富氧燃烧技术在水泥窑的应用

富氧燃烧技术：水泥行业节能降耗的“新式武器”中国建筑材料科学研究总院与武汉理工大学、X市水泥厂有限责任公司共同担当的“十二五”国家科技支撑课题——“水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx技术与示范应用”，历时3年，在保持和提高熟料煅烧效率、熟料质量的前提下，研究攻破了部分NOx在窑体内的自身消化，为削减水泥窑炉NOx排放供应多种技术途径，并进行多条生产线技术应用示范，达到显著的节能增产效果，被业内誉为节能降耗的“新式武器”。

NOx减排迫在眉睫NOx是典型的大气污染物，对环境具有严重的危害性。

中国建材总院等担当的这项国家科技支撑课题，基于国家节能减排及削减NOx排放的重大需求，结合水泥工业的生产技术水平和工艺技术特性，开展了富氧燃烧和分级燃烧及检测掌握技术的研究，这对掌握和削减NOx污染物排放具有着重要意义。

“十二五”期间，国家已将NOx列入了污染物减排指标考核体系。

水泥窑炉是NOx的高排放源，每吨水泥熟料的生产会产生约2.4千克NOx，一条年产60万吨水泥熟料生产线每年则会产生约1440吨NOx。

据统计，水泥行业NOx排放量占工业总排放量的8%~10%，是继火电厂、机动车后的第三大排放源。

在此背景下，GB4915-20XX《水泥工业大气污染物排放标准》中规定，水泥企业NOx排放限值为400mg/m3，其中重点地区排放限值为320mg/m3，以此严格限制水泥行业NOx排放量。

水泥行业NOx减排技术包括非催化还原技术(SNCR)、催化还原技术(SCR)、分级燃烧和低氮燃烧器技术等。

其中SNCR脱销效率达50%以上，但需要消耗大量的尿素、氨水等还原剂;SCR脱销效率可达80%以上，而目前国内仍处于研发与示范阶段，后两种技术可在不消耗其他物质的基础上，实现一定量NOx的削减，但脱硝效率往往不够抱负。

基于此，依据水泥窑炉的工艺技术特点，在保证甚至提高水泥熟料产量、质量和窑炉能效水平的同时，通过富氧燃烧技术和分级燃烧技术，掌握NOx的形成或促进NOx的分解，大幅度削减回转窑内NOx的排放，对我国水泥工业NOx 减排具有推动意义。

试论富氧煅烧在水泥窑上的应用摘要：当通过某种技术措施生产出高于当地空气中氧含量的气体，将这种气体称为“富氧气体”。

例如，在平原地区的空气中氧含量约为21%，将部分氧气混入这种空气中，则这种空气中的氧含量就高于21%，将这种空气就称为“富氧空气”或“富氧气体”。

当气体中的氧含量达到85%-100%时，将这种气体则称为“全氧气体”。

众所周知，燃料的燃烧就是剧烈的氧化，燃料要燃烧就必须有氧气供给，通常的燃料燃烧所需要的氧气都是利用空气中所含的氧气。

利用富氧空气或者富氧气体供给燃料燃烧之需，称为“富氧燃烧”，利用全氧气体供给燃料燃烧，则称为“全氧燃烧”。

关键词：富氧煅烧；水泥窑；应用；分析引言：据了解，富氧煅烧技术系采用比空气中氧含量高的空气来助燃，可以显著提高燃烧效率和火焰温度，但由于富氧成本较高，多年来未能进入利润较低的水泥行业，长久以来主要是应用在玻璃熔窑和金属冶炼等需要高温操作的行业。

随着膜法制氧技术的成熟和利用，富氧成本不断降低，在高温、高煤耗、低利润的水泥行业，应用富氧煅烧技术的时代已经到来。

1.富氧煅烧技术在国内外的发展简介迄今为止，人类消费的能源80%是通过燃烧途径应用的，而燃烧过程的排放物也是造成环境污染的主要来源。

如何提高资源的利用率，并在利用的同时尽可能地降低对环境造成的影响，各种高效率、低污染的燃烧技术应运而生。

富氧燃烧技术是高效燃烧技术的一种，发达国家将其称为“资源的创造性技术”，早已在燃烧的多个工程领域有所应用，都取得了显著的技术经济效果。

在美国，1984年将膜法富氧技术应用于铜冶炼炉，取得节能大于30%的显著效果。

在一个玻璃厂用23%的富氧空气燃烧，产量增加12.3%，节能约9%，成品率提高3%-10%，灰泡数量下降40%，炉龄延长了5-6个月。

在日本，近年来约有20家公司先后推出了富氧装置。

通过在以燃气、燃油和煤粉为燃料的不同工程中进行了富氧燃烧的应用试验，得出了以下结果：用23%的富氧空气燃烧可节能10%-25%，用25%的富氧空气燃烧可节能20%～40%，用27%的富氧燃烧可节能30%-50%等。

