富氧燃烧技术对促进玻璃熔窑节能的效果

1、富氧燃烧技术对促进玻璃熔窑节能的效果一、富氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度。1研究说明，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例增加而显著提 高，详见图1。富氧燃烧可明显提高火焰温度，提高火焰对配合料和 玻璃液的加热效果。燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化， 并同时发 出光和热的过程。热的传递一般通过辐射、传导和对流三种形式进行。这三种形式 何种作用最大主要取决于：火焰类型和形状、参加空气中的含氧量及 燃烧设备周围的情况等。由于热传递速率与温度的四次方成正比， 所 以提高燃烧温度将会大大增加热辐射。火焰温度与氧浓度的关系图由火焰温度与氧浓度的关系图可知：A火焰温度随富氧空气氧浓度的提高而增高；B随氧浓度的继

2、续提高，火焰温度的增加幅度逐渐下降为有效利用富氧空气，氧浓度不宜选得过高，一般按空气过剩系数m= 11.5组织火焰时，富氧空气浓度取2327%为宜，其中空 气含氧量从 21 增加到 23时，效果最明显；C) 空气过剩系数不宜过大，否那么，同样浓度的富氧空气助燃，火 馅温度较低。通常在组织燃烧时，控制在 1 .05 1 . 1 ，以到达既能获 得较高火焰温度又能燃烧完全的效果。火焰温度与氧浓度的关系图所示的是 理论火焰温度值，实际值要 低得多。因为普通燃料燃烧后的最终产物都是二氧化碳和水， 它们加 热到1500C时会分解为一氧化碳、氧和氢。也就是说，任何碳氢化 合物燃料的高温火焰混合物都将出现

3、CO2、CO、H2、H2O、O2、CH。 由于CO2和H2O高温分解反响是吸热反响， 所以实际火焰温度比理 论火焰温度要低得多。(2) 富氧燃烧改变了燃料与助燃气体的接触方式 ,降低燃料的燃点 温度，可明显缩短火焰根部的黑区，增大有效传热面积。当用重油作燃料时，它先蒸发成气体，主要是氢气和一氧化碳， 其燃点温度为500600C，当富氧空气参与助燃时，其燃烧条件得 到改善，从而降低重油的燃点温度，使火焰变短，火焰强度提高，释 放热量增加。 尤其是玻璃熔窑燃料燃烧时， 通常将燃料喷枪置于助燃 空气的下方，由于不能及时混合，在火焰根部常有低温区存在，形成 所谓的黑区。 黑区的存在减小了火焰在熔窑内的

4、覆盖区域， 降低了传 热效果。(3) 富氧燃烧可以加快燃烧速度，改善燃料的燃烧条件，使得燃烧 在窑内充分完成，减少了在蓄热室内的剩余燃烧，因而能充分地利用 燃料。下表中示出各种燃料应用空气和氧气助燃的燃烧速度比拟情 况，由表可见，各种气体燃料在纯氧中的燃烧速度大大加快。由于加 入氧气后提高了火焰温度，因此增加了燃烧速度。燃烧速度实际上是 一种定性的说法。如乙炔是一种燃烧速度快的燃料，其火焰短而密实； 天然气是一种比乙炔燃烧速度相对慢的燃料，其火焰较长，但只要燃烧完全，都可放出很大热量。因此，要使燃料到达完全燃烧，必须使 燃料和空气混合均匀或充分接触。富氧空气参与助燃后，能加快燃烧速度，提高燃烧

5、强度、使火焰 变短，获得较好的热传导，同时由于提高了燃烧温度，所以有利于燃 烧反响完全。另外，因为1摩尔C在不完全燃烧的情况下比完全燃 烧时少释放出约70%左右的热量。排出尾气中的CO含量增加，热损 失呈直线增加。CO热损失增加，单位蒸汽的热耗也近似直线增加。 所以说富氧燃烧促进燃料燃烧完全，是节约热能的重要原因。各种气体燃料在空气中和富氧中燃烧速度比照情况表燃料在空气中cm/s在纯氧中cm/s范围最大可能范围最大可能氢气25036028089011901175天然气33 4437325480395丙烷40 4742360400375丁烷37 4641335390355乙炔110 180160

6、95012801130(4) 富氧燃烧使燃烧所需空气量减少，废气带走的热量下降。排出 废气的容积比与燃烧空气中氧浓度()的关系如以下图所示。通常的 燃烧只有占空气总量1/5的氧气参与燃烧，其余约占4/5的氮气非 但不助燃，反而要带走燃烧产生的大量热量，从烟气中排出。使用富 氧空气的情况下，燃料燃烧完全，自然排出废气减少，排烟热损失也 相应减少从而节能。相对含氧21%空气m=1.0时废气的容积比与燃烧空气中氧浓度关系 图由上图可知，随空气中的含氧量增加，排气量逐渐减少，以含氧量27%的富氧空气与含氧21%的普通空气燃烧比拟，在空气过剩系数m =1时的排气体积减少20%。(5) 富氧燃烧可以增加热量利用率。实验说明，富氧助燃可提高热 量的利用率。以下图示出加热温度与热量利用率的关系。由图可知，用含氧量21%的空气燃烧，加热温度为1300C时，其 可利用的热量为42%，而用氧26%的富氧空气燃烧时，可利用热量 为56%，增加14%。而且随加热温度升高，所增加比例增大，节能 效果更明显。(6 )合理的富氧供给方式提高了传热效率。通常在燃烧喷嘴下方和 玻璃液之间通入富氧气体，这样可产生一个不对称的火焰温度， 使它 有一个垂直的温度梯度，形成可