工業爐窯富氧燃燒技術的應用實踐

李軍

摘 要：目前在我國工業爐窯生產領域，仍然存在著大量高能耗，高污染的技術操作手段，對資源的浪費和環境的污染造成巨大影響。為了有效緩解傳統爐窯燒制技術對于環境和能源帶來的危害，推廣新型節能環保的爐窯燒制技術勢在必行，其中富氧燃燒技術的應用尤為廣泛，具有十分光明的發展前景。文章將對富氧技術進行系統闡述，以擴大其在爐窯生產中的使用范圍，進一步提高其使用效能。

關鍵詞：制氧技術；推廣應用；系統改造

1 富氧燃燒技術作用機理及節能途徑分析

傳統的爐窯生產技術多使用煤炭作為燃料來源，其能源消耗量大，在有限的氧氣濃度中難以燃燒充分，造成了能源的極大浪費，生產性價比較低。為了提高工業爐窯生產效率，富氧燃燒技術的開發和推廣無疑為解決能源浪費問題提供了可能性，富氧燃燒技術具有節能和環保的效果，大幅度縮短了爐窯生產的時間，保證爐窯制品的質量，更為重要的是，該項技術通過提高空氣中氧氣的含量從而降低了能耗，提高了能源的利用率。

該技術的節能途徑主要體現在如下幾方面：其一，氧氣濃度含量高。該種燃燒技術使用氧氣替代了傳統空氣作為燃燒媒介，能夠加快燃燒速度，并實現燃料的充分利用；其二，富氧燃燒技術能夠保持窯內溫度在產品加工時間段內穩定在一定狀態，持續進行產品的加工操作，提高產品的性能，同時延長爐窯的使用壽命；其三，該項技術能夠使燃料徹底的燃燒，降低了煙霧的排放量和濃度，而且還能夠將燃燒過程中形成的有害氣體循環利用，明顯降低對周圍環境的污染。

2 我國爐窯生產技術發展以及應用趨勢分析

富氧燃燒技術是工業生產中較為重要的節能技術之一，廣泛應用于能源消耗量大的工業行業，如鍋爐燃燒，爐窯生產，冶煉工業等領域。在全球面臨能源危機的今天，各國都在致力于開發新型節能生產技術，對于我國這樣一個工業生產大國來講，能源短缺問題直接制約著我國工業生產的發展，提高能源利用率，使用節能生產設備是保證工業生產正常運轉的重中之重。我國爐窯生產行業能源消耗量極其可觀，目前在該行業中主要存在能源燃燒效率低下，溫度控制不當，環境污染嚴重等問題，為此，工業生產領域加大了科研力度，不斷開發出新型的節能燃燒技術。富氧技術的發展恰好解決了上述問題，該項技術在國外得到了非常高的評價，被其稱作能源的再生技術，我國在爐窯生產過程中也嘗試使用這種新技術，并取得了初步的效果，但這項技術的推廣過程由于受到了一些條件的限制，目前并不能大規模的被工業企業所用，仍需要對技術環節進行進一步地改進和完善。

3 常用的制氧方法和制氧技術介紹

制氧方法的操作原理主要是通過化學或物理方法將空氣中的氧氣進行分離和收集，以此來提高氧氣單位面積的濃度。目前主要的制氧技術包括壓縮抽取法，冷凝法以及蒸汽膜分離法。壓縮抽取法是對空氣進行分層壓縮處理，根據氮氣和氧氣的性質不同，對氮氣進行優先吸收，以達到獲取純氧的目的。冷凝法是通過降低氣體表面溫度，實現氣體的液化處理，由于空氣中的氮分子沸點較低，因此較氧氣分子而言率先蒸發出去，進而將液化氧氣分子單獨分離出來。上述兩種制氧方法雖然普及范圍廣泛，但由于其技術操作成本高，實施起來具有一定的難度。蒸汽膜分離法屬于較為新興的制氧技術，因其操作方法簡單易行，成本低廉，受到企業的廣泛認可。該種方法是通過利用空氣中各種氣體元素的凝固點不同，導致蒸汽膜吸附的先后順序存在差異，進而達到氧氣分離的目的。膜分離技術具有其獨特的技術優勢：首先，操作難度低，而且不需要復雜的處理設備，操作流程也較為簡單；其次，在進行氣體分離過程中，不會改變氣體的性質和結構，保證制氧的效果；再次，在能源短缺的情況下，該項技術可以有效提高制氧的效率，實現能源的替代性效果。

