富氧燃烧技术节能机理传统上的燃烧过程大都基于空气为氧化剂来源的热工过程，现有热工测算体系也仅限于此 普通空气助燃体系，因此，千万别以传统的眼光、传统的测算体系来妄加评测富氧燃烧！富氧 燃烧作为一种基于富氧为氧化剂来源的全新的燃烧过程，其节能机理总结如下： 一、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧助燃而强化了燃料的燃烧通俗的说，富氧环境下，燃料在最短的时间内迅速燃尽，最大可能的、充分的释放出了所 有的热量，提高了燃料的燃烬率！关于富氧在燃烧过程中到底起到何种作用，从分析煤炭燃烧过程可知：富氧空气加强了煤 炭的活性，提高燃烧的强度，在燃烧过程中起到了积极的作用，下面是助燃空气中氧气含量变 化对燃烧影响的分析：在炭粒燃烧反应过程中，氧浓度（或者说氧分压）决定了碳粒的燃烧反应速度，要加快燃 烧速度，应当设法增加碳粒表面氧的浓度，富氧助燃就起到了这个效果，使得碳粒的燃烧速度 加快，燃烧温度增高，在较短的时间内迅速燃尽，尽量释放出所有的热量。下图是煤粉在不同 氧的体积分数下的实验所得DTG曲线，其中，氧的体积分数中（0）的增加使得试样的DTG曲 线向低温区移动，也就是着火温度降低，且最大质量损失速率随着氧的体积分数的增加而增大， 说明煤的活性随着氧的体积分数的增大得到增强机 0)-40% (O)扁 0% 祖。=1皿煤在不同氧的体积分数下的DTG曲线煤样燃烧的平均质量损失率也随氧的体积分数的增加 而增大，说明随着氧的体积分数的增加，煤从开始燃烧到燃尽所需的燃烧时间缩短，煤中易燃 物质整体燃烧速率得到提高，此外，随着氧的体积分数的增大，燃烧曲线的后部尾端变陡，即 煤的燃尽率也得以提高。二、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧环境而减少燃料的热损失，节约了燃料富氧环境下燃料的燃烧温度将有很大的变化，以煤炭为例对富氧环境下燃煤的火焰温度进行分 析：富氧空气扩散火用是指相对于同状态下普通空气为基准时所具有的火用。当富氧浓度达到27%时，对比普通空气(含氧浓度21%)，燃烧温度上升了 295 ，每公斤燃料减少火用损失 746KJ,相当于节约5.5%的燃料，如果富氧浓度达到30%，燃烧温度上升了438C，减少火用 损失1031kJ，相当于节约7.6%的燃料综上述分析可知：煤炭的低发热值越高，在同等的富氧率情况下，火用损失就越少， 富氧燃烧节煤率也就越高，尽管实际工程应用时略有误差，结合炉窑工况的燃烧温度提高 幅度也不尽相同，但显然这些都抹杀不了富氧燃烧卓越的节能效果三、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧环境有效的提高了燃烧系统的升温速率而节能1400400 -o)aaBa)dEaH由台湾工研院吴国光、焦鸿文、张育诚等多位博士所做的21%30%富氧燃烧实验中所载， 以燃烧后废气排放维持在5%、炉膛温度1200C、固定瓦斯流量30.5m3/hr为测试点，到达 1200C累计所用时间定义为升温时间，由下图可明显的看出，在相同的燃烧条件下，因进风空 气的氧气浓度升高，升温速度快了！下图为相同燃烧条件含氧浓度不同的锅炉升温速度图标氧气纯度QL4-U4.Q.J.0Z.Q-T2Q/,cmnz9 no/2 1%10 4000 500024%16000 7000rime 26% 18000 9000 1128/0 10000 11000 1：T 30% 000升温秒数11396X /9209862476887330 a200 -据上图，氧气浓度到达升温目标温度所需时间分别为21% Oxygen 24% Oxygen 26% Oxygen28% Oxygen :I，共n由此可知，与普通空气作为氧化剂的燃烧系统比较，在含氧24%的富氧环境下的富氧燃烧 系统，同样以燃烧后废气排放维持在5%、炉膛温度1200C、固定瓦斯流S30.5m3/hr为测试点， 到达1200C累计所用时间也即升温时间自11396秒缩短到9209秒！(11396-9209) /11396*100%=19%! 节能效果不言而喻！四、对可适当提高工艺温度的燃烧系统来说，因富氧环境可有效的提高炉内火焰温度，有效的 改善了炉内火焰的热传递效率，显著节能！