膜法富氧助燃技術(shù)與應(yīng)用課件

膜法富氧助燃技術(shù)與應(yīng)用

前言富氧助燃技術(shù)原理富氧助燃在窯爐上的運(yùn)用原理富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用

富氧助燃在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用富氧助燃在其它行業(yè)中的應(yīng)用富氧助燃與節(jié)煤劑在煤粉爐中應(yīng)用方案膜法富氧技術(shù)膜法富氧與傳統(tǒng)制氧技術(shù)比較膜法富氧助燃技術(shù)與應(yīng)用前言1前言

工業(yè)鍋爐和窯爐所需能源絕大部份來自化石燃料，如煤、石油制品及天然氣等，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺，乃至能源危機(jī)已使煤碳、石油價(jià)格不斷上漲.企業(yè)特別是燃料消耗大戶因日日高企的能源價(jià)格而不斷減利已成為企業(yè)發(fā)展中面臨的重要難題;同時(shí)，不斷增加的化石燃料燃燒中的排放對全球的人類生存環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此采用新技術(shù)與新工藝，提高燃料使用效率，既可降低企業(yè)運(yùn)行成本，同時(shí)了減少了環(huán)境污染,已成為企業(yè)追求的重要目標(biāo)。前言工業(yè)鍋爐和窯爐所需能源絕大部份來自化2富氧助燃技術(shù)原理

燃燒過程

無論固體燃料還是液體氣體燃料的燃燒發(fā)熱過程都需用大量的氧氣助燃，其中主要可燃成份燃燒過程化學(xué)方程式如下,提高這些反應(yīng)式中O2的含量無疑可以促進(jìn)燃燒過程充分完成，提高燃料的使用效率.

C＋O2=CO22H2＋O2=2H2OS＋O2=SO2CmHn＋(m＋n/4)O2=mCO2＋n/2H2O2CO＋O2=2CO22H2S＋3O2=2H2O＋2SO2富氧助燃技術(shù)原理燃燒過程3富氧助燃技術(shù)原理火焰理論溫度與助燃?xì)庵醒鹾康年P(guān)系助燃空氣增加O2的濃度使得燃燒過程速度加快進(jìn)而提高燃燒的溫度，使得到能量的品級得到大大的提高。圖一給出了天然氣燃燒過程中火焰理論溫度與助燃?xì)庵醒鹾康年P(guān)系曲線。

富氧助燃技術(shù)原理火焰理論溫度與助燃?xì)庵醒鹾康年P(guān)系助4富氧助燃技術(shù)原理富氧濃度優(yōu)化燃燒的理論與實(shí)踐告訴我們，不同溫度下的能量，其使用效率是不同的，溫度越高，能量的使用價(jià)值越高，反之價(jià)值越低。從圖（1）中可看出以下重要的兩點(diǎn)：1.助燃空氣中氧含量越高，燃燒的火焰溫度越高。2.空氣中氧含量增加初期燃燒溫度劇烈增加，而隨著氧氣濃度的進(jìn)一步增加，燃燒溫度增長迅速減緩，隨著氧氣含量再增加反而使火焰溫度處于飽和狀態(tài)。我們可以得出結(jié)論，應(yīng)用富氧助燃可大大提高燃燒溫度，隨著富氧空氣中氧濃度的增加，火焰溫度迅速上升，其溫度上升最快的一段發(fā)生在氧濃度增加初期即氧濃度由21％增加到30％的過程中。富氧助燃技術(shù)原理富氧濃度優(yōu)化燃5富氧燃燒在鍋/窯爐上的運(yùn)用原理

燃燒過程的主要熱交換形式

熱傳導(dǎo)q=δ(Tf-Tp)對流q=k(Tf-Tp)

輻射q=σ(Tf

4-Tp4)

