考核体系。
水泥窑炉是NOx的高排放源，每吨水泥熟料的生产会产生约2.4千克NOx，一条年产60万吨水泥熟料生产线每年则会产生约1440吨NOx。
据统计，水泥行业NOx排放量占工业总排放量的8%~10%，是继火电厂、机动车后的第三大排放源。
在此背景下，GB4915-20XX《水泥工业大气污染物排放标准》中规定，水泥企业NOx排放限值为400mg/m3，其中重点地区排放限值为320mg/m3，以此严格限制水泥行业NOx排放量。
水泥行业NOx减排技术包括非催化还原技术(SNCR)、催化还原技术(SCR)、分级燃烧和低氮燃烧器技术等。
其中SNCR脱销效率达50%以上，但需要消耗大量的尿素、氨水等还原剂;SCR脱销效率可达80%以上，而目前国内仍处于研发与示范阶段，后两种技术可在不消耗其他物质的基础上，实现一定量NOx的削减，但脱硝效率往往不够抱负。
基于此，依据水泥窑炉的工艺技术特点，在保证甚至提高水泥熟料产量、质量和窑炉能效水平的同时，通过富氧燃烧技术和分级燃烧技术，掌握NOx的形成或促进NOx的分解，大幅度削减回转窑内NOx的排放，对我国水泥工业NOx 减排具有推动意义。
试论富氧煅烧在水泥窑上的应用
试论富氧煅烧在水泥窑上的应用摘要：当通过某种技术措施生产出高于当地空气中氧含量的气体，将这种气体称为“富氧气体”。
例如，在平原地区的空气中氧含量约为21%，将部分氧气混入这种空气中，则这种空气中的氧含量就高于21%，将这种空气就称为“富氧空气”或“富氧气体”。
当气体中的氧含量达到85%-100%时，将这种气体则称为“全氧气体”。
众所周知，燃料的燃烧就是剧烈的氧化，燃料要燃烧就必须有氧气供给，通常的燃料燃烧所需要的氧气都是利用空气中所含的氧气。
利用富氧空气或者富氧气体供给燃料燃烧之需，称为“富氧燃烧”，利用全氧气体供给燃料燃烧，则称为“全氧燃烧”。
关键词：富氧煅烧；水泥窑；应用；分析引言：据了解，富氧煅烧技术系采用比空气中氧含量高的空气来助燃，可以显著提高燃烧效率和火焰温度，但由于富氧成本较高，多年来未能进入利润较低的水泥行业，长久以来主要是应用在玻璃熔窑和金属冶炼等需要高温操作的行业。
随着膜法制氧技术的成熟和利用，富氧成本不断降低，在高温、高煤耗、低利润的水泥行业，应用富氧煅烧技术的时代已经到来。
1.富氧煅烧技术在国内外的发展简介迄今为止，人类消费的能源80%是通过燃烧途径应用的，而燃烧过程的排放物也是造成环境污染的主要来源。
如何提高资源的利用率，并在利用的同时尽可能地降低对环境造成的影响，各种高效率、低污染的燃烧技术应运而生。
富氧燃烧技术是高效燃烧技术的一种，发达国家将其称为“资源的创造性技术”，早已在燃烧的多个工程领域有所应用，都取得了显著的技术经济效果。
在美国，1984年将膜法富氧技术应用于铜冶炼炉，取得节能大于30%的显著效果。
在一个玻璃厂用23%的富氧空气燃烧，产量增加12.3%，节能约9%，成品率提高3%-10%，灰泡数量下降40%，炉龄延长了5-6个月。
在日本，近年来约有20家公司先后推出了富氧装置。
通过在以燃气、燃油和煤粉为燃料的不同工程中进行了富氧燃烧的应用试验，得出了以下结果：用23%的富氧空气燃烧可节能10%-25%，用25%的富氧空气燃烧可节能20%～40%，用27%的富氧燃烧可节能30%-50%等。
富氧煅烧在水泥窑上应用的可行性
富氧煅烧在水泥窑上应用的可行性天瑞集团水泥公司贾华平20130625◆富氧燃烧是不是伪科学◆富氧助燃能否加快煤粉燃烧速度，促进燃烧完全◆富氧助燃能否降低燃料的燃点温度◆富氧助燃能否提高火焰及窑内温度◆富氧助燃能否减少燃烧后的排气量◆不同的煤种如何使用富氧才更好◆在富氧情况下燃烧器是否需改进随着膜法制氧技术的成熟和利用，随着富氧成本的不断降低，在高温、高煤耗、低利润的水泥行业，应用富氧煅烧技术的时代已经到来。
“水泥窑炉富氧技术”已被列入“十二五”国家科技支撑计划，是中国建材总院承担的12个国家科技支撑计划课题之一。
一、富氧燃烧的节煤机理由于燃料在富氧中能够充分燃烧，从而大大提高了燃料的燃烧速度和燃尽率；由于富氧燃烧产物的热辐射会迅速增强，从而大大提高了水泥回转窑内的传热效率。
富氧煅烧将燃料本身具有的能量得以比较集中的释放出来，用在它该用的地方，从而减小了燃烧的边际效应，减少了由于不完全燃烧导致的它在不该用的地方继续燃烧造成的浪费，通过提高燃料能量的利用率实现了节能的目的。
同时，也可在一定程度上减少燃烧用风提高火点温度、减少废气排放降低热能损失。
5000t/d水泥窑富氧系统现场控制画面5000t/d水泥窑富氧系统中控运行画面1，煤粉在不同氧含量中的燃烧实验煤粉在不同的氧体积分数下，实验所得的热重分析（DTG）曲线如下图。
试验表明：①随着氧体积分数的增加，使DTG曲线向低温区移动,说明着火温度随氧体积分数的增加而降低；②随着氧体积分数的增加，使最大质量损失速率增大,说明煤的活性随氧体积分数的增大而增强；③随着氧体积分数的增加，使煤样燃烧的平均质量损失率增大,说明煤样的燃尽时间缩短,整体燃烧速率提高；④随着氧体积分数的增加，燃烧曲线的后部尾端变陡,说明煤的燃尽性能提高。
煤在不同氧体积分数下的DTG曲线热力学的热重分析曲线TG(Thermal Gravity Analysis)，指样品的升温速度与其重量减少速度的函数关系。
富氧助燃技术是水泥窑节能减排的最佳方式
富氧助燃技术是水泥窑节能减排的最佳方式1 富氧及助燃技术简介富氧是应用物理或化学方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量≥21%，用富氧空气进行助燃，称为富氧助燃，它是一项高效节能减排的助燃技术。
富氧目前主要有三种生产方式，即深冷法、VPSA法和膜法。
其中深冷法是利用空气为原料,通过物理的方法,把氧气从空气里分离出来，该法生产的氧气纯度高，设备庞大，需要专业生产人员，适用于大规模的生产。
VPSA法是近几十年发展起来的一种制氧工艺，具有投资少、能耗低、运行维护费用低、工艺条件温和（常温、低压）、工艺流程简单、自动化程度高、操作灵活性高（可随时开停）、建设工期短和安全性好等优点，因此得到国、内外大型气体公司和研究机构的广泛关注，并纷纷投入巨大的人力物力研究开发。
