第四節(jié)　燃燒輔助裝置

一、膜法富氧原理

通常空氣中氧的含量為20.93%、氮為78.1%及少量惰性氣體等，在昆明地區(qū)空氣中氧的含量約為20.8%，在燃燒過程中只占有空氣總量的1/5左右的氧參與燃燒，而占空氣總量約4/5的氮和其他惰性氣體非但不助燃，反而將隨煙氣帶走大量的熱能。人們把含氧量大于20.93%的空氣叫做富氧空氣。富氧空氣參與燃燒給燃燒提供了足夠的氧氣，使可燃物充分燃燒，減少了固體不完全燃燒的排放，減少了氮和其他惰性氣體隨煙氣帶走的熱能。

目前富氧可以通過深冷分離法、變壓吸附法及膜分離法獲得。膜法富氧技術(shù)是近年發(fā)展得非常適合各種鍋爐、窖爐做助燃用途的高新技術(shù)，它具有流程簡(jiǎn)單、體積小、自身能耗低、使用壽命長(zhǎng)、投資較少等特點(diǎn)，被工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家稱之為“資源的創(chuàng)造性技術(shù)”。

膜法富氧是利用空氣中各組分透過富氧膜時(shí)的滲透速率不同，在壓力差驅(qū)使下，使空氣中的氧氣優(yōu)先通過而得到富氧空氣。膜法富氧助燃系統(tǒng)包括空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)、富氧膜組件、水環(huán)真空泵、真空表、調(diào)節(jié)閥、氣水分離器、除濕增壓電控系統(tǒng)、富氧預(yù)熱器和噴嘴。

二、鍋爐的輔助設(shè)備

①引風(fēng)設(shè)備　通過引風(fēng)機(jī)和煙筒將鍋爐運(yùn)行中產(chǎn)生的煙氣送往大氣。

②除塵設(shè)備　除去鍋爐煙氣中的飛灰。

③燃料供應(yīng)設(shè)備　具有存儲(chǔ)和運(yùn)輸燃料功能。

④給水設(shè)備　由給水泵將經(jīng)過水處理設(shè)備處理后的給水送入鍋爐。

⑤除塵除渣設(shè)備　從鍋爐中除去灰渣并運(yùn)走。

⑥送風(fēng)設(shè)備　通過送風(fēng)機(jī)將空氣預(yù)熱器加熱后的空氣輸往爐膛及磨煤裝置應(yīng)用。

⑦組件預(yù)熱爐自動(dòng)控制設(shè)備　具有自動(dòng)檢測(cè)、程序控制、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

三、鍋爐熱效率分析

①鍋爐熱效率提高公式

式中　——鍋爐反平衡熱效率， %；

q2——排煙熱損失， %；

q3——?dú)怏w不完全燃燒熱損失， %；

q4——固體不完全燃燒熱損失， %；

q5——散熱損失， %；

q6——灰渣物理熱損失， %。

從鍋爐熱平衡熱效率公式中可看出，鍋爐熱效率的高低取決于它的五種熱損失的大小，其中排煙損失q2和固體不完全燃燒熱損失q4，是正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐熱損失的最大兩項(xiàng)，它們之和占總損失的80%以上。

②排煙熱損失　從公式中可看出，排煙熱損失q2的大小，取決于排煙溫度的高低和排出煙氣量的大小，改造后的富氧燃燒鍋爐，可減少一次風(fēng)的風(fēng)量，使過剩空氣系數(shù)合理，這樣就能減少煙氣的大量排出。煙氣帶走的熱量就大大地降低，排煙熱損失就小。

③氣體不完全燃燒熱損失　氣體不完全燃燒熱損失q3，從公式中可看出，主要取決于排煙處煙氣容積和可燃?xì)怏w，改造后的富氧燃燒鍋爐，可燃?xì)怏w得到充分燃燒，爐膛溫度高，用普通空氣助燃，約五分之四的氮?dú)獠坏粎⑴c助燃，還要帶走大量的熱量。一般氧濃度每增加1%，煙氣量約下降2%～4.5%，所以氣體不完全燃燒損失q3也就小。從而能提高燃燒效率。