其中Tf－火焰溫度，Tp－產(chǎn)品溫度，δ、k、σ分別為傳導(dǎo)、對流與輻射換熱系數(shù)。

富氧燃燒在鍋/窯爐上的運(yùn)用原理燃燒過程的主要熱交換形式6富氧燃燒在窯爐上的運(yùn)用原理輻射換熱是玻璃窯換熱的關(guān)鍵通過向窯爐內(nèi)引入富氧助燃可以有效地提高燃燒溫度，從而強(qiáng)化傳熱。由于玻璃窯爐內(nèi)產(chǎn)品的熔解溫度很高，窯爐內(nèi)的換熱主要是依靠輻射來完成的，傳導(dǎo)與對流的單位換熱量是與煙氣溫度和產(chǎn)品溫度的溫差(Tf-Tp)的一次方成正比，而且煙氣與產(chǎn)品的傳導(dǎo)與對流換熱系數(shù)又很低，而輻射換熱量是與煙氣和產(chǎn)品溫度的四次方的差成正比。因此，富氧助燃提高了火焰溫度使得窯內(nèi)本已經(jīng)占據(jù)傳熱統(tǒng)治地位的輻射換熱得到大大加強(qiáng)。因此隨助燃空氣中氧濃度的增加，燃燒溫度得以提高，產(chǎn)品在窯內(nèi)吸收了更多熱量，排出煙氣帶走的熱量就減少，從而使利燃燒過程更加有效。實(shí)際應(yīng)用中只要提高助燃空氣氧含量1個(gè)百分點(diǎn)，可提高煙溫70℃，可提高換熱效率12％以上。

富氧燃燒在窯爐上的運(yùn)用原理輻射換熱是玻璃窯換熱的關(guān)鍵7富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用

預(yù)混式富氧助燃

圖(2)

如圖(2)所示，將富氧注入燃燒助燃空氣的主風(fēng)管，并進(jìn)而與燃料混合輸入窯爐內(nèi)燃燒。這種方式助燃一致地提高了整個(gè)燃燒過程的溫度，特別適用于蓄熱式窯爐上。富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用預(yù)混式富氧助燃圖(2)8富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用

氧槍局部富氧助燃不是將富氧混入助燃空氣而是用氧槍將富氧直接輸送到火焰的下部以助燃。這是最經(jīng)濟(jì)的一種助燃方式，富氧與燃料在傳熱最需要的部位混合燃燒，也就是在燃燒空間的貧氧區(qū)即火焰的下部，靠近玻璃液的上方混合燃燒，在些部位火焰的溫度對傳遞到玻璃液的熱量影響最大，從而最大限度的發(fā)揮了富氧的效能。

火焰底部吹氧助燃富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用氧槍局部富氧助燃不是將富氧混入助9應(yīng)用實(shí)例（1-浮法窯）

區(qū)間項(xiàng)目無富氧階段逐注富氧階段一期二期富氧調(diào)試階段一期二期富氧穩(wěn)定階段起止日期7月1-13日7月14-197月20—3031/7-4/85-9/810-20/8富氧投入量m3/h邊安裝邊投入至安裝完畢1610---20981496---2345玻璃液熔化量t/d401402405405.16406410燃油消耗量Kg/d

76525.176104.876275.175865.275709.875928.8單耗kg/kg190.835189.315188.336187.248186.477185.192正平衡熱效率%30.2130.3730.5330.7130.8331.05應(yīng)用實(shí)例（1-浮法窯）區(qū)間無富氧階段逐注10應(yīng)用實(shí)例（1-煙氣分析）工況測試數(shù)據(jù)總數(shù)送富氧空氣前35送富氧空氣后24煙氣成分項(xiàng)目含量數(shù)組成前二項(xiàng)量比例組成比例數(shù)組成前二項(xiàng)量比例組成比例一氧化碳00.1-0.40.4-0.9≥1514.291748.5762.861028.5738.571041.671354.1695.8314.1700空氣過剩系數(shù)≤1.11.1-1.21.21-1.31.31-1.5≥1.5125.7138.5714.28925.711542.86617.14312.51250.062.528.33312.5416.67應(yīng)用實(shí)例（1-煙氣分析）工況送富氧空氣前送11富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用46-52%氧濃度在化肥行業(yè)煤氣爐應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)單爐連續(xù)產(chǎn)氣，產(chǎn)量增加一倍；缺點(diǎn)是一次投資大、工藝改造多；22-24%氧濃度的開發(fā)應(yīng)用，在保留原間歇造氣工藝基礎(chǔ)上，使產(chǎn)能增加。效果---投資回收期小于半年。富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用46-52%氧濃度在化肥行業(yè)煤氣爐應(yīng)12混合煤氣發(fā)生爐富氧氣化（23-25%氧濃度）條件指標(biāo)加氧不加氧差值CO(%)36.829.3+7.5CO2(%)6.43.5+2.9H2(%)22.413.6+8.8煤氣熱值（千卡/標(biāo)米3）19451486+459混合煤氣發(fā)生爐富氧氣化（23-25%氧濃度）13富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用富氧濃度%富氧溫度℃干煤氣成分（V%）煤氣熱值千卡/標(biāo)米395%O2耗量M3/m3煤氣CO2CmHnO2H2CH4CON221424.00.60.212.82.726.653.11450023587.00.60.216.42.530.842.51657.50.014924.4665.00.60.218.12.629.643.91673.50.026826.6646.40.60.216.72.530.043.61636.50.045富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用富氧富氧干煤氣成分14富氧在其它行業(yè)中的應(yīng)用有色冶金（銅礦冶煉），30-40%氧濃度，效果：節(jié)能20%，增產(chǎn)20%。高爐煉鐵：增加煤量，降低焦炭量，同時(shí)增加生鐵產(chǎn)量。每增加1%氧濃度，可提高爐溫70度。富氧在其它行業(yè)中的應(yīng)用有色冶金（銅礦冶煉），30-40%氧濃15富氧與節(jié)煤劑在煤粉爐中應(yīng)用方案富氧與節(jié)煤劑在煤粉爐中應(yīng)用方案16膜法富氧技術(shù)膜分離原理膜法富氧裝置基本原理富氧裝置的結(jié)構(gòu)組成膜法富氧技術(shù)的優(yōu)勢膜法富氧技術(shù)膜分離原理17膜分離原理