自九十年代开发成功高效锂基制氧分子筛后，变压吸附空分制氧技术开始迅猛发展并得到广泛应用。
而膜法是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，使空气中的氧气优先通过，获得氧气浓度和流量均十分稳定的富氧空气，适合于小规模富氧。
富氧助燃技术主要分整体增氧和局部增氧助燃技术2种，前者投资非常大，而且副作用多如NOX增加、炉龄缩短等！后者使用富氧量仅为所需空气量的1－15％，而原来鼓/引风量均要显著下降，其核心是通过专用富氧喷嘴把高品质的富氧送到产品最需要的位置，用尽可能少的氧达到节能减排和延长炉龄等综合效果！2 水泥窑加氧的意义富氧助燃技术用于水泥生产工艺，可改善燃料的燃烧工况，提高火焰温度及火焰黑度，缩短燃烧所需的时间，实现燃料的完全燃烧，从而加大火焰对物料的辐射传热能力提高整个系统的热效率，减少粉尘及 CO、CO2、SOX及NOX等有害气体的排放量，有利于节能减排，同时还能够稳定整个窑系统的热工制度，提高水泥的生产效率和质量，延长水泥窑的维护周期，减轻司炉工的工作强度并明显改善工作环境。
另在保持其他条件不变的情况下，使用富氧助燃技术可适当降低煤粉细度，从而减少煤磨的功耗而实现节能。
水泥行业富氧燃烧技术应用
1.富氧燃烧定义燃烧是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出光和热的过程。
富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度（根据实际情况可采用局部富氧和整体富氧），直至纯氧燃烧。
富氧燃烧对所有燃料（包括气体、液体和固体）和工业锅炉均适用，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，广义上讲凡是用空气参与反应的均可用富氧代替。
2.富氧燃烧节能机理①提高火焰温度。
②加快燃烧速度，促进煤粉燃烧完全。
③降低过量空气系数，减少排烟热损失。
④增加热量利用率，提高燃烧效率。
3.富氧燃烧意义煤炭灰分过高，热值过低，因此燃料在燃烧的过程中存在不完全燃烧，降低熟料生产质量，影响水泥生产效率和水泥质量。
富氧燃烧是解决燃料燃烧不完全最有利的措施，可以促进燃料的完全燃烧，提高整个系统的热效率，提高水泥生产效率和质量。
4.水泥富氧生产工艺4.1 热工制度对水泥熟料煅烧质量的影响研究表明，优质熟料主要特征是C3S+C2S矿物含量高，碱含量低，矿物晶粒粒径较细小均匀。
当生料工艺质量参数和粉磨细度、颗粒粒径分布、化学成分、有害成分等保持稳定不变的情况下，回转窑煅烧操作热工制度和煅烧温度、升温速率、峰值温度、保温时间、窑速和冷却速率等就决定了熟料硅酸盐矿物C3S和C2S的含量和活性，熟料中晶体尺寸大小，主要决定于水泥生料的易烧性和窑的煅烧操作热工制度的稳定性。
因此，回转窑的煅烧操作热工制度对硅酸盐水泥熟料煅烧质量产生重要影响。
（1 ）煤质的影响水泥企业对煤质要求并不低，对原煤品质要求主要体现在灰份、挥发份、含硫和发热量。
一般回转窑煅烧用煤质量要求灰分A≤30%，挥发分V在18%～30%，发热量Q dw≥5000kcal/kg，煤粉细度要求控制在8%～15%，煤粉在燃烧过程中存在不完全燃烧的现象并且煤粉燃烧后灰分全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上，造成熟料颗粒表面富硅化，从而改变熟料表层矿物成分，C3S含量下降，C2S含量上升，从而影响熟料质量，当前相应的对策措施，一是适度调整增加干法窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量，其比例控制在6：4左右，以增加分解炉中煤灰分与灼烧生料的混合程度，降低窑头煤灰对熟料质量的负面影响；二是采取窑尾分解炉与窑头喂煤质量分别控制，分解炉喂低热值煤，窑头喂高热值煤，可降低劣质煤对窑头熟料质量的不利影响。
富氧燃烧技术及工业应用
一．富氧简介及方式富氧是应用物理或化学方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量≥21%。
现有的富氧方式主要有：(1)增压增氧方式增压增氧主要用在飞机上,通过增加机舱内的压力,使空气密度增加,由于空气中含氧量的比例是一定的(氧在空气中的体积比为20 95%),空气密度增加后,空气中氧的绝对质量也增加,从而达到增加氧的目的。
(2)制氧机制氧方式制氧机制氧广泛用在各个领域,制氧机有3大类:第一是利用空气为原料,通过物理的方法,把氧气从空气里分离出来。
在1个大气压下,液态氧的沸点是-183℃,而液态氮的沸点是-196℃,当控制液态空气的沸点在-183℃以下高于-196℃时,液态氮首先蒸发,留下来的是液态氧,这种方法可制得纯度很高的氧气,再用很大的压力(一般150个大气压)压入钢瓶贮存起来,供工厂、医院使用,贮存在钢瓶的氧气还可向氧气袋充氧,供个人或旅行者使用。
平时我们所见的氧气瓶供氧、氧气袋供氧都是使用这种方法制出的氧气。
第二种是常压(或叫低压)制氧方法,所需压缩空气的压力在1ＭＰａ以内,这是近十几年发展起来的制氧方法,也叫膜制氧方法。
膜制氧方法的原理可参见文献。
第三种是ＰＳＡ分子筛制氧方法,ＰＳＡ分子筛制氧是使用一种变压吸附制氧设备,这种设备主要由空气净化系统,ＰＳＡ氧氮分离系统,氧气缓冲、检测系统等组成。
(3)化学制氧方式化学制氧是利用含氧化合物为原料,通过与催化剂的反应,制出氧气。
使用的含氧化合物必须具备两个条件:一是这种含氧化合物是较不稳定的,在加热时容易分解放出氧气;二是这种含氧化合物里含氧的百分比是比较高的,能分解放出较多的氧气。
一般用氯酸钾(分子式是ＫＣｌＯ3),它含氧的百分比达40%,在氯酸钾里加入少量黑色的二氧化锰(ＭｎＯ2)粉末,氯酸钾会迅速分解,有多量的氧气放出。
氯酸钾分解放出的氧气常用“排水集气法”收集,供试验、呼吸等使用。
氧立得就是利用这种原理制氧的。
二．富氧燃烧用比通常空气（含氧21%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。