④固體不完全燃燒熱損失　固體不完全燃燒熱損失q4，取決于爐渣、漏煤、飛灰的量和含碳量。改造后的富氧燃燒鍋爐，煤在爐內(nèi)的著火線與燃盡線都提前。燃煤在距離擋渣器1米處就燃盡，排除的灰渣含碳可保證在15%以下，如果好煤種（揮發(fā)分高、熱值高）調(diào)節(jié)得當(dāng)，灰渣含碳量可低于10%以下，甚至更低，加上燃燒工況好，爐膛溫度高、飛灰中含碳量就大大地降低，因而降低了固體不完全燃燒熱損失，提高了鍋爐熱效率。

⑤灰渣物理熱損失　灰渣物理熱損失q6，取決于灰渣溫度，改造后的富氧燃燒鍋爐，由于爐膛溫度高，煤在爐內(nèi)的著火線與燃盡線都提前，灰渣在爐排上能充分燃燒，燃盡段增長(zhǎng)（燃煤在距離擋渣器1m處就燃盡），灰渣溫度低。因此灰渣物理熱損失就小，提高了鍋爐熱效率。

針對(duì)不同的爐型，確定整體富氧助燃或局部增氧助燃方式，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察綜合評(píng)估后，配備專用系列富氧噴嘴，區(qū)別采用“梯度燃燒”、“對(duì)稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”等與爐窯、燃料及產(chǎn)品等相匹配的高新燃燒技術(shù)，關(guān)鍵是將富氧送到最需氧的地方，并合理調(diào)整鍋爐給風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)玻璃窯爐和陶瓷窯爐，實(shí)施改造和調(diào)試更簡(jiǎn)單，可以不停窯安裝。

四、富氧助燃裝置節(jié)能效果及其特點(diǎn)

對(duì)玻璃窯爐和陶瓷窯爐，可節(jié)能8%～15%，提高產(chǎn)量5%～10%，且產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)均有提高；對(duì)工業(yè)鍋爐，可節(jié)能5%～15%，提高鍋爐出力10%以上，減少環(huán)境污染，尤其是在燃油爐上使用富氧，節(jié)能和環(huán)保效益更好，項(xiàng)目的投資回收期不到1年。

局部增氧助燃技術(shù)非常符合中國(guó)國(guó)情，設(shè)備投資成本低，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，能耗只有0.11kW·h/Nm3富氧，膜組件部分使用壽命可達(dá)8～10年，占地面積只需幾平方米，安裝周期僅需一周左右，不改動(dòng)鍋爐或窯爐本體，對(duì)新老燒煤、油、氣的鍋爐、窯爐均能改造，設(shè)備適應(yīng)面非常廣。

應(yīng)用范圍如下。

①鍋爐系列：工業(yè)燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、垃圾焚燒爐。

②窯爐系列：玻璃窯爐、水泥窯、陶瓷窯、金屬冶煉爐以及燃油、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組等。

由于能源越來越緊缺、環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，相信不久的將來膜法富氧助燃技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越廣，發(fā)展前景十分廣闊。

五、成功案例

大連油脂化學(xué)廠30t燃油鍋爐配置300～350Nm3/h富氧量，節(jié)約燃油8.25%。

江蘇阜寧化肥廠20t燃煤鏈條發(fā)電鍋爐配置150～200Nm3/h富氧量，平均節(jié)煤達(dá)11.04%。

山東泰山玻璃纖維股份有限公司在泰安本部的全部八座單元窯實(shí)測(cè)節(jié)能10.53%，其熱能回收爐及空壓機(jī)組件見圖2-15。

南洋油田4t燃煤鍋爐平均節(jié)煤29.74%，熱效率提高15.59%，平均負(fù)荷提高17.96%，蒸汽壓力提高39%。