水泥富氧燃烧技术

⽔泥富氧燃烧技术

⽔泥回转窑富氧助燃节能改造项⽬技术

安徽节源节能科技有限公司⼆〇⼀三年五⽉

⼀、安徽节源节能科技有限公司概述1.1公司简介

安徽节源节能科技有限公司成⽴于2006年5⽉，注册资⾦⼈民币6000万元，专业从事合同能源管理节能项⽬的实施、节能技术推⼴、节能诊断、节能评估、能源审计、节能咨询、节能规划等，是安徽省节能协会理事单位，合肥市节能协会副会长单位，安徽省节能减排促进会常务副会长单位。

公司⾃成⽴以来⼀直致⼒于推⼴合同能源管理模式的节能改造项⽬，先后给六⼗多家⽤能单位做过节能改造项⽬，公司已成功实施合同能源管理的节能服务项⽬主要包括：电机节能改造、⼯业锅炉（炉窑）节能改造、矿热炉节能改造、路灯及照明⼯程节能改造、公共建筑节能改造、餐饮服务业清洁⽣产节能改造、⼯业余热余压利⽤、能量系统优化等节能服务等。

随着业务的不断发展，公司已积累了丰富的节能服务经验，建⽴了⼀⽀优秀的专业从事节能技术服务的队伍，⽬前公司专业从事节能服务的⼯程技术⼈员有89⼈，其中⾼级⼯程师18⼈，涉及专业包括电⽓⾃动化、热能、锅炉、暖通、机电⼀体化、测量、环境、⼯民建等，为公司的长⾜发展打下了坚实的基础。公司同时与国内外知名节能设备⽣产⼚家、设计院、科研院（所）、⾦融公司建⽴了战略合作关系，能更好地为⽤能单位提供最优质的节能技术服务。1.2资质状况

2009年1⽉获取可⽤于⾼压变频器的通⽤缓冲型⾼压开关柜、⼀种可拆卸的⾼压变频器通风过滤装置、⼀种具有散热结构的⾼压变频器功率单元的实⽤新型专利共3项；2009年1⽉获取⾼压变频器隔离⼩车式⾼压开关柜、H桥级联⾼压变频器功率单元脉冲控制与状态监控装置的发明专利共2项；

2010年6⽉获取双馈风⼒发电机主动式CROWBAR的主电路实⽤新型专利1项；

2010年8⽉经国家发改委、国家财政部认定，成为安徽省⾸批13家节能服务企业之⼀；

2011年5⽉通过ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系认证；

2011年11国家⼯信部认定安徽省唯⼀从事合同能源管理的节能服务公司；第四事业部李⼤琛186********

2011年12⽉获批企业节能节源能耗分析、节能路灯⽹络监控管理、⼯业锅炉（炉窑）控制的软件著作权3项；

2011年12⽉获批电⼯测量仪器模型校准⽅法及系统的国家级发明专利1项。

1.3主要节能领域

⽬前公司涉及的领域主要包括电⼒、化⼯、⽔泥、钢铁、机械、建筑、照明、智能控制等。

作为以推⼴合同能源管理经营模式为主的节能服务企业，我公司将⾄始⾄终的秉承“合作共赢节源节能服务社会”的理念，加强与各⽤能单位的全⽅位合作，为全社会的节能减排⼯作做出积极贡献。1.4项⽬服务步骤

（1）与⽤能单位接触：我公司与⽤能单位进⾏初步接触，就⽤能单位的产品、所使⽤的耗能设备类型、所采⽤的⽣产⼯艺等基本情况进⾏交流，以确定⽤能单位重点关⼼的能源问题。向⽤能单位介绍本公司的基本情况、业务运作模式及可给⽤能单位带来的利益等。向⽤能单位指出具有节能潜⼒的领域，解释合同能源管理节能服务的有关问题，确定本公司可以介⼊的项⽬。

（2）⽤能设备初步调研：通过⽤能单位的安排，我公司对⽤能单位拥有的耗能设备及其运⾏情况进⾏检测，将设备的额定参数、设备数量、运⾏状况及操作等记录在案。同时，⼀定要留意⽤能单位没有提出的、但可能具有重⼤节能潜⼒的环节。

（3）审核能源成本数据，估算节能量：采⽤⽤能单位保留的能耗历史记录及其它历史记录，计算潜在的节能量。

（4）提交节能项⽬建议书：基于上述⼯作，我公司起草并向⽤能单位提交⼀份节能项⽬建议书或技术⽅案，描述所建议的节能项⽬的概况和估算的节能量。我公司与⽤能单位⼀起审查项⽬建议书或技术⽅案，并回答⽤能单位提出的关于拟议中的节能项⽬的各种问题。

（5）⽤能单位承诺并签署节能项⽬意向书：到⽬前为⽌，⽤能单位⽆任何费⽤⽀出，也不承担任何义务。我公司将开展上述⼯作中发⽣的所有费⽤⽀出，计⼊公司的成本⽀出。此时，⽤能单位可以决定是否要继续该节能项⽬的⼯作。

