富氧燃烧技术
富氧燃烧法
富氧燃烧法富氧燃烧法是一种节能环保的高效燃烧技术，它的出现符合当今世界对于环境保护和能源效率的追求。
相比传统燃烧方式，富氧燃烧法有着明显的优势，不仅可以提高燃烧效率、减少环境污染，还可以减少燃料消耗、降低能源成本和二氧化碳排放。
富氧燃烧法的原理是利用氧气替代空气，为燃烧提供更加充足的氧气，改善燃烧的条件，从而达到高效、低污染的目的。
这种燃烧方式需要专门的设备和系统来实现，主要包括氧气供应系统、燃烧设备和废气处理设备。
在氧气供应系统中，氧气通过高效过滤和预处理后输送至燃烧设备中，从而实现富氧燃烧。
燃烧设备通常采用直接燃烧器和间接热风炉等形式，可以应用于不同的燃烧工艺和领域，如工业炉、锅炉、电站等。
废气处理设备则负责对燃烧后的废气进行处理，包括去除有害物质、降低排放浓度、回收能量等。
相比传统燃烧方式，富氧燃烧法具有以下优点：1. 提高燃烧效率。
采用富氧燃烧技术，可提高氧气浓度，使燃料得到更充分的燃烧，从而提高燃烧效率和热效率，减少能源浪费。
2. 减少环境污染。
富氧气的使用可以减少氧气占比，降低了氮氧化物和二氧化硫的生成，减少燃烧产生的有害气体和颗粒物的排放，保护环境。
3. 减少燃料消耗。
利用氧气替代空气，可以减少燃料消耗，从而降低企业能源成本，提高竞争力。
4. 降低二氧化碳排放。
通过提高燃烧效率和能量利用率，富氧燃烧法可以减少燃料的消耗，从而降低二氧化碳的排放量，符合可持续发展的要求。
总的来说，富氧燃烧法是一种优秀的节能环保技术，具有广阔的应用前景。
在实践应用中，需要根据不同的燃烧工艺和领域，设计合适的系统和设备，并加强废气处理和监管，做到绿色发展。
富氧燃烧技术简介
富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
3、富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用情况 3.4 在中国的应用情况
1998年,我国中科院大连化物所在江苏阜宁化肥厂的 WGC20/3.82- 1型燃煤蒸汽锅炉安装了一台富氧膜法装置 进行助燃，通过检测部门的检测发现，富氧设备性能稳定， 炉膛温度提高90℃，平均节能大于11%，最高达16.2%。
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富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
2、OEC对燃煤锅炉燃烧特性的影响
2.1 理论空气量
目前的锅炉理论空气计算是以空气中氧量20.93%作为前提的，在富氧条 件下，一般含氧量会升高到27%～30%。理论计算表明：当富氧空气中氧含 量到27%时，理论空气量减少到原来的78%。
2.2 过量空气系数
在富氧条件下，由于氧气浓度的升高，在其他条件相同的情况下，同样 的锅炉空气系数对于燃烧的作用不同，后者会激化燃烧过程，所以可以采用 较低的锅炉空气系数。
6.富氧燃烧技术在电站锅炉的发展展望 6.2 将在稳定燃烧、提高锅炉效率方面发挥重要 作用
富氧燃烧技术在点火阶段的应用只是该技术的初级阶 段，该技术完全可以在以下领域发挥更大的作用
(1)在锅炉低负荷稳燃方面 对于煤质较差而且煤源不稳定，煤的配比缺乏科学手 段造成燃烧不稳定的问题，也可以通过富氧局部助燃技术 得到弥补，满足稳定燃烧的要求。 如果将锅炉B、C、D某层或者某两层主燃烧器改造为 富氧燃烧器，将可以在锅炉燃烧不稳定时，起到快速稳燃 的作用。其投入稳燃的速度比等离子点火、微油点火都快 速得多。只需打开富氧燃烧器前的阀门即可稳燃。
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富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
