富氧燃烧技术节能机理

富氧燃烧技术节能机理

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一般空气助燃体系,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快速燃尽,最大可能的、充分的释放出了全部的热量,提高了燃料的燃烬率!关于富氧在燃烧过程中究竟起到何种作用,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乐观的作用,下面是助燃空气中氧气含量变化对燃烧影响的分析:在炭粒燃烧反响过程中,氧浓度〔或者说氧分压〕准备了碳粒的燃烧反响速度,要加快燃烧速度,应当设法增加碳粒外表氧的浓度,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,在较短的时间内快速燃尽,尽量释放出全部的热量。

以下图是煤粉在不同氧的体积分数下的试验所得曲线,其中,氧的体积分数Ф〔〕的增加使得试样的曲线向低温区移动,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加煤在不同氧的体积分数下的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,煤从开头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削减燃料的热损失,节省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展分析:富氧空气集中火用是指相对于同状态下一般空气为基准时所具有的火用。

当富氧浓度到达27%时,比照一般空气〔含氧浓度21%〕,燃烧温度上升了295℃,每公斤燃料削减火用损失746,%的燃料,假设富氧浓度到达30%,燃烧温度上升了438℃,削减火用损失1031,%的燃料综上述分析可知:煤炭的低发热值越高,在同等的富氧率状况下,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一样,但明显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%富氧燃烧试验中所载,据上图,氧气浓度到达升温目标温度所需时间分别为:以燃烧后废气排放维持在5%、炉膛温度1200℃、固定***,到达1200℃累计所用时间定义为升温时间,由以下图可明显的看出,在一样的燃烧条件下,因进风空气的氧气浓度上升,升温速度快了!以下图为一样燃烧条件含氧浓度不同的锅炉升温速度图标氧气纯度21%24%26%28%30%升温秒数113969209862476887330由此可知,与一般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1200℃、固定***,到达1200℃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试验数据显示:氧浓度于21%时,火焰温度1420℃,当氧浓度提升至23%时,火焰温度提升至1700℃,火焰温度提升280℃,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》:火焰温度空气过剩系数21%23%25%27%29%31%,1202,2502,3502,4002,4152,,8002,0002,1502,2702,3502,,4201,7001,9002,0802,2023,280氧浓度%21%23%火焰温度℃1420℃1700℃炉膛温度℃800℃950℃依上表数据显示: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,估量23%富氧空气,富氧燃烧可降低碳的燃点,燃烧完全而猛烈,火焰布满度好,提高了炉膛的整体温度,一个物体向四周辐射的热与该物体的确定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800℃→950℃,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%。

火焰温度增加,可使炉膛内积碳局部完全燃烧不积碳,削减积碳局部,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,从而节能用一般空气作为氧化剂来源的燃烧过程,占体积的45的氮气不但不参加助燃反而阻碍燃烧反响的进展,富氧燃烧系统中,因富氧而削减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:用一般空气助燃,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,如以下图,在30%2下,各测量点的辐射热通量比21%2时增加37%以上,由于气体辐射主要是来自2和2,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加,如图:六、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧环境可有效的削减了过剩空气系数,削减燃烧后的排气量,进而削减了排气热损失,提高了热效率,从而节能用一般空气作为氧化剂来源的燃烧过程,占体积的45的氮气不但不参加助燃反而阻碍燃烧反响的进展,还要带走大量热量,如用富氧助燃,由于氮气量削减,故燃烧后的排气量也相应削减,热损失削减,从而提高了燃烧效率依台湾绿能生产基金会争辩显示,一般排气温度约较所产生的蒸汽温度高30℃,排气温度每降低22℃,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,获得更广泛的燃料选择范围,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,从而获得更广泛的燃料选择范围,同等条件下可利用更加劣质的燃料或者替代燃料!八、富氧燃烧由于燃料燃烧完全、节省了燃料而削减了排放,环保效应显著用富氧代替空气助燃可实现: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——黑烟,承受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,简洁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级固硫作用增氧助燃后还可以削减烟气中2二氧化硫、〔一氧化碳〕、〔氮氧化物〕含量。

煤在燃烧时,温度大约在1400℃左右,煤中所含的〔硫〕和2〔硫化氢〕被氧化,生成2。

同时煤中还含有大量的2+〔镁离子〕和2+〔钙离子〕化合物,这时候在1400℃和〔碳〕作催化剂的条件下将发生如下反响:2+2++2→4,承受富氧燃烧增加了氧浓度,促使反响向右