水泥回转窑富氧燃烧的有效应用
水泥回转窑富氧燃烧的有效应用富氧燃烧技术的应用,一方面可使火焰温度及黑度提高,从而加强火焰对物料的辐射传热能力，同时因空气量减少,煤燃烬程度的提高,使燃料的燃烧效率提高,达到节能降耗，减少环境污染。
在燃烧空间中引入氧气，可在各类工业中用来增强燃烧过程，缩短燃烧时间。
在水泥回转窑中应用富氧燃烧的主要有三种方式◆把氧气引入主空气流，即引入主燃烧器中◆除了标准的空气燃料燃烧器外再利用一个氧化燃料燃烧器◆以及把氧气喷入回转窑，尤其是喷入装料和火焰之间的区域中以改进火焰特性。
把氧气引入水泥生产设备中的每一种方法都有它的优点，也有它的缺点◆比如，把氧气引入主空气流限制了能够被引入窑内氧气的总量，因为现代水泥窑只利用作为主空气流的总空气量的5-10%，为了把有用的氧气量引入窑内，需要大大提高在空气一燃料流中的氧气浓度。
增加氧气浓度将导致潜在的安全问题，因为在空气进入窑的燃烧区之前，燃料已与富氧的空气接触，从而可能过早燃烧，或者甚至造成爆炸。
◆由于煤燃烧速度的提高,使火焰长度缩短,若操作不当,易造成短焰急烧,使高温部分过于中,易烧垮“窑皮”及衬料,不利于窑的长期安全运转；◆由于N2的减少,导致窑内对流减弱,不利于对流热,并增加窑内温度的不均匀性和易产生热斑。
传统水泥生产的全过程煅烧工艺对能耗影响最大，其主要的影响来自热损失，系统大量排出的废气带走的热焓损失,熟料带走的热损失,窑体向外界散失的热量损失等。
采用富氧燃烧工艺增产节能主要以降低烟气总量，减少废气、熟料带走的热焓为目的,同时，与水泥煅烧工艺更有效率的工艺过程设计则以增强富氧与熟料之间的换热，回收并有效的减少熟料带走的热量损失为主要目的。
它的研究表明，有控制过程的富氧燃烧,可使废气排放量如CO,NOX等有害气体的产生量下降,有助于环保。
为其劣势而采取的措施为充分发挥富氧燃烧的优势而避免带来不利影响,必须在燃设备及工艺操作方面作相应调整,如采用新型的适于富氧燃烧的燃煤喷枪,或在煤燃烧时适当提高煤粉喷出速度,并努力实现烟气循环利用,加大窑内气流动量,改善窑内对流传热等,以满足生产对火焰长度及温场的要求。
浅析水泥窑富氧煅烧的节能减排效果
Ｎｏ ． ４ ２ ０ １ ５
江 旭 昌 ：浅 析水 泥 窑富 氧煅烧 的节能 减排 效果
专题 论
料 二氧 化碳 排放 量 约 降低 １ ６～３ ３ ｋ ｇ ／ ｔ 。 本 文 现 对 水 泥 窑 预分 解 窑采 用 富 氧煅 烧 的 节
净 风 管 道 通 过 燃 烧 器 喷 出 进 行 富 氧煅 烧 。试 验 结 果 表 明 ，在 高海 拔 烧 劣 质 低 挥 发 分 煤 的情 况 下 ，
气量 减少 ，因而可 以减少 窑尾 高 温风机 和排 风机 的 风量 ，减小 收尘 器 的规格 ，降低功 率 消耗 和基建 投 资 ，进一 步节 省燃 料 ，同时 还可 以降低 有 害气体 的
当通 过某 种 技 术 措 施 生产 出高 于 当地 空 气 中
燃料燃烧之需 ，称为 “ 富氧燃烧” ， 利用全氧气体 供 给燃料 燃烧 ，则称 为 “ 全氧燃 烧 ”。 由于全氧 燃 烧在 工程 上还存 在一 些技术 和经 济 问题 ，所 以现 在 还是 一种 纯理论 的探讨 和分 析 ，在工程 上至今 也 未 见有应用燃烧的实例 。利用富氧燃烧必须通过一定
金工业 和热 能工 程领域 中都早 有 工程应 用 ，最 近在 水泥 工业 的 回转 窑上也 有应 用 ，并 取得 了可 喜 的效 果 。因为水 泥 回转窑是 煅烧水 泥熟 料 的设备 ，在水 泥 回转 窑上 应 用 富氧 燃 烧 技 术 就 应 称 为 “ 富 氧煅
２ ０ １ ５ 年 第４ 期
能减排 效 果进 行浅 析 ，供有 关人 士参 考 。 １ 富 氧煅烧 技术 在 国 内外 的发 展 简介
迄 今 为止 ，人 类 消费 的能 源８ ０ ％是 通过 燃烧 途 径应 用 的 ，而燃烧 过 程 的排放 物也 是造 右或者更高一些 ，但不会超过２ ０ ％，能够降低脱硝系统的运行费用。
水泥富氧燃烧技术原理
水泥富氧燃烧技术原理水泥富氧燃烧技术是一种先进的燃烧技术，它通过提高燃烧过程中的氧气含量，优化燃烧环境，从而提高水泥燃烧效率，减少污染物排放。
本文将从富氧燃烧原理、水泥燃烧特性、燃料与氧气混合、燃烧室设计、排放控制等方面，详细介绍水泥富氧燃烧技术的原理和应用。
一、富氧燃烧原理富氧燃烧技术是指在燃烧过程中，通过提高氧气含量，使燃料能够更加充分地燃烧。
相比传统燃烧技术，富氧燃烧具有更高的燃烧温度和更快的燃烧速度，同时减少了不完全燃烧的情况，从而提高了燃烧效率。
在水泥工业中，富氧燃烧技术被广泛应用于提高水泥熟料的生产效率和降低能源消耗。
二、水泥燃烧特性水泥是一种由矿物质组成的无机材料，其燃烧过程相对复杂。
在水泥熟料生产中，需要经过高温煅烧和固相反应等过程。
富氧燃烧技术能够提高水泥燃烧过程的温度和速度，从而缩短煅烧时间，提高熟料产率和质量。
此外，通过优化燃烧环境，还能够减少热力型氮氧化物（NOx）等污染物的排放。
三、燃料与氧气混合在水泥富氧燃烧过程中，燃料和氧气的混合程度直接影响到燃烧效果。
为了使燃料和氧气能够充分混合，一般采用以下措施：1.燃料预热：将燃料预热到一定温度，使其与冷氧气混合时能够迅速引燃，提高混合效果。
2.氧气预热：将氧气预热到一定温度，减少其在管道中的阻力，提高氧气的流速和流量。
3.采用喷嘴混合：通过设计特殊的喷嘴，使燃料和氧气在喷嘴口处实现高效混合。
四、燃烧室设计燃烧室是水泥富氧燃烧过程中的重要设备之一。
为了提高燃烧效率，需要从以下几个方面设计燃烧室：1.提高燃烧室温度：通过增加燃料和氧气的浓度和提高其混合速度，提高燃烧室温度，从而提高燃烧效率。
2.控制燃烧速度：为了防止水泥熟料煅烧不充分或烧结过度，需要控制燃烧速度，使燃料在预定的时间内完全燃烧。
3.减少烟气和有害物质排放：通过合理设计燃烧室内部结构，减少不完全燃烧和热力型氮氧化物的排放。
同时，还可以采取其他措施如二次风口的设置等，进一步减少有害物质的排放。
富氧燃烧技术在水泥窑的应用
富氧燃烧技术在水泥窑的应用【摘要】富氧燃烧是一种高效燃烧技术，通过使用高于空气氧含量的助燃剂，能够有效缩短燃煤燃烧时间，提高燃烧效率和燃烧温度。