富氧煅烧在水泥窑上应用的可行性天瑞集团水泥公司贾华平20130625◆富氧燃烧是不是伪科学◆富氧助燃能否加快煤粉燃烧速度，促进燃烧完全◆富氧助燃能否降低燃料的燃点温度◆富氧助燃能否提高火焰及窑内温度◆富氧助燃能否减少燃烧后的排气量◆不同的煤种如何使用富氧才更好◆在富氧情况下燃烧器是否需改进随着膜法制氧技术的成熟和利用，随着富氧成本的不断降低，在高温、高煤耗、低利润的水泥行业，应用富氧煅烧技术的时代已经到来。

“水泥窑炉富氧技术”已被列入“十二五”国家科技支撑计划，是中国建材总院承担的12个国家科技支撑计划课题之一。

一、富氧燃烧的节煤机理由于燃料在富氧中能够充分燃烧，从而大大提高了燃料的燃烧速度和燃尽率；由于富氧燃烧产物的热辐射会迅速增强，从而大大提高了水泥回转窑内的传热效率。

富氧煅烧将燃料本身具有的能量得以比较集中的释放出来，用在它该用的地方，从而减小了燃烧的边际效应，减少了由于不完全燃烧导致的它在不该用的地方继续燃烧造成的浪费，通过提高燃料能量的利用率实现了节能的目的。

同时，也可在一定程度上减少燃烧用风提高火点温度、减少废气排放降低热能损失。

5000t/d水泥窑富氧系统现场控制画面5000t/d水泥窑富氧系统中控运行画面1，煤粉在不同氧含量中的燃烧实验煤粉在不同的氧体积分数下，实验所得的热重分析（DTG）曲线如下图。

试验表明：①随着氧体积分数的增加，使DTG曲线向低温区移动,说明着火温度随氧体积分数的增加而降低；②随着氧体积分数的增加，使最大质量损失速率增大,说明煤的活性随氧体积分数的增大而增强；③随着氧体积分数的增加，使煤样燃烧的平均质量损失率增大,说明煤样的燃尽时间缩短,整体燃烧速率提高；④随着氧体积分数的增加，燃烧曲线的后部尾端变陡,说明煤的燃尽性能提高。

煤在不同氧体积分数下的DTG曲线热力学的热重分析曲线TG(Thermal Gravity Analysis)，指样品的升温速度与其重量减少速度的函数关系。

富氧助燃技术是水泥窑节能减排的最佳方式1 富氧及助燃技术简介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%，用富氧空气进行助燃，称为富氧助燃，它是一项高效节能减排的助燃技术。

富氧目前主要有三种生产方式，即深冷法、VPSA法和膜法。

其中深冷法是利用空气为原料,通过物理的方法,把氧气从空气里分离出来，该法生产的氧气纯度高，设备庞大，需要专业生产人员，适用于大规模的生产。

VPSA法是近几十年发展起来的一种制氧工艺，具有投资少、能耗低、运行维护费用低、工艺条件温和（常温、低压）、工艺流程简单、自动化程度高、操作灵活性高（可随时开停）、建设工期短和安全性好等优点，因此得到国、内外大型气体公司和研究机构的广泛关注，并纷纷投入巨大的人力物力研究开发。

自九十年代开发成功高效锂基制氧分子筛后，变压吸附空分制氧技术开始迅猛发展并得到广泛应用。

而膜法是利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，使空气中的氧气优先通过，获得氧气浓度和流量均十分稳定的富氧空气，适合于小规模富氧。

富氧助燃技术主要分整体增氧和局部增氧助燃技术2种，前者投资非常大，而且副作用多如NOX增加、炉龄缩短等！后者使用富氧量仅为所需空气量的1－15％，而原来鼓/引风量均要显著下降，其核心是通过专用富氧喷嘴把高品质的富氧送到产品最需要的位置，用尽可能少的氧达到节能减排和延长炉龄等综合效果！2 水泥窑加氧的意义富氧助燃技术用于水泥生产工艺，可改善燃料的燃烧工况，提高火焰温度及火焰黑度，缩短燃烧所需的时间，实现燃料的完全燃烧，从而加大火焰对物料的辐射传热能力提高整个系统的热效率，减少粉尘及 CO、CO2、SOX及NOX等有害气体的排放量，有利于节能减排，同时还能够稳定整个窑系统的热工制度，提高水泥的生产效率和质量，延长水泥窑的维护周期，减轻司炉工的工作强度并明显改善工作环境。