3、富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用情况 3.4 在中国的应用情况
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富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
富氧燃烧碳捕集关键技术
富氧燃烧碳捕集关键技术富氧燃烧碳捕集（Oxy-fuel Combustion Carbon Capture，OFCCC）是一种用于减少二氧化碳（CO2）排放的技术，它结合了富氧燃烧和碳捕集两种关键技术。
以下是这两个关键技术的简要说明：1. 富氧燃烧技术：富氧燃烧是一种改进的燃烧技术，其中使用富含氧气的气氛代替空气作为燃烧过程的氧源。
在传统的空气燃烧中，氮占空气的大部分体积，导致产生大量氮氧化物和CO2，使二氧化碳捕集变得更为困难。
而在富氧燃烧中，氮的含量显著降低，几乎所有气体都是氧和燃料的混合物，使得产生的烟气主要包含水蒸气和二氧化碳。
2. 碳捕集技术：碳捕集是指从工业排放源中捕获和提取二氧化碳，防止其进入大气并造成温室效应。
常见的碳捕集技术包括物理吸附、化学吸附、膜分离等。
在富氧燃烧碳捕集中，常用的方法是通过后燃烧过程中的气体分离和净化，将CO2从其他气体中分离出来。
这通常涉及使用各种吸附剂或溶剂，以吸附或吸收CO2。
富氧燃烧碳捕集关键技术的挑战和发展：能源效率： 富氧燃烧可能会降低能源系统的效率，因为提供纯氧通常需要额外的能量。
因此，技术的发展需要克服这一挑战，以确保能源系统的整体效益。
设备成本： 富氧燃烧和碳捕集设备的建设和维护成本相对较高。
技术的成熟和规模化可以帮助降低这些成本，使其更具吸引力。
二氧化碳的后处理： 将捕集到的二氧化碳进行储存或利用是一个重要的问题。
开发高效、安全和经济的二氧化碳后处理技术是富氧燃烧碳捕集的另一个关键方面。
系统集成： 将富氧燃烧和碳捕集集成到现有能源系统中是一个复杂的工程问题。
需要综合考虑系统的各个方面，确保其在实际工业应用中的可行性和有效性。
富氧燃烧碳捕集技术在减缓气候变化和实现清洁能源转型方面具有潜在的重要性，然而，要实现其广泛应用，仍需不断的技术创新和工程实践。
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。
富氧燃烧的基本原理及特点
富氧燃烧的基本原理及特点富氧燃烧技术（oxygen enriched combustion）简称OEC，以助燃空气中氧含量超过常规值直至使用纯氧（氧体积含量高于21%的富氧空气或纯氧代替空气作为助燃气体）的一种高效强化燃烧技术。
最初主要是运用在冶金、玻璃制备等工业窑炉上。
富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点，可加快燃烧反应速度，扩宽燃烧极限，提高窑炉的燃烧温度，把空气中的氧气从21%富化至35%，获得相当于空气预热到530℃的效果，在燃烧过程中只有空气中的氧参与了燃烧反应，氮气作为稀释剂可吸收大量的燃烧生成热，促进燃烧完全，减少燃烧后的烟气量，从而提高热量利用率和降低过量空气系数。
在自然状态下空气中的氧含量为20.9%，普通燃烧器所用的助燃空气均在自然状态下。
如果用比自然状态下含氧量高的空气作助燃空气，则该燃烧称富氧燃烧。
相反，称贫氧燃烧。
富氧燃烧的极限状态是纯氧燃烧。
对高温工业炉采用富氧燃烧，不仅可达到需要温度，而且节约能源。
富氧燃烧或纯氧燃烧火焰与普通燃烧火焰相比有如下特点。
①理论空气需要量少。
随着富氧空气中含氧量的增加，理论空气量减少，从而改变了燃烧特性。
②火焰温度高。
火焰温度随富氧空气中含氧量增加而升高。