近年膜法制氧技术得到发展和利用，富氧燃烧技术成本大大降低，应用范围也随之扩大。
本文结合笔者多年的研究与实践，探讨富氧燃烧技术在水泥窑的应用，以供参考。
【关键词】富氧燃烧技术；水泥厂；水泥窑；实践应用水泥工业从诞生之日起至今，一直采用常规空气作为燃料燃烧时所需的氧气来源。
因此，围绕燃料燃烧所开展的节能技术主要是在此供氧方式基础上对窑头燃烧器的发展和创新，包括改变燃烧器气流和煤粉比例、改变气流的旋转方式、增加煤粉和空气的接触、优化燃烧火焰的形状和长度以及增加煤粉的适应性等。
然而，与理想的节能要求相比，当前应用的燃烧技术存在一些弊端。
在水泥工业中，相对于空气供氧的燃烧技术而言，富氧燃烧也不断显现出其优势：该技术可以降低尾气体积、减少该部分热量损失、提高火焰温度及黑度、加大火焰对物料的辐射传热能力、提高尾气中的CO2浓度以利于其捕集与封存等。
除此之外，该技术还存在一些潜在的优势，如可降低漏风量、减少窑尾结圈以及减小设备尺寸等。
因此，富氧燃烧技术为水泥工业发展低碳经济、节能减排、走绿色环保道路指出了一个新的方向，也不断实现着由概念到实际应用的转化。
1.水泥厂中富氧燃烧技术的应用方案1.1富氧空气的制取富氧空气的制取是富氧助燃技术实现应用的关键因素之一，也是国内外研究的主要课题。
目前，工业制氧方法大致可分为空气冷冻分离法、变压吸附法和膜法制氧三种方式。
（1）空气冷冻分离法。
该法是利用空气中氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气的方法。
首先，把空气预冷、净化（去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质），然后压缩、冷却，使之成为液态空气。
其次，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，最终将氧气和氮气分离。
（2）变压吸附法。
变压吸附法是利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧分离出来。
水泥回转窑富氧燃烧技术之所见
（ ２ ） 用 专 门的设备把 富氧气体 通 入 回转 窑并 以一定 的角度喷入 ， 使窑内缺氧区域 富集较高浓度 的富氧气体，
从而加强燃烧 和稳定火焰形 状 。
（ ３ ） 用富氧 空气代 替窑头送 煤风 与 窑尾 送煤 风 。 这
种助燃方 案主要应用于产气量较小 的情况 。 （ ４ ） 剩 余富 氧空气通 入 二次 风 和三次 风管处 ， 分 别 进 入回转 窑和分解炉。
处 于低浓度 区域。
１ ． ２ 富 氧 空气 的 制取
制 氧成本 、 设 备维 护等有 明显的优 势。 因此 ， 在现 代中
小 型水 泥生 产线 上使 用膜 法制氧 ， 是较 为经济 可行 的制
氧方 式 、
２ 水 泥 回转 窑 富 氧 燃 烧 技 术 实施 方 法
富氧空气的制取 是富氧助燃技 术实 现应 用的关键 因 素之一 ， 也 是 国内外 研 究的主 要课 题 。目前 ， 工业 制氧 方 法大 致可分 为 空气 冷冻分 离法 、 变压 吸附 法和膜 法制 氧
三种方式 。
钢铁 、 热 能工 程 等行 业 ， 连 续性 运 行 的新 型干法 水 泥生
具有节能效果 。（ ５ ） 熟 料产 量提 高。 窑简体 温 度升高 ， 热 损失减 少， 热效率提高。 谢 克平在 《 论水 泥熟料富氧煅 烧 的效 益 》 【 ４ 讲到： 富 氧煅 烧技 术 本身并无 神秘 与高端可言 ， 水泥熟 料 的煅 烧 特点 更不 会 因为有富氧 存 在就 可改 变 。 钢铁 行业 、 玻 璃
水泥 回转 窑富氧燃 烧 技 术 ， 是 指 比通 常 空气含 氧浓 度 高 的富氧 空气进 行 燃烧 ， 称 为富 氧燃烧 。 制氧 装 置 所 产 生 的氧气 ， 主要通 过 收集 箱 或气 囊进 行 收 集 存储 ， 通 过 引风机 输送 至使 用地 区域 ， 在 通过 收集 箱进 行稳 压收 集， 通 过 罗 茨风 机 输 送 、 氧气 控制 系统 调节 氧含量 和流 量， 最 后输 送 至使 用部 位 。相 比于 间歇性 生产 的玻 璃 、
水泥 富氧燃烧
水泥富氧燃烧水泥是一种常用的建筑材料，它主要是由水泥熟料、矿渣、石膏等原料经过煅烧和粉磨而成。
在水泥的生产过程中，燃烧是一个非常重要的环节。
富氧燃烧是一种可以提高燃烧效率和降低排放物的技术。
本文将对水泥富氧燃烧进行详细的介绍。
首先，我们来了解一下水泥生产过程中的燃烧环节。
在水泥生产中，燃烧主要发生在旋转窑中。
旋转窑是一种圆筒形的设备，水泥原料从旋转窑的上端进入，在旋转窑中不断高温下煅烧，最终得到水泥熟料。
在煅烧过程中，需要提供大量的热量，以加快化学反应速率。
传统的燃烧方法是使用空气作为氧化剂，但这种方法存在一些问题，比如氮氧化物和二氧化硫等有害物质的排放。
那么什么是富氧燃烧呢？富氧燃烧是指在燃烧过程中使用富氧气体，以替代常规燃烧中的空气。
富氧燃烧可以提高燃烧效率，降低燃料消耗，并减少排放物的产生。
具体而言，富氧燃烧可以提高炉内温度，促进煅烧反应的进行，并减少燃烧废气中的氮氧化物排放。
在水泥生产中采用富氧燃烧技术有以下几个优点。
首先，富氧燃烧可以显著提高燃烧效率，降低燃料消耗。
相对于传统的空气燃烧，富氧燃烧可以提高窑内温度，加快煅烧反应速率，从而减少生产时间，提高生产效率。
其次，富氧燃烧可以降低二氧化硫和氮氧化物等有害气体的排放。
氧气是一种很好的氧化剂，它可以提高燃料的燃烧温度，促使燃料中的有害物质充分燃烧，减少排放物的产生。
此外，富氧燃烧还可以减少气体中的二氧化碳排放，对环境保护具有积极的意义。
尽管富氧燃烧技术具有诸多优点，但在水泥生产中的应用还面临一些挑战。
首先，引入富氧气体需要一定的设备投入和运行成本。
例如，需要额外的氧气供应设备和氧化剂燃烧器等。
此外，富氧燃烧的操作也需要更高的技术要求，如对温度、氧浓度等参数进行精确控制。
这对工作人员的操作技能和监控系统的性能有一定的要求。
最后，富氧燃烧在实际应用中还需要进行更多的研究和实践，以验证其技术可行性和经济性。
