富氧燃烧的经济性分析

富氧燃烧技术在锌冶炼上的应用分析随着富氧燃烧技术在陶瓷、玻璃、锅炉等行业上的成功应用以来，富氧技术在有色金属冶炼过程的应用得到了人们的普遍重视。

采用富氧或氧气熔炼有色金属，可以强化过程的反应速度，提高生产效率和热能利用率，降低燃料消耗，减少烟气量的排放，提高资源综合利用率等。

在国外，如加拿大、美国、日本等国的铜、镍、铅的冶炼过程，氧气的应用已付诸生产实践。

一、富氧燃烧的优点1.1 增产降耗和成熟的钢铁用氧技术相比，有色金属富氧冶炼还属于起步的阶段，制氧工艺、鼓风冶炼、尾气处理都有其特殊性。

有色金属冶炼处理的多系硫化矿，特点是硫、铁含量高，主金属含量低，因而冶炼工艺需要连续供应大量的氧气，冶炼1t有色金属需大约300~2000Nm3氧气。

如采用富氧燃烧工艺，单位燃料燃烧所需的空气量减少，氮气量和燃料也随之减少，因此提高了炉温，达到了节能和强化冶炼过程的目的，对相同的炉体，可大幅增加产量。

采用富氧燃烧工艺后，冶炼能力提高情况参看表1：1.2 提高烟气中SO2浓度，增加硫酸产量随着投料量的增加，烟气中SO2浓度升高，表2为江铜贵溪冶炼厂1990年富氧前后空塔入口烟气条件和硫酸产量比较，随着以后投料量的增加，硫酸产量从1986年投产时的22万吨增加至1994年的42万吨。

二、我国锌冶炼现状2.1原料介绍锌冶炼所需原料锌矿，有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO、硅锌矿Zn2SiO4、锰硅锌矿（ZnMn）2SiO4、异极矿Zn4Si2O7（OH）2·H2O等。

其中闪锌矿是分布最广的锌矿物，化学成分为ZnS，晶体属等轴晶系的硫化物矿物。

我国的锌矿一般与铅共生，故称为铅锌矿，产地遍布全国，我国铅锌矿产地以云南金顶、广东凡口、青海锡铁山等最著名，世界上著名产地有澳大利亚的布罗肯希尔、美国密西西比河谷地区等。

单质锌的熔点(420 °C) 和沸点(900 °C)相对较低。

2.2氧化锌回转窑冶炼生产的工艺方法将锌炉料和无烟煤（或焦煤）粉碎成为小于40目颗粒料，将锌炉料与无烟煤按1∶0.40～0. 50（或焦煤按1∶0.30～0.35）的比例进行混合拌匀得到混合料，再将混合料制成有效直径为8-15 毫米颗粒混合料，最后将颗粒混合料投入回转窑中进行冶炼。

