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2095,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1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。第三种是分子筛制氧方法,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,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3,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2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。它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与用普通空气燃烧有以下优点1高火焰温度和黑度2加快燃烧速度，促进燃烧安全。3降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间。4降低过量空气系数，减少燃烧后的烟气量。富氧燃烧OXYGENENRICHEDCOMBUSTION变压吸附制氧设备在富氧助燃特点节能效果显著应用于各个燃烧领域均能大幅提高燃烧热效率，如在玻璃行业中平均节油（气）为2040，在工业锅炉、加热炉、炼铁断和水泥厂机立窑等应用节能量为2050，显著提高热能使用效率。有效延长炉龄燃烧环境的优化使得炉内温度分布更加合理，有效延长窑炉、锅炉的使用寿命。有利于提高产品产量、质量在玻璃行业燃烧状况的改善使得熔化率提高、升温时间缩短、产量提高；次品率降低、成品率提高。环保效果突出烟气中携带的固体未燃尽物充分燃烧，排烟黑度降低，燃烧分解和形成的可燃有害气体充分燃烧，减少有害气体的产生。排烟量明显降低，减少热污染。三膜法制氧系统膜分离空分技术是八十年代国外新兴的高科技技术，属高分子材料科学，工业发达国家称膜法富氧技术为资源性的创造性技术，它是第三代最具发展应用前景的气体分离技术。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，日本曾在以气、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1025用25的富氧助燃可节能2040用27的富氧助燃则节能高达3050等。气体膜分离原理膜分离制氧设备是利用具有特殊选择分离性的高分子聚合纤维材料作为分离元件，在一定驱动力作用下，使双元或多元组份因透过膜的速率不同而达到分离或特定组份富集的目的。当混合气体在一定的驱动力（膜两侧的压力差或压力比）作用下，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集从而达到混合气体分离的目的。膜法制氧性能指标富氧浓度2730制氧规模1015000M3/H设备能耗01015KW/H/立方设备组成离心风机过滤系统真空泵膜分离系统汽水分离系统控制系统稳压系统膜法制氧、富氧助燃节能装置型号规格型号规格富氧量（M3/H）总配电（KW）配锅炉（T/H）占地面积（M2）型号规格富氧量（M3/H）总配电（KW）配锅炉（T/H）占地面积（M2）MZYR25303114MZYR4004004056307MZYR45605124MZYR4504504056357MZYR7090944MZYR55055040664075MZYR8012013264MZYR60060045664575MZYR100150132845MZYR7007005090508MZYR1201801721045MZYR850850509356585MZYR2002002026155MZYR9009005093759MZYR250250203552055MZYR150015005016013012MZYR30030040445256MZYR250025005025022017能信膜法制氧系统特点采用进口膜组件，产气量高，富氧浓度稳定，完全适用于高原环境，在零下30度的环境中仍然可以正常运行。2系统的使用寿命时间长达10年。3所有压力容器和管件均选用304不锈钢材质。4控制系统根据需要可采用德国西门子PLC全自动控制方式，无需专人看护，并配有液晶显示屏，能够使操作人员直观地看到各项运行参数。5整体布局合理，结构紧凑，占地面积小；膜系统为柜式结构，重量轻，无需地基,现场方便与其它设备外连管线。6启动时间很短，开机后马上就可以生产合格的富氧空气。系统流程北京东方华电科技有限公司富氧助燃技术及装置介绍富氧助燃技术是用于各种工业锅炉、窑炉的节能集成技术。