技术研发TECHNOLOGY AND MARKET
V〇1.24，N〇.7,2017浅析富氧燃烧在燃煤气锅炉中的应用 王冬，黄科义，虞侠锋
(华西能源工业股份有限公司，四川自贡643000)
摘要：富氧燃烧是一项高效节能的燃烧技术，不仅能提高燃料利用率，又能够有效降低燃烧后各种排放物的有害程度。
将富氧燃烧技术应用在燃煤气锅炉中，可以提高燃料的利用率，使有限的钢厂煤气转化为更多的电能。同时，富氧燃烧 技术的应用，可以缩减企业投资成本。
关键词：富氧燃烧；煤气锅炉
d o i：10.3969/j.is s n.1006- 8554.2017.07.046
1富氧燃烧简介
富氧燃烧的概念在181年由H o m e和S te in b u r g首次提出，并得到美国阿贡国家实验室的验证。简单
来讲，富氧燃烧是指采用含氧浓度比常规空气(含氧21% )更高的富氧空气或纯氧作为助燃气体，是一项高效节能的燃烧技术。鉴于我国能源利用量及污染物排放年年攀升，深人研究能源高效洁净化利用，开发高效、洁净的燃烧发电技术，是保障国民经济持续健康快速发展和保护环境的迫切需要。富氧燃烧不仅能提高燃料利用率，又能够有效降低燃烧后各种排放物的有害程度，对于节能减排有很好的应用前景。 与用普通空气燃烧相比，富氧燃烧主要有以下优点。
1提高火焰温度和黑度，降低燃料的燃点温度，促进燃烧完全。 3) 有效降低N t^的生成量。
4 )有效减少烟气量，简化了烟气处理系统。
5)既适合新建锅炉，又适合旧锅炉的改造。
2富氧燃烧在燃煤气锅炉中的应用研究
近几年，小容量高参数的煤气发电项目在全国各地大小钢厂中如雨后春笋般出现，煤气发电本身就是对钢厂在各生产工艺流程中的废气进行回收利用，如果能将富氧燃烧技术应用于燃煤气锅炉，对于能源的再利用将起到锦上添花的效果。本文以我公司在国外某钢厂的8台115M W机组作为研究对象，分析采用富氧燃烧对现有锅炉的影响（有限改造）。该项目单台锅炉蒸发量为340th，属高温超高压蒸汽锅炉（表2)，设计燃料为90%高炉煤气+10%焦炉煤气(表1)。
2.1富氧燃烧工况下理论燃烧温度的影响
辐射换热是锅炉换热的主要方式之一，烟气中起辐射作用的主要是三原子气体，原子气体几乎没有辐射能力。所以在常规空气助燃的情况下，无辐射能力的氮气所占比例很高，因此烟气黑度较低，影响了烟气对锅炉受热面的辐射换热。如采用富氧空气来助燃，烟气中的氮气份额大大降低，故火焰温度和黑度会大幅提高。另外，富氧燃烧会提高火焰的燃烧强度，加快燃烧速度，获得更好的传热效果，有利于燃料反应完全[1。
122
表1燃料特性
项目单位高炉煤气焦炉煤气
C0%24.4 5.84
c o2%22.2 2.5
C H4%21.86
H% 4.460. 86
手动风量调节阀N2%49 6.74
〇2%/0.09
Cm Hn%/ 2.12
Qn e t.ar k c al/Nm3790 3 903
表2锅炉参数
项目数据单位额定蒸发量340t h
过热蒸汽压力12.95M P a.a
过热蒸汽温度541
电梯箱再热蒸汽流量275.69t h 再热蒸汽进口压力 3.16M P a.a
再热蒸汽进口温度344.9
再热蒸汽出口压力 3.07M P a.a
再热蒸汽出口温度541
给水温度232.4
表3是340 t h燃煤气锅炉富氧燃烧改造的计算数据，可 以看出随着助燃空气中含氧量的增加，理论燃烧温度随之升 高；含氧量为30%空气助燃时，理论燃烧温度比常规空气助燃 时提高了 211T。但当采用35%富氧空气助燃时，由于烟气再 循环比例提高，导致理论燃烧温度下降，表明助燃空气中的含
2017年第24卷第7期
技术与市场
技术研发
图1
过量空气系数与锅炉可利用热量的关系
3
结语
从对该项目钢厂煤气炉的改造研究来看，采用富氧燃烧将 有效提高锅炉的热效率，节约燃料消耗量，或者提高锅炉蒸发 量，从而提高燃料的利用率，为企业创造更高的经济价值。如 果在新建锅炉项目中按采用富氧燃烧来设计，由于烟气量大幅 缩小，锅炉受热面的布置可以更加紧凑，将大大降低钢材消耗
量，同时降低辅机选型成本，节约相应的投资成本。参考文献：
黄光工艺
[1] 苏俊林.富氧燃烧技术研究现状及发展[J ].工业锅炉，
2008(3).
