富氧燒嘴的節能機理
添加時間：2023/6/20 7:15:25 瀏覽次數：187
眾所周知，在空氣中氧的體積含量約為 21%，氮為 78%，另外還有極少量的惰性氣體。在工業窯爐的燃燒過程中，只有占空氣總量 1/5 的氧與燃料參與反應，而占空氣總量 4/5 的氮氣和惰性氣體非但不能助燃，還會使得氧氣與燃料接觸面減少，造成燃燒不完全，受熱不均勻，并且容易產生局部高溫，這將使得氮氣在高溫下與氧氣反應生成大量的 NOx，從而導致氧氣與燃料發生碰撞反應的幾率又大大的減少。并且氮氣還將攜帶大量的熱量排出窯爐體外，造成大量的熱量損失，從而嚴重制約了工業窯爐的熱效率。
富氧燒嘴節能機理：
提高燃燒區火焰的溫度、黑度，顯著增加輻射熱：
燒嘴使用富氧后，由于氮氣含量降低，空氣量和煙氣量均明顯降低，因而避免了由此而帶走的熱損失。故而，爐膛內部的火焰溫度、黑度隨著氧氣濃度的增加而明顯提高。熱的傳遞是通過輻射、傳導和對流三種方式進行。輻射熱占工業爐窯總熱量的 80～90%， 而輻射熱與火焰黑度成正比。當助燃空氣中氧濃度提高時，CO2 和水蒸氣的體積百分濃度均提高，火焰的黑度相應增大。所以，采用富氧助燃能提高火焰溫度及黑度，顯著增加輻射熱和熱傳遞的效率，從而達到節能的效果。
降低燃料的燃點和燃盡溫度：
燃料的燃點溫度和燃盡溫度不是一個常數，它的高低和燃燒條件、受熱速度、空氣用量、周圍溫度等因素密切相關。采用富氧助燃，將有利于降低燃料的燃點、燃盡溫度。在爐膛內，熱量釋放過程是以燃料開始燃燒為起點，以燃料充分燃燒殆盡為終點。故而降低燃點及燃盡溫度，可以加速熱量的釋放進程。如果把燃料在爐膛內部的停留時間考慮為一個定值（這個時間主要由空氣過剩系數及助燃風壓決定），則利用富氧助燃降低燃點燃盡溫度，可以提高火焰強度，增加熱釋放量和釋放效率。
加快燃燒速度，促使燃燒完全：
各種燃料的燃燒速度快慢都是相對的，只要燃燒完全都可以大限度的放出應有的熱量。采用富氧助燃能提高燃燒強度、加快燃燒速度，獲得更好的熱傳導。同時由于溫度提高了，將有利于燃燒反應完全，進而從根本上消除污染。
在工業窯爐有限的空間里，增加空氣中的氧濃度，勢必將稀釋氮氣濃度，增加氧氣與燃料接觸面，使得其充分接觸混合均勻，從而加快了富氧燒嘴燃燒速度，促進了燃料的完全燃燒，可獲得較好的熱傳導效果。
燃料在空氣和富氧中的燃燒速度相差甚大，如天然氣在普通空氣助燃時的層流燃燒速度僅為 0.45m/s，當助燃氧濃度大于 80%時層流燃燒速度增大到近 3m/s，相差高達 6.7 倍。
減少燃燒后的排氣量：
一般認為助燃氧濃度每增加 1%，煙氣量約下降 3～5%，在高濃度富氧空氣的助燃下，可使鼓引風量下降 10～50%。由于氧濃度的增加，使得燃料得到充分的接觸并且反應完全，從而減少了二次風的需用量，相應的減少了鼓、引風機的數量和節約了大量的電能，也減少了大量煙氣和由煙氣所帶走熱量的損失，提高了熱效率。
降低空氣過剩系數：
空氣過剩系數α是窯爐運行中設定的實際空氣量與理論所需空氣量的比值。理論空氣量就是能剛好滿足燃料完全燃燒所需要的空氣量(氧氣量)。對于工業燃氣窯爐，α值通常設定在 1.1～1.5 之間。空氣過剩系數的大小直接影響爐膛內部火焰溫度以及排煙量的高低。用富氧代替空氣助燃，可適當降低空氣過剩系數至 1.05～1.2，這樣既提高火焰溫度，又降低排煙熱損失，從而節約能源。
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