总的来说，水泥富氧燃烧是一种有效的技术手段，可以提高水泥生产过程中的燃烧效率，减少排放物的产生。
干法水泥回转窑富氧助燃改造优选膜法富氧技术
干法水泥回转窑富氧助燃节能改造优选膜法富氧燃烧技术膜渗透法制取浓氧空气的过程没有发生物质的相变化和化学变化，制氧过程是在常温和低压下进行。
因此，膜法制氧装置具有设备简单，操作容易，安全可靠，能量消耗小，成本低等特点。
膜法制氧装置可将空气的含氧浓度从20.9%浓缩到28-31%左右。
这种氧浓度空气对各种窑炉的富氧燃烧是非常适中和安全的。
仅机泵须定期保养，无须专人看管。
进行水泥回转窑的富氧技术改造应在确保安全的前提下，提高经济运行能力、提高效率与出力。
富氧燃烧是强化燃烧而不是改动受热面，所以该工艺的安装不改变窑炉的原有结构和工作状态，富氧空气加入产生的温度等变化通过对风量和喂煤来调节，对窑炉的本身的性能和安全无任何影响。
结合干法水泥回转窑富氧喷煤的应用过程特点，在上述描述的多种方法中，尤其以膜分离方法为宜，原因如下：1）膜分离过程制取的氧气是热态的富氧气体，而变压吸附制取的氧气则是常温冷态的富氧气体，热态的富氧气体有利于富氧喷煤；2）膜分离过程制取的氧气是热态的富氧气体，而变压吸附制取的氧气则是常温冷态的富氧气体，热态的富氧气体不仅有利于富氧喷煤，而且因为膜分离富氧制取的氧气是热态的富氧，有效的回收了动力设备的压缩能，因此，其制氧能量消耗远低于变压吸附方法，可大幅节约运行成本：膜分离技术制氧时：鼓风机提供约2KPa的低压空气作为原料空气进入膜分离器，所作的压缩功很少，主要以真空泵做功抽取富氧，达到2倍的分离压力比以获得纯度约27%的富氧空气，也因为真空泵抽取富氧时2倍的压缩比所压缩的是富氧，因此，所做的压缩功变成了富氧的温升（约100℃），因此，回收了这部分压缩能源，制氧电力消耗低的多；变压吸附技术制氧时：鼓风机提供约39KPa的低压空气作为原料空气进入变压吸附系统的分子筛床层，因分子筛对吸附温度有严格的要求，超过35℃将大幅降低分子筛的吸附容量，进而降低产氧量，因此，鼓风机压缩的空气（约75℃）应先经水冷换热器冷却至常温（约25℃）后进入床层，也因此，鼓风机的压缩能不仅不能回收，反而要消耗大量的冷却水去冷却压缩气体形成的热能；当经过冷却的原料空气进入分子筛床层后，因吸附床层的分子筛吸附氮气而输出为富氧，装置出口为常温的富氧气体，当分子筛吸附饱和后，以真空泵做功抽取床层中的富氮气体并向大气排放从而使床层内分子筛彻底解吸，恢复吸附性能，也因此，该真空泵尽管抽至约-60KPa所做的功无法回收因压缩产生的压缩能；以制取12000Nm3/h,26%纯度富氧为例，采用常温空分工艺的变压吸附方法与膜分离方法的能源消耗比较如下：SSS实业膜分离制氧与变压吸附制氧，能源消耗比较表序比较项目采用膜分离工艺采用变压吸附工艺备注1 客户富氧空气量需求，m3/h 12000 12000客户富氧纯度需求26% 26%2 制氧装置流量需求，m3/h 10016.5 877.6制氧装置氧气纯度27% 90%制氧装置折成100%氧气的供氧量，m3/h2704.5 789.9 100%纯氧量制氧系统出口的氧气温度，℃120.0 25.0需要配入的空气量，m3/h 1983.5 11122.4空气氧含量20.95% 20.95%混合后富氧气流量，m3/h 12000 12000混合后富氧气纯度26% 26%3 制氧装置鼓风机升压，Kpa 1.5～2.5 39.2制氧装置鼓风机流量，m3/h 80132 10970制氧装置鼓风机装机轴功率，KW 93.5 146.3制氧装置真空泵升压，Kpa 50 60制氧装置真空泵抽速，m3/h 20033 15358制氧装置真空泵装机轴功率，KW 350.6 243.2制氧装置总装机轴功率，KW 444.1 389.4制氧装置名义单耗，KW/m3氧气0.044 0.444 27%/90%纯度电力消耗折成100%氧气纯度的单耗，KW/m3 0.164 0.493 折算成100%纯氧量的电力消耗4 混合前制氧装置制取的富氧带入热量,KJ3655935.3 242921.9富氧空气的定容比热容0.718KJ/kg.k 常温25℃下富氧具有的焓值,KJ 2772522.2 242921.9 常温富氧焓值富氧因温升带入焓值，KJ 883413.1 0.0混合前富氧带入的焓值即显热折算成KWH245.4 0.01W.S=1J，1KWH=1000*3600J 热工回收效率55.3% 0.0%两种制氧方法实际功率消耗,KW 198.7 389.4 实际功率消耗折算成26%的富氧单耗,KW/m3 0.017 0.032年可节约能源折算成电力，万KWH 152.6 0.0 按年运行8000小时计折算成年可节省电力成本，万元91.6 0.0电费按0.6元/KWH计算5 结论SSS实业膜分离制氧因有效的回收了主要动力消耗的压缩功使之成为热能回到富氧气体内，不仅因此制取的是热态富氧有利于助燃，而且还因回收热能进一步的节约了制氧电力消耗更有利于节能，如上述计算，按同等的制氧量与氧气纯度，两种制氧方法的能源利用率差异巨大，SSS实业膜分离制氧技术比较变压吸附制氧技术而言，其制氧本身的能源消耗远低于变压吸附方法，一套12000m3/h，26%纯度氧气需求的制氧系统，年运行8000小时计，电费按0.6元/KWH计，年节约电力152.6万度，节约电费91.6万元，经济效益非常显著！3）辅助能源、冷却水消耗低：以供氧纯度26%，供氧量12000m3/hr为例，因为膜分离所需要配入的空气量为少于变压吸附所需配入的空气量，因此，所需的这部分配入空气的能源消耗也较变压吸附低；此外，变压吸附因为需要将鼓风机升压后的气体冷却至常温，因此，要消耗大量的冷却水去冷却气体，还有，为提高真空泵的真空度，通常还需要消耗软化水加入真空泵去提高真空度，而膜分离设备则无需消耗这些冷却水，更无需消耗软化水；4）可靠性高：膜分离过程是静态分离，设备极其简单、故障率低，可靠性非常高；而变压吸附制氧过程是动态分离，无论双塔还是多塔，需要很多阀门进行切换，可靠性与膜分离相比要差的多；5）安全，即开即用，产氧迅速：膜分离设备与变压吸附制氧过程均是纯物理过程制氧，无相变等，安全性好，两种设备的启停都可实现即开即用，尤其膜分离设备，泵开即开，泵停即停，无需复杂的控制手段，开机5分钟即可达到供氧纯度，变压吸附过程则需大约40分钟才能产生符合要求的氧气；6）设备供货周期短：膜分离设备为模块化拼装设备，设备供货周期短，无需复杂设计，以供氧纯度26%，供氧量12000m3/hr为例，一般交货周期为2个月，而变压吸附则至少需要4个月的交付周期；7）占地小、可模块化扩产：膜分离设备为模块化拼装设备，可跟随客户安装场地任意摆放，无需特定的安装位置要求，占地面积较变压吸附小的多的多，并且，可随意增加模块扩展产量，而无需担心变更原系统；综上述，采用膜分离富氧技术进行干法水泥回转窑富氧喷煤是首选的技术路线。
