李軍

摘 要：目前在我國工業(yè)爐窯生產(chǎn)領(lǐng)域，仍然存在著大量高能耗，高污染的技術(shù)操作手段，對資源的浪費和環(huán)境的污染造成巨大影響。為了有效緩解傳統(tǒng)爐窯燒制技術(shù)對于環(huán)境和能源帶來的危害，推廣新型節(jié)能環(huán)保的爐窯燒制技術(shù)勢在必行，其中富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用尤為廣泛，具有十分光明的發(fā)展前景。文章將對富氧技術(shù)進行系統(tǒng)闡述，以擴大其在爐窯生產(chǎn)中的使用范圍，進一步提高其使用效能。

關(guān)鍵詞：制氧技術(shù)；推廣應(yīng)用；系統(tǒng)改造

1 富氧燃燒技術(shù)作用機理及節(jié)能途徑分析

傳統(tǒng)的爐窯生產(chǎn)技術(shù)多使用煤炭作為燃料來源，其能源消耗量大，在有限的氧氣濃度中難以燃燒充分，造成了能源的極大浪費，生產(chǎn)性價比較低。為了提高工業(yè)爐窯生產(chǎn)效率，富氧燃燒技術(shù)的開發(fā)和推廣無疑為解決能源浪費問題提供了可能性，富氧燃燒技術(shù)具有節(jié)能和環(huán)保的效果，大幅度縮短了爐窯生產(chǎn)的時間，保證爐窯制品的質(zhì)量，更為重要的是，該項技術(shù)通過提高空氣中氧氣的含量從而降低了能耗，提高了能源的利用率。

該技術(shù)的節(jié)能途徑主要體現(xiàn)在如下幾方面：其一，氧氣濃度含量高。該種燃燒技術(shù)使用氧氣替代了傳統(tǒng)空氣作為燃燒媒介，能夠加快燃燒速度，并實現(xiàn)燃料的充分利用；其二，富氧燃燒技術(shù)能夠保持窯內(nèi)溫度在產(chǎn)品加工時間段內(nèi)穩(wěn)定在一定狀態(tài)，持續(xù)進行產(chǎn)品的加工操作，提高產(chǎn)品的性能，同時延長爐窯的使用壽命；其三，該項技術(shù)能夠使燃料徹底的燃燒，降低了煙霧的排放量和濃度，而且還能夠?qū)⑷紵^程中形成的有害氣體循環(huán)利用，明顯降低對周圍環(huán)境的污染。

2 我國爐窯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展以及應(yīng)用趨勢分析

富氧燃燒技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)中較為重要的節(jié)能技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于能源消耗量大的工業(yè)行業(yè)，如鍋爐燃燒，爐窯生產(chǎn)，冶煉工業(yè)等領(lǐng)域。在全球面臨能源危機的今天，各國都在致力于開發(fā)新型節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)，對于我國這樣一個工業(yè)生產(chǎn)大國來講，能源短缺問題直接制約著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，提高能源利用率，使用節(jié)能生產(chǎn)設(shè)備是保證工業(yè)生產(chǎn)正常運轉(zhuǎn)的重中之重。我國爐窯生產(chǎn)行業(yè)能源消耗量極其可觀，目前在該行業(yè)中主要存在能源燃燒效率低下，溫度控制不當(dāng)，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，為此，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域加大了科研力度，不斷開發(fā)出新型的節(jié)能燃燒技術(shù)。富氧技術(shù)的發(fā)展恰好解決了上述問題，該項技術(shù)在國外得到了非常高的評價，被其稱作能源的再生技術(shù)，我國在爐窯生產(chǎn)過程中也嘗試使用這種新技術(shù)，并取得了初步的效果，但這項技術(shù)的推廣過程由于受到了一些條件的限制，目前并不能大規(guī)模的被工業(yè)企業(yè)所用，仍需要對技術(shù)環(huán)節(jié)進行進一步地改進和完善。

3 常用的制氧方法和制氧技術(shù)介紹

制氧方法的操作原理主要是通過化學(xué)或物理方法將空氣中的氧氣進行分離和收集，以此來提高氧氣單位面積的濃度。目前主要的制氧技術(shù)包括壓縮抽取法，冷凝法以及蒸汽膜分離法。壓縮抽取法是對空氣進行分層壓縮處理，根據(jù)氮氣和氧氣的性質(zhì)不同，對氮氣進行優(yōu)先吸收，以達到獲取純氧的目的。冷凝法是通過降低氣體表面溫度，實現(xiàn)氣體的液化處理，由于空氣中的氮分子沸點較低，因此較氧氣分子而言率先蒸發(fā)出去，進而將液化氧氣分子單獨分離出來。上述兩種制氧方法雖然普及范圍廣泛，但由于其技術(shù)操作成本高，實施起來具有一定的難度。蒸汽膜分離法屬于較為新興的制氧技術(shù)，因其操作方法簡單易行，成本低廉，受到企業(yè)的廣泛認可。該種方法是通過利用空氣中各種氣體元素的凝固點不同，導(dǎo)致蒸汽膜吸附的先后順序存在差異，進而達到氧氣分離的目的。膜分離技術(shù)具有其獨特的技術(shù)優(yōu)勢：首先，操作難度低，而且不需要復(fù)雜的處理設(shè)備，操作流程也較為簡單；其次，在進行氣體分離過程中，不會改變氣體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，保證制氧的效果；再次，在能源短缺的情況下，該項技術(shù)可以有效提高制氧的效率，實現(xiàn)能源的替代性效果。