我公司就拟议中的节能服务合同条款向⽤能单位解释，使⽤能单位完全清楚他们的权利和义务。通常，如果详尽的能耗调研证实了项⽬建议书中估算的节能量，则应要求⽤能单位签署⼀份节能项⽬意向书，以使他们明确认可这⼀项⽬。

（6）详尽的能耗调研：包括我公司对⽤能单位的耗能设备或⽣产⼯艺进⾏详细的审查，对拟议中的项⽬的预期节能量进⾏更加精确的分析计算。另外，我公司应与节能设备供应商联系，确认拟选⽤的节能设备或节能技术。

（7）合同准备：在与⽤能单位协商后，就拟议中的节能项⽬实施准备⼀份节能服务合同。合同内容包括：项⽬的节能量，我公司和⽤能单位双⽅的责任，节能量的计算以及如何测量节能量等。且我公司还准备⼀份包括项⽬⼯作进度表在内的项⽬实施计划。

（8）合同被接受或拒绝：如果⽤能单位对节能服务合同条款⽆异议，则签订正式的节能服务合同。如果⽤能单位⽆法与我公司就合同条款达成⼀致，或者由于其它原因⽽最终放弃该项⽬，⽽详尽的能耗调研⼯作证实了项⽬建议书中预期的节能量，那么我公司在详尽的能耗调研过程中的费⽤应由⽤能单位承担。

（9）项⽬的建设和安装：我公司按照计划进度表及合同条款的要求，实施项⽬。

（10）项⽬验收：我公司要确保所有的改造设备按预期⽬标运⾏，培训相关⼈员对新设备进⾏管理和操作，向⽤能单位提交记载所作设备变更的参考资料，并提供有关新设备的详细资料。⽤能单位对新设备的运⾏状况和节能效果组织验收，并出具验收意见。（11）项⽬维护：我公司按照合同的条款，在项⽬合同期内，向⽤能单位提供所安装设备的维护服务。此外，我公司应与⽤能单位保持密切联系，以便对所安装设备可能出现的问题进⾏快速诊断和处理，同时继续优化和改进所安装设备的运⾏性能，以提⾼项⽬的节能量及其效益。

（12）我公司按合同中的约定⽅式收回项⽬资⾦。

⽬前，公司在实施的节能改造中需要的设备主要是从技术协作单位和相关设备⼚家外购。

⼆、富氧助燃节能技术概述2.1富氧助燃节能现状

膜法制氧、富氧助燃节能技术是燃烧领域的⼆次产业⾰命。它彻底改变了传统⽤普通空⽓助燃的⽼⽅法，因空⽓中只有20.9%氧⽓参与燃烧，其余79%氮⽓不参与燃烧，还带⾛⼤量热量，造成能源极⼤的浪费。富氧助燃技术是近代燃烧的新突破，它是使燃料在富氧中充分燃烧，提⾼⽕焰温度，加快燃烧速度，热辐射迅速增强的技术。该技术强化燃烧，降低空⽓过剩系数，降低燃烧后的排⽓量和粉尘量，降低⼆氧化碳，提⾼燃烧效率，使燃料在富氧燃烧中极⼤的转化成热能，⼯业炉窑或⼯业锅炉采⽤该技术后，⼀般节能率在5～20%，设备投资当年可回收，经济效益或社会效益是巨⼤的。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得到应⽤。特别是⽇本政府，⾃1990年起，所有的⼯业炉窑、⼯业锅炉不能⽤空⽓助燃，必须采⽤富氧助燃。普及率已达42%。千条江河归⼤海，富氧助燃节能技术是⼯业炉窑和⼯业锅炉节能改造的必由之路。

第四事业部李⼤琛186********

2.2各种制氧⽅法的对⽐

⽬前常⽤的空⽓分离制氧⽅法有三种：深冷法、PSA吸附分离法、膜分离法。各种制氧⽅法投资的对⽐和各种制氧⽅法的⽐较详见（表⼀）、（表⼆）。

（表⼀）各种制氧⽅法投资的对⽐

项⽬

深冷法吸附分离法（分

⼦筛）

膜分离法⾼纯低纯

产量/m3·h-1 50～100000 1000～100000 50～4000 25~15000 纯度/% 99.6 95.0 93.0 40.0 压⼒/MPa 0.02～0.50 0.02～0.50 0.01 0.01 电耗/KW·h·m-30.80～0.450.60～0.40 ＜0.40 ＜0.30 启动时间/h 30 28 0.2 0.1 产品成本中略低低最低

