减压加热炉富氧燃烧模拟计算
减压加热炉富氧燃烧模拟计算
减压加热炉富氧燃烧模拟计算
近年来，工业生产中的加热炉通常被广泛应用于多种领域，例如冶金、化工、材料研究等。在这些行业中，减压加热炉因其特殊的工作原理和广泛适用性而备受关注。
减压加热炉是一种将物质置于高温和低压环境下进行加热的设备。通过降低环境气压，可以有效降低物质的沸点，使加热过程更加高效。与常压加热相比，减压加热炉能够在相对较低温度下完成相同的加热过程，减少能源消耗和减少对设备的腐蚀。
然而，减压加热炉的燃烧过程中存在一些问题，例如氧气的不足或过量都会影响燃烧效果。为了解决这些问题，研究人员发展了基于计算机模拟的富氧燃烧模型。
减压加热炉的富氧燃烧模拟计算是通过使用计算流体力学和燃烧化学模型来预测炉内氧气和燃料的流动和化学反应。通过这种模拟计算，可以确定最佳的氧气供应量和燃料喷射位置，以实现更高的燃烧效率和更少的有害气体排放。
在进行富氧燃烧模拟计算之前，首先需要收集准确的物理参数，例如燃烧物质的热力学性质、燃烧反应速率等。这些参数是通过实验测量或已有的经验公式来获取的。然后，将这些参数输入到计算机程序中，通过模拟炉内气体流动、传热和化学反应过程，得出燃烧过程的数值结果。
减压加热炉富氧燃烧模拟计算的过程中，主要考虑以下几个关键因素：
1. 燃料和氧气的喷射位置：燃料和氧气的喷射位置对燃
烧效果有着重要的影响。通过模拟计算，可以确定最佳的喷射
位置，以确保燃烧产生的热量能够均匀地传递给物质。
2. 氧气供应量：氧气是燃烧过程中的关键组成部分。通过调整氧气供应量，可以控制燃料的完全燃烧，并减少有害气体的产生。在模拟计算中，通过改变氧气供应量，可以得出最佳的供氧条件。
3. 燃烧排放物的分布：在燃烧过程中，有害气体的产生是不可避免的。通过富氧燃烧模拟计算，可以预测燃烧排放物的分布情况，从而优化炉内气体流动，减少有害气体的排放浓度。
通过减压加热炉富氧燃烧模拟计算，可以实现减少能源消耗、提高燃烧效率和降低环境污染的目标。这种模拟计算方法能够提供定量的结果和参数，为减压加热炉的设计和优化提供有力的支持。
然而，需要注意的是，减压加热炉富氧燃烧模拟计算只是一种辅助工具，其结果可能与实际工作条件有所差异。因此，在应用这种计算方法时，必须结合实际情况进行调整和验证。
总之，减压加热炉富氧燃烧模拟计算是一种有效的工具，可以改善加热炉的燃烧效果，并为工业生产提供更高效、更环保的解决方案。未来，随着模拟计算技术的不断发展和完善，相信减压加热炉的设计和运行将更加智能化和可持续化
综上所述，减压加热炉富氧燃烧模拟计算是一种有效的方法，用于改善加热炉的燃烧效果。通过优化喷射位置、调整氧气供应量和预测燃烧排放物的分布，可以实现减少能源消耗、提高燃烧效率和降低环境污染的目标。然而，需要在实际工作条件下进行调整和验证。随着模拟计算技术的发展，减压加热
炉的设计和运行将越来越智能化和可持续化。这些进步将为工业生产提供更高效、更环保的解决方案
富氧燃烧的特性及其发展现状
富氧燃烧的特性及其发展现状 摘要本文从火焰温度和燃烧速度改变、燃烧产物的变化和可利用热的变化方面介绍了富氧燃烧的特性，分析了富氧燃烧的节能效果，并总结了富氧燃烧的发展现状，为发展富氧燃烧技术做出一些总结和建议。 关键词富氧燃烧；燃烧产物；氧气浓度；工作原理 在普通空气助燃的燃烧过程中，普通空气的成分氧只占20.94%，氮占78.09%，在燃烧过程中不助燃的氮吸收了大量热量，从废气中排掉，造成热损失，同时在高温下生成氮氧化物，造成大气污染。富氧燃烧技术（简称OEC），即采用一种特殊的高分子膜装置，将吹入加热炉的空气的含氧浓度提高，采用这种氧含量高的空气来助燃。富氧的极限就是使用纯氧。富氧燃烧可以显著提高燃烧效率和火焰温度，使燃料燃烧迅速、完全，从而达到节约燃料、提高生产效率和保护环境的良好作用。 1 富氧燃烧的特性 1.1 火焰温度和燃烧速度改变 富氧燃烧比普通燃烧火焰温度会大大提高，这是因为空气为氧化剂时氮气作为稀释剂使烟温降低。以甲烷燃烧为例：甲烷绝热燃烧中焰温随氧气成分的变化而变化，从空气变化到含60%增氧的氧化剂时，焰温有极大提高，氧气浓度越高焰温升高越慢。30%富氧空气时的绝热火焰温度为2500 K，比通常空气燃烧提高近300 K；氧浓度大于80%时的火焰温度接近3000 K，层流燃烧速度增大到近3 m/s，而普通空气的层流燃烧速度仅为0.45 m/s。通过富氧助燃可以提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时温度提高有利于燃烧反应。 1.2 燃烧产物的变化 燃烧产物的实际组份由许多因素决定，包括：氧化剂组成，气体温度等。一般天然气与空气的燃烧中，约70%体积的废气是氮气，而其与氧气的燃烧中废气的体积因氮气的去除而大大减少，纯氧燃烧时的烟气体积只有普通空气燃烧的1/4，同时，烟气中的CO2浓度增加，有利于回收CO2综合利用或封存，实现清洁生产；烟气中高辐射率的CO2和水蒸气浓度增加，可促进炉内的辐射传热。炉窑中的能量损失的大项是排烟损失，排出气体体积的减小使得烟气带出热量减小，这无疑增加了炉窑热效率。 1.3 可利用热的变化 可利用热被定义为燃料总热量减去由排出气体从燃烧过程中带出的能量。空气中的氮气不参与燃烧，随废气带出很多热量。甲烷燃烧中可利用热随氧化剂中氧气浓度变化时，随着废气温度增加，可利用热减少，因为更多热量从烟囱中被