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。
水泥窑富氧燃烧技术的应用及分析
2021年第2期No.22021新世他水泥导报Cement Guide for New Epoch中图分类号：TQ172.625文献标识码：B文章编号：1008-0473(2021)02-0034-02DOI编码：10.16008/ki.1008-0473.2021.02.006水泥窑富氧燃烧技术的应用及分析李乐意1轩红钟2刘守信彳1.安徽海螺水泥股份有限公司，安徽芜湖241000;2•安徽海螺建材设计研究院有限责任公司，安徽芜湖241002摘要在5000t/d熟料生产线实践富氧燃烧技术，取得了较好的节能降耗效果：烧成系统热效率提高，用风量减少，系统阻力降低；烧成系统煤耗降低约5.0kg.ce/t.cl；因制氧系统需要电能，熟料综合电耗升高约1.5〜2kWh/t.cl o关键词水泥窑富氧燃烧节能降耗0引言富氧燃烧是一种高效燃烧技术⑴，通过使用高于空气氧含量的助燃剂，能够有效缩短燃煤燃烧时间，提高燃烧效率和燃烧温度。
近年膜法制氧技术得到发展和利用，富氧燃烧技术成本大大降低，应用范围也随之扩大。
各研究机构和水泥企业陆续开展窑内富氧燃烧技术的研究和实践。
中国建筑材料科学研究院王俊杰等⑵通过理论计算和实验研究分析了窑内富氧燃烧技术效果，发现煤粉燃烧温度取决于煤粉颗粒周围的氧浓度。
廖斌等⑶采用数值模拟分析研究水泥窑富氧燃烧技术，发现将窑内富氧燃烧用于熟料生产线，可以节约燃料，达到节能减排增效的作用。
可见，窑内富氧燃烧技术在水泥窑节能降耗理论研究中取得较多成果4役本文以CZ 海螺某5000t/d熟料生产线实践窑内富氧燃烧技术为研究对象，研究窑内富氧燃烧技术对熟料生产过程的影响及效果。
1富氧燃烧技术改造措施窑内富氧燃烧技术改造整体分为烧成系统和制氧供氧系统。
采用新式深冷直送法制取富氧空气（见图1）,通过窑头多通道燃烧器，以一次风形式将富氧空气引入干法水泥回转窑内。
2富氧燃烧技术实施效果2.1富氧燃烧对窑系统影响窑内富氧燃烧是一种高效强化燃烧技术⑹，显著提高煤粉燃烧温度和缩短燃尽时间，将煤粉的热量集中释放。
纯氧燃烧技术在水泥旋窑的应用分析
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纯氧燃烧技术在水泥旋窑的应用分析
梅 朝 鲜
绵 阳职 业技术 学 院 （２０ ０ ６ １０ ）
摘 要 ： 纯 氧 燃 烧 技 术 在 水 泥 旋 窑 上 应 用 作 了 经 济 上 及 技 术 上 的 分 析 ， 果 认 为 水 泥 旋 窑 采 用 纯氧 燃 烧 具 对 结 有提 高 热 效 率 、 低 窑 内 气体 流 速 、 少环 境 污 染等 优 点 。 降 减
表 现 近 年 来 在 玻 璃 窑 上 应 用 纯 氧 燃 烧 在 欧 美 已 成 为 一 种
３ 纯 氧 燃 烧 技 术 在 水 泥 旋 窑 的 应 用 分 析 及 优 越 性
３． 效 率 提 高 １热
因空 气 中 氧气 只 占 ２ ％，空气 助 燃 时 ７ １ ９％的无 用 气 体要 被加 热 然 后又 被排 放 ， 凶此 热 效率 很 低 。 而纯氧 燃烧 时烟 气 量 大 大减 少 ， 其带 走 的热 量 相应 减 少 。假设 出预热 器废 气 温 度 为
用 了纯 氧燃 烧 技 术 。
２纯 氧燃 烧 技 术 应 用现 状
纯 氧 燃 烧 技 术 最 早 主 要 被 应 用 于 熔 块 行 业 及 窑 龄 较 长
而 在 水 泥 厂 目前 还 是 主要 采用 常规 空气 燃 烧 技 术 ， Ｆ 以 将 对 其采 用 纯 氧燃 烧技 术 的可 行性 及 优 越性 进 行探 讨 。
２防止 裂 缝 的措 施
为 了防止 裂缝 ， 轻 温 度 应 力 可 以 从 控 韦 温 度 着 手 。 减 １ Ｊ 控 制 温 度 的 措 施 如 下 ： 采 用 改 善 骨 料 级 配 ， 干 硬 性 １ ） 用 混 凝 土 ． 混 合 料 ， 引 气 剂 或 塑化 剂 等 措 施 以减 少 混 凝 土 掺 加 中 的水 泥 用 量 ： ） 合 混凝 土 时 加 水 或 用 水 将 碎石 冷 却 以降 ２拌
水泥生产制备全氧燃烧、富氧燃烧技术推广方案(二)
水泥生产制备全氧燃烧、富氧燃烧技术推广方案一、实施背景当前，全球水泥产业面临着能源消耗量大、环境污染严重等问题。
在中国，水泥行业是二氧化碳排放的主要来源之一，占全国总排放量的约5%。
为了响应国家节能减排政策，降低水泥生产过程中的能源消耗和环境污染，推广全氧燃烧和富氧燃烧技术成为水泥产业结构改革的重要方向。
全氧燃烧和富氧燃烧技术作为新型的燃烧方式，具有高效、环保等优点，已经在玻璃、钢铁等行业得到了广泛应用。
在水泥行业中，采用全氧燃烧和富氧燃烧技术能够大幅度降低能源消耗和二氧化碳排放量，同时提高水泥熟料的质量和产量。
因此，本次推广方案旨在加快全氧燃烧和富氧燃烧技术在水泥行业的应用，促进水泥产业的可持续发展。
二、工作原理1. 全氧燃烧技术全氧燃烧技术是指使用纯度为95%以上的氧气作为燃料进行燃烧，燃烧过程中不产生氮气，从而减少了氮氧化物的生成。
与传统空气燃烧相比，全氧燃烧具有更高的火焰温度和更快的燃烧速度，能够使燃料更充分地燃烧，提高能量的利用率。
此外，由于燃烧过程中没有氮气的参与，可以减少废气排放量和处理成本。