另在保持其他条件不变的情况下，使用富氧助燃技术可适当降低煤粉细度，从而减少煤磨的功耗而实现节能。

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.富氧燃烧节能机理①提高火焰温度。

②加快燃烧速度，促进煤粉燃烧完全。

③降低过量空气系数，减少排烟热损失。

④增加热量利用率，提高燃烧效率。

3.富氧燃烧意义煤炭灰分过高，热值过低，因此燃料在燃烧的过程中存在不完全燃烧，降低熟料生产质量，影响水泥生产效率和水泥质量。

富氧燃烧是解决燃料燃烧不完全最有利的措施，可以促进燃料的完全燃烧，提高整个系统的热效率，提高水泥生产效率和质量。

4.水泥富氧生产工艺4.1 热工制度对水泥熟料煅烧质量的影响研究表明，优质熟料主要特征是C3S+C2S矿物含量高，碱含量低，矿物晶粒粒径较细小均匀。

当生料工艺质量参数和粉磨细度、颗粒粒径分布、化学成分、有害成分等保持稳定不变的情况下，回转窑煅烧操作热工制度和煅烧温度、升温速率、峰值温度、保温时间、窑速和冷却速率等就决定了熟料硅酸盐矿物C3S和C2S的含量和活性，熟料中晶体尺寸大小，主要决定于水泥生料的易烧性和窑的煅烧操作热工制度的稳定性。

因此，回转窑的煅烧操作热工制度对硅酸盐水泥熟料煅烧质量产生重要影响。

（1 ）煤质的影响水泥企业对煤质要求并不低，对原煤品质要求主要体现在灰份、挥发份、含硫和发热量。

一般回转窑煅烧用煤质量要求灰分A≤30%，挥发分V在18%～30%，发热量Q dw≥5000kcal/kg，煤粉细度要求控制在8%～15%，煤粉在燃烧过程中存在不完全燃烧的现象并且煤粉燃烧后灰分全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上，造成熟料颗粒表面富硅化，从而改变熟料表层矿物成分，C3S含量下降，C2S含量上升，从而影响熟料质量，当前相应的对策措施，一是适度调整增加干法窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量，其比例控制在6：4左右，以增加分解炉中煤灰分与灼烧生料的混合程度，降低窑头煤灰对熟料质量的负面影响；二是采取窑尾分解炉与窑头喂煤质量分别控制，分解炉喂低热值煤，窑头喂高热值煤，可降低劣质煤对窑头熟料质量的不利影响。

一．膜法富氧燃烧技术简介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。

44目前，笔者获悉，富氧煅烧技术首次在国内某5000t/d水泥窑上获得成功。

据了解，富氧煅烧技术系采用比空气中氧含量高的空气来助燃，可以显著提高燃烧效率和火焰温度，但由于富氧成本较高，多年来未能进入利润较低的水泥行业，长久以来主要是应用在玻璃熔窑和金属冶炼等需要高温操作的行业。

随着膜法制氧技术的成熟和利用，富氧成本不断降低，在高温、高煤耗、低利润的水泥行业，应用富氧煅烧技术的时代已经到来。

富氧煅烧技术在水泥窑上成功应用据了解，在国内某5000t/d水泥窑上应用的富氧煅烧技术，从2012年11月14日至11月18日，首先进行了120小时的连续无富氧运行基准测试；从11月19日至11月24日，又进行了144小时连续加富氧运行测试。

截止到2012年11月24日，已经完成了全部测试工作，测试双方认可的节煤率为8.18%。

2012年11月25日，富氧煅烧技术投入正式运行。

从11月25日到12月2日，又进行了192小时的正式有富氧运行观察，节煤率达到了10.19%，节煤效果非常明显。

采用富氧煅烧技术，由于燃料在富氧中能够充分燃烧，热辐射会迅速增强，从而大大提高了燃料的燃烧速度和燃尽率。

富氧煅烧将燃料本身具有的能量得以比较集中的释放出来，用在它该用的地，从而减小了燃烧的边际效应，减少了由于不完全燃烧导致的它在不该用的地方继续燃烧造成的浪费，通过提高燃料能量的利用率实现了节能的目的。

据笔者了解，我国在80年代便引进了富氧煅烧技术，并获得了成功。

而这次在5000t/d水泥窑上富氧煅烧技术首次获得成功，标志着水泥行业能够利用该技术实现节能减排，开创了历史先河。

富氧燃烧技术的起源与发展迄今为止，人类消费能源的80％是通过燃烧途径得到的，而燃烧过程的排放物也是造成环境污染的主要原因。

如何提高资源的利用率，并在利用的同时尽可能地降低对环境造成的影响，各种高效率、低污染燃烧技术的开发非常活跃。

富氧煅烧是高效燃烧技术的一种，发达国家将其称为“资源的创造性技术”，已经在燃烧的各个领域开始应用。

水泥回转窑富氧燃烧的有效应用富氧燃烧技术的应用,一方面可使火焰温度及黑度提高,从而加强火焰对物料的辐射传热能力，同时因空气量减少,煤燃烬程度的提高,使燃料的燃烧效率提高,达到节能降耗，减少环境污染。

在燃烧空间中引入氧气，可在各类工业中用来增强燃烧过程，缩短燃烧时间。

在水泥回转窑中应用富氧燃烧的主要有三种方式◆把氧气引入主空气流，即引入主燃烧器中◆除了标准的空气燃料燃烧器外再利用一个氧化燃料燃烧器◆以及把氧气喷入回转窑，尤其是喷入装料和火焰之间的区域中以改进火焰特性。