燃料燃烧计算
第三章 燃料及燃烧过程 3-2 燃料燃烧计算 一、燃料燃烧计算的内容及目的 （一）计算内容：①空气需要量 ②烟气生成量 ③烟气成分 ④燃烧温度 （二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。 二、燃烧计算的基本概念 （一）完全燃烧与不完全燃烧。 1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。 2、不完全燃烧： 化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。 物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。 （二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念 а=V a /V 0a 2、影响过剩空气系数的因素： 1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同； 2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。 3）燃烧设备的构造及操作方法。 3、火焰的气氛： ①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。 ②中性焰：а=1 ③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2） 三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算 （一）固体、液体燃料： 基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。 方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。 1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2= 12ar C +4ar H +32ar S －32 ar O (Nm 3/kgr)
2）理论空气量：V 0a = 1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32 ar O ）21100 =0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr) 2、实际空气量计算： V a =а×V o a 3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2 = 1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28 ar N )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a 4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a 2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。 因为：2CO+O 2=2CO 2，因此，每缺少一个分子的O 2，烟气中就减少两个分子的CO 2，而生成两个分子的CO ，顾总烟气体积只少了相应减少的空气中的氮气部分。 V L = V 0L -(1 -а) V o a × 100 79 5、烟气的组成及密度计算： 1）烟气百分组成： CO 2=L CO V V 2 ×100%, H 2O=L O H V V 2×100% SO 2= L SO V V 2×100%, N 2=L N V V 2×100% O 2=L O V V 2×100% 2)烟气密度： ρ=（44CO 2+18H 2O+64SO 2+28N 2+32O 2）/（22.4*100） (kg/Nm 3) 或：ρ=L a ar V V A 0 293.11001 1α+- (kg/Nm 3) （二）气体燃料 1、理论空气量 V 02 O =[21CO+21H 2+2CH 4+(m+4n )C m H n +23H 2S-O 2]×100 1 V a 0= V 0 2 O ×21 100 2、实际空气需要量：V a =а×V a o 3、理论烟气生成量： V L o =V CO2+V H2O +V N2+V SO2 (N m 3/N m 3) 4、实际烟气生成量及烟气组成计算： 当а>1时， V L =V L o +(а-1)V a o (N m 3/N m 3)
减压加热炉富氧燃烧模拟计算