富氧技术是采用高分子膜法制取2730的富氧空气，即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。膜法富氧技术为资源的创造性技术，它是第三代最具发展应用前景的气体分离技术。膜法富氧技术的主要优点流程简单、体积小、无相变、能耗低、操作方便和安全、灵活性高、膜组件寿命长且免维护。当富氧浓度在30左右、流量50，000NM3/H以下时，投资、运行及维护等费用远远低于深冷法或PSA法。助燃技术是采用独特的喷嘴喷射技术，确保不与普通空气混合的条件下，使富氧空气高速进入燃料燃烧区这一局部，获得与整体增氧基本相同的效果，而没有任何副作用，正如同好钢要加在刀刃上一样，富氧应加在最需氧的地方，使燃料在此能用最少的氧气来充分及时完全地燃烧。对于各种类型的燃料锅炉，采用专用的富氧喷嘴，选用梯度燃烧、对称燃烧、型燃烧、S型燃烧、四角燃烧、分级燃烧和独特的射流技术等助燃技术，达到局部增氧助燃的节能目的。富氧助燃技术的主要优点1提高燃烧区的火焰温度、火焰黑度、辐射热并降低排烟黑度；2加快燃烧速度，促进燃烧完全，从而根治污染；3降低燃料的燃点温度和燃尽时间；4减少燃烧后的烟气量；5增加热量利用率，节能效果明显；6降低空气过剩系数，从而达到节能降耗、稳定炉况等目的。四工业锅炉富氧燃烧应用锅炉类型众多，如链条炉、往复炉、抛煤机锅炉、煤粉炉、循环流化床锅炉、沸腾炉、加热炉、热媒炉、燃油炉、燃气炉、快装炉等，对于锅炉是利用局部增氧助燃技术来强化原有锅炉的火焰特性，既要使燃料在炉膛的停留时间更长，又要使燃料在尽可能少的助燃风下更充分、更完全地燃烧。节能率一般在518之间，约一年时间可以收回投资。锅炉热效率分析1、锅炉热效率提高公式2100QQ2Q3Q4Q5Q6式中2锅炉反平衡热效率Q2排烟热损失Q3气体不完全燃烧热损失Q4固体不完全燃烧热损失Q5散热损失Q6灰渣物理热损失从锅炉热平衡热效率公式中可看出，锅炉热效率的高低取决于它的五种热损失的大小，分别是1、排烟损失Q2，2、气体不完全燃烧热损失Q3，3、固体不完全燃烧热损失Q4，4、散热损失Q5，5、灰渣物理热损失Q6。其中排烟损失Q2和固体不完全燃烧热损失Q4，是正转链条锅炉热损失的最大两项，它们之和占总损失的80以上。2、排烟热损失Q2从公式中可看出，排烟热损失Q2的大小，取决于排烟温度的高低和排出烟气量的大小，改造后的富氧燃烧锅炉，可减少一次风的风量，使过剩空气系数合理，这样就能减少烟气的大量排出。烟气带走的热量就大大的降低，排烟热损失就小。3、气体不完全燃烧热损失Q3气体不完全燃烧损失Q3，从公式中可看出，主要取决于排烟处烟气容积和可燃气体，改造后的富氧燃烧锅炉，可燃气体得到充分燃烧，炉膛温度高，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。一般氧浓度每增加1，烟气量约下降245，所以气体不完全燃烧损失Q3也就小。从而能提高燃烧效率。4、固体不完全燃烧热损失Q4固体不完全燃烧损失Q4，取决于炉渣、漏煤、飞灰的量和含碳量。燃油或燃气锅炉（助汽炉、加热炉、热媒炉等）局部增氧助燃技术用于燃油或燃气的锅炉加热炉、注气炉，其特点差不多，一般均采用对称燃烧技术。每支油枪或气枪对称配2、4、6或8支富氧喷嘴。富氧喷嘴的位置在某一同心园上，距离和角度一般主要根据火焰中心的长短及大小确定，采用对称燃烧技术使燃料在炉膛中心强化燃烧，提高火焰温度，且由于辐射热与火焰温度和水冷壁管温度的四次方之差成正比，使得辐射热显著增加，而富氧量、线速和富氧喷嘴的尺寸等则需要根据燃料量和燃料特性通过系统综合优化来定。对称燃烧对富氧喷嘴的要求不改变火焰形状、强化火焰、提高温度。链条锅炉、煤粉锅炉采用S型燃烧技术或型燃烧技术及四角燃烧，富氧喷嘴一般可以加在炉排底下、后拱、前拱、侧墙或四角等。目的是强化原有锅炉的火焰特性，使燃料和烟气在炉膛中的停留时间更长，从而充分彻底完全地燃烧，放出更多的有效热量。然后通过现场整体调节优化达到节能目的。（图1（图2）（图3）五水泥窑炉富氧燃烧应用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，其意义正如武汉工业大学硅酸盐研究中心的李娟等老师等所介绍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；山东建材学院的陈绍龙和周庆明老师在机械立窑上通过初步试验也证明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；上海焦化厂设计院的计虎掌高工则对采用富氧空气助燃煤矸石生产水泥进行了简要的技术经济分析；我们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025KG/KG熟料，每小时烧煤量6500KG,燃烧带的过剩空气系数为11。燃煤的理论空气量为6NM3/KG煤。