2. 富氧燃烧技术富氧燃烧技术是指将空气经过分离处理后，将氧气浓度提高到21%以上进行燃烧。
与传统空气燃烧相比，富氧燃烧可以增加燃料的燃烧效率，减少废气中一氧化碳和碳氢化合物的含量。
同时，由于氧气浓度的提高，火焰温度也会相应提高，有助于加速燃料的燃烧反应。
此外，富氧燃烧还可以减少氮氧化物的生成，降低废气处理成本。
三、实施计划步骤1. 技术调研和设备选型在推广全氧燃烧和富氧燃烧技术之前，需要对各种设备和技术进行充分的调研和比较，选出适合企业实际情况的设备和技术。
同时，需要对企业的生产线进行全面评估，确定适合改造的环节和设备。
2. 设备安装和调试根据企业实际情况，制定详细的设备安装和调试计划。
在安装过程中，需要注重安全和质量控制，确保设备的稳定性和可靠性。
在调试过程中，需要对设备进行充分的测试和调整，确保设备的正常运行和性能达标。
全氧燃烧技术在水泥窑的应用分析
３５ 降低 漏风 量 ． 前 面 已提 到 ， 以煤为 燃料 的水 泥 窑 ， 消耗 １ 积 体 的氧气 大 约转 变 为 １ 体积 的二 氧 化碳 气 体 ， 因此 ， 烟
３２传 热效 率提 高 ．
在高温状态下 ， 传热主要以辐射传热为主。 对分
本 以煤 为 燃 料 ， 采用 空气 助燃 ， 若 由化 学反 应方 程式
Ｃ ｓ＋Ｏ （ ） Ｏ （ ） 即 １ 积 的氧 气大 约转 变 为 １ （ ） ｇ ＝Ｃ ｇ ， 体
体积 的二 氧 化碳 气体 ， 因此 ， 气 中无辐 射 能力 的氮 烟
气还 是 占绝 大部 分 。 而全 氧燃 烧 的烟气 产 物 中主要
因空气 中氧 气 只 占 ２ ％ ，空 气 助燃 时 ７ ｌ ９％ 的
无 用气 体要 被加 热 然后 又 被排 放 ， 因此 热 效率 很 低 。 而 全氧 燃烧 时 烟气 量大 大 减少 ，其带 走 的热 量相 应
烟气 量大 大 减少 ， 内气 体 流速 降低 ， 而 降低 窑 内 窑 从 扬尘 ， 也必 然 降低 粉 尘 的排放 。因此 ， 氧燃 烧技 术 全
为纯 氧燃 烧不 仅 能 大大 降 低 Ｎ ｘＣ Ｏ 、Ｏ、粉 尘 等 污染 物 的排放 ， 且 在节 能 、 高 产 量 和 质 量 、 少 设 备 而 提 减 投 资 和 节省 厂 房 场 地 等诸 多 方 面 都 有 良好 的表 现 。 近 年来 在玻 璃 窑上 应用 纯 氧燃 烧 在欧 美 已成 为 一种
趋 势 ， 用范 围覆 盖各 种玻 璃 产 品和窑 型 。目前 中国 应
是二 氧化 碳 和水 蒸气 ， 很显 然 ， 氧燃烧 的传热 效率 全 要高 于空 气 助燃 的传 热效率 。 ３３ 窑 内气体 流速 大 大降低 ＿
磁致气流富氧助燃系统在水泥行业的应用
磁致气流富氧助燃系统在水泥行业的应用磁法富氧燃烧技术的应用,一方面可使火焰温度及黑度提高,从而加强火焰对物料的辐射传热能力，同时因空气量减少,煤燃烬程度的提高,使燃料的燃烧效率提高,达到节能降耗，减少环境污染。
在燃烧空间中引入氧气，可在各类工业中用来增强燃烧过程，缩短燃烧时间。
水泥窑主要分立窑和回转窑两大类。
将富氧助燃技术用于水泥窑，富氧燃烧不仅能使燃料的燃烧时间大大缩短,有利于提高燃料的完全燃烧程度,而且还能提高火焰温度和黑度,从而改善窑内的传热条件,使窑的产量提高,热耗下降。
这一措施经计算在技术上是可行的，富氧燃烧对燃料的燃烧速度和燃尽度的提高作用十分明显，为缩短烧成时间，提高煅烧产质量提供了必要保证和可能；通过多年的调研和分析后也认为，富氧助燃技术，用于水泥窑的节能减排同样意义重大。
1 富氧燃烧缩短燃料完全燃烧所需的时间随着富氧浓度的提高，煤粉的燃烧时间缩短。
如富氧的浓度提高到25%时，煤粉的燃烧时间可缩短16%左右。
在空间尺寸不变的情况下，由于煤粉燃尽时间的缩短，煤粉燃尽的程度自然提高，这就减少了煤粉的不完全燃烧所造成的热量损失，达到节能的目的。
另外 CO、NOx 等有害气体生成量也相应减少，有利于环保。
2 富氧燃烧提高了窑内气流对物料的辐射传热速率在水泥回转窑内火焰向物料传热的主要方式是辐射传热，而窑内气流对物料的辐射传热速率又主要取决于气流的温度和气流的黑度，二者越高，辐射传热量就越多，这可以通过富氧燃烧来达到此目的。
由于空气中氧气的浓度提高，相应可减少空气量，使得进入燃烧室的 N2量下降，火焰的总体积下降 (即火焰的体积流量下降)。
在燃料的加入量不变的情况下，火焰的温度相应提高，提高的程度主要取决于空气中氧气的浓度。
如某厂水泥回转窑的台时产量为 26t/ h。
煤耗为 0.25kg/ kg熟料，每小时烧煤量6500kg,燃烧带的过剩空气系数为 1.1。
燃煤的理论空气量为6Nm3/kg(煤)。
富氧技术在水泥工业中的应用效果探讨
C€MEtiT2022.N〇.6富氧技术在水泥工业中的应用效果探讨陈建南，易建荣，殷昭波(中材国际工程股份有限公司，江苏南京211100)摘要：本文介绍了富氧技术在水泥工业使用的状况，分析了应用效果不理想的原因，主要是富氧空气用量不足、富氧 空气制取方式、加入方式、系统设备尺寸不合适等原因，也提出了富氧技术在水泥工业的使用要点及其优越性关键词：富氧技术；水泥工业应用；使用效果；应用要点中图分类号:TQ172.622.26 文献标志码：B文章编号：1002-9877(2022)06-0028-03 DOI: 10.13739/ki.c n ll-1899/tq.2022.06.0091问题的提出富氧技术用于水泥工业烧成系统的研究和实践 屡有报道[W]。
但实际应用效果并不如有色冶金工业 和其他工业。
现在似乎形成了一个共识：由于新型 干法水泥生产技术的发展，预热器、分解炉、多通道 燃烧器、第四代篦冷机等技术的应用，富氧燃烧技术 在水泥行业似无用武之地，只有采用劣质燃料或在 高原条件下的水泥厂，或者急需进一步地降低单位 熟料热耗的企业，使用富氧技术才是合适的。
从现有几个采用富氧技术的水泥生产线的实际 使用情况来看，北京琉璃河水泥厂、鱼峰集团柳州公 司、天瑞水泥集团、中国拉法基水泥、宁夏赛马水泥 集团等都实际使用了富氧技术，而中国建材筑料科 学研究总院就富氧煅烧技术立项申请国家“十二五”节能技术支撑项目基金，进行过理论研究和实践探 索。