减压加热炉富氧燃烧模拟计算 减压加热炉富氧燃烧模拟计算 近年来，工业生产中的加热炉通常被广泛应用于多种领域，例如冶金、化工、材料研究等。在这些行业中，减压加热炉因其特殊的工作原理和广泛适用性而备受关注。 减压加热炉是一种将物质置于高温和低压环境下进行加热的设备。通过降低环境气压，可以有效降低物质的沸点，使加热过程更加高效。与常压加热相比，减压加热炉能够在相对较低温度下完成相同的加热过程，减少能源消耗和减少对设备的腐蚀。 然而，减压加热炉的燃烧过程中存在一些问题，例如氧气的不足或过量都会影响燃烧效果。为了解决这些问题，研究人员发展了基于计算机模拟的富氧燃烧模型。 减压加热炉的富氧燃烧模拟计算是通过使用计算流体力学和燃烧化学模型来预测炉内氧气和燃料的流动和化学反应。通过这种模拟计算，可以确定最佳的氧气供应量和燃料喷射位置，以实现更高的燃烧效率和更少的有害气体排放。 在进行富氧燃烧模拟计算之前，首先需要收集准确的物理参数，例如燃烧物质的热力学性质、燃烧反应速率等。这些参数是通过实验测量或已有的经验公式来获取的。然后，将这些参数输入到计算机程序中，通过模拟炉内气体流动、传热和化学反应过程，得出燃烧过程的数值结果。 减压加热炉富氧燃烧模拟计算的过程中，主要考虑以下几个关键因素： 1. 燃料和氧气的喷射位置：燃料和氧气的喷射位置对燃 烧效果有着重要的影响。通过模拟计算，可以确定最佳的喷射
位置，以确保燃烧产生的热量能够均匀地传递给物质。 2. 氧气供应量：氧气是燃烧过程中的关键组成部分。通过调整氧气供应量，可以控制燃料的完全燃烧，并减少有害气体的产生。在模拟计算中，通过改变氧气供应量，可以得出最佳的供氧条件。 3. 燃烧排放物的分布：在燃烧过程中，有害气体的产生是不可避免的。通过富氧燃烧模拟计算，可以预测燃烧排放物的分布情况，从而优化炉内气体流动，减少有害气体的排放浓度。 通过减压加热炉富氧燃烧模拟计算，可以实现减少能源消耗、提高燃烧效率和降低环境污染的目标。这种模拟计算方法能够提供定量的结果和参数，为减压加热炉的设计和优化提供有力的支持。 然而，需要注意的是，减压加热炉富氧燃烧模拟计算只是一种辅助工具，其结果可能与实际工作条件有所差异。因此，在应用这种计算方法时，必须结合实际情况进行调整和验证。 总之，减压加热炉富氧燃烧模拟计算是一种有效的工具，可以改善加热炉的燃烧效果，并为工业生产提供更高效、更环保的解决方案。未来，随着模拟计算技术的不断发展和完善，相信减压加热炉的设计和运行将更加智能化和可持续化 综上所述，减压加热炉富氧燃烧模拟计算是一种有效的方法，用于改善加热炉的燃烧效果。通过优化喷射位置、调整氧气供应量和预测燃烧排放物的分布，可以实现减少能源消耗、提高燃烧效率和降低环境污染的目标。然而，需要在实际工作条件下进行调整和验证。随着模拟计算技术的发展，减压加热
11-1燃烧学计算题
5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90, S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0, 试求：(1)理论空气需要量L 0（m 3/kg ）；(2)理论燃烧产物生成量V 0（m 3 /kg ） ;(3)如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103 kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。 解：（1）将该煤的各成分换算成应用成分： % 33.8100 4 100%68.8100100%=-⨯=-⨯ =ar d ar W A A %95.72100 4 33.8100%21.83100100%=--⨯=--⨯ =ar ar daf ar W A C C %15.5%8767.087.58767.0%=⨯=⨯=daf ar H H %58.4%8767.022.58767.0%=⨯=⨯=daf ar O O %66.1%8767.09.18767.0%=⨯=⨯=daf ar N N %33.3%8767.080.38767.0%=⨯=⨯=daf ar S S %4=ar W 计算理论空气需要量L 0： () kg m O S H C L /81.701.058.433.315.5895.723821.0429.11100 183821.0429.1130=⨯⎪⎭ ⎫ ⎝⎛-+⨯+⨯⨯⨯= ⨯ ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯+⨯⨯= （2）计算理论燃烧产物生成量V 0： () kg m L N W H S C V /19.881.779.0224.02866.1184215.53233.310095.72100791004.2228182321230 0=⨯+⨯⎪⎭ ⎫ ⎝⎛++++=+⨯⎪⎭ ⎫ ⎝⎛++++= （3） 采用门捷列夫公式计算煤的低发热值： Q 低= 4.187×[81×C+246×H －26×（O －S ）－6×W]] = 4.187×[81×72.95+246×5.15－26×（4.58－3.33）－6×4] = 29.80（MJ/m 3） 每小时所需烟煤为： ()h kg Q m /10053.229809 3600101736001017333⨯=⨯⨯=⨯⨯=
富氧燃烧