由此看出，需含O2为21的空气量V2600002561142900NM3/H在此空气中的含氧量42900219009NM3/H。当空气中氧气的浓度提高至25时，所需的空气量则减少了16。进入燃烧室的N2量相应下降20,使得火焰的总体积下降，在燃料的加入量不变的情况下，火焰温度提高，提高的程度主要取决于空气中氧的浓度，当空气中氧气的浓度达到25时，经计算，火焰温度可提高100左右。另外因入窑空气量减少，使得火焰中CO2与H2O的体积百分比浓度升高。火焰的黑度也相应增大。根据计算得知，当助燃空气中氧含量为25时，CO2的体积百分浓度提高175,水蒸汽的体积百分浓度相应提高177,由于CO2与H2O的浓度均增加许多，火焰的黑度相应增大，当空气中氧气的浓度为21时，火焰的黑度经计算为02104，当空气中氧气的浓度为25时，火焰的黑度经计算为02245,增加的程度约67。火焰对物料的辐射传热量提高的程度经计算应为204,回转窑其他各带的辐射传热量都相应提高，提高的幅度不会相差很大。3稳定火焰形状，提高火焰温度研究表明火焰形状和长度影响到熟料中C3S矿物的晶粒发育大小和活性，因此，在烧高强优质熟料时，必须调整火焰长度适中，且要求火焰形状稳定。通入富氧以后，燃料燃烧更加稳定，所以火焰的稳定性能得到加强。干法窑窑头火焰温度控制，视窑型大小而异，对于2000T/D以下的窑型一般控制在16501850之间，对于大型窑如5000T/D以上窑型，火焰温度控制在17501950的较高范围内比较有利，采用高温烧成有利于熟料质量的提高和碱分的充分挥发，可获得低碱熟料。采用富氧燃烧技术，可使燃烧反应更加剧烈，从而提高火焰温度。4加快反应速度，提高升温速率优质熟料形成要求在窑内过渡带升温阶段要求快速升温，促进熟料的矿物形成和烧结，通入富氧空气以后，可加快燃烧反应速度，提高回转窑内的升温速率。5促进燃料完全燃烧，稳定窑内煅烧温度提高氧浓度可使化学反应更加彻底，缩短了燃料燃尽时间，促进燃料完全燃烧，同时还能稳定窑内的煅烧温度，以保证熟料矿物的烧结。6降低过量空气系数，保持窑内微氧化气氛研究表明窑尾废气中氧浓度控制在23左右为较好，即保持微氧化气氛操作，若过剩空气系数控制过低，二次风不足，易导致还原气氛产生，窑内的还原气氛会将熟料中的某些矿物质还原（例如FE2O3成分被CO还原成FEO）影响熟料液相成分和黏度，影响熟料烧结，易产生大量黄心熟料，影响到熟料质量的提高。提高氧浓度可降低过量空气系数，同时保持窑内的微氧化氛围，为优质熟料的生产创造条件。总之，富氧燃烧用于水泥窑，可改善煤的燃烧条件，缩短燃烧所需的时间，实现燃料的完全燃烧，同时也可使传热速率大幅度提高，因此有利于水泥生产。此外，采用富氧燃烧，可使废气排放量及CO、NOX等有害气体的产生量下降，有利于节能减排。但富氧空气的引入不可避免地会改变水泥的原有工况条件，因而在操作及设备方面必须作相应的调整，以满足水泥回转窑生产中所要求的火焰及温度场要求。（1）分解炉系统增加富氧分解炉系统是新型干法水泥生产工艺的重要组成部分，它承担预分解系统中繁重的燃烧、换热和碳酸盐分解任务。这些任务能否在高效状态下顺利完成，主要取决于生料与燃料能否在炉内很好的分散、混合和均布；燃料能否在炉内迅速的完全燃烧，并把燃烧热及时的传递给物料；生料中的碳酸盐组分能否迅速的吸热、分解，逸出的二氧化碳能否及时排除等。在分解炉内生料与高温气流之间传热快，物料在炉系统内停留时问短，化学反应迅速，对热工制度的波动较为敏感。热工制度不稳定，轻者会打乱正常的生产秩序，严重时则会造成预热器系统的粘结堵塞，甚至威胁设备安全。碳酸盐分解是一个强吸热反应，耗量为碳酸镁为815KJ/KG，碳酸钙为1656KJ/KG，由于生料中含有大量的碳酸盐，因此分解窑系统就需要大量热，应用富氧燃烧技术有利于提高分解炉系统的热效率，稳定分解炉热工制度，提高碳酸盐的分解效率和质量。降低燃料着火温度和燃尽温度，提高着火速度理论上，着火是由缓慢的氧化状态转变到反应能自动加速到高速燃烧状态的瞬间过程，相对应的温度称为着火温度，它反映了煤粉着火的难易程度。燃尽温度是煤粉基本燃尽时的温度，燃尽温度越低，表明燃尽时间越短，煤粉就越容易燃尽，残炭中的可燃剩余量就越少。从图1可以看出，随着氧的体积分数的增加，煤粉燃烧的着火温度TI和燃尽温度TH均呈下降趋势，因此可以说明，富氧可使煤粉的着火提前并燃烧充分。从图2可以看出在氧的体积分数较低时，随着氧的体积分数的增加，煤粉着火时刻的燃烧速度增加较快，因此，在氧的体积分数较低时，增加氧的体积分数，会使煤粉的燃烧强度得到加强，提高煤粉的着火速度。加快反应速度，缩短燃料燃烧时间煤粉被加热后，挥发份在300400时即迅速析出并点燃、燃烧，且能在很短时间内燃尽。而煤粒中残留焦炭的燃烧最为缓慢，占据了整个燃煤反应的绝大部分时间。分解炉内，由于碳酸钙分解速度快，其吸热反应控制了分解炉炉温；炉内煤粉燃烧大多在850900较低温度下进行。