膜分離空分技術(shù)是八十年代國外新興的高科技技術(shù)，屬高分子材料科學(xué)，膜分離技術(shù)是利用具有特殊選擇分離性的有機(jī)高分子和無機(jī)材料形成不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的膜，在一定驅(qū)動(dòng)力作用下，使雙元或多元組份因透過膜的速率不同而達(dá)到分離或特定組份富集的目的。

膜分離原理膜分離空分技術(shù)是八十年代國外新興的高科技技術(shù)18卷式富氧膜元件膜元件結(jié)構(gòu)卷式富氧膜元件膜元件結(jié)構(gòu)19各種氣體滲透速率

氣體膜分離是利用有機(jī)膜對某些氣體組分具有選擇性滲透和擴(kuò)散的特性，以達(dá)到氣體分離和純化的目的。其滲透機(jī)理，為氣體分子在壓力作用下，首先在膜的高壓側(cè)接觸，然后是吸附、溶解、擴(kuò)散、脫溶、逸出。通過非多孔膜的氣體遷移是根據(jù)溶解－擴(kuò)散的機(jī)制進(jìn)行的。各種氣體滲透速率氣體膜分離是利用有機(jī)膜對某些氣體20膜法富氧設(shè)備膜法富氧設(shè)備21膜法富氧裝置基本原理

膜法富氧技術(shù)是利用高分子復(fù)合膜對不同物質(zhì)有選擇性滲透的原理，采用對氧具有高滲透性能的復(fù)合膜——富氧復(fù)合膜。在常溫、低壓下，空氣從膜高壓側(cè)流向低壓側(cè)時(shí)，空氣中氧和氮分子在壓力差驅(qū)動(dòng)下透過富氧膜。由于富氧膜的特性是有選擇地讓氧分子比氮分子透過率大，結(jié)果在膜低壓一側(cè)收集到的空氣中氧氣濃度增加，使空氣中含氧濃度從20．9％富集到30％以上。

膜法富氧裝置基本原理膜法富氧技術(shù)是利用高分子22富氧裝置的結(jié)構(gòu)組成

空氣凈化和輸送單元

此單元主要設(shè)備有空氣過濾器和鼓風(fēng)機(jī)。其作用是使自然空氣凈化，并為通過富氧膜的空氣增壓。

富氧膜組件單元

此單元是富氧裝置的核心，主要設(shè)備有空氣分配箱、富氧膜組件和富氧空氣收集管。其作用是凈化空氣通過富氧膜組件高壓一測，在膜兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)下，部分氧和氮透過富氧膜被收集成富氧空氣，其余部分即少氧空氣被排放。富氧裝置的結(jié)構(gòu)組成空氣凈化和輸送單元23膜法富氧技術(shù)的優(yōu)勢投資省運(yùn)行費(fèi)用低

安全可靠

幾乎免維護(hù)

無人自動(dòng)化操作

膜法富氧技術(shù)的優(yōu)勢投資省24膜法富氧與傳統(tǒng)制氧技術(shù)比較膜法富氧與傳統(tǒng)制氧技術(shù)比較25膜法富氧助燃技術(shù)與應(yīng)用

前言富氧助燃技術(shù)原理富氧助燃在窯爐上的運(yùn)用原理富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用

富氧助燃在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用富氧助燃在其它行業(yè)中的應(yīng)用富氧助燃與節(jié)煤劑在煤粉爐中應(yīng)用方案膜法富氧技術(shù)膜法富氧與傳統(tǒng)制氧技術(shù)比較膜法富氧助燃技術(shù)與應(yīng)用前言26前言