一、技术优势： 1、用最低的投资，最高的效率，最新的技术从空气中分离出富氧气体，富氧膜是引进技术。 2、制取1NM3浓度32%富氧耗电0.11度。 3、用充分燃烧和增强热幅射的高新技术，提高热效率与根除烟尘排放。 4、燃烧工况较好的窑炉，热效率可以提高10-20%，燃烧差的窑炉，热效率可以成倍增加，在燃油炉使用富氧，节能效益更好。 用在燃气发生炉的提高热值与提高热效率指标： 1、煤气热值从4000KJ/M3提高到7000-9000KJ/M3。 2、吨煤产生H2与CO的总发热量可以增加50-100%。嘿嘿 3、鼓风空气量减少30-60%。 富氧燃烧是近代燃烧技术的新突破，它是：燃料在注入富氧中充分燃烧，热辐射迅速增强的技术。产生节能潜力巨大，烟尘在富氧中转化成热能，由于燃烧效果令人乐观，促进了生产率的发展、产品质量的提高。 发达国家称该技术为“资源的创造性技术”并已经在燃烧的各个领域开始应用。 1、充分燃烧，合理燃烧。 常规的燃烧过程都存在着不足之处，局部缺氧。产生不完全燃烧，火焰温度偏低也会产生不完全燃烧，可燃物质变成烟尘排掉，浪费能源，造成大气污染。富氧燃烧针对缺氧区，局部增氧，使燃烧充分，火焰温度提高，辐射强度大幅提升，从而使热能的利用率大幅提升。 例如：1、锅炉前后拱是缺氧区，前后拱上部是锅炉水管吸热区，富氧喷嘴在缺氧区注入富氧，不仅可以充分燃烧，同时可以拉高火焰，提高火焰的温度，在吸热区再次形成高温，增强热辐射。2、在隧道窑炉中富氧喷射在喷油枪的下方，在中下部缺氧区形成高温层，有利于被加热的产品获得热能，可燃物质被充分燃烧。总之，可以根据不同窑炉的燃烧要求，优选到最佳方案。 2、氧浓度提高，燃料的燃点温度下降。 燃料的燃点温度随氧浓度的增加而下降。提高空气中的氧浓度，可使燃料更加容易着火燃烧，同时炉温上升，燃料也更容易燃尽，使燃烧充分。烟尘在富氧中转化成热能。 3、氧浓度提高，火焰温度上升，燃烧过程稳定，热效率大幅度提高。 富氧可以使火焰温度提高，燃烧反应过程稳定。火焰温度与节能效率密切相关，火焰温度提高，促进整个燃烧体（炉膛）温度上升。受热物质主要靠热辐射获得热能，辐射强度与温度的四次方成正比，炉膛温度上升虽不大，但热辐射强度大幅提升，受热物质更容易获得热量，热效率大幅提高。 4、减少鼓风机进风量和高温烟气的排放量，可降低热能损失。 空气中氧气的含量占20.94%,而不助燃的氮气占78.097%在燃烧过程中,氮气带走了大量热量，采用富氧燃烧后可减少进风量20%-35%，即减少了热能的流失，而且排烟温度下降50-100℃。 技术优势： 1、以空气和水蒸汽为气化剂，产生煤气的热值4000KJ/M3，以富氧和水蒸汽为气化剂，产生煤气的热值为7000-9000KJ/M3。煤气热值高，使用时获得的热效率也高。
富氧技术操作规程
LT/GC-Gj-020-2005 富氧技术操作规程 一、基本常识： 1、高炉富氧为炼钢用的高纯度剩余氧气，具有强助燃、易爆炸性的特点，且压力和流量波动较大。 2、空气密度1.293kg/m3，氧气密度1.429kg/m3，氧气相对密度（空气＝1）1.105。3 4 5、富氧1%，风口前理论燃烧温度升高48℃。 6、因影响高炉的因素很多，富氧后难以达到理论增产值，一般取富氧1%，增产3%，节焦0.5%较为合理。而且随富氧量提高，增产率要递减。 二、富氧工艺流程： 高炉富氧由管道送至调压站，经两级减压后由管道输入放风阀后的冷风管内与鼓风混合，再经热风炉加热后吹入高炉。正常工作时，阀门V1、V3、V6、V8开启；阀门V2、V5关闭。设有过滤器A，快速切断阀V6，紧急放散阀V5，止回阀V7，排污阀V2，这些都是为保安全而设置的。调压站有压力显示，高炉值班室有压力和流量显示，并有流量瞬时和累计量的显示。 三、富氧鼓风的特点： 1、富氧后理论燃烧温度升高，炉缸热量集中，有利于冶炼反应的进行，但也使径向温度分布不均，高温带下移，富氧量超过一定限度时，炉缸温度过高，炉内透气性及顺行恶化。因此，应寻求适合冶炼条件的理论燃烧温度和合适范围，也就是富氧量的上下限；使富氧鼓风取得最佳效果。 2、富氧后单位生铁煤气生成量减少，允许提高冶炼强度，增加产量。 3、富氧后单位焦炭燃烧生成的煤气理减少，可改善炉内热能利用，降低炉顶煤气温度，有利于保护除尘箱体布袋。 4、富氧后因含氮量减少，炉腹煤气CO浓度相应增加，在一定富氧范围内有利于间接还原发展。富氧率超出上限时，炉料加热和还原不足，将使焦比升高，炉况不顺。 5、富氧后如冶炼强度不变，富氧时风量减少，影响风口回旋区缩小，引起边缘气流发展。 6、富氧后炉顶煤气热值提高。实践证明：富氧1%，煤气热值提高3.44%，高炉热效率提高2%。
富氧燃烧技术
富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用 一、概述 通常空气中氧的含量为20.93％、氮为78.1％及少量惰性气体等，在昆明地区空气中氧的含量约为20.8％,在燃烧过程中只占有空气总量的1／5左右的氧参与燃烧，而占空气总量约4／5的氮和其他惰性气体非但不助燃，反而将随烟气带走大量的热能。人们把含氧量大于20.93％的空气叫做富氧空气。富氧空气参与燃烧给燃烧提供了足够的氧气，使可燃物充分燃烧，减少了固体不完全燃烧的排放，减少了氮和其他惰性气体随烟气带走的热能。将具有明显的节能和环保效应。 目前富氧可以通过深冷分离法、变压吸附法及膜分离法获得。膜法富氧技术是近年发展的非常适合各种锅炉、窖炉做助燃用途的高新技术，它具有流程简单、体积小、自身能耗低、使用寿命长、投资较少等特点，被工业发达国家称之为“资源的创造性技术”。 