富氧助燃技术的机理及技术特点

　　一、概述

　　改革开放20多年以来,国民经济迅速发展举世瞩目。而玻璃工业是能耗大户，我国目前有玻璃窑炉数千座，热效率及热能利用率比较低，而且产品单耗大、成本高，也可以说，玻璃市场的竞争大多取决于能源。因此，节能已成为窑炉改造的中心任务，并已列入“十一五”国家节能环保的重点工程。

　　有史以来，玻璃熔窑一直都是以空气作为助燃介质。经过对现有燃烧系统的分析研究，认为采用空气助燃是导致高能耗、高污染、温室效应高的重要因素 。空气中只有 21% 的氧气参与助燃，78%的氮气不仅不参与燃烧，还携带大量的热量排入大气。随着玻璃工业的发展，人们对产品质量要求的不断提高，燃料成本的不断增加，使得科技工作者对玻璃生产的核心——“玻璃熔窑”的各个环节进行了不断地探索和改进，燃烧系统也不例外，至今已有了可喜的成效。富氧助燃技术在玻璃熔窑上已经成功地使用了数十年，被称为玻璃熔化技术的第二次革命，而锦湖公司生产的变压吸附制氧设备，氧气纯度最高可达95%，并且对玻璃行业有着十年的设计安装经验，始终为客户提供最安全、最高效、最节能的氧气。

　　二、富氧助燃原理

　　通常人们把含氧量大于20.93℅的空气叫做富氧空气。富氧空气参与燃烧将具有明显的节能和环保效应。富氧空气浓度越高，燃烧越完全，排烟黑度越低，节能和环保效果越好。

　　三、核心技术：

　　富氧助燃与全氧燃烧不同之处在于：它是在有二次空气助燃的条件下，利用富氧助燃的特点，改变火焰特性从而达到节能增效的目的。

　　富氧助燃的另一个核心技术就是富氧喷嘴。富氧喷嘴的设计关键包含： 富氧喷嘴安装位置、形状（圆形、环形或扁形）、扩散角，材质（金属、非金属等）、面积（与炉况、产品有关），综合考虑以上内容，才能达到最佳匹配。

　　四、技术特点

　　1、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，在玻璃行业中平均节油（气）为7％-15％，显著提高热能使用效率。

　　2、有效延长炉龄。燃烧环境的优化使得炉内温度分布更合理，有效延长窑炉、锅炉的使用寿命。

　　3、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。

　　4、提高燃料替代性。燃烧状况的改善，降低了对燃料品质的需要，使劣质燃料的使用成为可能。低品质燃料的价格低且易于采购，整体降低产品的能源成本。

　　5、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。燃烧吩解和形成的可燃有害气体充分燃烧，减少有害气体的产生。排烟温度和排烟量明显降低，减少热污染。

　　五、节能原理

　　燃烧是燃料与氧气进行反应并释放出光和热的过程。所谓富氧助燃就是采用比常规空气含氧量高的空气参与燃料的燃烧，让原先燃烧不充分的缺陷位置变为充分燃烧，从而带动整个燃烧环境的改变。它有提高火焰温度、加快燃烧速度、降低燃料燃点温度、增加热利用率、降低污染等特点。

　　六、富氧助燃技术的机理       

　　1、提高火焰温度和降低排烟黑度

　　因富氧空气中氮气含量减少,总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，排烟黑度则显著降低。

　　2、加快燃烧速度 ，促进燃烧完全

　　燃料在空气/纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在空气中的燃烧速度最大为280cm/s，在纯氧中为1175cm/s，是在空气中的4.2倍，天然气则高达10.7倍。富氧助燃, 不仅能使燃烧强度提高、加快燃烧速度，从而获得较好的热传导；同时促进燃烧完全，大幅度减少污染物的排放。

　　3、降低燃料的燃点温度

　　燃料的燃点温度不是一个常数，它与燃烧状况、受热速度、环境温度等有关，如CO在空气中为609℃，在纯氧中仅388℃，所以用富氧助燃能降低燃料燃点，提高火焰强度、增加释放热量等。

　　4、减少燃烧后的烟气量

　　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。用富氧助燃，燃烧后的排气量减少，热损失减小，一般氧浓度每增加 1% ，烟气量约下降 2-4.5% 。

　　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，当炉膛温度为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％，热量利用率可增加14％。

　　6、降低空气过剩系数

　　用富氧代替空气助燃，可适当降低空气过剩系数。日本曾对一台热处理炉进行多次试验，成功的将空气过剩系数从1.7降到1.2，平均节能达13.3％。