把氧气引入水泥生产设备中的每一种方法都有它的优点，也有它的缺点◆比如，把氧气引入主空气流限制了能够被引入窑内氧气的总量，因为现代水泥窑只利用作为主空气流的总空气量的5-10%，为了把有用的氧气量引入窑内，需要大大提高在空气一燃料流中的氧气浓度。

增加氧气浓度将导致潜在的安全问题，因为在空气进入窑的燃烧区之前，燃料已与富氧的空气接触，从而可能过早燃烧，或者甚至造成爆炸。

◆由于煤燃烧速度的提高,使火焰长度缩短,若操作不当,易造成短焰急烧,使高温部分过于中,易烧垮“窑皮”及衬料,不利于窑的长期安全运转；◆由于N2的减少,导致窑内对流减弱,不利于对流热,并增加窑内温度的不均匀性和易产生热斑。

传统水泥生产的全过程煅烧工艺对能耗影响最大，其主要的影响来自热损失，系统大量排出的废气带走的热焓损失,熟料带走的热损失,窑体向外界散失的热量损失等。

采用富氧燃烧工艺增产节能主要以降低烟气总量，减少废气、熟料带走的热焓为目的,同时，与水泥煅烧工艺更有效率的工艺过程设计则以增强富氧与熟料之间的换热，回收并有效的减少熟料带走的热量损失为主要目的。

它的研究表明，有控制过程的富氧燃烧,可使废气排放量如CO,NOX等有害气体的产生量下降,有助于环保。

为其劣势而采取的措施为充分发挥富氧燃烧的优势而避免带来不利影响,必须在燃设备及工艺操作方面作相应调整,如采用新型的适于富氧燃烧的燃煤喷枪,或在煤燃烧时适当提高煤粉喷出速度,并努力实现烟气循环利用,加大窑内气流动量,改善窑内对流传热等,以满足生产对火焰长度及温场的要求。

水泥熟料烧制系统富氧燃烧技术分析目录一、内容描述 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究目的与内容 (5)二、水泥熟料烧制基本原理 (6)2.1 水泥熟料成分及特性 (6)2.2 熟料烧制过程 (7)2.3 热工设备介绍 (8)三、富氧燃烧技术概述 (10)3.1 富氧燃烧技术定义 (11)3.2 富氧燃烧技术特点 (11)3.3 富氧燃烧技术应用领域 (12)四、富氧燃烧在水泥熟料烧制中的应用 (13)4.1 应用现状 (15)4.1.1 国内应用案例 (15)4.1.2 国外应用案例 (16)4.2 应用优势 (17)4.2.1 能源效率提升 (18)4.2.2 减少环境污染 (19)4.2.3 提高产品质量 (20)4.3 存在的问题及挑战 (21)五、富氧燃烧技术对水泥生产的影响 (22)5.1 对能源消耗的影响 (23)5.2 对排放物控制的影响 (25)5.3 对生产成本的影响 (25)六、富氧燃烧技术优化建议 (27)6.1 技术改进方向 (28)6.2 管理措施建议 (29)七、结论与展望 (30)7.1 主要结论 (31)7.2 未来发展方向 (32)一、内容描述本文详细分析了水泥熟料烧制系统中的富氧燃烧技术，旨在探讨其在提高能源利用效率、降低环境污染以及促进水泥工业绿色可持续发展方面的重要作用。

