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當(dāng)今世界石油價格節(jié)節(jié)攀升，用油大戶不斷減利。我國的石油雖然并不依賴國外，但汽油卻仍上漲50%左右，柴油售價上漲的幅度更大，它們與世界油價基本保持同步增長。由于地球上石油形成的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上消費增長的速度，因此石油的貯量在迅速下降。為此人類正在努力開發(fā)新能源，然后無論開發(fā)何種能源，都會離不開“氧”。因此富氧助燃是一個節(jié)能的、很大的開發(fā)領(lǐng)域，是世界發(fā)達(dá)國家燃燒技術(shù)節(jié)能的熱點之一，只是我國由于種種原因使一熱點姍姍來遲。
富氧助燃節(jié)能的原理十分簡單，特別是被應(yīng)用于爐窯時，其原理就是加熱助燃，據(jù)資料報道，向爐窯鼓風(fēng)的空氣中含氧量每增加4~5%，火焰溫度可升高200~300℃，從而提高了燃料的燃燒效率。
有一家民營個企，因油價上升準(zhǔn)備給爐窯廠配備富氧機(jī)。這種爐窯廠的規(guī)模不大，一般有2~3個爐窯，每個爐窯的情況是：爐窯內(nèi)空間尺寸長×寬×高為130×2.7×0.8（米），爐窯內(nèi)工作溫度為1250℃，該溫帶的范圍約占爐窯容積27%，每個爐窯需鼓入空氣量18.7m3/min,這時，爐窯出風(fēng)口溫度為700℃，排出氣體中氧的純度為11.45%，每個爐窯每天需燃油10噸。
如果在爐窯出風(fēng)口的流量、溫度、純度與噴油的速度等其它燃燒保持不變的情況下，則在燃油的燃燒熱值設(shè)定為9000千卡/公斤，燃油噴嘴的直徑取0.5~0.9毫米之間的平均直徑，富氧空氣中氧的含量為28%時，經(jīng)初步估算采用富氧助燃，每個爐窯每天可以節(jié)省燃油約不低于12%。
如果按每噸油價2800元，每天耗油10噸計算，則每月可節(jié)省人民幣約10萬元，在正常情況下，投入與上述爐窯配套的一臺富氧機(jī)的費用，在運行4~6個月內(nèi)便可以回收投入的成本。即使每噸燃油價格在過去最低的時候約1400元計算，則每月最少亦可以節(jié)省人民幣5萬元左右，如果我國現(xiàn)有各種工業(yè)爐窯按20萬臺計算，則每年可節(jié)省人民幣至少可以超過1000億元。
事實上，國外發(fā)達(dá)國家已有很多研究資料表明，富氧助燃具十分令人滿意的效果。這里介紹一些數(shù)據(jù)供讀者參考。以沖天爐熔化鐵水為例，在實行富氧送風(fēng)后，鼓風(fēng)中的氧含量增加1%時，鐵水熔化的速度可提高約8%；當(dāng)鼓風(fēng)中的氧含量增加2~4%時，鐵水熔化的速度可提高約20%以上，吹氧以直接吹入的效果為較好。早在1983年美國就有200家以上的鑄造廠采用富氧送風(fēng)。
有資料表明：鍛造加熱爐，若采用23~25%的富氧空氣助燃，則可節(jié)省燃料25%左右；石灰窯若采用23%的富氧空氣鼓風(fēng)，就能增加生產(chǎn)能力大約25%。
其它如玻璃熔化爐、水泥生產(chǎn)窯、耐火材料生產(chǎn)窯、磚瓦窯以及其它各種工業(yè)爐窯，都能應(yīng)用富氧助燃而獲得明顯的節(jié)能效果。
美國的賓夕半尼珍珠巖廠和美國Airco氣體工業(yè)公司開發(fā)的富氧系統(tǒng)，使珍珠巖的產(chǎn)量提高18%，并節(jié)省天然氣用量12%。
在電力工業(yè)中，一個月發(fā)電量為720萬千瓦小時的熱電廠，如果采用富氧助燃，則每天可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約為558噸。
日本的有關(guān)研究表明：欲使燃料在富氧狀態(tài)下燃燒，其富氧空氣的濃度一般為30%左右。過度提高富氧空氣中氧的濃度，只不過使火焰溫度處于飽和狀態(tài)，而不會繼續(xù)使火焰溫度提高。因為隨著富氧空氣中氧濃度的增加，使其火焰溫度上升，其速度最快的一段，是發(fā)生在富氧空氣中氧的濃度剛開始增加的一段時間內(nèi)。
而當(dāng)富氧空氣中的氧濃度繼續(xù)增加時，火焰溫度上升的速度反而下降。如下表所示：
表1 火焰溫度與富氧空氣中的氧濃度之間關(guān)系
火焰溫度℃ 富氧空氣中氧濃度
21% 23% 25% 27% 29% 31%
空氣過量系數(shù) 1.0 2120 2250 2350 2400 2415 2425
1.2 1800 2000 2150 2270 2350 2380
1.5 1420 1700 1900 2080 2200 2280
富氧助燃與空氣助燃相比，有著明顯的節(jié)能效果，現(xiàn)把日本試驗的有關(guān)數(shù)據(jù)列于下表2：
表2 富氧空氣助燃系統(tǒng)的節(jié)能效果（日本試驗數(shù)據(jù)）
富氧濃度% 所需能耗kW.h/m3 燃燒量m3 節(jié)能率% 節(jié)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：燃燒量為每1立方米富氧空氣。
節(jié)能量為1kW.h（度）=10.26MJ換算。]
試驗表明，在爐窯中，如果富氧助燃從效率角度考慮，則以用23~25%富氧空氣為最合理。而當(dāng)氧濃度在為25%時，又是以采用普通噴嘴，使用情況最佳。一般來講，爐溫越高，使用富氧空氣的節(jié)能效果便越大，只是增加到一定程度便有減少節(jié)能效果的傾向，因此富氧空氣中氧的純度一般不必太高。
富氧助燃的節(jié)能效果特別對玻璃熔化爐窯、陶瓷燒結(jié)爐窯的效果更大。見表3與表4。
表3 玻璃熔化爐窯采用富氧燃燒的節(jié)能效果
比較項目 立方米/公斤 相對比率
普通空氣燃燒：O2=21% 1.38 100
富氧燃燒：O2=22.7% 1.15 83.3
富氧燃燒：O2=25.3% 1.01 73.2
富氧燃燒：O2=26% 1.18 85.5
表4 各種爐窯采用富氧助燃后一次能的節(jié)能率
爐窯名稱 富氧濃度% 節(jié)能率%
玻璃爐窯 22.7 16.8
玻璃爐窯 25.3 26.8
陶瓷爐窯 28.0 26.1
鍛造加熱爐 25.0 24.7
為此，日本政府早已決定，從1990年起，全部工業(yè)爐窯，包括：大型鍋爐、工業(yè)用的中型鍋爐、取暖用的鍋爐、船舶動力裝置的鍋爐等都不得用普通空氣助燃，都應(yīng)用富氧空氣助燃。我國各種工業(yè)爐窯年總耗能量約占全國能源總量的25%左右。我國工來爐窯的平均單耗比先進(jìn)國家高出1/3左右，主要與管理落后和工業(yè)爐窯裝備技術(shù)水平低有關(guān)。因此如果能夠推廣富氧助燃，則節(jié)能是十分可觀的。
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發(fā)表于 2007-2-7 15:57:36
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