当含氧浓度小于30%时，火焰温度上升快，大于30%时，温度上升缓慢，因此，一般含氧浓度控制在28%以下为宜，如下图。
③排烟量减少。
富氧空气含氧量由21%增至27%时，在理论空气量的情况下，湿烟气量可减少20%，从而减少了排烟热损失。
富氧空气中含氧量越高，排烟损失所占比例小，节能效果越好。
④分解热增加。
随着烟气温度升高，分解热增加，当遇到低温表面时，将放出大量分解热，这也是富氧燃烧火焰具有较大传热能力的原因之一。
⑤节约能源。
由于富氧燃烧火焰温度高，炉内温压增大，辐射换热量增强，提高了炉内有效利用热。
同时，由于排烟量减少，排烟热损失减小，故设备热效率提高，从而节约了燃料消耗量。
上图是陶瓷炉采用富氧空气燃烧的节能实验曲线。
富氧燃烧技术
结论：O2/CO2 循环燃烧过程中，采用炉内喷钙，能够有效达到SO2 和NOx 协 同脱除。
3.4 污染物脱除的中试研究
日本的Kimura 于1995 年在1.2 MW 中型试验台上研究了煤O2/ CO2 循环燃 烧过程中NOx 的排放特性。 加拿大Croiset在0.21 MW 的中型试验台上研究了28%、35%和42%的氧气供 给浓度下NOx 和SO2 的排放特性。 华科建成了国内第1 个0.3 MW 的中型O2/CO2循环燃烧实验台，进行了在 O2/CO2 循环燃烧方式下燃煤污染物协同脱除的实验研究。
3.3.2 影响NO的析出因素
1）CO2的含量↑↓ 2）温度↑↑但增加缓慢
3）燃料/氧气化学当量↑↓李庆钊等
于岩等研究发现真实烟气循环时，O2/CO2 燃烧技术中挥发分还原再循环的NOx 是NOx 减少的最主要原因。
在O2/CO2 循环燃烧过程中，NOx 显著降低的主要原因为： 1）由于O2/CO2 循环燃烧，杜绝了空气，这样就消除了热力型和快速型NOx。 2）高浓度CO2 气氛下，产生较多的CO；在高温下，焦炭表面CO 与NO 进行催化 反应，将NO还原为N2： 3）烟气循环，导致NO 在炉膛中的停留时间增加，增强了NO 与燃料N 之间以及 焦炭表面NO与CO 的还原反应，从而提高了脱硝效率。
存在问题：
（1）氧气的生产设备以及CO2压缩设备增加了电耗。 （2）空气分离产生的大量副产品氮气还需要找到合适的处理 利用途径。
（3）循环烟气中CO2的比热容较空气高且水蒸汽的含量也高， 使燃烧推迟，需要对燃烧器进行改进研究。
（4）其他待研究的内容（如灰渣、换热、除尘）。
2 富氧燃烧煤燃烧特性
张永春等用x 射线光电子能谱(XPS)研究发现大同煤中的碳主要以芳香碳和 脂肪碳的形式存在，燃烧气氛中CO2 的存在，加快了芳香碳和脂肪碳的减少， 促进了酚碳、羰基和羧基的形成。
富氧燃烧技术
富氧燃烧技术富氧燃烧技术简介富氧燃烧技术是一种能够提高燃烧效率、降低燃烧产物排放的先进技术。
它通过在燃烧过程中供应额外的氧气，改善了燃料的燃烧质量，减少了污染物的生成，提高了能源利用效率。
富氧燃烧技术在工业领域的应用日益广泛，为实现清洁低碳发展做出了重要贡献。
富氧燃烧技术的原理富氧燃烧技术的原理是在传统的空气燃烧过程中加入含有高浓度氧气的氧化氮（NOx）和氧气混合物，通过调节氧气的浓度和进气速度来实现理想的燃烧效果。
在传统空气燃烧中，燃烧产生的氮氧化物会对环境产生严重的污染，而富氧燃烧技术能够有效地降低氮氧化物的生成，减少对环境的影响。
富氧燃烧技术的优势1. 提高燃烧效率：富氧燃烧技术可以增加燃料的燃烧速率，使燃料充分燃烧，提高燃烧效率，减少能源的浪费。
2. 降低污染物排放：富氧燃烧技术能够有效地降低氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）和颗粒物等有害物质的排放，对改善空气质量有很大的作用。
3. 减少能耗：富氧燃烧技术消耗的能量较少，可以降低能源的消耗，减少对环境的影响。