4 富氧燃燒技術的實際推廣和應用

膜法富氧燃燒技術的推廣應用歷經數十年，雖然公眾認可這一節能技術，但其推廣應用效果卻不甚理想。近年來，為了了解和把握富氧燃燒技術的應用關鍵點，采用膜法制氧富氧技術在全真工業爐窯上進行了大量的實際模擬氣體燃料的富氧燃燒應用研究工作。

4.1 系統改造時應注意的問題

該技術改造在不影響企業現有生產條件下實施。技術改造及設備安裝過程中不影響企業正常生產；改造中不改變爐窯主體結構，改造所需的專用富氧供風系統和控制系統相對獨立，系統啟動或停運都不能給原生產工藝帶來影響或造成生產損失。改造以促進燃料燃燒完全、減少系統整體排煙量、減少系統熱損失為目的。保證原生產工藝溫度、工藝時間、工藝曲線、生產產量、加工件產品質量不受影響。

4.2 選用科學合理的系統改造技術

該技改項目采用的是無損工藝改造，改造以不影響現有生產工藝為主，富氧燃燒與正常供空氣燃燒之間可以隨意切換。改造工藝選擇膜法制氧工藝。增設系統助燃風局部富氧配風系統，送風氧氣濃度選擇26%～30%。為適應富氧配風節能技術改造需要，同時改進現有燃燒器燒嘴，但改造需要在整體管路系統安裝完成后，在得到企業對節能效果初步認可的的前提下逐一、按順序的對燃燒器燒嘴實施更換。為了驗證改造效果，企業專門對改造前的燃氣消耗流量做了標記和記錄，同時實施改造項目前后也約請北京市節能環保中心對爐窯系統進行了改造前后的熱工測試。

4.3 在進行系統改造設計時應注意的原則

4.3.1 富氧供氣方式設計為局部式，保證燃料氣體與富氧氣體的最佳預混效果，發揮富氧氣體最大優勢；根據設備平均使用燃氣消耗量，決定選擇富氧氣體膜組件的規格及富氧供氣濃度。根據燃氣供氣壓力，設定富氧氣體供氣壓力計流量。

4.3.2 根據現場實際情況設計整個系統工藝流程及系統布局。為了保證系統布置科學合理，設備系統選擇集中式一體化結構，設備系統結構緊湊、功能全；保證在使用現場僅需將供氣管路按照設計聯接好即可使用。

4.3.3 注意爐窯燃燒氣氛工藝要求，優化富氧供氣方式，改造燒嘴結構和材質，保證富氧氣體與燃料氣體的混合均勻，發揮富氧氣體最大優勢。適應富氧燃燒技術要求，注重解決膜法制氧帶來的含氣“汽”量大，氣候溫度適應|生差異、設備保護等問題。

4.4 改造后的系統功能檢驗

按照歷年同期生產情況記錄，實施富氧節能技術改造后，節能效果顯著，單臺爐窯平均每天節省燃氣1000m3以上。經過北京市節能檢測管理中心檢測，項目綜合節能率達到12%以上。由于采用了富氧專用燃燒器，爐窯外壁溫度明顯降低。工人作業環境得到明顯改變，同時有助于延長爐窯設備本身的使用壽命。

5 結束語

富氧爐窯燒制技術不但大大提高了氧氣的利用率，而且更為重要的是通過氧氣的充足供應，極大地提高了爐窯內部燒制的溫度，使熱能在短時間之內迅速聚集，縮短了爐窯加工的時間，提高了資源的利用率。對于富氧技術的改進，可以通過改變其設備結構，控制燒制環境，變化燃燒氣體比例等途徑來實現，從而進一步提高富氧技術加工的效果，使這種環保節能的加工方法進一步得到推廣和使用。

參考文獻

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