二、膜法富氧原理 膜法富氧是利用空气中各组分透过富氧膜时的渗透速率不同，在压力差驱使下，使空气中的氧气优先通过而得到富氧空气。膜法富氧助燃系统包括空气过滤器、鼓风机、富氧膜组件、水环真空泵、真空表、调节阀、气水分离器、除湿增压电控系统、富氧预热器和喷嘴。 三、富氧燃烧分析 助燃空气中氧浓度越高，燃料燃烧越完全，但富氧浓度太高，会导致火焰温度太高而降低炉膛受热面的寿命，同时制氧投资等费用增高，综合效益反而下降，因此国内外研究均表明，助燃空气富氧浓度一般在26～30％时为最佳。 1、据测试氧含量增加4－5%，火焰温度可升高200－300℃。火焰温度的升高，促进整个炉膛温度的上升，炉堂受热物质更容易获得热量，热效率大幅提高。 2、燃料在空气中燃烧与在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，可以使燃烧强度提高、燃烧速度加快，从而获得较好的热传导，使燃料燃烧的更完全。 3、燃料的燃点温度不是一个常数，它与燃烧状况、受热速度、富氧用量、环境温度等密切相关，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、减小火焰尺寸、增加释放热量等。 4、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。一般氧浓度每增加1%，烟气量约下降2～4.5%，从而能提高燃烧效率。
富氧燃烧技术
富氧燃烧捕获主要是在燃烧的过程中提高燃料的燃烧率来较少尾气中的CO2，利用专门的设备制备高纯度的氧气（O2含量高于95%），混合含碳燃料在特殊的燃烧炉中进行完全燃烧，在燃烧过程中通过烟气的循环控制燃烧的温度，最终获得含高浓度CO2的烟气，以减小后续CO2分离过程的难度和成本，这是富氧燃烧技术的总体原理。烟气中含有少量的水蒸气和高浓度的CO2，利用水分离技术分离出水蒸气可以较容易的捕获CO2。目前富氧燃烧技术主要用于电厂新建机组以及基于原有设备的改装机组。它可以得到高浓度CO2的气流，因此很大程度上降低了分离的难度。但同时能耗较高，制作专门的燃烧炉需要多余的成本，另外制备高纯度O2的过程也需要耗费一定的能源[20-22]。 富氧燃烧技术使用高纯度的O2使化石燃料得到充分的燃烧。将燃料的利用率提高到了一个新的层次，产生以CO2和水蒸气为主的烟气，另外烟气中还有为使燃烧完全燃烧而通入的多余的O2，燃料中所含杂质的氧化物，空气分离过程中没能去除的惰性气体等。经过冷却处理，烟气中CO2的浓度可以达到80%~98%，这已经是可以很容易进行捕获分离的浓度，可以很大程度的降低分离成本。之后经过特殊设备对其进行净化和压缩，通过各种途径输送到目的地进行封存。虽然富氧燃烧技术捕获与分离过程成本低，但是在高纯度氧气的制备过程中却耗资过大，目前使用较多的还是从空气中分离氧气的空分系统，包括使用聚合膜分离、变压吸附分离和低温蒸馏分离方法[16]。 所分离的CO2气体需要满足各种条件才能进行管道输送。首先，CO2气体需要完全干燥，酸性气体如SO2和NO x等成份应去除，少量的水蒸气会在管道中凝结成水珠，高压下很容易溶解酸性气体而形成酸液，这会对管道造成一定的腐蚀，同时管道材料应摒弃常规碳钢材料；CO2在临界状态下进行传输，气体中惰性气体含量需保持在微量状态，否则容易在管道中形成两相对流，增加传输的难度和成本。
玻璃窑炉富氧燃烧技术
玻璃窑炉富氧燃烧技术 富氧燃烧新技术在马蹄焰玻璃窑炉上的应用探讨 一、膜法富氧原理： 膜法富氧技术是利用高分子材料的一些本征特性，如对不同气体分子具有不同的选择渗透性能，以及高分子材料的特殊加工性能，科技人员将一些特殊的高分子材料研究加工成为具有工业应用价值的气体分离膜和膜原件。 选用高分子材料，经特殊工艺加工成复合膜和膜原件，可以将空气中的氧从21%富集到30%，且具有超高气体透量（与玻璃态高分子膜相比），单位面积/单位时间/单位压力可产富氧（30%）4Nm3/m2?h?bar,与深冷法制氧和变压吸附法制氧（折合成相同浓度）相比，膜法的制氧成本最低。 二、富氧燃烧原理： 富氧燃烧目的就在于使燃料充分燃烧，并有效地充分利用燃烧生成的数量。燃烧的工艺与炉窑效率有着至关重要的关系。燃烧是由于燃料中可燃分子与氧分子之间发生高能碰撞而引起的，所以氧的供给情况决定了燃烧过程完成的是否充分。在常规空气助燃的燃烧系统中，这种高能碰撞作用受到占空气成份近五分之四不助燃的氮分子阻碍，减少了氧分子与燃料可燃分子之间的碰撞机会，直接影响燃烧效率的提高，不仅如此，氮还在炉窑中吸收大量的热量在废气中排掉造成热损失，浪费能源。采用比常规空气含氧量高的空气助燃称富氧燃烧，它有提高火焰温度、加快燃烧速度、降低燃料燃点温度、增加热量利用率的特点。 三、马蹄焰玻璃窑炉描述： 马蹄焰玻璃窑炉以价格低廉的发生炉煤气（油或天燃气）为燃料，不但提高了熔化质量，且大大节约了燃料成本。该炉型设有合理的蓄热室结构，提高了热能利用率和工作效率。在蓄热室设计时，是让烟气直接通过蓄热室进入烟道，而蓄热室是一个用耐火材料砌成的空心格子的加热室。当发生炉煤气和空气通过蓄热室时预热空气和煤气，
采用富氧燃烧技术提高注汽锅炉热效率