工業(yè)鍋爐和窯爐所需能源絕大部份來自化石燃料，如煤、石油制品及天然氣等，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺，乃至能源危機(jī)已使煤碳、石油價(jià)格不斷上漲.企業(yè)特別是燃料消耗大戶因日日高企的能源價(jià)格而不斷減利已成為企業(yè)發(fā)展中面臨的重要難題;同時(shí)，不斷增加的化石燃料燃燒中的排放對全球的人類生存環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此采用新技術(shù)與新工藝，提高燃料使用效率，既可降低企業(yè)運(yùn)行成本，同時(shí)了減少了環(huán)境污染,已成為企業(yè)追求的重要目標(biāo)。前言工業(yè)鍋爐和窯爐所需能源絕大部份來自化27富氧助燃技術(shù)原理

燃燒過程

無論固體燃料還是液體氣體燃料的燃燒發(fā)熱過程都需用大量的氧氣助燃，其中主要可燃成份燃燒過程化學(xué)方程式如下,提高這些反應(yīng)式中O2的含量無疑可以促進(jìn)燃燒過程充分完成，提高燃料的使用效率.

C＋O2=CO22H2＋O2=2H2OS＋O2=SO2CmHn＋(m＋n/4)O2=mCO2＋n/2H2O2CO＋O2=2CO22H2S＋3O2=2H2O＋2SO2富氧助燃技術(shù)原理燃燒過程28富氧助燃技術(shù)原理火焰理論溫度與助燃?xì)庵醒鹾康年P(guān)系助燃空氣增加O2的濃度使得燃燒過程速度加快進(jìn)而提高燃燒的溫度，使得到能量的品級得到大大的提高。圖一給出了天然氣燃燒過程中火焰理論溫度與助燃?xì)庵醒鹾康年P(guān)系曲線。

富氧助燃技術(shù)原理火焰理論溫度與助燃?xì)庵醒鹾康年P(guān)系助29富氧助燃技術(shù)原理富氧濃度優(yōu)化燃燒的理論與實(shí)踐告訴我們，不同溫度下的能量，其使用效率是不同的，溫度越高，能量的使用價(jià)值越高，反之價(jià)值越低。從圖（1）中可看出以下重要的兩點(diǎn)：1.助燃空氣中氧含量越高，燃燒的火焰溫度越高。2.空氣中氧含量增加初期燃燒溫度劇烈增加，而隨著氧氣濃度的進(jìn)一步增加，燃燒溫度增長迅速減緩，隨著氧氣含量再增加反而使火焰溫度處于飽和狀態(tài)。我們可以得出結(jié)論，應(yīng)用富氧助燃可大大提高燃燒溫度，隨著富氧空氣中氧濃度的增加，火焰溫度迅速上升，其溫度上升最快的一段發(fā)生在氧濃度增加初期即氧濃度由21％增加到30％的過程中。富氧助燃技術(shù)原理富氧濃度優(yōu)化燃30富氧燃燒在鍋/窯爐上的運(yùn)用原理

燃燒過程的主要熱交換形式

熱傳導(dǎo)q=δ(Tf-Tp)對流q=k(Tf-Tp)

輻射q=σ(Tf

4-Tp4)

其中Tf－火焰溫度，Tp－產(chǎn)品溫度，δ、k、σ分別為傳導(dǎo)、對流與輻射換熱系數(shù)。

富氧燃燒在鍋/窯爐上的運(yùn)用原理燃燒過程的主要熱交換形式31富氧燃燒在窯爐上的運(yùn)用原理輻射換熱是玻璃窯換熱的關(guān)鍵通過向窯爐內(nèi)引入富氧助燃可以有效地提高燃燒溫度，從而強(qiáng)化傳熱。由于玻璃窯爐內(nèi)產(chǎn)品的熔解溫度很高，窯爐內(nèi)的換熱主要是依靠輻射來完成的，傳導(dǎo)與對流的單位換熱量是與煙氣溫度和產(chǎn)品溫度的溫差(Tf-Tp)的一次方成正比，而且煙氣與產(chǎn)品的傳導(dǎo)與對流換熱系數(shù)又很低，而輻射換熱量是與煙氣和產(chǎn)品溫度的四次方的差成正比。因此，富氧助燃提高了火焰溫度使得窯內(nèi)本已經(jīng)占據(jù)傳熱統(tǒng)治地位的輻射換熱得到大大加強(qiáng)。因此隨助燃空氣中氧濃度的增加，燃燒溫度得以提高，產(chǎn)品在窯內(nèi)吸收了更多熱量，排出煙氣帶走的熱量就減少，從而使利燃燒過程更加有效。實(shí)際應(yīng)用中只要提高助燃空氣氧含量1個(gè)百分點(diǎn)，可提高煙溫70℃，可提高換熱效率12％以上。