[2] 路宁.富氧燃烧技术应用探讨[].节能，2012(6).
氧量并非越高越好，实际应用中当选取合理的富氧比例。
气泵接头表3
空气中含氧量与火焰温度的关系使用量。
手套编织机表4
燃烧产物与空气中含氧量的关系空气含氧量
/%理论燃烧温度
/°C
过量空气 系数烟气再循环 比例21 (常规空气）
1 407 1.20%231518 1.20%251 540 1.150%301 618 1.15%35
1 584
1.1
15%
空气含氧量
/%H 20
激光快速成型机
(%)N 2
(%)C 02
(%)烟气体积 (m 3/m 3 )21 (常规空气）
6.76625.5 1.74423764.327 1.64325
7.462.72
8.7 1.5463085
9.731.6 1.40535
8.4
57.4
33.5
1.325
2.2富氧燃烧工况下烟气量的对比分析
众所周知，锅炉的各项热损失中，占比最大的是排烟热损 失；尤其对于燃钢厂煤气的锅炉，烟气量大是煤气锅炉的显著 特点，因此如能降低锅炉排烟量，便可大幅提高锅炉热效率。 采用富氧空气参与燃烧，由于空气中氮气占比大幅下降，同时 理论空气量也减少，因此可以有效降低烟气量。表4是针对该 钢厂煤气锅炉的计算结果（烟气再循环量见表3 )，数据表明随 着助燃空气中含氧气量的增加，单位燃料燃烧后的烟气量不断 减少，并且烟气中三原子气体的比例在增加。在排烟温度不变 的情况下，排烟热损失必然随着烟气量减少而降低，从而显著 提升锅炉热效率。对于新设计的富氧燃烧锅炉，由于烟气量大 幅下降，受热面的布置方面可以更加优化，减少锅炉设备钢材
2.3过量空气系数与锅炉效率的关系
燃气锅炉运行中，过量空气系数的选取非常重要，过量空 气少了会导致燃烧不完全，增加Q 3热损失；过量空气多了会降 低烟气的辐射能力，受热面的利用率降低，更为重要的是过量 空气的多少会直接影响锅炉热效率。本改造项目中，由于燃料 主要是燃点较高的高炉煤气，为保证燃烧完全，采用了较高的 过量空气系数。但当采用富氧燃烧时，由于火焰温度提高，燃 料燃点在富养条件下也有所降低，因此可以采用较低的过量空 气系数（见表3)。研究表明，过量空气系数越低，锅炉可利用 热量越高（见图1)[2]。所以在采用富氧燃烧的锅炉中，取较低 的过量空气系数，既可以保证燃烧完全，又可以减少排烟热损 失，锅炉效率明显提高。
001
8
6
001
4
o
o
o o
o o 2 1i p
.l s v
籥
_疾
S
E
眾
I F
123
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议