天津水泥工业设计研究院郭涛、彭学平等都撰 文研究过这一课题。
但这一节能技术为何没能广泛 推广和应用，除了以上“业内共识”之外，还存在哪 些原因呢？2富氧技术在水泥工业中应用效果不佳的原 因2.1富氧空气用量不足采用富氧锻烧技术后，当各燃烧点的助燃空气 中氧含量较低，烧成系统漏风点较多，或者废气的空 气过剩系数偏大时，会抵消富氧燃烧带来的局部燃 烧速度的提高、火焰辐射强度的增加，以及废气量减 少带来的单位热耗降低。
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水泥回转窑富氧燃烧的有效应用
富氧燃烧技术的应用,一方面可使火焰温度及黑度提高,从而加强火焰对物料的辐射传热能力，同时因空气量减少,煤燃烬程度的提高,使燃料的燃烧效率提高,达到节能降耗，减少环境污染。
在燃烧空间中引入氧气，可在各类工业中用来增强燃烧过程，缩短燃烧时间。
在水泥回转窑中应用富氧燃烧的主要有三种方式
◆把氧气引入主空气流，即引入主燃烧器中
◆除了标准的空气燃料燃烧器外再利用一个氧化燃料燃烧器
◆以及把氧气喷入回转窑，尤其是喷入装料和火焰之间的区域中以改进火焰特性。
把氧气引入水泥生产设备中的每一种方法都有它的优点，也有它的缺点
◆比如，把氧气引入主空气流限制了能够被引入窑内氧气的总量，因为现代水泥窑只利用作为主空气流的总空气量的5-10%，为了把有用的氧气量引入窑内，需要大大提高在空气一燃料流中的氧气浓度。
增加氧气浓度将导致潜在的安全问题，因为在空气进入窑的燃烧区之前，燃料已与富氧的空气接触，从而可能过早燃烧，或者甚至造成爆炸。
◆由于煤燃烧速度的提高,使火焰长度缩短,若操作不当,易造成短焰急烧,使高温部分过于中,
易烧垮“窑皮”及衬料,不利于窑的长期安全运转；
◆由于N2的减少,导致窑内对流减弱,不利于对流热,并增加窑内温度的不均匀性和易产生热斑。
传统水泥生产的全过程
煅烧工艺对能耗影响最大，其主要的影响来自热损失，系统大量排出的废气带走的热焓损失,熟料带走的热损失,窑体向外界散失的热量损失等。
采用富氧燃烧工艺
增产节能主要以降低烟气总量，减少废气、熟料带走的热焓为目的,同时，与水泥煅烧工艺更有效率的工艺过程设计则以增强富氧与熟料之间的换热，回收并有效的减少熟料带走的热量损失为主要目的。
它的研究表明，有控制过程的富氧燃烧,可使废气排放量如CO,NOX等有害气体的产生量下降,有助于环保。
为其劣势而采取的措施
为充分发挥富氧燃烧的优势而避免带来不利影响,必须在燃设备及工艺操作方面作相应调整,如采用新型的适于富氧燃烧的燃煤喷枪,或在煤燃烧时适当提高煤粉喷出速度,并努力实现烟气循环利用,加大窑内气流动量,改善窑内对流传热等,以满足生产对火焰长度及温场的要求。
制氧设备及成本的限制
但随着社会对节能环保要求的日趋强烈以及高效制氧技术的发展,富氧燃烧在水泥窑的应用已经成为现实，赣州川汇气体设备有限公司的膜法富氧助燃装置推动了膜法富氧水泥生产的新篇章，使我国水泥行业倍感振奋，为水泥的新利用注入了新血液。
川汇气体设备制造有限公司按照“全氧、富氧燃烧技术改造节能评价方法”对这种技术的装置进行了测试。
测试表明，在不增加燃料的前提下，炉窑火焰温度相对提高了180℃—200℃！经测试，可节约燃煤11.19%，节能率
达到10.03%，一台水泥回转炉窑（1000吨/天）年节煤达5169吨，如此显著的节能效果令公司赞叹不已：
针对水泥回转窑的富氧燃烧过程有别于其它一般的、通常的富氧燃烧概念，倡导一种与水泥回转窑熟料生产工艺相结合的全富氧燃烧方法，富氧作为氧化剂加入到煅烧窑里。
如下措施实现工艺目的
1）、在主空气中引入经预热的富氧空气，以实现强化燃烧。
传统上，氧化剂在常温下(大气温度)于燃烧空间附近直接引入水泥生产设备，这将导致一系列的不利于窑炉燃烧的问题经预热的富氧空气的引入，有助于燃烧过程，容许燃料更迅速点火和燃烧，而且，因为是热的氧化剂与燃料混合，能迅速引发点火，不仅增强了燃烧过程，对辐射也具有积极的影响，其基理与上述介绍相同
2）、在次级空气流的上游增加富氧空气流，增强对熟料的冷却的同时预热了富氧空气由于氧气引入而使窑生产率的增长会造成现有燃烧空气的减少，它间接的降低了熟料冷却器的冷却能力，因而使得离开回转窑的熟料过热，热量损失巨大。
赣州川汇气体设备制造有限公司水泥富氧助燃通过在熟料冷却器之前将现有空气量添入显著数量的氧气，增加了通过熟料冷却器的总气体流量，从而减少了这种负面影响，它不仅由于补充冷却了熟料，而且由于把喷射进入的氧气的温度增加到约400℃～900℃之间的值，提高了水泥生产设备的热效率；
对于一个中等规模的水泥窑，如果喷入窑内的总补充氧气量其温度从常温增加到约900℃，由氧气接受到并再引入窑内的功率约为1.4兆瓦。
这个氧气消耗使氧化剂中的氧气浓度增加到约23%，它正好在可接受的氧气富集量级内。
3）、经预热的富氧气体使得在窑中燃烧过程获得改进，尤其在具有灰粉再循环系统的水泥生产设备中，这种改进燃烧过程特别有利，因为增强的燃烧过程容许更大量的灰粉通过窑炉作再循环，抵消了灰粉对燃烧过程的抑制作用，而对燃烧器性能和窑温度没有不利影响。
4）、在有格栅冷却器的回转窑中，以一部分普通空气作为熟料的冷却风，而富氧空气则与上述介绍的一样回收热源后进入窑炉，而次级空气流的普通空气则仅以满足熟料冷却为目的，经与三次风换热后随废气排放，增强对熟料的冷却的同时预热了富氧空气传统上，氧化剂在熟料冷却器引入导致大量的废气直接排放，造成大量的热损失，常温下(大气温度)于燃烧空间附近直接引入水泥生产设备，也导致很多不利于窑炉燃烧的问题，通过合理布置格栅冷却器的冷却风，使富氧与普通空气分开，将富氧三次风经预热后送入窑外分解窑，有助于燃烧过程，其基理与上述介绍相同。
总之，富氧燃烧应用于水泥窑,它主要以改善煤的燃烧条件,缩短燃烧所需的时间,实现燃料的完全燃烧,使传热速率大幅度提高为目的，进而以减少喂煤量,或增加产能而达到节能降耗。
赣州川汇气体设备制造有限公司富氧燃烧系统通过合理、有序、定量的安排燃烧需要的氧化剂以及与煅烧工艺结合的方法，使得热能得以充分的回收，产能得以提高，而对窑炉本身的热工系统以及煅烧设备本身的负面影响得以消除，是水泥回转窑富氧助燃的首选。