反应动力学研究表明，水泥分解炉内煤粉燃烧属动力控制的一级反应，反应速度方程为AEXP（ERT）PO2式中A频率因子E/R活化能PO2O2分压T温度即燃烧速度取决于化学反应能力，并与燃料性质、温度等有很大关系，与燃烧气体氧气分压成正比，而和气流相对速度关系较小。增加氧浓度，提高炉内温度能够加快化学反应速度。燃料的燃烧时间与氧浓度的关系如图43所示。增加空气中氧气的浓度，如氧的浓度能提高到25，则煤粉的燃烧时间可大大缩短，为此，按无灰碳粒燃烧的计算公式进行估算。设1为当空气中氧气的浓度为21时，碳粒完全燃烧所需的时间；2为空气中氧气的浓度为25时，碳粒完全燃烧所需的时间。1X2/8MD02114282X/2/8MD025142812式中,X为碳粒的密度KG/M，为碳粒的颗粒直径M；D为氧气的扩散系数M/S；M为碳与氧的化学当量比0375；1428为氧气在标准状态下的密度KG/NM3。由1/2，得20841由此得出结论，如氧气的浓度提高至25时，煤粉的燃烧时间可缩短16。加快火焰传播速度，提高火焰温增加氧浓度可以加快化学反应速度，从而加快了火焰的传播速度，增强火焰稳定性，提高了火焰温度。促进燃料完全燃烧，提高炉膛温度，强化炉内传热提高氧浓度可使化学反应更加彻底，缩短了燃料燃尽时间，促进燃料完全燃烧，减少了不完全燃烧所造成的热量损失，达到节能的目的。图4为燃料燃尽率与氧浓度的关系。由于燃料的燃烧工况得到了良好的改善，提高了炉膛温度，同时强化了物料与气流的热传递，使得分解炉系统的热工制度更加稳定。降低过量空气系数，减少烟气排放量和排烟损失由于空气中含79氮，阻碍氧分子向碳表面吸附层的扩散和燃烧产物从碳表面的气体边界层排出，且氮分子不可能与燃料中可燃物反应，以及空气通过燃料层阻力等诸多因素。因此，必须以过剩空气使燃料燃烧获得足够的氧量，而使煤充分燃烧，这样就必须加大3次风量，但是在水泥生产工艺中若风速过大，系统阻力加大并且缩短燃料、物料及气流在系统各部位的停留时间，影响整个系统的热效率和热工制度。采用富氧空气以后，氮气的浓度降低，阻碍氧分子向碳表面吸附层的扩散和燃烧产物从碳表面的气体边界层排出的能力必然减弱，所以所需得过量空气必然减少，因而降低过量空气系数，同时减少烟气排放量和排烟损失。8总结综上所述，富氧燃烧用于水泥生产工艺，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，减少废气及CO、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。因此，富氧燃烧技术在水泥工艺上的应用可以取得良好的经济效益，社会效益和环保效益，山西省节能监测中心探讨了富氧助燃技术用于水泥工业的节能机理,工艺流程,效益分析,论证了该技术既节能、环保,又有利于提高水泥质量。六典型案例应用单位备注制氧设备应用南阳油田4吨燃煤江苏阜宁化肥厂20T燃煤白象食品集团10T燃煤四川美丰集团（16T燃气）湖南经化集团10T燃气桂林啤酒集团（20T燃煤）广州博能（20T燃烧）营口造纸厂400NM/H纯度932南平嘉闽化工集团40M2燃油马蹄焰窑无锡鑫运来微晶43M2燃油马蹄焰窑濮阳阳晨玻璃公司16M2燃天燃气双煊窑彩虹集团650NM/H纯度932温州康尔微晶器皿公司43M2燃油马蹄焰窑承德玻璃厂38M2燃煤气玻璃窑云南易达陶瓷辊道窑冠军陶瓷辊道窑齐鲁石化晴伦厂燃重油焚烧炉唐山三友化工集团制氮设备应用平煤集团汝州电化有限公司（电石项目）1500M3/H3套995保护用河南新乡新谊药业集团100M3/H2套995保护用河南太龙药业有限公司88M3/H9999生产用河南开封制药集团有限公司120M3/H999保护用河南新乡市光亮精细化工有限公司100M3/H9999保护用新乡恒基化工有限公司100M3/H2套9999生产用河南省联谊制药有限公司100M3/H999保护用河南同源制药有限公司100M3/H995保护用驻马店顶升食品有限公司50M3/H999生产用新乡市天彩颜料有限公司100M3/H99生产用河南利华制药有限公司80M3/H995保护用新乡凯宝化工有限公司100M3/H3套9999生产用河南能信节能公司膜法富氧设备膜法富氧设备膜法富氧设备膜法富阳设备膜法富阳设备膜法富氧设备变压吸附制氮照片变压吸附制氮照片变压吸附制氮照片变压吸附制氧照片变压吸附制氧照片变压吸附制氧照片八富氧助燃所需抛煤机/链条炉调查表1锅炉型号生产厂炉使用时间天/年、年平均耗煤量T2平均/最大/最小耗煤量/吨/时、煤种煤中水含量W3低发热量千卡/公斤、挥发物W、灰分W4煤进炉价元/吨、小于6MMW5电价元/度煤颗粒分布613MMW6热效率（实测）1319MMW7炉龄使用年限年最大MM8鼓风机型号风量标方/时、风压PA、配电KW、一次风量标方/时、风压PA、风温9引风机型号风量标方/时、风压PA、配电KW、二次风量标方/时、风压PA、风温、喷嘴数量、内径MM、喷嘴中心距MM、离炉排高MM、抛煤风量标方/时、风压PA、风温10炉膛温度、炉压PA、灰渣含碳量W11排烟温度、烟气中氧/一氧化碳含量/V12空气过剩系数、空气预热温度,林格曼黑度级13负荷是否稳定飞灰回收的风量标方/时、风压PA、14操作是自动、半自动还是手动抛煤风喷口四周是否结渣15煤及蒸汽计量是否准确抛煤风量标方/时、风压PA16蒸汽流量最大最小平均T/H温度；压力MPA给水温度给水量最大最小平均T/H压力MPA排污方式排污率17是否改动加拱数量、位置、名称（最好附图）18前后拱详细尺寸（最好附图）19锅炉运行是否正常主要存在问题安装时需停炉16天。