富氧燃烧技术简介在工业炉的燃烧过程中，通常是用空气来提供燃料燃烧所需要的氧，空气中的79%的氮气基本不参与燃烧，空气中的氧不断与碳或碳氧化物反应生成CO2 。把空气中的氧浓度提高到21%以上从而得到含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，即为富氧燃烧。富氧燃烧技术大致分为两种，分别是整体增氧燃烧和局部增氧助燃。整体增氧燃烧的特点是整体助燃空气都用富氧空气替代。而局部增氧助燃不需要用富氧来替代全部助燃空气，其所配富氧空气量仅为助燃空气量的0.5%-15%，只是把这部分富氧空气加到炉窑中需氧量大的地方。富氧燃烧技术作为一种**的燃烧技术，与普通空气助燃相比，具有以下特点：

（1）提高燃料燃烧温度，尤其低热值煤气温度。

  燃烧是指燃料中的可燃物分子与氧气分子之间发生高能碰撞而引起的剧烈氧化反应。当发生的燃烧反应是以常规空气作为助燃气体时，空气中的氮一方面在燃烧过程中吸收大量热量，另一方面又减少了氧气与可燃物分子碰撞的几率，使得燃料的燃烧效率降低。当把助燃气中的氧气浓度提高到21%以上，不仅使可燃物分子与高浓度的氧气碰撞的几率增加助于燃烧，还可以降低不参与燃烧的氮气浓度从而减少了氮气所吸收的热量，从而能提高燃烧温度。

（2）降低燃料燃点，加快燃烧速度，促进燃料的完全燃烧

 在同一个燃烧环境中，不同燃料的燃点不同，而相同燃料在不同的燃烧环境中的燃点也有所差异。实验证明：燃料的燃点会随着助燃空气中氧气浓度的提高而降低。以天然气为例，在常规空气环境中，天燃气的燃点为905K，而在纯氧环境中，其燃点仅为829K。同时，当助燃空气中的氧气浓度提高以后，燃料的燃烧速度和强度都显著提高。例如，氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍，天然气则达到10.7倍。因此，通过提高助燃空气中氧气浓度可降低燃料的燃烧温度，促进燃料化学能的完全释放。表1.2和表1.3分别是几种常见的可燃气体在不同氧气浓度环境中的燃点及燃烧速度对比。

（3）降低空气系数，减少燃烧烟气量

由于一定燃料完全燃烧的需氧量为定值， 提高助燃空气氧浓度后， 完全燃烧所需的助燃空气总量减少，降低了燃烧的空气系数，从而也减少了燃烧产生的烟气量。

（二）系统方案设计

1、烤包器支架

（1）立式烘烤器机架：直立于地面的框架结构架，采用型钢制作，其受力单体全部采用三角形桁架结构，底板固定在地面上，其特点是应力分布均匀，强度大，刚性好，在机架的顶部安装的轴承座，是烤包盖旋转倾动的枢纽。

（2）吊臂：是烤包器机架与烤包器盖的连接组件，用于承接包盖的重量，其后部与旋转轴焊接，带动摇包盖竖向摆动。

改造部分：

该方案具有自动点火功能，故烘烤区域上方需设置包盖，扣在浇包包口之上，防止浇包温度损失和隔热，保护烧嘴和管路避免被浇包热量烤坏，烤包盖内采用耐高温硅酸铝模块。另外，各烧嘴电气部分需采用有效的隔热护板进行防护。

2、烧嘴设计

根据燃料特性及具体工况，进行初步设计，经过热平衡测算，燃烧器选用

DST-BD-OE-250**富氧型燃烧器。DST-BD-OE-250烧嘴燃气口管径暂定为DN65，助燃风管径为DN65，燃烧管口径φ194，烧嘴结构设置有阻火盖，防止火焰或温度过高对烧嘴及点火装置造成损坏，保护烧嘴和管路避免被浇包热量烤坏等。

该烧嘴具有如下特点：

Ø 高火焰温度和高热辐射强度；

Ø 加快燃烧速度，促进燃烧完全；

Ø 降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间；

Ø 增加热量利用率；

Ø 降低过量空气系数，减少燃烧后的烟气量，减少热量损失；

Ø 降低烟气中氮氧化物含量，达到环保要求。

3、点火方式

燃烧器配套自动高压点火装置，通过就地点火箱的点火按钮进行手动或自动操作。点火系统配套专用高压包进行电子点火，点火功率强劲，点火成功率高。

4、火焰检测

系统配套火焰检测探头，安装于固定支架上，探头直接对准燃烧器火焰位置。火检探头具有很高的灵敏度，且对释放紫外光谱范围的所有火焰具有很好的选择性。火检探头将检测到的信号实时传送**控制系统，构成熄火保护**回路。

5、测温系统

系统测温部分利用现场测温设备，控制系统接入温度设备反馈的信号，于触摸屏上进行显示，并进行控温逻辑运算。可根据具体工况于包盖加装测温热电偶进行测温。

6、燃气管路配置

燃气管路主管路增加设置压力变送器与燃气切断阀进行连锁，管道内压力低于或高于设定值进行自动切断燃料；支管路增设点火电磁阀、手动阀等

燃气管路阀组安装范围内应设置泄露报警设备可进行实时检测，当系统出现报警故障时可立即切断气源，确保运行**。

7、氧气管路配置

氧气管路沿管线依次配置流量计、手动阀、减压阀、调节阀、压力变送器、放散阀、切断阀、止回阀、氧气空气混合装置、氧含量分析仪等。 

氧气管线均使用不锈钢304材质，并进行脱脂处理。

8、助燃风管路配置

助燃风管路主要由风机、手动蝶阀、变频器等几部分组成。风机采用变频拖动，与氧气空气混合装置对接；操作人员可手动或自动调节给定值控制变频器输出控制风量。 

9、电控系统功能

（1）主控制柜

燃控系统电控部分设计为就地柜，现场各检测设备、执行机构均集中接入就地柜。系统采用**PLC，与现场各设备进行实时数据交互，并实现实时监控、远程控制、报表功能。控制柜具体实现功能如下：

系统电控系统主要包括以下几个部分：

Ø 包盖上下翻转控制部分；

Ø 火焰检测系统，实时检测火检探头反馈的运行信号；

Ø 仪表测量系统，包括系统压力、流量、温度等信号的采集及显示；

Ø 助燃风机控制，风机采用变频器拖动，风机启停及频率调节可在控制箱上操作；

Ø 氧气流量控制，实时检测及调节充入氧气的流量；

Ø 燃气流量控制，给定运行过程中的燃气配比流量。

10、自动连锁系统

燃气高低压保护：燃气管道设置压力变送器，当入口压力低于下限值时，系统自动切断供气阀。

熄火保护：系统具有熄火联锁保护功能，由于系统波动或其它因素出现意外熄火时控制系统可发出联锁控制信号，关闭阀门。

超温报警：测温点温度超高时，系统发出报警信号。

泄露报警：燃气设备安装区域内设置泄露检测探头，当检测到环境可燃气体浓度达到设定值时，启动连锁动作，发出报警信号并切断气源。

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