(北京科技大学机械工程学院)1前言对于现代钢铁企业来说，资源、能源与环境问题已经成为制约其快速发展的瓶颈。

节能降耗、减少排放是企业科学技术进步和可持续发展的必然选择。

钢铁企业作为能源消耗与污染排放大户，更应节约资源，应对能源危机以及环境压力。

目前节能降耗的主要方法有富氧燃烧的应用、料坯热送热装、高温蓄热燃烧、连铸连轧CSP短流程、热工设备的优化控制、耐火材料性能改进等。

由于在节能和减排方面的优良性能，富氧或全氧燃烧技术越来越受到热工领域的青睐。

本文主要讨论富氧燃烧技术的应用。

2富氧燃烧/纯氧燃烧技术在钢铁行业的发展及应用在人类钢铁发展史中，从炼金术到现代钢铁，始终和能源消耗密不可分。

早期的炼钢过程完全依赖于燃料在空气中燃烧以维持所需的热量。

一方面需要燃料供热，耗费大量能源(近代随着燃料资源的减少，矛盾更加突出) ；另一方面又生成大量的烟气，对环境造成严重污染。

面对能源资源的减少及环境污染问题，未来的钢铁企业必须能够做到同时满足社会发展对钢铁材料的需求和人类对生存环境的质量要求。

钢铁企业富氧的应用便是最好的解决办法之一，该项技术已被认为是近半个世纪以来钢铁业界的四大发明之一。

尤其现今很多钢铁企业还存在着氧气放散的问题。

富氧在经济上的可行性分析为其工业应用创造了良好的条件。

1937年，富氧在底吹转炉炼钢(Bessemer)上的应用是世界上最早的富氧冶炼技术。

富氧技术应用的成功，促使富氧在有色冶金领域也得到重视。

富氧技术在工业上的早期研究与生产实践为其在冶金行业中大规模的生产应用建立了坚实的基础。

西方发达国家及前苏联早在70年代末就开始了富氧燃烧技术用于玻璃炉窑的研究，并在70年代末80 年代初取得了良好的效果。

同时，世界大多数国家如美国、英国、日本、俄罗斯、德国、法国、加拿大等均广泛推广和应用了富氧技术，应用范围越来越广。

在20世纪70～80年代一些小的高温炉如搪瓷熔块旋转炉为提高生产率开始使用纯氧燃烧，但在当时纯氧燃烧是不经济的。

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。

生物质富氧燃烧生物质富氧燃烧技术是指采用空气富含氧气的方式来燃烧生物质能源。

生物质能源作为一种绿色、可再生、清洁的能源，已经成为工业和居民日常生活的重要能源来源。

生物质能源的利用能够有效解决能源短缺和环境污染的问题，因此生物质能源的富氧燃烧技术得到了广泛关注和应用。

生物质富氧燃烧技术的原理是：空气中的氧气与生物质中的碳、氢、氧等元素发生化学反应，生成二氧化碳、水和热能。

与传统燃烧方式相比，生物质富氧燃烧技术具有以下优点：1、高效能：生物质富氧燃烧技术可以在较低的温度下燃烧生物质能源，充分利用生物质能源的热量和能量。

2、节能环保：生物质富氧燃烧技术能够减少能源的消耗，同时产生的废气排放量小、无臭味、无污染物，使得环境污染得到有效控制。

3、经济性好：生物质富氧燃烧技术具有减少成本和提高收益的效果。

在能源出口、燃料税、税收减免等方面，政策给予政策支持和优惠，使得生物质富氧燃烧技术在经济层面上获益较为可观。

虽然生物质富氧燃烧技术有诸多优点，但也存在一些挑战，如：1、控制燃烧过程：生物质燃烧时产生的热量易造成火灾，因此需要对富氧燃烧的温度、氧气含量、燃料质量等进行控制和管理。

2、处理灰渣：生物质燃烧后会产生灰烬等固体物质，需要对其进行处理和回收。

3、开发新设备：生物质富氧燃烧技术需要相应的设备进行实现，因此需要在技术和经济等方面进行持续改进和优化。

为了解决这些挑战，需要进行进一步的研究、开发和推广。

在技术方面，可以通过改进燃烧设备、控制燃烧过程等方式来提高生物质富氧燃烧技术的应用效果。

在政策方面，可以给予生物质富氧燃烧技术适当的政策支持和激励，鼓励企业和个人在使用生物质能源时采用富氧燃烧技术。

总的来说，生物质富氧燃烧技术是一种利用生物质能源的绿色、可持续、经济的方式，具有重要的应用前景。

在未来的能源利用中，生物质富氧燃烧技术将会得到更加广泛的应用和推广。

富氧燃煤锅炉设计研究及其技术经济性分析摘要：近年来，因使用矿物燃料而引起的温室效应越来越严重，加强对CO2捕集、压缩、封存等技术的研究是目前火力发电领域的重要任务。

富氧燃烧技术的出现打破了煤粉锅炉燃烧、对流传热等的局限性，在降低制造成本与运行费用的同时，优化CO2捕集效率及处理工艺。

文章以30OMW的燃煤锅炉为研究对象，探讨富氧燃煤锅炉技术的设计原理及其经济价值。

关键词：富氧燃煤；锅炉设计；经济性分析随着国家节能减排观念和企业节能降耗生产要求的提出，钢铁企业纷纷对生产中所产生的富余煤气进行回收利用，将锅炉作为能源转化设备实现能源再生，而转换效率的高低直接影响煤气的利用率。

富氧燃烧技术作为一种高效节能技术，可以有效提高煤气利用率。

因此加强对富氧燃烧技术的研究和探讨，不仅有利于实现企业利益最大化，也是社会可持续发展的重要保障。

1.富氧燃烧技术概述富氧燃烧技术于1981年由Horne等研发首创，后经美国研发改造而成。

富氧燃烧技术主要包括三个步骤：空气压缩分离、电力燃烧与产生、烟气压缩与脱水。

利用富氧燃烧技术可以提取燃烧物中高达90%以上的CO2，并在不分离的情况下直接对烟气进行液化处理，燃烧过程中所产生的部分烟气通过再循环，按照一定比例与空气分离制取的氧气一同送入锅炉内。