根据上述数据，我们可以进行综合评估，以便提供最佳的技改方案。九回转窑富氧数据调查表1、型号规格窑炉容积使用时间天/年。2、燃烧方式炉膛温度炉膛负压排烟温度窑尾实际负压窑尾温度空气过剩系数3、燃料种类低位发热量千卡/KG立方实际吨产品耗燃料量KG（立方）/T，燃料消耗量吨立方/H，年耗量吨（立方）4、排烟气量立方，烟气中O2/CO/CO2含量/V、5、烧嘴规格相关参数6、一次风机风量标方/H风压KPA配电KW7、引风机风量标方/H风压KPA配电KW8、二次风机风量标方/H,风压KPA配电KW9、窑头温度380440窑尾温度680740十锅炉节能改造必要性煤是我国目前可利用能源形式中的主要能源，在我国一次能源消费结构中占70以上的份额。全国目前约有54万台燃煤锅炉，量大面广，不仅是污染大户，而且也是耗能大户。一、燃煤锅炉的现状煤是我国目前可利用能源形式中的主要能源，在我国一次能源消费结构中占70以上的份额。全国目前约有54万台燃煤锅炉，量大面广，不仅是污染大户，而且也是耗能大户。燃煤链条锅炉已有100多年历史，无论是设计还是运行都积累了比较成熟的经验。建国以来燃煤链条锅炉进行了膜式水冷壁、增设二次风和炉前分层布煤等几次较大改进，但是就设计和运行技术总体水平而论提高不快。总而言之我国燃煤链条锅炉总体热效率较低，设计热效率在7685之间，但实际上一般都在6065左右，有的还低于60。锅炉实际出力不够。二、燃煤链条锅炉燃烧上存在三大弊病1、新煤点燃迟缓，煤种适应性差。2、配风系统纵向供风不合理，横向配风不均，侧串风比较严重。煤层不均匀，形成“火沟”，大量冷风串入炉膛，造成蛇型火。纵向主燃区缺氧，无二次风。3、燃煤在炉膛内部燃烧不充分，大量悬浮可燃物颗粒不能完全燃烧，造成大量烟尘排放污染,灰渣含炭量严重超标。三、锅炉节能技术燃煤锅炉节能减排无烟气化燃烧技术，是以具有强化燃烧功能技术的核心主件多功能助燃芯板（见附图多功能助燃芯板）做主体。多功能助燃芯板采用高分子合成技术与高介质相匹配，采用高耐火材料为载体固化而成，它具有在常温下耐压强度40MPA以上，使用温度在1000以上高耐火度。在燃煤燃烧过程中，当炉膛温度上升到350OC以上时、多功能助燃芯板开始起理化反应,释放氧增加炉内的热氧化效应，给炉膛内燃煤助燃。燃煤中的大多数物质着火温度在500左右，硫着着火温度630，碳的着火温度800左右。含有特殊介质的助燃芯板在充分工作的状态下，强化新煤燃煤基质，激发燃烧动力场，优化了主燃区燃煤条件。煤在燃烧过程中产生的混和烟气污染物，大部分被作为燃料,被多功能助燃芯板引射、吸附，形成馈压势漩流循环燃烧。使可燃物在助燃芯板作用下，充分燃尽在炉膛内，并实现了显著的高效燃烧和洁净排放的效果。一种锅炉自动化节能控制系统（专利技术）对锅炉设备中的引风机、鼓风机、炉排、水泵共四台较大型电动机采用相应容量的能控制改变电机转速的变频器启动控制。并将锅炉蒸汽输出口的压力表替换成带压力检测传感器的压力表，同时将锅炉原水位表改装成水位检测传感器装置。并在控制柜中加装可编程序控制器。将压力给定值和水位给定值根据用户要求提前写入可编程序控制器，由压力传感器和水位传感器检测到的信号回馈给可编程序控制器后，进行运算、比较，然后输出频率信号，合理控制各个电机的转速，达到引风、鼓风、炉排、水泵电机的同步调节，进而达到输出恒定的气压值并节约能源的目的锅炉节能是一种技术。它可以提高锅炉的热效率，能够使锅炉的热效率达到7080，可以节煤1015。基本原理是把高新材料技术、燃烧技术和锅炉综合技术有机结合在一起，通过一系列物理、化学变化，使燃烧煤达到强化燃烧，充分燃烧，完全燃烧的一种全新的燃烧方式。这种技术已经得到了国家和用户的认可。节能效率举例以10吨锅炉24小时节煤为例一小时每蒸吨设计煤耗量最低为150公斤10吨炉每小时耗煤为150公斤101500公斤15吨一昼夜24小时耗煤量为15吨2436吨按节煤率10计算36吨1036吨（一昼夜）生产炉一年运行天数按300天计算，另60天为停炉修理时间，一年节煤363001080吨。以辽、吉、黑东北地区为例煤价取600元每吨，节煤1080吨600元/吨648万元；取暖炉一个采暖期按150天计算5036吨540吨540吨600元/吨324万元结论无论是生产炉还是采暖炉，不到一个采暖期就能收回改造投资十一、膜法制氧是锅炉节能的理想选择统计显示，工业锅炉采用富氧助燃技术，节能率可以达到520，燃煤锅炉节煤率可以达到10以上，并可提高锅炉出力10以上。