富氧助燃将是炉窑节能热点
我国的石油虽然并不依赖国外,但汽油、柴油售价上涨的幅度更大,由于地球上石油资源有限,远远满足不了消费增长的速度。
富氧助燃节能的原理十分简单,特别是被应用于炉窑时,其原理就是加热助燃,据资料报道,向炉窑鼓风的空气中含氧量每增加4~5%,火焰温度可升高200~300℃,降低了废气带走的热量,从而提高了燃料的燃烧效率。
国外许多玻璃生产线以开始使用富氧燃烧技术,如果在炉窑出风口的流量、温度、纯度与喷油的速度等其它燃烧保持不变的情况下,则在燃油的燃烧热值设定为9000千卡/公斤,燃油喷嘴的直径取0.5~0.9毫米之间的平均直径,富氧空气中氧的含量为28%时,经初步估算采用富氧助燃,每个炉窑每天可以节省燃油约不低于12%。
如果按每吨油价2800元,500吨/日玻璃熔窑,每天耗油75吨计算,则每天可节省人民币约2.52万元,年可达到节约919。8万元。
早在1983年美国就有200家以上的铸造厂采用富氧送风。有资料表明:锻造加热炉,若采用23~25%的富氧空气助燃,则可节省燃料25%左右;石灰窑若采用23%的富氧空气鼓风,就能增加生产能力大约25%。
玻璃熔化炉、水泥生产窑、耐火材料生产窑、砖瓦窑以及其它各种工业炉窑,都能应用富氧助燃而获得明显的节能效果。美国的宾夕半尼珍珠岩厂和美国Airco气体工业公司开发的富氧系统,使珍珠岩的产量提高18%,并节省天然气用量12%。
在电力工业中,一个月发电量为720万千瓦小时的热电厂,如果采用富氧助燃,则每天可以节约标准煤约为558吨。
欲使燃料在富氧状态下燃烧,其富氧空气的浓度一般为30%左右。过度提高富氧空气中氧的浓度,只不过使火焰温度处于饱和状态,而不会继续使火焰温度提高。因为随着富氧空气中氧浓度的增加,使其火焰温度上升,其速度最快的一段,是发生在富氧空气中氧的浓度刚开始增加的一段时间内。而当富氧空气中的氧浓度继续增加时,火焰温度上升的速度反而下降。如下表所示:
表1 火焰温度与富氧空气中的氧浓度之间关系
富氧空气中氧浓度 21% 23% 25% 27% 29% 31% 空气过量系数
火焰温度℃ 2120 2250 2350 2400 2415 2425 1.0
1800 2000 2150 2270 2350 2380 1.2
1420 1700 1900 2080 2200 2280 1.5
富氧空气助燃系统的节能效果(日本试验数据)
富氧浓度% 所需能耗kW.h/m3 燃烧量m3 节能率% 节能量MJ
23 0.029 4.6 10~25 0.5~1.2
25 0.057 5.982 20~40 1.0~4.1
28 0.1 5.4 30~50 1.8~2.7
注:燃烧量为每1立方米富氧空气。
试验表明,在炉窑中,如果富氧助燃从效率角度考虑,则以用23~25%富氧空气为最合理。而当氧浓度在为25%时,又是以采用普通喷嘴,使用情况{zj0}。一般来讲,炉温越高,使用富氧空气的节能效果便越大,只是增加到一定程度便有减少节能效果的倾向,因此富氧空气中氧的纯度一般不必太高。
富氧助燃的节能效果特别对玻璃熔化炉窑、陶瓷烧结炉窑的效果更大。见表3
表3 玻璃熔化炉窑采用富氧燃烧的节能效果
炉窑名称 富氧浓度% 节能率%
玻璃窑炉 22.7 16.8
玻璃炉窑 25.3 26.8