富氧燃烧节能技术就是用比空气中含量更高的氧气来进行助燃,使得物质燃烧更充分、分子燃烧时更加的活跃,释放更多的热量。
富氧燃烧节能技术目前为止是一项经过验证的切实可行的富氧节能技术,富氧燃烧的节能效果毋庸置疑。
目前为止,富氧方式有很多,但是常用的富氧燃烧节能方式只有几种:膜法富氧、分子筛变压吸附富氧、磁法富氧。
这几种富氧方式各有利弊,在应用时需要加以选择。
目前为止,富氧节能领域刚在中国开始起步,在未来有更加广阔的前景。未来中国富氧节能领域会出现更好的技术、更加节能的产品。
1、空气中的氧气占20.9%,富氧就是把空气中的氧气的含量提高,例如采用膜法把空气中的氧气含量提高到30%,增加部分就是富氧量 ;
2、富氧一般用于助燃:燃料燃烧时需要氧气,它通常是由空气中的氧气提供,在助燃空气中仅占20.9%的氧参加燃烧,而其余79.1%的大部分氮气不参加燃烧,带走了大量热量,降低了燃料的有效利用率,相应增加了燃料消耗,用27%的富氧空气进行燃烧时,废气所带走热量减少约25%,相应减少了热损失。
3、“富氧燃烧技术”是国家发改委2008年5月发布的《国家重点节能技术推广目录(第一批共50项)》中第27项节能技术。
膜法富氧用于助燃节能进展:
膜法富氧用于助燃,对所有燃料(包括气体、液体和固体)和绝大多数工业窑炉如锅炉、加热炉、水泥窑等均实用,既能提高劣质燃料的应用范围,又能充分发挥优质燃料的性能,如用26.7%的富氧空气燃烧褐煤或用21.8%的富氧空气燃烧无烟煤所得到的理论燃烧温度T与用普通空气燃烧重油得到的T相当,说明用富氧烧煤可代替空气烧油,这在我国煤多油少的情况下特别具有重要意义。下面分别介绍国内外膜法富氧用于助燃的进展。
3.1 国外膜法富氧助燃进展
早在80年代初,许多发达国家都投人了大量人力物力来研究膜法富氧技术,特别是日本,其通产省就资助组织了旭硝子等7家公司和碉究所参加的“膜法富氧燃烧技术研究组”。由于能源紧张,日本先后有近20家公司推出膜法富氧装置。该国曾在以气、油、煤为燃烧的不同场合进行了各种富氧应用试验,得出如下结论:用23%的富氧助燃可节能10% -25%;用25%的富氧助燃可节能20%-40%;用27%的富氧助燃则节能高达30%-50%等。联邦德国在一座马蹄型蓄炉上用27%的富氧试验,使熔化率增加了56.2%,能耗则下降20%,而熔化温度提高了100℃。瑞典、英国、德国在滚轧和铝熔炉装置上采用膜法富氧浓度25%-27%,节约燃料12%-28%,而原设备生产率提高17%-39%,美国WOLVERINE铜冶炼厂,采用29%的膜法富氧可节约燃料大于30%。文献报导,用30%的富氧助燃时可节约大约40%的天然气。此外前苏联、英国、法国、捷克等均有膜法富氧用于助燃的报道。
值得一提的是国外绝大部分用的是整体增氧来助燃,即所需空气全用富氧空气来代替,所以投资非常大,故国外还没有推广应用。还需说明的是国外己出现“全氧”,即用100%的纯氧来助燃,目的是消除氮氧化物。但我们认为除非特殊领域非用不可一般锅炉使用很不现实。下面以10t燃煤锅炉为例来说明,如用我们的高新技术,仅需配富氧约140Nm3/h,配电约l3kW,占地约5m2,总投资才22万元,一般八至九个月就能收回全部投资。若用“全氧”来替代,需2500Nm3/h,配电约1700kW,占地约300m2,投资至少1000多万。除非是特殊工艺需要,否则是决不能使用的。
3.2 国内膜法富氧助燃进展
局部增氧助燃技术包括 “局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术,即使用富氧量仅为所需空气量的1%-3%,而原来鼓风量和引风量均要下降20%-50%,这里包括机泵的选择和匹配、膜装置的优化组合、循环水的自动调节、控制和报警、常压富氧空气的除湿、富氧系统的稳压和增压、预热器和富氧喷嘴的设计、加工、安装和调试等关键技术,哪个环节出问题都会影响综合效果。此项技术经过10多年的不断完善,有关技术和系统等均已经成熟,目前己推广20余家,包括燃油、燃煤和燃气炉窑,社会效益和经济效益十分显著:平均节约燃料11.8%,增产10.2%,产品质量亦有提高,窑炉寿命也相应延长,由于燃烧充分燃烧,显著改善环境状况,不少单位用富氧前曾因冒黑烟受到过环保部门的黄牌警告或罚款,用富氧后烟气排放全部低于国家环保标准,一般2-11个月就能收回全部投资。
实例一:大连某油脂化学厂30吨燃油锅炉
1996年 1月末,局部增氧对称燃烧技术首次在国内甚至在国际上使用,中国科学院大连化学物理研究所膜中心所配的富氧量约为 300-350Nm3/h,因当时没装重油流量计,仅做了初步试验:通富氧后烟囱黑烟立即消失,风机风门关闭了大约三分之一,蒸汽流量从2 8t/h增加到3 1t/h,而油压从2.1MPa下降到 1.9MPa,本想春节后安装好重油流量计进行全面测试和验收,后因大连市政府要求该厂动迁而搁浅。虽然这次试验没有得到有关数据,但从结果看还是十分令人满意的,达到了预期的效果。
实例二:江苏油田4吨燃油锅炉
1997年10月江苏油田在4t燃油锅炉上应用中国科学院大连化学物理研究所膜中心的膜法富氧局部增氧助燃节能技术,所配富氧空气量仅为 40 标方/时,经该油田节能监测站检测:通富氧后炉膛温度提高了大约50℃, 全炉热效率提高了 8.3 个百分点, 平均吨蒸汽节油为 16.64%,烟气排放温度下降了9℃,而且烟气的林格曼黑度从2-3级降至1级以下,并经过他们自己一年的统计,平均每年节油330多吨.而且装置运行平稳可靠,操作管理、维修方便。
实例三:天津大港油田2500KW 燃油加热炉
1999年12月,膜法富氧局部增氧在天津大港油田2500KW 燃油加热炉上使用,经天津市节能监测一站测试,空气过剩系数下降0.88个百分点,排烟温度降低了7℃,节能率达10.85%,排烟达标等。
实例四:辽河油田2300KW 燃油加热炉
1997年9月,膜法富氧局部增氧在辽河油田油气集输公司曙光输油泵站的1# 2300KW 燃油加热炉上使用,经辽河石油勘探局节能监测站测试,加热炉正平衡热效率从82.22%提高到89.68%,提高了9.1%,排烟达标等。