目前，我国在用工业锅炉的装机总量约为553万台，其中近85是燃煤锅炉，每年要“吃掉”全国原煤产量的三分之一。如果在用的工业锅炉有50采用膜法制氧、富氧助燃节能装置，年可节煤028亿吨煤（节煤率按10计）年可节资金140亿元人民币（煤价按500元/吨计）。目前，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界上受到高度重视，美国、韩国等国要求其国内新增工业炉窑、工业锅炉不得用普通空气助燃，必须全部采用富氧助燃装置。打开电源，3分钟后氧气就源源而来，有了充足的氧气供应，锅炉内的火苗更加旺盛，且可实现节能一成以上，达到这一效果的核心技术竟然就是一张高分子原料膜数据显示，我省企业研制开发的膜法制氧、富氧助燃节能装置能使燃煤锅炉的效率提高519。人类缺氧就要呼吸困难甚至窒息，锅炉缺氧则热效率低下。正常情况下，空气中氧气的含量为21、氮气的含量为78，对于人类呼吸来说这样的比例已经足够，但对于锅炉燃烧来说并非最佳比例。烟台华盛燃烧设备工程有限公司董事长姜政华向记者介绍说，常规燃烧中空气仅有21的氧气参与燃烧，而78的氮气则要吸收大量燃烧反应放出的热量，并作为烟气排出，造成环境污染和能源浪费。试验结果表明，只有当空气中氧气的含量达到2830的时候，锅炉才可以达到最佳的燃烧效率。这种情况下，增加空气中的氧气含量来助燃即富氧燃烧是提高锅炉效率的有效途径。膜法制氧、富氧助燃节能装置正是为锅炉提供一种富氧燃烧的环境。这种装置就像在锅炉和外部空气之间树了一个“筛子”（高分子原料膜），在压力差的作用下使空气中的氧气优先通过，从而提高锅炉内氧气的含量，可以加快燃烧速度与促进燃烧完全、减少燃烧后的排气量、增加热量利用率，大幅提高锅炉燃烧的效率。河南能信节能科技发展有限公司创建于2003年，公司主要以提供膜法制氧富氧助燃锅炉节能设备及节能环保技术服务为主，致力于研发新技术帮助企业降低能耗，提高综合效益。公司研制开发的膜法制氧氧助燃设备能广泛应用于各种工业锅炉、加热炉、冶炼炉及玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑的节能，节能率可达520，已在多个工业企业得以应用，取得了良好的经济效益。十二、浅谈燃煤工业锅炉节能减排随着全球化进程加快，环境问题日益受到各国的高度重视。我国是高速发展的新兴国家，资源消耗、污染物排放占全球的比重了越来越大。发展资源节约型、化境友好性经济将成为今后国民经济发展的主要方向，低碳经济成为我国今后经济发展的主流模式。与此同时，随着我国进入工业化中期阶段，对能源的需求将不断增加，但基于我国人均资源匮乏，生态环境脆弱等问题，节能减排必然成为缓解日益增长的能源危机的有效而必要的途径。随着人民生活水平的提高，与人民生活水平息息相关的锅炉的数量也急速增长，其节能管理、污染物排放管理、安全管理问题日益突出，做好锅炉的节能减排工作具有十分重要的意义。一燃煤工业锅炉在我国的基本现状和存在的问题我国目前在用燃煤工业锅炉的煤炭消耗约占我国煤炭消耗总量的四分之一。且在用工业锅炉多为使用年限较长的老旧锅炉，效率低，污染重，节能潜力巨大。主要问题表现在以下几个方面。1、锅炉热效率低，能源不能得到有效利用，造成浪费。由于锅炉数量多，单机容量小，锅炉制造质量参差不齐，设备老化，大量锅炉存在大马拉小车现象，锅炉平均负荷不到70。2锅炉老旧，自动控制水平不高，影响锅炉燃烧效率。部分在用燃煤工业锅炉未配置自动检测和控制仪表，操作人员无法及时根据运行数据及时调整锅炉的运行工况变化，不能及时有效将锅炉燃煤的燃烧控制在最佳状态，也限制了锅炉设备及辅机的运行效率，造成了能源浪费和污染物不能达标排放。3燃煤质量不稳定，影响锅炉出力。工业锅炉的燃煤以没有经过洗选加工的原煤为主，其热值、颗粒度、挥发份、灰分等各项指标大部分无法得到保证，影响锅炉出力。另外，燃料特性与燃烧设备不匹配，不能使煤的热能得到充分利用，燃料不完全燃烧。4熟练的专业操作人员缺乏。这一现象普遍存在，很多小锅炉使用单位对操作人员的培训不到位，达不到持证上岗的要求，这给锅炉经济和安全运行带来极大隐患。5水质不达标、结水垢严重，影响锅炉效率。目前，仍有很大一部分在用燃煤工业锅炉的水质无法达到GBL5762008工业锅炉水质标准的规定，结垢严重，这不仅降低了锅炉效率，还给锅炉安全运行带来隐患。6排烟温度高，冷凝水综合利用率低。由于锅炉技术水平和运行水平不高，很多锅炉存在排烟温度过高、冷凝水利用率低、热损失大的现象项。7污染物排放控制不利，污染严重。许多企业出于自身经济利益的考虑，环保意识不强，多数未安装或未按规定运行脱硫除尘装置，污染物排放未得到有效控制，对大气及环境造成严重影响。8热计量仪器准确度不高或配备不合理，不按规定进行检定，无法准确反应锅炉运行的真实数据，无法核算锅炉效率。