富氧燃燒在窯爐上的運(yùn)用原理輻射換熱是玻璃窯換熱的關(guān)鍵32富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用

預(yù)混式富氧助燃

圖(2)

如圖(2)所示，將富氧注入燃燒助燃空氣的主風(fēng)管，并進(jìn)而與燃料混合輸入窯爐內(nèi)燃燒。這種方式助燃一致地提高了整個(gè)燃燒過程的溫度，特別適用于蓄熱式窯爐上。富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用預(yù)混式富氧助燃圖(2)33富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用

氧槍局部富氧助燃不是將富氧混入助燃空氣而是用氧槍將富氧直接輸送到火焰的下部以助燃。這是最經(jīng)濟(jì)的一種助燃方式，富氧與燃料在傳熱最需要的部位混合燃燒，也就是在燃燒空間的貧氧區(qū)即火焰的下部，靠近玻璃液的上方混合燃燒，在些部位火焰的溫度對傳遞到玻璃液的熱量影響最大，從而最大限度的發(fā)揮了富氧的效能。

火焰底部吹氧助燃富氧助燃在玻璃窯爐上的應(yīng)用氧槍局部富氧助燃不是將富氧混入助34應(yīng)用實(shí)例（1-浮法窯）

區(qū)間項(xiàng)目無富氧階段逐注富氧階段一期二期富氧調(diào)試階段一期二期富氧穩(wěn)定階段起止日期7月1-13日7月14-197月20—3031/7-4/85-9/810-20/8富氧投入量m3/h邊安裝邊投入至安裝完畢1610---20981496---2345玻璃液熔化量t/d401402405405.16406410燃油消耗量Kg/d

76525.176104.876275.175865.275709.875928.8單耗kg/kg190.835189.315188.336187.248186.477185.192正平衡熱效率%30.2130.3730.5330.7130.8331.05應(yīng)用實(shí)例（1-浮法窯）區(qū)間無富氧階段逐注35應(yīng)用實(shí)例（1-煙氣分析）工況測試數(shù)據(jù)總數(shù)送富氧空氣前35送富氧空氣后24煙氣成分項(xiàng)目含量數(shù)組成前二項(xiàng)量比例組成比例數(shù)組成前二項(xiàng)量比例組成比例一氧化碳00.1-0.40.4-0.9≥1514.291748.5762.861028.5738.571041.671354.1695.8314.1700空氣過剩系數(shù)≤1.11.1-1.21.21-1.31.31-1.5≥1.5125.7138.5714.28925.711542.86617.14312.51250.062.528.33312.5416.67應(yīng)用實(shí)例（1-煙氣分析）工況送富氧空氣前送36富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用46-52%氧濃度在化肥行業(yè)煤氣爐應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)單爐連續(xù)產(chǎn)氣，產(chǎn)量增加一倍；缺點(diǎn)是一次投資大、工藝改造多；22-24%氧濃度的開發(fā)應(yīng)用，在保留原間歇造氣工藝基礎(chǔ)上，使產(chǎn)能增加。效果---投資回收期小于半年。富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用46-52%氧濃度在化肥行業(yè)煤氣爐應(yīng)37混合煤氣發(fā)生爐富氧氣化（23-25%氧濃度）條件指標(biāo)加氧不加氧差值CO(%)36.829.3+7.5CO2(%)6.43.5+2.9H2(%)22.413.6+8.8煤氣熱值（千卡/標(biāo)米3）19451486+459混合煤氣發(fā)生爐富氧氣化（23-25%氧濃度）38富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用富氧濃度%富氧溫度℃干煤氣成分（V%）煤氣熱值千卡/標(biāo)米395%O2耗量M3/m3煤氣CO2CmHnO2H2CH4CON221424.00.60.212.82.726.653.11450023587.00.60.216.42.530.842.51657.50.014924.4665.00.60.218.12.629.643.91673.50.026826.6646.40.60.216.72.530.043.61636.50.045富氧在煤氣發(fā)生爐中的應(yīng)用富氧富氧干煤氣成分39富氧在其它行業(yè)中的應(yīng)用有色冶金（銅礦冶煉），30-40%氧濃度，效果：節(jié)能20%，增產(chǎn)20%。高爐