采用富氧燃烧技术提高注汽锅炉热效率 针对空气中氧含量偏低，在注汽锅炉燃烧过程中对节能有一定影响的问题，采用比空气中含氧量高的空气来助燃，不仅可以大大的减少燃料的消耗量，能够达到节能减排的目的，而且在能量的产生和传输环节，损失能流减少，效率得到提高，由94.2%提高到97.2%，在能量利用环节，效率由90.9%提高到93.1%。富氧助燃后注汽锅炉的效率得到了明显的提高。 标签：富氧燃烧；锅炉热效率；充分燃烧 1 富氧燃烧技术研究现状 空气燃烧系统中，由于氮的阻碍，减少了氧分子与燃料分子之间的碰撞机会，同时在燃烧过程中，氮吸收了大量热量后在废气中排掉，造成了热损失。采用比空气中含氧量高的空气来助燃叫富氧燃烧，这种燃烧方法能克服或减轻上述问题，不仅能提高热效率和产量，减少烟气量和污染物的排放，同时经济性上也是可行的。富氧助燃，一般分为整体富氧和局部富氧兩种。前者是指全用富氧空气来燃烧，所需投资非常大；后者也叫“局部增氧”助燃节能技术，即用约占普通空气量1%～3%的富氧空气来助燃，原鼓风量均可降低四分之一左右，故投资要少得多。 2 富氧燃烧技术的计算 ASME PTC 4-1998共定义了17项热损失和7项外来热量，其中一些数值甚小且难于测量，所以，往往采用简化试验方法。 3 富氧助燃的节能和减轻污染的机理 通过分析可以得知富氧助燃的节能和减轻污染的机理如下： 3.1 提高火焰温度 实验发现，氧气的浓度上升到23%时，由于氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，辐射换热大大加强，但是由于烟气量整体减少，所以炉膛出口温度不但没有升高，反而降低，但是炉膛的火焰平均温度得到了提高。研究表明虽然富氧可以大大增强燃烧，但富氧浓度不宜过高，富氧浓度在28%左右时为最佳。因为当含氧量达40%时，再进一步提高含氧浓度，燃烧产物容积降低的速度变慢，理论燃烧温度的增加也变慢，而富氧投资等费用猛增，因此，工程中富氧空气的含氧量不超过28%～30%。 3.2 降低燃料的燃点温度
富氧燃烧技术及其经济性分析
富氧燃烧技术及其经济性分析 人类还没有能力大规模利用新能源之前，化石燃料的燃烧仍然是目前人们**能量的最主要手段，大约占到全世界总能量消耗的80%以上。而我国又是一个人均资源匮乏的国家，因此通过合理组织燃烧过程实现节能对于我们来说具有重大意义。 富氧燃烧使用比通常空气含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，是一项高效节能的燃烧技术，在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用。富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点，加快燃烧速度、促进燃烧完全、提高火焰温度、减少燃烧后的烟气量、提高热量利用率和降低过量空气系数，被发达国家称之为“资源创造性技术”。 一、富氧燃烧的特点 与使用普通空气助燃的传统燃烧相比，富氧燃烧以下几方面的特点： 1、提高火焰温度由于富氧燃烧减少的氮气等不参与燃烧的气体含量，因此他们吸收的热量比普通燃烧时要少，从而使火焰温度较普通燃烧时要高。燃料在氧气中的火焰温度均比空气中的火焰温度明显提高。 2、提高火焰的辐射能力同样由于富氧空气中氮气浓度的降低，因此燃烧产物中CO2和H2O等3原子气体的浓度增加。而只有3原子和多原子气体具有辐射能力，因此随着助燃空气中氧气浓度的增加，火焰辐射能力也逐渐增强，有利于强化对工件的传热，缩短加热时间。
3、加快燃料燃烧速度，促进燃烧完全燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差很大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍，天然气则达到10.7倍左右。故用富氧空气助燃后，不仅使火焰变短，提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高了，也有利于燃烧反应完全。 4、降低过量空气系数，减少烟气量用富氧代替空气助燃，可适当降低过量空气系数，减少排烟体积。在普通空气助燃的情况下，占助燃空气近4/5体积的氮气并没参加燃烧反应，并且在燃烧过程中被同时加热，带走大量的热量。使用含氧量为27%的富氧空气燃烧与氧浓度为21%的空气燃烧比较，过量空气系数a=1时，则烟气体积减少20%，排烟热损失也相应减少而节能。 当然，富氧燃烧技术也有一定的缺点，由于火焰温度的提高，对烧嘴的耐温性要求更高，可能会减少烧嘴的使用寿命，因此实际生产时，富氧浓度不宜过高。另外较高的火焰温度也会大大增加NOx的生成，造成烟气中NOx浓度过高，不符合环保要求。不过，烟气中的NOx浓度增加，对于烟气的脱硝处理却是有利的。 二、富氧燃烧的方法 富氧燃烧有空气增氧燃烧、吹氧燃烧、全氧燃烧以及空气-氧气双助燃剂等多种强化燃烧方法。 1、空气增氧燃烧方法就是向助燃空气中掺入氧气，这是一种低浓度富氧的方法，一般常规空气助燃燃烧器都能适用[3]。为确保充分混
高炉煤气燃烧数值模拟研究