9节能监管不到位。各地方对锅炉的有效运行和污染物排放监管力度参差不齐，监管体系不健全，节能监管工作还有一定的缺失。二我国燃煤工业锅炉节能政策及企业节能管理现状为了加强能源管理，近年来，国家相继颁布中华人民共和国节约能源法，GB245002009工业锅炉能效限定值及能效、GB/T153172009燃煤工业锅炉节能检测、GB/T244892009用能产品能效指标编制通则等国家法律法规和标准，所有这些都表明了国家和政府对节能工作的决心。虽正我国对节能减排越来越重视，我国节能减排的法规政策正逐步完善，但现有的节能政策、措施在协调配套性、可操作性等方面与适应市场经济的长效节能战略管理、监督、激励机制还有待深入探索。工业锅炉节能技术和产品研究开发力量薄弱、分散，节能技术和产品推广不力。在节能减排工作不断推广这一大的趋势下，作为燃煤锅炉使用者的工业企业，都在不同程度上采取了一些措施开展节能降耗工作，比如，开展合同能源管理、能源审计、能源需求侧管理等，通过管理手段节能降耗；改造锅炉燃烧及控制系统，通过设备改造降低锅炉燃煤消耗，提高燃烧效率；使用脱硫、脱氮技术处理烟气，通过工艺更新降低污染物排放；加装锅炉燃烧及烟气在线监测系统，通过实时了解燃煤锅炉各系统状况，及时调整运行，达到节能降耗目的等等。但目前，各工业企业大力开展节能降耗工作的动力仍然不足，而且市场上的节能降耗技术或产品参差不齐，所取得的成果仍然不理想。这些都需要政策层面的支持。三燃煤工业锅炉节能减排工作的探索1、关于燃煤工业锅炉节能减排的建议为推进锅炉节能减排工作的发展，针对我国燃煤工业锅炉的现状，结合企业可实际和国内先进的节能技术，提出如下建议1更新或替代低效锅炉由于现有的大量锅炉已使用多年，技术落后，煤耗高、污染物排放严重，且未经脱硫除尘处理。因此，采用新型循环流化床、燃气等新型高效、低污染工业锅炉等高效、低能耗、低污染的新型锅炉替代、淘汰低效落后锅炉实在必行。2提升现有锅炉房系统技术水平针对现有锅炉房自动化程度和系统效率低等问题，采用并集成已有各种先进技术，并用现代化的管理方法进行科学管理。3采用区域集中供热模式。集中供热热效率比分散小锅炉供热能提高45左右，对现有的城市供热进行集中供热规划，采用集中供热是节能减排的有效手段之一。4建立区域燃料集中配送加工中心针对目前锅炉燃煤普遍质量不稳定、运行效率低的问题，侧重北方地区，建立区域锅炉专用燃煤集中配送加工中心，扩大集中配煤、筛选块煤应用范围，稳定燃煤质量。5采用清洁燃料和可再生新能源替代原煤作为锅炉燃料，提高效率，减少污染。6推广应用粉煤灰或水煤浆燃烧、分层燃烧技术等节能先进技术。7大力推广工业锅炉余热和冷凝水回收利用技术和装备，对锅炉的尾部高温烟气的热能及冷凝水进行回收二次利用，减少能源浪费。8加强锅炉水处理技术工作。采取有效的水处理技术和除垢技术，加强对锅炉的原水、给水、锅水、回水的水质及蒸汽品质检验分析，实现锅炉无水垢运行，提高水质及锅炉效率，保障锅炉经济安全稳定运行。（9）加强培训，提高操作人员及企业管理水平。利用激励政策和处罚措施等手段，不断提高操作人员和企业管理人员的整体素质，提高锅炉的运行效率和安全水平。10充分利用国内外最新的节能减排技术，制定激励政策，鼓励科研单位和企业，加强对能耗低、污染物排放少的新型锅炉的研究和应用；加强新除尘、脱硫、脱氮技术和装备的研究；加强对水处理技术的研究；坚强对于热利用技术的研究。11研究激励机制，制定政策，鼓励热企业积极采用先进的锅炉及其附属装置。12加强政府监管，使国家的节能减排法律法规、方针政策在各地区得到有效落实。13通过技术创新，使新能源在供热中得到应用。2、可推广的技术措施1改造给煤装置。将斗式给煤改造成分层给煤，使用重力筛选，将原煤中粉状、块状煤自上而下松散地分布在炉排上，利于进风，改善燃烧状况，提高煤的燃烧率，减少灰渣含碳量。2改造燃烧系统。对于正转链条炉排锅炉，改造燃烧系统是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置，使之在炉排层燃基础上，增加适量的悬浮燃烧。3改造炉拱。按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与位置，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率。4改造层燃锅炉为循环流化床锅炉。循环流化床锅炉是采用煤粉在炉膛内循环流化燃烧模式的一种锅炉，它的热效率比层燃锅炉高1520。适用于多种煤种，可以使用石灰石粉在炉内脱硫，大大减少排放烟气中S02的含量。5变频技术的采用，改造锅炉辅机。作为燃煤锅炉主要辅机的鼓、引风机的运行参数与锅炉的热效率和能耗量直接关联，峰值能耗浪费较大。如若采用变频技术，其节能效果良好。其优势在于电机采用软启动，启动电流从零逐渐上升到额定电流值，不仅节能而且不会对电网造成冲击；电机转速降低，减少了机械磨损，电机工作温度明显降低，检修工作量减少。