依工业炉节能技术手册实验数据显示：氧浓度于21%时，火焰温度1420C，当氧浓度提升至23%时，火焰温度提升至1700C，火焰 温度提升280C，下表为火焰温度与富氧空气中的氧浓度之间关系，摘录自工业炉节能技术手册:火焰温度oC空气过剩系数21%23%25%27%29%31%1.02,1202,2502,3502,4002,4152,4251.21,8002,0002,1502,2702,3502,3801.51,4201,7001,9002,0802,2002,280氧浓度(%)21%23%火焰温度(C)1420C1700 C炉膛温度(C)800 C-950 C依上表数据显示:1. 富氧火焰温度增加，可提升炉膛内温度，使得炉膛内受热截面积受热温差大，热交换率 提升，火焰温度增加，预计23%富氧空气，富氧燃烧可降低碳的燃点，燃烧完全而强烈， 火焰充满度好，提高了炉膛的整体温度，一个物体向周围辐射的热与该物体的绝对温度的 四次方成正比，水冷壁获得辐射能量将大大提高，炉窑整体热效率也将得以提高，锅炉炉 膛温度增加(800C 950C)，依上述条件，23%富氧空气约可提升20%的热传导效率！节能可达10%。2. 火焰温度增加，可使炉膛内积碳部分完全燃烧不积碳，减少积碳部分，约可节能约3%五、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧环境可有效的提高火焰黑度，改善传热效率，提 高热量利用率，从而节能用普通空气作为氧化剂来源的燃烧过程，占体积的4/5的氮气不但不参与助燃反而阻碍燃 烧反应的进行，富氧燃烧系统中，因富氧而减少了单原子氮气的组分比例，燃烧充分，烟气中二氧化碳增加，火焰黑度增加，因此，改善了炉窑的热传递效率！通俗的说，将燃料充分燃烧， 燃烬，将热值发挥出来是一回事，但更重要的环节是如何将热量高效的传递到物料上是另外一 回事！富氧燃烧提升了炉窑的传热效率，热量的利用率提高，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，可利用热量为56%，且氧浓 度越高，加热温度越高，所增加的比例越明显，因此节能效果越好富氧环境下，辐射热通量有明显增加的趋势，如下图，在30%O2下，各测量点的辐射热 通量比21%02时增加37%以上，由于气体辐射主要是来自CO2和H2O，而提高供气氧浓度会使这 两者的浓度增加，进而使气体辐射量增强，如图：Q 18 r0 16 -2B% Oiygtn六、以富氧作为氧4的燃烧系统因富氧环境可有的排气量，进而减少了排气热损失，提高了热效率,从而节能用普通空气作为氧化剂来源的燃烧过程，占的4/5的氮气不但不参与助燃反而阻碍燃 烧反应的进行，还要带走大量热量，如用富氧助燃，因为氮气量减少，故燃烧后的排气量也相应减少，热损失减少，从而提高了燃烧效率依台湾绿能生产基金会研究显示，一般排气温度约较所产生的蒸汽温度高30C，排气温 度每降低22C,效率约提高1%。，每增加1%的氧气浓度，降低4%的烟气排放量。由于排放的是 150-200度的高温烟气，热损失会大大降低，提高锅炉热效率。七、富氧燃烧还可降低燃料的燃点温度,获得更宽泛的燃料选择范围，同等条件下可利用更加 劣质的燃料或者替代燃料燃料的燃点温度不是常数，如CO在空气中的燃点为609C,而在纯氧中的燃点仅为388C, 所以用富氧助燃能降低燃料燃点，提高火焰强度和增加释放热量等，从而获得更宽泛的燃料选 择范围，同等条件下可利用更加劣质的燃料或者替代燃料！八、富氧燃烧因为燃料燃烧完全、节约了燃料而减少了排放，环保效应显著用富氧代替空气助燃可实现：1.黑烟污染治理挥发分在窑炉燃烧室内缺氧条件下析出产生游离碳一黑烟，采用增氧耦合挠动接触再燃烧原 理，使挥发分在形成黑烟前或过程中彻底燃烧，增氧挠动燃烧消烟与其它黑烟污染治理技术（如 传统二次燃烧、机械定量给料、水洗）相比，基于其本身的技术特点，容易取得较好的黑烟污 染治理效果（通常烟气的林格曼黑度远低于1级）2.固硫作用增氧助燃后还可以减少烟气中SO2（二氧化硫）、CO （一氧化碳）、NOx （氮氧化物）含量。 煤在燃烧时，温度大约在1400C左右，煤中所含的S （硫）和H2S （硫化氢）被氧化，生成 SO2。同时煤中还含有大量的Mg2+ （镁离子）和Ca2+ （钙离子）化合物，这时候在1400C和C （碳）作催化剂的条件下将发生如下反应：SO2+Ca2+O2-CaSO4,采用富氧燃烧增加了氧浓度， 促使反应向右进行，降低了烟气中的SO2浓度，这样起到了固硫作用。综上所述，工业炉窑包括锅炉因采用富氧燃烧新技术，可取得显著的节能效果，其节能 率为530%,并可降低煤耗，提高炉窑产量，从根本上消除大气污染等方面取得显著的社会、 经济效益，也因此，发达国家将该技术称为、资源的创造性技术，并已在燃烧的各个领域 得到广泛应用。上海莫道环保科技有限公司