首先，本文回顾了水泥熟料烧制的基本原理及传统燃烧技术的局限性，为引入富氧燃烧技术提供背景。

接着，本文深入探讨了富氧燃烧技术的原理、工艺流程及设备配置，包括富氧燃烧系统的主要组成部分、氧气供应方式、燃烧器设计和优化等方面。

随后，文章对富氧燃烧技术在提高熟料产量、降低能耗、减少排放和改善生产环境等方面的优势进行了系统分析。

此外，本文也指出了富氧燃烧技术在实际应用中可能遇到的问题与挑战，如投资成本、设备运行管理等，并提出相应的解决方案和建议。

通过对比分析国内外富氧燃烧技术的应用现状和发展趋势，为我国水泥工业转型升级和节能减排提供参考和借鉴。

水泥富氧燃烧水泥是一种常用的建筑材料，它主要是由水泥熟料、矿渣、石膏等原料经过煅烧和粉磨而成。

在水泥的生产过程中，燃烧是一个非常重要的环节。

富氧燃烧是一种可以提高燃烧效率和降低排放物的技术。

本文将对水泥富氧燃烧进行详细的介绍。

首先，我们来了解一下水泥生产过程中的燃烧环节。

在水泥生产中，燃烧主要发生在旋转窑中。

旋转窑是一种圆筒形的设备，水泥原料从旋转窑的上端进入，在旋转窑中不断高温下煅烧，最终得到水泥熟料。

在煅烧过程中，需要提供大量的热量，以加快化学反应速率。

传统的燃烧方法是使用空气作为氧化剂，但这种方法存在一些问题，比如氮氧化物和二氧化硫等有害物质的排放。

那么什么是富氧燃烧呢？富氧燃烧是指在燃烧过程中使用富氧气体，以替代常规燃烧中的空气。

富氧燃烧可以提高燃烧效率，降低燃料消耗，并减少排放物的产生。

具体而言，富氧燃烧可以提高炉内温度，促进煅烧反应的进行，并减少燃烧废气中的氮氧化物排放。

在水泥生产中采用富氧燃烧技术有以下几个优点。

首先，富氧燃烧可以显著提高燃烧效率，降低燃料消耗。

相对于传统的空气燃烧，富氧燃烧可以提高窑内温度，加快煅烧反应速率，从而减少生产时间，提高生产效率。

其次，富氧燃烧可以降低二氧化硫和氮氧化物等有害气体的排放。

氧气是一种很好的氧化剂，它可以提高燃料的燃烧温度，促使燃料中的有害物质充分燃烧，减少排放物的产生。

此外，富氧燃烧还可以减少气体中的二氧化碳排放，对环境保护具有积极的意义。

尽管富氧燃烧技术具有诸多优点，但在水泥生产中的应用还面临一些挑战。

首先，引入富氧气体需要一定的设备投入和运行成本。

例如，需要额外的氧气供应设备和氧化剂燃烧器等。

此外，富氧燃烧的操作也需要更高的技术要求，如对温度、氧浓度等参数进行精确控制。

这对工作人员的操作技能和监控系统的性能有一定的要求。

最后，富氧燃烧在实际应用中还需要进行更多的研究和实践，以验证其技术可行性和经济性。

总的来说，水泥富氧燃烧是一种有效的技术手段，可以提高水泥生产过程中的燃烧效率，减少排放物的产生。

干法水泥回转窑富氧助燃节能改造优选膜法富氧燃烧技术膜渗透法制取浓氧空气的过程没有发生物质的相变化和化学变化，制氧过程是在常温和低压下进行。

因此，膜法制氧装置具有设备简单，操作容易，安全可靠，能量消耗小，成本低等特点。

膜法制氧装置可将空气的含氧浓度从20.9%浓缩到28-31%左右。

这种氧浓度空气对各种窑炉的富氧燃烧是非常适中和安全的。

仅机泵须定期保养，无须专人看管。

进行水泥回转窑的富氧技术改造应在确保安全的前提下，提高经济运行能力、提高效率与出力。

富氧燃烧是强化燃烧而不是改动受热面，所以该工艺的安装不改变窑炉的原有结构和工作状态，富氧空气加入产生的温度等变化通过对风量和喂煤来调节，对窑炉的本身的性能和安全无任何影响。