富氧燃烧系统的燃烧方式与常规空气燃烧相似，将排气中剩余CO2通过压缩脱水提取更高浓度的CO2，经过进一步加工处理转换成有用的商业材质，如化工原料、农作物催化剂、保护焊等[1]。

富氧燃烧技术不仅可以有效控制电站锅炉CO2排放量，增加CO的形成机会，降低气氛中NO的排放量。

富氧燃烧技术使锅炉管壁表面换热系数增高，并随烟气流速的加快而增大，而换热器单位内的传热量总费用则是先降低后增大。

以单位传热量总费用为目标函数，对富锅炉受热面进行优化设计，锅炉会出现明显的变化：锅炉自身尺寸减小,部分受热面会移入锅炉膛上部；数值模拟结果显示炉膛优化设计后,所产生的可燃物含量与相同配风方式相比较明显增大,但仍低于空气燃烧技术中的数值。

富氧燃烧技术及其经济性分析富氧燃烧技术是一种利用富氧气体取代空气进行燃烧过程的新型技术，相对于传统的空气燃烧技术，富氧燃烧技术具有更高的燃烧温度、更高的燃烧效率和更低的污染排放。

因此，富氧燃烧技术被广泛应用于多个领域，包括石油化工、能源和环保等。

首先，富氧燃烧技术可以提高燃烧效率。

空气燃烧过程中，由于氧气只占空气中的21%，其余部分是氮气等惰性气体，因此在燃烧过程中需要耗费大量的热量将惰性气体加热到反应温度。

而富氧燃烧技术利用富氧气体取代空气，可以大大减少惰性气体占据的体积，并提高氧气浓度，从而减少了惰性气体对燃烧反应的影响，提高了燃烧效率。

其次，富氧燃烧技术可以降低污染物排放。

在空气燃烧过程中，氧气和氮气反应生成氮氧化物(NOx)是一种主要的大气污染物。

而富氧燃烧技术可以减少氮氧化物的生成，因为富氧燃烧过程中氮气的含量大大降低，从而减少氮氧化物的生成。

此外，富氧燃烧技术还可以减少颗粒物(PM)的排放，因为在富氧气氛中，燃料燃烧更充分，减少了不完全燃烧产生的颗粒物。

再次，富氧燃烧技术可以提高产能。

由于富氧燃烧技术提升了燃烧效率，并且完成了更完全的燃烧过程，可以使得单位燃料发生更多的燃烧反应，从而提高了产能。

这对于一些高产能、高能耗的行业来说具有重要意义，可以降低单位产品的能源消耗，提高经济效益。

然而，富氧燃烧技术在应用中也面临一些挑战。

首先，富氧燃烧技术需要配套的富氧设备和氧气供应系统，这增加了设备投资成本。

其次，富氧燃烧技术对燃料的选择有一定要求，需要具备适应富氧环境的燃烧特性。

此外，富氧燃烧技术还需要进行细致的工艺控制和运行管理，以保证燃烧效率和安全性，增加了运营成本和风险。

总体来说，富氧燃烧技术在提高燃烧效率、降低污染物排放和提高产能方面具有显著的优势。

尽管在应用中面临一些挑战，但通过合理的经济性分析和技术调整，可以降低技术成本，提高经济效益。

因此，富氧燃烧技术在各个领域中的应用前景广阔。

华北电力大学（保定）硕士学位论文O2/CO2燃烧技术应用的经济可行性分析姓名：朱路平申请学位级别：硕士专业：动力工程及工程热物理；热能工程指导教师：刘彦丰2011-03摘要摘要在普遍要求节能减排的国际大背景下，作为新型燃烧技术的富氧燃烧技术受到了各个研究机构广泛的重视。

本文针对富氧燃烧技术存在的优点和缺点，对其进行了综合全面的经济可行性分析，为其以后的实际应用提供了理论依据。

文中应用工程热力学和传热学的相关原理对富氧燃烧机组各个设备的运行和能耗情况进行了定量的计算评估，包括锅炉本体、空分制氧系统、CO2捕集系统和烟气脱硫系统等。

并应用热力学成本估算方法，对锅炉本体的基建投资情况进行了估算，最后还应用技术经济学中的等额年度化分期偿还成本的原理，在考虑燃煤费用、运行维护费用和净输出功率的情况下，对机组进行综合性的经济性分析，很直观的描述了富氧燃烧技术的优劣性。