4. 适应性强：富氧燃烧技术适用于不同类型的燃料，包括固体燃料、液体燃料和气体燃料，具有很好的适应性。
富氧燃烧技术的应用领域1. 火力发电：富氧燃烧技术在火力发电中的应用能够提高发电效率，降低对环境的影响，推动清洁能源的开发和利用。
2. 钢铁行业：钢铁生产过程中需要大量能源，富氧燃烧技术的应用能够提高燃烧效率，降低能耗和污染物排放。
3. 化工工业：在化工过程中，富氧燃烧技术能够优化燃烧过程，降低燃料消耗，减少污染物的生成。
4. 垃圾处理：富氧燃烧技术在垃圾焚烧过程中的应用能够提高燃烧效率，减少有害气体的排放，降低对环境的影响。
富氧燃烧技术的发展前景随着能源需求的不断增长和环境污染的严重程度，富氧燃烧技术在未来有着广阔的应用前景。
随着技术的不断进步和成本的降低，富氧燃烧技术将更加普及和推广，为实现清洁低碳发展做出重要贡献。
总结富氧燃烧技术是一种能够提高燃烧效率、降低排放的先进技术。
富氧燃烧-专业文档
富氧燃烧富氧燃烧是一种高效的燃烧方式，它通过提高燃烧过程中的氧气含量来提高燃烧速度和效率。
在传统的空气中燃烧时，由于氧气含量只有约21%，其余大部分是氮气和二氧化碳等不可燃气体，因此火焰传播速度较慢，燃烧不充分。
而通过富氧燃烧，可以提高氧气浓度，使火焰传播速度加快，提高燃烧效率，同时降低烟气排放中的有害物质含量。
富氧燃烧的原理是利用氧气和氮气的沸点不同，在工业生产中通过分离空气制取出高纯度的氧气，将氧气和燃料在高温下进行燃烧。
由于氧气含量高，燃料能够更充分地燃烧，释放出更多的热量。
同时，由于氧气浓度高，火焰的温度也会相应提高，从而加快了燃烧速度。
富氧燃烧的优点主要包括：1.提高燃烧效率：由于富氧燃烧提供了更高浓度的氧气，使得燃料能够更充分地燃烧，提高了燃烧效率。
2.降低有害物质排放：由于富氧燃烧能够使燃料更充分地燃烧，因此可以降低烟气中一氧化碳、氮氧化物等有害物质的含量。
3.减少温室气体排放：富氧燃烧可以减少二氧化碳的排放量，因为高浓度的氧气可以使燃料燃烧得更完全，从而减少了碳排放。
4.提高火焰传播速度：由于富氧燃烧提供了更高浓度的氧气，火焰传播速度会加快，提高了燃烧速度。
富氧燃烧的应用领域非常广泛，包括钢铁、有色金属、陶瓷、化工等高能耗行业。
在这些行业中，富氧燃烧技术可以通过提高能源利用率和减少环境污染来降低生产成本和提高产品质量。
此外，富氧燃烧技术还可以用于锅炉改造、工业窑炉等领域，以提高热效率和减少环境污染。
在钢铁行业中，富氧燃烧技术可以提高冶炼效率和产品质量。
与传统的空气燃烧相比，富氧燃烧能够提供更高的氧气浓度和更高的火焰温度，使钢铁冶炼过程中的反应更加迅速和充分。
同时，由于氧气浓度的提高可以减少煤炭的使用量，因此可以降低钢铁生产过程中的成本。
此外，富氧燃烧还可以减少钢铁生产过程中的废气排放量，减少环境污染。
在陶瓷行业中，富氧燃烧技术可以提高烧成效率和产品质量。
在传统的空气烧成中，由于火焰传播速度较慢，烧成时间较长且温度分布不均匀。
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富氧燃烧技术
一、富氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度。
研究表明，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例增加而显著提高，详见图1。
富氧燃烧可明显提高火焰温度，提高火焰对配合料和玻璃液的加热效果。
燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化，并同时发出光和热的过程。
热的传递一般通过辐射、传导和对流三种形式进行。
这三种形式何种作用最大主要取决于：火焰类型和形状、加入空气中的含氧量及燃烧设备周围的情况等。