结合干法水泥回转窑富氧喷煤的应用过程特点，在上述描述的多种方法中，尤其以膜分离方法为宜，原因如下：1）膜分离过程制取的氧气是热态的富氧气体，而变压吸附制取的氧气则是常温冷态的富氧气体，热态的富氧气体有利于富氧喷煤；2）膜分离过程制取的氧气是热态的富氧气体，而变压吸附制取的氧气则是常温冷态的富氧气体，热态的富氧气体不仅有利于富氧喷煤，而且因为膜分离富氧制取的氧气是热态的富氧，有效的回收了动力设备的压缩能，因此，其制氧能量消耗远低于变压吸附方法，可大幅节约运行成本：膜分离技术制氧时：鼓风机提供约2KPa的低压空气作为原料空气进入膜分离器，所作的压缩功很少，主要以真空泵做功抽取富氧，达到2倍的分离压力比以获得纯度约27%的富氧空气，也因为真空泵抽取富氧时2倍的压缩比所压缩的是富氧，因此，所做的压缩功变成了富氧的温升（约100℃），因此，回收了这部分压缩能源，制氧电力消耗低的多；变压吸附技术制氧时：鼓风机提供约39KPa的低压空气作为原料空气进入变压吸附系统的分子筛床层，因分子筛对吸附温度有严格的要求，超过35℃将大幅降低分子筛的吸附容量，进而降低产氧量，因此，鼓风机压缩的空气（约75℃）应先经水冷换热器冷却至常温（约25℃）后进入床层，也因此，鼓风机的压缩能不仅不能回收，反而要消耗大量的冷却水去冷却压缩气体形成的热能；当经过冷却的原料空气进入分子筛床层后，因吸附床层的分子筛吸附氮气而输出为富氧，装置出口为常温的富氧气体，当分子筛吸附饱和后，以真空泵做功抽取床层中的富氮气体并向大气排放从而使床层内分子筛彻底解吸，恢复吸附性能，也因此，该真空泵尽管抽至约-60KPa所做的功无法回收因压缩产生的压缩能；以制取12000Nm3/h,26%纯度富氧为例，采用常温空分工艺的变压吸附方法与膜分离方法的能源消耗比较如下：SSS实业膜分离制氧与变压吸附制氧，能源消耗比较表序比较项目采用膜分离工艺采用变压吸附工艺备注1 客户富氧空气量需求，m3/h 12000 12000客户富氧纯度需求26% 26%2 制氧装置流量需求，m3/h 10016.5 877.6制氧装置氧气纯度27% 90%制氧装置折成100%氧气的供氧量，m3/h2704.5 789.9 100%纯氧量制氧系统出口的氧气温度，℃120.0 25.0需要配入的空气量，m3/h 1983.5 11122.4空气氧含量20.95% 20.95%混合后富氧气流量，m3/h 12000 12000混合后富氧气纯度26% 26%3 制氧装置鼓风机升压，Kpa 1.5～2.5 39.2制氧装置鼓风机流量，m3/h 80132 10970制氧装置鼓风机装机轴功率，KW 93.5 146.3制氧装置真空泵升压，Kpa 50 60制氧装置真空泵抽速，m3/h 20033 15358制氧装置真空泵装机轴功率，KW 350.6 243.2制氧装置总装机轴功率，KW 444.1 389.4制氧装置名义单耗，KW/m3氧气0.044 0.444 27%/90%纯度电力消耗折成100%氧气纯度的单耗，KW/m3 0.164 0.493 折算成100%纯氧量的电力消耗4 混合前制氧装置制取的富氧带入热量,KJ3655935.3 242921.9富氧空气的定容比热容0.718KJ/kg.k 常温25℃下富氧具有的焓值,KJ 2772522.2 242921.9 常温富氧焓值富氧因温升带入焓值，KJ 883413.1 0.0混合前富氧带入的焓值即显热折算成KWH245.4 0.01W.S=1J，1KWH=1000*3600J 热工回收效率55.3% 0.0%两种制氧方法实际功率消耗,KW 198.7 389.4 实际功率消耗折算成26%的富氧单耗,KW/m3 0.017 0.032年可节约能源折算成电力，万KWH 152.6 0.0 按年运行8000小时计折算成年可节省电力成本，万元91.6 0.0电费按0.6元/KWH计算5 结论SSS实业膜分离制氧因有效的回收了主要动力消耗的压缩功使之成为热能回到富氧气体内，不仅因此制取的是热态富氧有利于助燃，而且还因回收热能进一步的节约了制氧电力消耗更有利于节能，如上述计算，按同等的制氧量与氧气纯度，两种制氧方法的能源利用率差异巨大，SSS实业膜分离制氧技术比较变压吸附制氧技术而言，其制氧本身的能源消耗远低于变压吸附方法，一套12000m3/h，26%纯度氧气需求的制氧系统，年运行8000小时计，电费按0.6元/KWH计，年节约电力152.6万度，节约电费91.6万元，经济效益非常显著！3）辅助能源、冷却水消耗低：以供氧纯度26%，供氧量12000m3/hr为例，因为膜分离所需要配入的空气量为少于变压吸附所需配入的空气量，因此，所需的这部分配入空气的能源消耗也较变压吸附低；此外，变压吸附因为需要将鼓风机升压后的气体冷却至常温，因此，要消耗大量的冷却水去冷却气体，还有，为提高真空泵的真空度，通常还需要消耗软化水加入真空泵去提高真空度，而膜分离设备则无需消耗这些冷却水，更无需消耗软化水；4）可靠性高：膜分离过程是静态分离，设备极其简单、故障率低，可靠性非常高；而变压吸附制氧过程是动态分离，无论双塔还是多塔，需要很多阀门进行切换，可靠性与膜分离相比要差的多；5）安全，即开即用，产氧迅速：膜分离设备与变压吸附制氧过程均是纯物理过程制氧，无相变等，安全性好，两种设备的启停都可实现即开即用，尤其膜分离设备，泵开即开，泵停即停，无需复杂的控制手段，开机5分钟即可达到供氧纯度，变压吸附过程则需大约40分钟才能产生符合要求的氧气；6）设备供货周期短：膜分离设备为模块化拼装设备，设备供货周期短，无需复杂设计，以供氧纯度26%，供氧量12000m3/hr为例，一般交货周期为2个月，而变压吸附则至少需要4个月的交付周期；7）占地小、可模块化扩产：膜分离设备为模块化拼装设备，可跟随客户安装场地任意摆放，无需特定的安装位置要求，占地面积较变压吸附小的多的多，并且，可随意增加模块扩展产量，而无需担心变更原系统；综上述，采用膜分离富氧技术进行干法水泥回转窑富氧喷煤是首选的技术路线。