此外，本文对锅炉改造、各设备的相关结构和运行流程也做了详细的介绍，使评估的内容更加完善。

通过对各设备的全面分析，可以得出，富氧燃烧锅炉和烟气脱硫系统的效率比常规机组略有提高，但空分制氧系统和CO2捕集系统消耗的大量能量又使机组的整体效率降低了很多，同时这些设备的基建投资也需要额外的大量增加。

当把所有这些因素都综合到供电成本里时，可发现富氧燃烧机组的供电成本比常规机组是要高的，但减少了大量的CO2排放，由此引起的环境收益也是不可估量的。

总的来说，富氧燃烧技术的应用是可行的，在与其他CO2减排技术的对比中，经济性是相对比较明显的，存在的优势也是比较大的。

关键词：富氧燃烧；经济性分析；投资；能耗华北电力大学硕士学位论文AbstractOn the background of the universal demand of energy saving and emission reduction, the oxy-fuel combustion technology, as a new burning technology, has received various research institutions’ extensive attention. To the existing merit and shortcoming of oxy-fuel combustion technology, this article has carried on the comprehensive economic feasibility analysis, providing theory basis for its future application.In this paper, the related principle of engineering thermodynamics and the heat transfer theory is applied to estimated the operation and the energy consumption of the equipments in the the form of quantitative, including the boiler, air separation unit, CO2 capture system and flue gas desulphurization systems. And it has estimated the boiler’s initial cost applying thermodynamics cost estimate method. Finally, this paper carry on a comprehensive economic analysis for the unit. In the analysis, it refers to the cost of the annual amortization in technical economics, and consideres the coal costs, operation and maintenance costs and the net electricity. It is very intuitive description of the advantages and disadvantages of oxy-fuel combustion technology. In addition, The boiler improvement, the various equipment's related structure and operation process has also been introduced in detail ,in order to improve the content of the assessment.Through comprehensive analysis of all kinds of the equipments, we can conclude that the efficiency of the boiler and flue gas desulfurization appliance is slightly higher than conventional unit, but the huge energy consumption of air separation unit and CO2 capture system reduced the overall efferency of unit, and the Infrastructure investment increase sharply meanwhile. When all these factors are integrated to the cost of electricity supply, you can find that the oxy-fuel combustion unit's cost of electricity supply is higher than conventional unit’s, but it reduces a large amount of CO2 emissions and the environmental gains is inestimable. Generally speaking, oxy-fuel combustion technology is feasible, it is more economic than the other CO2 emission reduction technology. Compared with other technology, it has more advantages.Keywords: oxy-fuel combustion；ecomomic analysis；investment；energy consumption华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《O2/CO2燃烧技术应用的经济可行性分析》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。

富氧浓度对节能效果、热利用率及燃烧气氛的影响
富氧浓度是指燃烧过程中氧气的浓度高于空气中的氧气浓度。

富氧燃烧技术是一种通过提高燃烧过程中氧气浓度来改善燃烧效果和提高能源利用效率的技术。

富氧浓度对节能效果、热利用率及燃烧气氛有以下影响：
1. 节能效果：富氧燃烧技术可以提高燃烧效率，减少燃料的消耗量。

由于氧气浓度增加，燃料可以更充分地与氧气反应，燃烧过程更完全，能量利用效率更高。

因此，富氧燃烧技术可以实现节能效果。

2. 热利用率：富氧燃烧技术可以提高热利用率，即将燃烧产生的热能更有效地转化为有用的热能。

由于燃烧过程更充分，燃料的热值可以更充分地释放，烟气中的热能损失减少，热利用效率提高。

3. 燃烧气氛：富氧燃烧技术可以改善燃烧气氛，使燃烧过程更稳定、均匀。

由于氧气浓度增加，燃料可以更充分地与氧气反应，燃烧过程更稳定，燃烧产物的生成更完全。

同时，富氧燃烧技术可以减少燃烧产生的一氧化碳和有害气体的生成，改善燃烧气氛，降低环境污染。

需要注意的是，富氧燃烧技术也存在一些挑战和限制，如富氧设备的
成本较高、氧气的供应和储存等。

因此，在具体应用中需要综合考虑经济性、安全性和环保性等因素。

总之，富氧浓度对节能效果、热利用率及燃烧气氛有明显的影响。

富氧燃烧技术可以提高燃烧效率、热利用效率和燃烧气氛，具有重要的应用价值。