设备投资⾼略低略低低

综合利⽤有其它产品⽆⽆⽆

操作性复杂较复杂简单简单

设备占地⼤⼤中⼩

（表⼆）各种制氧⽅法的⽐较

当氧浓度达到30%左右，规模⼩于15000Nm3/h时，膜法制氧投资、维护及操作费⽤仅为深冷法制氧和PSA法（分⼦筛）制氧的2/3到3/4，⽽且规模越⼩，膜法制氧越经济。在燃烧领域采⽤富氧助燃技术，膜法制氧是最经济的。2.3富氧助燃的燃烧机理

富氧助燃节能装置是⼀种在⼯业炉窑和⼯业锅炉上采⽤增氧燃烧的技术。所增加的氧⽓是以利⽤空⽓中各组分⽓体透过⽓体分离膜时的渗透速率不同，在压⼒差的驱动下使空⽓中的氧⽓优先通过⽓体分离膜⽽得到的富氧⽓体，富氧⽓体的浓度为28～30%。常规燃烧中空⽓仅有20.9%的氧⽓参与燃烧过程，⽽约为78%的氮⽓吸收⼤量燃烧反应放出的热量，并作为烟⽓排放，造成能源浪费。加装膜法制氧、富氧助燃节能装置后，整体助燃空⽓量减少（相应的氮⽓量减少），烟⽓排放量减少，⽕焰温度随着燃烧空⽓中的氧⽓⽐例增加⽽提⾼。采⽤26%的富氧⽓体进⾏增氧助燃是富氧燃烧技术中最为经济的⼀种⽅式。

⽓体透过⾼分⼦膜⽰意图

膜法制氧富氧助燃节能装置主要由空⽓过滤器、⾼压通风机、膜法制氧器、真空泵、汽⽔分离器、富氧稳定罐、预热器、富氧喷嘴、微电脑控制柜等组成。该装置从空⽓中分离出氧浓度为28～30%。富氧流量范围25m3/h ～50000m3/h。（详见系统流程图）

系统流程图2.4适⽤范围

各种锅炉：特别适宜链条炉排锅炉、抛煤机锅炉、煤粉锅炉、燃油燃⽓锅炉等。

⼯业炉窑：回转炉窑、玻璃窑、加热炉、焚烧炉、冶炼炉、陶瓷窑等。2.5局部富氧增氧节能技术富氧助燃节能技术有全富氧与局部富氧之分，国外基本采⽤全富氧助燃技术，节煤率⼀般在25～35%；我国在燃烧领域基本上采⽤局部增氧助燃节能技术，简称富氧助燃节能技术，节煤率⼀般在5～15%。本⽅案不改变炉窑结构，窑头燃烧器采⽤全富氧助燃技术、分解炉窑采⽤局部增氧或局部全富氧助燃技术，节能率可达8~12%。

三、膜法制氧、富氧助燃节能装置主要技术性能参数

制氧形式：膜法制氧；

⼯艺流程：负压流程；

氧⽓纯度：29±2％；

氧⽓流量：12000±200Nm3/hr.

负压系统压⼒：-0.060～-0.070Mpa;

设备装机总功率：1789.5kW；

设备实际运⾏功率：1100kW；

真空泵循环⽔量：≈80t/h；

起动时间：10min；

⼯作制式：24⼩时连续运⾏，可随时开停机，全年运⾏330天以上；

控制⽔平：⾃动控制、智能报警、远传接⼝；

占地⾯积：29m ×11m ×7m 。

四、膜法制氧、富氧助燃节能装置主要配置设备、装置及功能4.1 原料空⽓进风系统

原料空⽓进风系统由组合式⾃洁空⽓过滤器、连接风筒、⾼压⿎风同步后流风机、通风管道等部件组成，作⽤在环境⽓体粉尘较多时将原料空⽓经过三级过滤净化后，向膜组件连续输送纯净新鲜的原料空⽓。

采⽤PLC⾃动控制，过滤器的滤芯使⽤寿命为1～2年，空⽓过滤器共为2台套。SZHGG型⾼压⿎风同步后流风机，共为1台。

原料空⽓进风系统作⽤是将原料空⽓经过⾃洁式空⽓过滤器过滤净化后，经⾼压⿎风同步后流风机、通风管道向膜组件连续输送新鲜的原料空⽓。

原料空⽓进风系统中设有压⼒传感器，当系统压⼒过低时，说明过滤器过滤棉堵塞严重，控制系统会报警提⽰，需要进⾏过滤棉更换。4.2膜组件

膜法制氧、富氧助燃节能装置的核⼼是膜组件，本系统配置的是⼤型集成化膜组件。膜组件配置有标准的富氧⽓体接⼝，可⽅便的模块化连接安装，整体连接后仅需将富氧⽓体接⼝可靠的连接到真空泵⼊⼝即可抽取富氧⽓体。为了保证膜法制氧、富氧助燃节能装置的使⽤寿命和不产⽣膜组件性能衰减现象，富氧⽓体分离膜⽚采⽤进⼝产品，膜组件的使⽤寿命为10年。4.3 真空泵