富氧助燃技术开通水泥高效节能新路径节约资源和保护环境是我国的基本国策，推进节能减排工作，加快建设资源节约型、环境友好型社会是我国经济社会发展的重大战略任务。

日前，国务院印发《节能减排“十二五”规划》(以下简称《规划》)，要求各地认真贯彻执行，确保“十二五”期间实现节约能源6.7亿吨标准煤等节能减排目标。

我国节能减排形势极为严峻中央重拳出击加大管控力度记者在《规划》中了解到，由于我国产业结构调整进展缓慢，“十一五”期间，第三产业增加值占国内生产总值的比重低于预期目标，重工业占工业总产值比重由68.1%上升到70.9%，高耗能、高排放产业增长过快，造成结构节能目标没有实现。

“十二五”时期如未能采取更加有效的应对措施，我国面临的资源环境约束将日益强化。

从国内看，我国能源需求呈刚性增长，经济社会发展面临的资源环境瓶颈约束更加突出，节能减排工作难度不断加大。

从国际看，围绕能源安全和气候变化的博弈更加激烈。

部分发达国家凭借技术优势开征碳税并计划实施碳关税，绿色贸易壁垒日益突出。

全球范围内绿色经济、低碳技术正在兴起，不少发达国家大幅增加投入，支持节能环保、新能源和低碳技术等领域创新发展，抢占未来发展制高点的竞争日趋激烈。

我国能源利用效率总体偏低。

我国国内生产总值约占世界的8.6%，但能源消耗占世界的19.3%，单位国内生产总值能耗仍是世界平均水平的2倍以上。

2010年全国钢铁、建材、化工等行业单位产品能耗比国际先进水平高出10%—20%。

从这些比较的数字中不难看出，我国节能减排工作任重道远。

《规划》中指出了我国在节能减排工作中存在的主要问题，其中第一条就是，一些地方对节能减排的紧迫性和艰巨性认识不足，片面追求经济增长，对调结构、转方式重视不够，不能正确处理经济发展与节能减排的关系，节能减排工作还存在思想认识不深入、政策措施不落实、监督检查不力、激励约束不强等问题。

为此，《规划》中明确要求重点淘汰小火电2000万千瓦、炼铁产能4800万吨、炼钢产能4800万吨、水泥产能3.7亿吨、焦炭产能4200万吨、造纸产能1500万吨。

水泥生产制备全氧燃烧、富氧燃烧技术推广方案一、实施背景当前，全球水泥产业面临着能源消耗量大、环境污染严重等问题。

在中国，水泥行业是二氧化碳排放的主要来源之一，占全国总排放量的约5%。

为了响应国家节能减排政策，降低水泥生产过程中的能源消耗和环境污染，推广全氧燃烧和富氧燃烧技术成为水泥产业结构改革的重要方向。

全氧燃烧和富氧燃烧技术作为新型的燃烧方式，具有高效、环保等优点，已经在玻璃、钢铁等行业得到了广泛应用。

在水泥行业中，采用全氧燃烧和富氧燃烧技术能够大幅度降低能源消耗和二氧化碳排放量，同时提高水泥熟料的质量和产量。

因此，本次推广方案旨在加快全氧燃烧和富氧燃烧技术在水泥行业的应用，促进水泥产业的可持续发展。

二、工作原理1. 全氧燃烧技术全氧燃烧技术是指使用纯度为95%以上的氧气作为燃料进行燃烧，燃烧过程中不产生氮气，从而减少了氮氧化物的生成。

与传统空气燃烧相比，全氧燃烧具有更高的火焰温度和更快的燃烧速度，能够使燃料更充分地燃烧，提高能量的利用率。

此外，由于燃烧过程中没有氮气的参与，可以减少废气排放量和处理成本。

2. 富氧燃烧技术富氧燃烧技术是指将空气经过分离处理后，将氧气浓度提高到21%以上进行燃烧。

与传统空气燃烧相比，富氧燃烧可以增加燃料的燃烧效率，减少废气中一氧化碳和碳氢化合物的含量。

同时，由于氧气浓度的提高，火焰温度也会相应提高，有助于加速燃料的燃烧反应。

此外，富氧燃烧还可以减少氮氧化物的生成，降低废气处理成本。

三、实施计划步骤1. 技术调研和设备选型在推广全氧燃烧和富氧燃烧技术之前，需要对各种设备和技术进行充分的调研和比较，选出适合企业实际情况的设备和技术。

同时，需要对企业的生产线进行全面评估，确定适合改造的环节和设备。

2. 设备安装和调试根据企业实际情况，制定详细的设备安装和调试计划。

在安装过程中，需要注重安全和质量控制，确保设备的稳定性和可靠性。

在调试过程中，需要对设备进行充分的测试和调整，确保设备的正常运行和性能达标。

富氧燃烧用于燃料炉窑节能减排增产提效沈光林国内外的研究及应用均表明:采用富氧助燃,不仅节省燃料、减少废气及有害气体的产生,而且可以使产量和质量明显提高,窑炉炉龄延长,综合效益显著。