由于热传递速率与温度的四次方成正比，所以提高燃烧温度将会大大增加热辐射。
火焰温度与氧浓度的关系图
由火焰温度与氧浓度的关系图可知：A)火焰温度随富氧空气氧浓度的提高而增高；B)随氧浓度的继续提高，火焰温度的增加幅度逐渐下降。
为有效利用富氧空气，氧浓度不宜选得过高，一般按空气过剩系数m＝1～1.5组织火焰时，富氧空气浓度取23～27％为宜，其中空气含氧量从21％增加到23％时，效果最明显；C)空气过剩系数不宜过大，否则，同样浓度的富氧空气助燃，火馅温度较低。
通常在组织燃烧时，控制在1.05～1.1，以达到既能获得较高火焰温度又能燃烧完全的效果。
火焰温度与氧浓度的关系图所示的是理论火焰温度值，实际值要低得多。
因为普通燃料燃烧后的最终产物都是二氧化碳和水，它们加热到1500℃时会分解为一氧化碳、氧和氢。
也就是说，任何碳氢化合物燃料的高温火焰混合物都将出现CO2、CO、H2、H2O、O2、CH。
由于CO2和H2O高温分解反应是吸热反应，所以实际火焰温度比理论火焰温度要低得多。
(2)富氧燃烧改变了燃料与助燃气体的接触方式,降低燃料的燃点温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积。
当用重油作燃料时，它先蒸发成气体，主要是氢气和一氧化碳，其燃点温度为500～600℃，当富氧空气参与助燃时，其燃烧条件得到改善，从而降低重油的燃点温度，使火焰变短，火焰强度提高，释放热量增加。
尤其是玻璃熔窑燃料燃烧时，通常将燃料喷枪置于助燃空气的下方，由于不
能及时混合，在火焰根部常有低温区存在，形成所谓的黑区。
黑区的存在减小了火焰在熔窑内的覆盖区域，降低了传热效果。
(3)富氧燃烧可以加快燃烧速度，改善燃料的燃烧条件，使得燃烧在窑内充分完成，减少了在蓄热室内的残余燃烧，因而能充分地利用燃料。
下表中示出各种燃料应用空气和氧气助燃的燃烧速度比较情况，由表可见，各种气体燃料在纯氧中的燃烧速度大大加快。
由于加入氧气后提高了火焰温度，因此增加了燃烧速度。
燃烧速度实际上是一种定性的说法。
如乙炔是一种燃烧速度快的燃料，其火焰短而密实；天然气是一种比乙炔燃烧速度相对慢的燃料，其火焰较长，但只要燃烧完全，都可放出很大热量。
因此，要使燃料达到完全燃烧，必须使燃料和空气混合均匀或充分接触。
富氧空气参与助燃后，能加快燃烧速度，提高燃烧强度、使火焰变短，获得较好的热传导，同时由于提高了燃烧温度，所以有利于燃烧反应完全。
另外，因为1摩尔C在不完全燃烧的情况下比完全燃烧时少释放出约70％左右的热量。
排出尾气中的CO含量增加，热损失呈直线增加。
CO热损失增加，单位蒸汽的热耗也近似直线增加。
所以说富氧燃烧促进燃料燃烧完全，是节约热能的重要原因。
各种气体燃料在空气中和氧气中燃烧速度对比情况表
(4)富氧燃烧使燃烧所需空气量减少，废气带走的热量下降。
排出废气的容积比与燃烧空气中氧浓度(％)的关系如下图所示。
通常的燃烧只有占空气总量1／5的氧气参与燃烧，其余约占4／5的氮气非但不助燃，反而要带走燃烧产生的大量热量，从烟气中排出。
使用富氧空气的情况下，燃料燃烧完全，自然排出废气减少，排烟热损失也相应减少从而节能。
相对含氧21%空气m=1.0时废气的容积比与燃烧空气中氧浓度关系图
由上图可知，随空气中的含氧量增加，排气量逐渐减少，以含氧量27％的富氧空气与含氧21％的普通空气燃烧比较，在空气过剩系数m＝1时的排气体积减少20％。
(5)富氧燃烧可以增加热量利用率。
实验表明，富氧助燃可提高热量的利用率。
下图示出加热温度与热量利用率的关系。
加热温度与热量利用率的关系图
由图可知，用含氧量21％的空气燃烧，加热温度为1300℃时，其可利用的热量为42％，而用氧26％的富氧空气燃烧时，可利用热量为56％，增加14％。
而且随加热温度升高，所增加比例增大，节能效果更明显。