高炉煤气燃烧数值模拟研究 佚名 【摘要】研究高炉煤气燃烧特性对于钢铁企业节能减排、降本增效具有十分重要的现实意义.基于数值模拟方法研究高炉煤气的燃烧特性,探讨空气过量系数、预热温度和富氧率等因素对燃烧温度及NOx浓度分布的影响规律,为改进高炉煤气燃烧技术提供理论依据.研究表明:空气过量系数增加使反应后平衡温度降低,燃烧温度峰值、反应平衡温度随空气预热温度及富氧率的增加而升高,NOx排放随三个因素的增加而增加,综合考虑,纯高炉煤气燃烧空气过量系数应取1.1,空气预热温度选 700K,富氧率控制在25％. 【期刊名称】《工业加热》 【年(卷),期】2018(047)006 【总页数】5页(P43-47) 【关键词】高炉煤气;空气过量系数;预热温度;富氧率;燃烧温度 【正文语种】中文 【中图分类】TF572 高炉煤气是钢铁企业重要的二次能源之一，有效利用高炉煤气是钢铁企业实现节能降耗、低碳减排的关键。利用高炉煤气的主要途径在于[1-6]：直接用于高炉系统热风炉、热风烧结炉和烧结机点火，采取富化措施即掺混高热值煤气供给轧钢加热炉，同煤混烧供给电站锅炉，或直接用于纯烧高炉煤气锅炉蒸汽发电、燃气—蒸
汽联合循环发电，采用高温蓄热式燃烧技术用于轧钢加热炉等。基于以上高炉煤气的利用模式，众多学者对高炉煤气在不同情况下燃烧特征进行了研究[7-14]。秦凤华基于多步反应模拟分析了高炉煤气的层流预混燃烧特征；王春波，模拟分析了煤粉/高炉煤气混燃锅炉内炉膛流场、温度及浓度分布特征；郝长生基于数值模拟方 法分析了低热值气体的旋流燃烧特征；尹洪超，胡周海就空气预热温度及富氧率变化对燃烧过程的影响分别进行了研究；张中禹等设计了一种蜗壳式旋流燃烧器并对高炉煤气燃烧过程做模拟分析[11]。以上研究内容为对改进高炉煤气燃烧技术，提升高炉煤气利用水平具有重要的指导意义。本文借鉴前人的研究经验，基于CFD 模拟计算软件，开展纯燃高炉煤气的温度场、浓度场特征研究，分析空气过量系数、空气预热温度及富氧浓度等对炉膛内燃烧温度及NOx浓度分布的影响规律，为合理组织高炉煤气燃烧、开发纯然高炉煤气燃烧器，实现高炉煤气合理、科学利用提供理论基础。 1 数学物理模型 1.1 燃烧器物理模型 本文以某钢厂高炉煤气为燃料，操作条件如表1所示，设计功率为5 kW的燃烧 器为模拟对象，燃烧方式为扩散燃烧。高炉煤气成分为φ（CO）=29.7%、φ （H2）=1.9%、φ（CO2）=10%、φ（N2）=58.7%，热值为Qd=3 959.28 kJ/m3（标准），经计算理论燃烧温度=1 286.45℃。 烧炉膛模型如图1（a）所示，长为600 mm，宽和高均为300 mm。图1（b） 为燃烧器的进气孔示意图，高炉煤气从中间直径为30 mm的孔进入，氧气从周围直径为20 mm的4个孔进入，任意两个相邻氧气进入孔之间的角度都为90°且高炉煤气和氧气进气口圆心之间距离为50 mm。烟气出口设置在炉膛上部中心，直径为500 mm。采用结构化与非结构化混合的网格划分方式，划分网格数量约为 30万，如图1（c）所示。
富氧燃烧的若干问题概述
富氧燃烧的若干问题概述 引言 随着全球能源形势的日趋紧张和环境问题的日益重视，一方面应尽可能开发和寻找新能源；另一方面，应在现有能源的基础上，改进燃烧方式，提高能源使用效率。众所周知，新能源比如核能、太阳能能够有效地消除气体排放对温室效应的影响。新的能源利用方式将占据越来越重要的地位，然而，在可预见的将来，新的能源利用方式所提供的能源总量仍旧是有限的，并且会产生新的环境问题[1]。因此，煤炭仍将在能源领域占有重要的地位。 燃料的燃烧一般可以在以下3种工况下进行：贫氧燃烧工况，富氧燃烧工况，理论燃烧工况。为了使燃料充分燃烧，一般工业燃烧装置中的燃料都应该在富氧燃烧工况下进行[5]。富氧燃烧的助燃空气可以分为两种：(1) 含氧量为21%的普通空气；(2) 含氧量大于21%的空气。采用富氧空气助燃或者燃烧，由于燃烧烟气中含氮量减少，烟气体积显著降低，从而可以减少排烟损失。同时富氧燃烧可以提高理论燃烧温度，因此可以燃用低热值燃料。然而，富氧燃烧的优点远不止这些，无论从燃烧、经济性、环境影响方面，都有着很大的优势。这在本文的论述过程中将有详细体现。 氧气的提取方法 目前工业制氧主要有三种方法：变压吸附法(PSA) 、深冷法和膜法富氧。分别介绍如下： 变压吸附法[6] 现在多使用常压吸附—真空解吸法（VPSA法），它主要由鼓风机、多个吸附塔、缓冲罐、贮氧罐和真空泵组成，在各设备的连通管道上装上许多专用阀门，并配上由计算控制的自动控制系统，就构成了一套变压吸附制氧装置。空气经除尘后，由鼓风机鼓入盛有多种专用吸附剂（分子筛等）的吸附塔底部，绝大部分N2、CO2、SO2、H2O及少量O2在塔内被吸附剂吸附，而大部分O2则透过床层从塔顶排出，得到富氧产品，并进入贮氧罐备用。当吸附剂达到动态饱和后，停止对该塔鼓入空气，开启真空泵抽真空，N2等杂质从吸附剂上解吸出来，这样吸附剂得到再生，供下一循环使用。在这一塔停止进入空气的同时，开启另一塔吸附。这样2个或2个以上吸附塔交替进行吸附和解吸，就可以连续产出富氧产品。吸附塔的切换由计算机控制阀门开启或关闭，无需人工操作。 和深冷法相比，变压吸附法具有基建投资小、一次性投资少、流程简单、操作方便、自动化程度高、耗能少等优点。变压吸附制氧装置基本上在常温常压下运行，生产的产品不是纯氧，但提取氧浓度可以高达95%。其安全性能好得多，迄今还未见到重大伤亡事故的报道，这也是变压吸附法的一大优点。
燃料与燃烧第二版习题答案..