富氧助燃技术分整体增氧和局部增氧两种助燃技术，前者不仅投资成本和运行成本均非常高，而且副作用较多，如NO X增加、炉龄缩短等！后者是国家科技专家库专家、沈光林教授及其团队发明的：使用富氧量仅为所需空气量的1－5％，而原来鼓风量、引风量、排烟含氧量、排烟温度及有害烟尘等均要显著下降，关键是要根据不同炉型、选择不同的专有燃烧技术，把少量高品质富氧通过风机增压、烟气预热和专用富氧喷嘴送到产品最需要的位置，使燃料充分完全燃烧，再通过系统整体优化，达到综合节能等目的，经过20多年多的不断完善，有关技术和系统等均已十分成熟。

目前在国内外已成功推广应用了近二百家。

包括各种燃油、燃煤、燃粉/焦/浆和燃气窑炉、锅炉、加热炉、注汽炉、热媒炉、造气炉、回转窑和焚烧炉等，共涉及10多个行业、20多种窑炉，累计已给用户带来数亿元的综合效益，通过了中石油和中石化等众多权威部门的检测或验收[如在齐鲁石化焚烧炉上实施，不仅净节油18.3%(毛节能21.5%),而且维护周期延长了2/3,有害烟尘大幅下降！通过齐鲁石化科技部杨部长亲自组织的验收,并建议在类似装置上推广！]：平均节能10.3%,最高达24.6%！增产6.8％,产品质量均有提高，窑炉寿命和维护周期等明显延长，CO、CO2、NO X、SO X和有害烟尘等均明显减少；既能减轻司炉工的劳动强度，又能改善工作环境！国内外专家均认为非常符合中国国情：设备投资成本低,系统操作简单,运行可靠、应用前景广阔！而且节能减排效果和炉况等越来越好！需要说明的是氧源重要！但富氧加多少、如何加、专用富氧喷嘴&富氧预热器如何设计和怎样与窑炉优化匹配等更重要！用不好甚至还浪费能源！这样的案例不胜枚举！如白象山东工厂的10吨煤炉开始选择仿制的一家设备进行试验，实施后每吨蒸汽浪费12.48元，因沈光林教授是河南省科技特派员，所以中介希望在同一台锅炉上实施，然后反复进行了4次测试对比：平均节煤7.27%！目前可以配套300MW以下各种锅炉及相应的炉窑！特别声明：采用局部增氧助燃技术，NOX均明显下降！如在玻璃窑上实施平均下降80%以上；在焚烧炉上实施，平均下降20%以上；在加热炉上实施平均下降10%以上；在钛白粉窑上实施平均下降5%以上等等。

磁致气流富氧助燃系统在水泥行业的应用磁法富氧燃烧技术的应用,一方面可使火焰温度及黑度提高,从而加强火焰对物料的辐射传热能力，同时因空气量减少,煤燃烬程度的提高,使燃料的燃烧效率提高,达到节能降耗，减少环境污染。

在燃烧空间中引入氧气，可在各类工业中用来增强燃烧过程，缩短燃烧时间。

水泥窑主要分立窑和回转窑两大类。

将富氧助燃技术用于水泥窑，富氧燃烧不仅能使燃料的燃烧时间大大缩短,有利于提高燃料的完全燃烧程度,而且还能提高火焰温度和黑度,从而改善窑内的传热条件,使窑的产量提高,热耗下降。

这一措施经计算在技术上是可行的，富氧燃烧对燃料的燃烧速度和燃尽度的提高作用十分明显，为缩短烧成时间，提高煅烧产质量提供了必要保证和可能；通过多年的调研和分析后也认为，富氧助燃技术，用于水泥窑的节能减排同样意义重大。

1 富氧燃烧缩短燃料完全燃烧所需的时间随着富氧浓度的提高，煤粉的燃烧时间缩短。

如富氧的浓度提高到25%时，煤粉的燃烧时间可缩短16%左右。

在空间尺寸不变的情况下，由于煤粉燃尽时间的缩短，煤粉燃尽的程度自然提高，这就减少了煤粉的不完全燃烧所造成的热量损失，达到节能的目的。

另外 CO、NOx 等有害气体生成量也相应减少，有利于环保。

2 富氧燃烧提高了窑内气流对物料的辐射传热速率在水泥回转窑内火焰向物料传热的主要方式是辐射传热，而窑内气流对物料的辐射传热速率又主要取决于气流的温度和气流的黑度，二者越高，辐射传热量就越多，这可以通过富氧燃烧来达到此目的。

由于空气中氧气的浓度提高，相应可减少空气量，使得进入燃烧室的 N2量下降，火焰的总体积下降 (即火焰的体积流量下降)。

在燃料的加入量不变的情况下，火焰的温度相应提高，提高的程度主要取决于空气中氧气的浓度。

如某厂水泥回转窑的台时产量为 26t/ h。

煤耗为 0.25kg/ kg熟料，每小时烧煤量6500kg,燃烧带的过剩空气系数为 1.1。

燃煤的理论空气量为6Nm3/kg(煤)。