一、概述 

1、富氧助燃技术

富氧助燃是一种最新节能环保技术。近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃发展，有的国家要求全部新增工业窑炉、工业锅炉不得用普通空气助燃，都得用富氧空气助燃，许多发达国家都投入了大量人力物力来研究富氧技术，特别是日本，其通产省就资助组织了旭硝子等七家公司和研究所参加“富氧燃烧技术研究组”。，由于能源紧张，日本先后有近二十家公司推出富氧装置。日本政府决定从1990年起，全部工业炉窑，包括：大型锅炉、工业用的中型锅炉、取暧用的锅炉、船舶动力装置的锅炉等都不得用普通空气助燃，都应用富氧空气助燃。日本曾在气、油、煤为燃料的不同场合进行了富氧应用试验，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。

我公司吸取了国内外先理技术的精华，弥补其缺陷，经过全体技术员工的努力研制发明了PSA富氧助燃环保节能成套技术装置，填补了国内空白。富氧流量范围为10Nm³/h--15000Nm³/h。

PSA富氧局部增氧助燃系统是局部增氧技术和助燃技术两者的有机结合。局部富氧相对于整体增氧而言投资非常少，且富氧加在炉窑中最需要的地方，使燃料在此能充分及时完全地燃烧，从而供给产品尽可能多的有效热量。局部增氧助燃技术所配富氧量仅为所需空气量的0.5-15%，而原来炉窑的助燃风量亦显著下降。

富氧助燃，不仅能降低燃料燃点，提高燃烧强度和燃烧效率，加快燃烧速度，获得较好的热传导，从而节约能源;同时，由于温度提高，有利于燃烧反应完全，从而减少污染;具有显著的经济效益和社会效益，通常一年内就能收回全部投资。

能源是国民经济的基础，关系着经济社会的可持续发展。到2020年，国家要求国内生产总值比2000年翻两番，但能源消费只能翻一番。依靠科技进步降低能耗、节约能源、降低污染已经成为了亟待解决的问题。
    随着经济社会的发展，锅炉设备已广泛应用于现代工业的各个部门，成为发展国民经济的重要热工设备之一。从量大面广的这个角度来看，除了电力行业以外的各行各业中运行着的主要是中小型低压锅炉，全国目前计有50多万台。由于我国是以煤为主的能源结构，燃煤锅炉约占80%。他们的热效率普遍较低，节能潜力很大，而且排放的大量烟尘和有害气体，严重污染了环境。针对于这种现状，我公司的“富氧燃烧设备”就是一条提高燃烧效率、节约能源、降低污染的有效途径。
    当今世界能源短缺，各类化石能源价格大幅攀升，很多耗能大户企业效益大大降低，严重束缚了企业长远发展，尤其是使用锅炉的企业现象更为明显，因此提高能源利用率、降低能源消耗成为提高企业效益的必然之路。
    对于化石能源主要以燃烧利用为主，各类燃烧器发展以日臻成熟，从燃烧方式上提高燃料利用率以很难再有所作为，而从燃烧的反应速率及燃烧程度上仍有很大节能潜力。一般的燃烧器均以空气为助燃剂，其中占近80%的N2为燃烧的惰性气体，对燃烧起钝化和稀释作用。如何能够提高助燃剂的氧气含量，成为了提高燃烧效率的一个关键。而我公司的增氧助燃装备正好可以解决这个问题，提高燃烧效率。
二.富氧燃烧节能特性
1.火焰温度大幅度提高
    2007年，我公司与浙江大学环境科学研究所合作，共同完成《锅炉增氧助燃燃烧实验与理论研究》项目。设计及研制出锅炉增氧助燃燃烧实验台，并在实验台进行了一系列增氧助燃的热工特性及燃烧特性实验。
    其实验研究表明当  使用常规空气做助燃剂（含氧量21%）时，火焰温度为2200℃；而当助燃气含氧量增加时，火焰温度可大幅增加。众所周知锅炉的主要传热方式是辐射传热，而锅炉内的温度越高，辐射传热的效率也随之升高。
2.惰性成分的氮气浓度大大降低
    空气中氮气约占80%，在燃烧过程中，氮气不参与燃烧，相当于稀释了助燃气氧气浓度，对燃烧起到了钝化的作用，同时在排烟时带走了大量的热。而辐射传热中以三原子分子为主，氮气为双原子分子辐射传热的效率低下。
    采用富氧空气助燃时，降低了氮气含量，使氧气含量相对提高，即使燃烧更加充分，又减少了排烟量，降低了排烟热损失。

2、富氧燃烧技术用于节能和根治污染的原理。

2.1提高火焰温度和黑度

因氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，故火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，进而提高火焰辐射强度和强化辐射传热等，如当空气中氧气的浓度为25%时，火焰的黑度经计算为0.2245,增加的程度约6%，同时水泥回转窑燃烧带火焰对物料的辐射传热量提高的程度约为20.4%。但富氧浓度不宜过高，一般富氧浓度在26-33%时为最佳，因为富氧浓度再高时，火焰温度增加较少，而制氧投资等费用猛增，综合效益反而下降，参见图1富氧浓度与火焰温度及相对效益的关系。

2.2加快燃烧速度，促进燃烧完全，从而根治污染

燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍，天然气则高达10.7倍左右，故用富氧助燃，不仅能提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高了，将有利于燃烧反应完全，从而在根本上消除污染。

2.3降低燃料的燃点温度和燃尽时间

燃料的燃点温度不是一个常数，它与燃烧状况、受热速度、环境温度等有关，如CO在空气中的为609℃，在纯氧中仅388℃,所以用富氧助燃能降低燃料的燃点，提高火焰强度、增加释放热量等。

2.4减少燃烧后的烟气量

用普通空气助燃，约五分之四的氮气不但不助燃，还要带走大量的热量。如用富氧助燃，氮气量要减少，故燃烧后的排气量亦减少，一般氧浓度每增加1％，烟气量约下降2-4.5%，从而提高燃烧效率等。

2.5增加热量利用率

富氧助燃，对热量的利用率会有所提高，如用普通空气助燃，当炉膛温度为1300℃时，其可利用的热量为42%，而用26%富氧空气助燃时，可利用的热量为56%。可利用热量增加了33%，而且富氧浓度越大，加快温度越高，所增加的比例就越明显，因此节能效果就越好。

2.6降低空气过剩系数

用富氧代替空气助燃，可适当降低空气过剩系数，这样燃料消耗就相应减少，从而节约能源。日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中，着重于降低空气过剩系数的研究。如他在一台热处理炉中经多次试验，将空气过剩系数从1.7降到1.2,平均节能达13.3%。在我们应用的数套局部增氧助燃系统中，空气过剩系数一般降低0.2-0.8。

3最佳富氧浓度的确定

国内外的研究均表明，富氧浓度在26-31%时为最佳，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，但随着富氧浓度的不断增加，火焰温度增加不很明显，见图2-富氧浓度与火焰温度的关系

4、锅炉热效率分析

   1、锅炉热效率提高：

   公式： η2=100-∑q=〔q2+q3+q4+q5+q6〕

式中： η2—锅炉反平衡热效率        　 %

q2—排烟热损失                         %

q3—气体不完全燃烧热损失