《燃料与燃烧》习题解 （仅供参考） 第一篇 燃料概论 1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。 解：干燥无灰基的计算：0 2.41=daf V 98.58100=-=daf daf V Fc ; 收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=100 36.35100 100=--⨯ =ar ar daf ar A M V V A ar = 9.95 FC ar = 50.85 干燥基的计算： 35.10=d A V d = 36.77; 88.52100=--=d d d A V FC 2. 某种烟煤成分为： C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。 解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S 收到基： 33.8100 100=-⨯=ar d ar M A A 95.72100 100=--⨯=ar ar daf ar M A C C
H ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0 干燥基： 68.8=d A 99.75100 100=-⨯ =d daf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O O N d = N daf ×0.913 =1.74 47.3913.0=⨯=daf d S S 干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.80 3. 人工煤气收到基组成如下： 计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值； 解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61 ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28× 12.30%+44×4.61%)/22.4 ＝ 0.643 kg/m 3 Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331） ＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3 Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331） ＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3 第二篇 燃烧反应计算 第四章 空气需要量和燃烧产物生成量
富氧燃烧技术及工业应用
一．富氧简介及方式 富氧是应用物理或化学方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量≥21%。 现有的富氧方式主要有： (1)增压增氧方式 增压增氧主要用在飞机上,通过增加机舱内的压力,使空气密度增加,由于空气中含氧量的比例是一定的(氧在空气中的体积比为20 95%),空气密度增加后,空气中氧的绝对质量也增加,从而达到增加氧的目的。 (2)制氧机制氧方式 制氧机制氧广泛用在各个领域,制氧机有3大类:第一是利用空气为原料,通过物理的方法,把氧气从空气里分离出来。在1个大气压下,液态氧的沸点是-183℃,而液态氮的沸点是-196℃,当控制液态空气的沸点在-183℃以下高于-196℃时,液态氮首先蒸发,留下来的是液态氧,这种方法可制得纯度很高的氧气,再用很大的压力(一般150个大气压)压入钢瓶贮存起来,供工厂、医院使用,贮存在钢瓶的氧气还可向氧气袋充氧,供个人或旅行者使用。平时我们所见的氧气瓶供氧、氧气袋供氧都是使用这种方法制出的氧气。第二种是常压(或叫低压)制氧方法,所需压缩空气的压力在1ＭＰａ以内,这是近十几年发展起来的制氧方法,也叫膜制氧方法。膜制氧方法的原理可参见文献。第三种是ＰＳＡ分子筛制氧方法,ＰＳＡ分子筛制氧是使用一种变压吸附制氧设备,这种设备主要由空气净化系统,ＰＳＡ氧氮分离系统,氧气缓冲、检测系统等组成。 (3)化学制氧方式 化学制氧是利用含氧化合物为原料,通过与催化剂的反应,制出氧气。使用的含氧化合物必须具备两个条件:一是这种含氧化合物是较不稳定的,在加热时容易分解放出氧气;二是这种含氧化合物里含氧的百分比是比较高的,能分解放出较多的氧气。一般用氯酸钾(分子式是ＫＣｌＯ3),它含氧的百分比达40%,在氯酸钾里加入少量黑色的 二氧化锰(ＭｎＯ2)粉末,氯酸钾会迅速分解,有多量的氧气放出。氯酸钾分解放出的氧气常用“排水集气法”收集,供试验、呼吸等使用。氧立得就是利用这种原理制氧的。 二．富氧燃烧 用比通常空气（含氧21%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。它是一项高效节能的燃烧技术，在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用与用普通空气燃烧有以下优点： 1.高火焰温度和黑度 2.加快燃烧速度，促进燃烧安全。 3.降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间。 4.降低过量空气系数，减少燃烧后的烟气量。 富氧燃烧: oxygen enriched combustion
富氧燃烧在水泥工艺中的应用
富氧燃烧在水泥工艺中的应用 1.富氧燃烧定义 燃烧是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出光和热的过程。富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度（根据实际情况可采用局部富氧和整体富氧），直至纯氧燃烧。富氧燃烧对所有燃料（包括气体、液体和固体）和工业锅炉均适用，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，广义上讲凡是用空气参与反应的均可用富氧代替。 2.富氧燃烧国外现状 富氧燃烧作为一种高效的燃烧方式以其良好节能减排效果得到迅速的发展。1937年富氧在底吹转炉炼钢上的成功应用是世界上最早的富氧燃烧，西方发达国家及前苏联早在70 年代末就开始了富氧燃烧用于玻璃窑炉的研究，并取得了良好的效果，随着富氧燃烧在钢 铁工业及玻璃工业窑炉得到普遍的应用，它为富氧燃烧在其它工业化应用建立了坚实的基础。 ①上世纪80年代日本对富氧燃烧的工业化应用进行了深入的研究，并在以气、液、固燃料燃烧的不同炉型进行了富氧应用试验，结果显示富氧燃烧节能减排效果良好； ②美国是富氧燃烧应用最广泛的国家，美国东芝炼油厂利用25.5%的富氧空气用于催化裂化装置再生工艺，提高了装置处理能力； ③富氧制硫酸工艺利用23%-30%的富氧空气焙烧硫铁矿，可以缩短焙烧时间，提高转化率； ④克劳斯硫回收工艺应用富氧燃烧可以提高装置产量，利用30%的富氧空气助燃可增产18%； ⑤化学生产过程中凡是用空气作为氧源的均可用富氧代替普通空气，以提高产品的产量和质量，有关文献认为丙烯酸、丙烯腈、甲醛、三氯乙烯、对苯二甲酸。碳黑等几十种化 工产品均可采用富氧生产。 富氧燃烧作为一种高新的低碳排放燃烧手段，引起世界发达国家的重视。随着全球环境危机的加剧与环保要求的不断提高，目前美国与英国已经广泛应用了富氧燃烧，并开始进行纯氧燃烧及烟气再循环燃烧的工业性试验，达到零排放的目的，探索改善环境的新路子。3.富氧燃烧国内现状