此项改造节能效果显著，一般情况下可以节能约30。十三膜法富氧技术在燃煤锅炉上的应用方寿奇江苏省阜宁化肥厂,阜宁224400气体膜分离技术是利用渗透的原理,即分子通过膜向化学势降低的方向运动首先运动至膜的外表面层上,并溶解于膜中,然后在膜的内部扩散至膜的内表面层解吸其推动力为膜两侧的该气体分压差由于混合气体中不同组分的气体通过薄膜时的速度不同,从而达到气体分离,回收提纯气体的目的目前,国内已成功地将膜法富氧助燃节能技术应用于有色金属冶炼、玻璃池炉节能、化铁炉和铸造炉节能等方面,并取得了提高产品质量、节约能源、改善环境的效果其节能率一般在10161,21膜法富氧技术的节能机理111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,国内外的研究均表明,氧气的体积分数在28左右时最佳因为氧浓度增加时火焰温度增加较少,而制氧投资则猛增112加快燃烧速度与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H2在纯氧中的燃烧速度是在空气中的412倍,用富氧助燃,不仅提高燃烧强度,加快燃烧速度,获得较好的热传导同时,温度提高后,有利于燃烧反应,促进燃烧完全113降低燃料的燃点温度燃料的燃点温度不是常数,如CO在空气中的燃点为609,而在纯氧中的燃点仅为388,所以用富氧助燃能提高火焰强度和增加释放热量等114减少燃烧后的排气量用普通空气助燃,占体积4/5的N2不参加助燃,且带走大量热能如用富氧助燃,燃烧后的排气量减少,从而提高了燃烧效率115增加热量利用率富氧助燃对热量的利用率有所提高,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的富氧空气助燃时,可利用热量为56,且氧浓度越高,加热温度越高,所增加的比例越大,因此节能效果就越好116降低空气过剩系数富氧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2工艺流程及主要设备211工艺流程膜法富氧助燃装置工艺流程,如图1所示空气空气净化器通风机富氧发生器富氧空气真空泵汽水分离器脱湿罐稳压罐增压风机富氧预热器二、三风室后烘图1膜法富氧助燃装置工艺流程简图作者简介方寿奇1962,男,江苏省阜宁县人,工程师,长期从事化工设备管理和技术改造工作空气经空气净化器除去大于10M的灰尘后由通风机送至富氧发生器,形成含氧体积分数为2830的富氧空气,由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐,脱除气体中的水分,由增压风机将富氧空气增压至30004500PA,进入富氧预热器,该预热器安装于锅炉空预器和省煤器之间的烟道内富氧空气加热至大于80后分为两路一路通入炉排下面的二、三风室,由导风器、富氧均化喷头在横向均匀地高速喷入炉内煤层进入炉膛,使该燃烧区内的火焰温度升高,并增强火焰刚性另一路富氧空气由后拱前端,通过具有扩散角的“富氧高温喷嘴”喷入火焰上部,使火焰中的未完全燃烧物达到完全燃烧,可获得消烟除尘、提高火焰温度的效果上述两路富氧空气均由阀门加以适当控制3212技术指标和参数富氧浓度2830富氧流量150200M3/H循环水量50L/MIN系统阻力800PA电耗007012KWH/NM3富氧空气213主要设备1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LTVPS型富氧膜,结构为直径200MM1000MM卷式组件2设备型号与技术指标见表1表1设备型号与技术指标设备名称型号风量/M3H1风压/PA转速/RMIN1功率/KW电机型号通风机DWT512A280049002900515Y132S12增压风机DWT419A2004606284015Y90S2水环式真空泵SK127208000970185Y200L163空气净化器直径500MM,阻力300PA,除去大于10M的灰尘4富氧预热器直径500MM,厚度50MM,共6组3锅炉简介膜分离富氧助燃节能装置首次应用于我厂WGC20/3182型燃煤蒸汽锅炉,其结构系SHL型双锅筒横置式,采用自然循环,上下锅筒之间布置锅炉管束,炉膛出口与管束之间布置过热器,尾部竖井布置省煤器和空气预热器,燃烧设备采用加煤斗配正转的鳞式炉蓖锅炉主要技术指标列于表2锅炉辅机规范见表3表2锅炉主要技术指标额定蒸发量20T/H炉蓖有效面积2415M2出口压力3182MPA燃烧室容积8812M2出口温度450费斯顿管1715M2给水温度104水冷壁管面积82M2排烟温度158过热器换热面积216M2空气预热温度116省煤器换热面积243M2水压试验压力514MPA空预器换热面积343M2使用燃料烟煤燃烧方式加煤斗链条炉额定效率80燃料低位发热量19904KJ/KG表