4 富氧燃燒技術(shù)的實際推廣和應(yīng)用

膜法富氧燃燒技術(shù)的推廣應(yīng)用歷經(jīng)數(shù)十年，雖然公眾認可這一節(jié)能技術(shù)，但其推廣應(yīng)用效果卻不甚理想。近年來，為了了解和把握富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵點，采用膜法制氧富氧技術(shù)在全真工業(yè)爐窯上進行了大量的實際模擬氣體燃料的富氧燃燒應(yīng)用研究工作。

4.1 系統(tǒng)改造時應(yīng)注意的問題

該技術(shù)改造在不影響企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件下實施。技術(shù)改造及設(shè)備安裝過程中不影響企業(yè)正常生產(chǎn)；改造中不改變爐窯主體結(jié)構(gòu)，改造所需的專用富氧供風(fēng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相對獨立，系統(tǒng)啟動或停運都不能給原生產(chǎn)工藝帶來影響或造成生產(chǎn)損失。改造以促進燃料燃燒完全、減少系統(tǒng)整體排煙量、減少系統(tǒng)熱損失為目的。保證原生產(chǎn)工藝溫度、工藝時間、工藝曲線、生產(chǎn)產(chǎn)量、加工件產(chǎn)品質(zhì)量不受影響。

4.2 選用科學(xué)合理的系統(tǒng)改造技術(shù)

該技改項目采用的是無損工藝改造，改造以不影響現(xiàn)有生產(chǎn)工藝為主，富氧燃燒與正常供空氣燃燒之間可以隨意切換。改造工藝選擇膜法制氧工藝。增設(shè)系統(tǒng)助燃風(fēng)局部富氧配風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)氧氣濃度選擇26%～30%。為適應(yīng)富氧配風(fēng)節(jié)能技術(shù)改造需要，同時改進現(xiàn)有燃燒器燒嘴，但改造需要在整體管路系統(tǒng)安裝完成后，在得到企業(yè)對節(jié)能效果初步認可的的前提下逐一、按順序的對燃燒器燒嘴實施更換。為了驗證改造效果，企業(yè)專門對改造前的燃氣消耗流量做了標(biāo)記和記錄，同時實施改造項目前后也約請北京市節(jié)能環(huán)保中心對爐窯系統(tǒng)進行了改造前后的熱工測試。

4.3 在進行系統(tǒng)改造設(shè)計時應(yīng)注意的原則

4.3.1 富氧供氣方式設(shè)計為局部式，保證燃料氣體與富氧氣體的最佳預(yù)混效果，發(fā)揮富氧氣體最大優(yōu)勢；根據(jù)設(shè)備平均使用燃氣消耗量，決定選擇富氧氣體膜組件的規(guī)格及富氧供氣濃度。根據(jù)燃氣供氣壓力，設(shè)定富氧氣體供氣壓力計流量。

4.3.2 根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)計整個系統(tǒng)工藝流程及系統(tǒng)布局。為了保證系統(tǒng)布置科學(xué)合理，設(shè)備系統(tǒng)選擇集中式一體化結(jié)構(gòu)，設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、功能全；保證在使用現(xiàn)場僅需將供氣管路按照設(shè)計聯(lián)接好即可使用。

4.3.3 注意爐窯燃燒氣氛工藝要求，優(yōu)化富氧供氣方式，改造燒嘴結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，保證富氧氣體與燃料氣體的混合均勻，發(fā)揮富氧氣體最大優(yōu)勢。適應(yīng)富氧燃燒技術(shù)要求，注重解決膜法制氧帶來的含氣“汽”量大，氣候溫度適應(yīng)|生差異、設(shè)備保護等問題。

4.4 改造后的系統(tǒng)功能檢驗

按照歷年同期生產(chǎn)情況記錄，實施富氧節(jié)能技術(shù)改造后，節(jié)能效果顯著，單臺爐窯平均每天節(jié)省燃氣1000m3以上。經(jīng)過北京市節(jié)能檢測管理中心檢測，項目綜合節(jié)能率達到12%以上。由于采用了富氧專用燃燒器，爐窯外壁溫度明顯降低。工人作業(yè)環(huán)境得到明顯改變，同時有助于延長爐窯設(shè)備本身的使用壽命。

5 結(jié)束語

富氧爐窯燒制技術(shù)不但大大提高了氧氣的利用率，而且更為重要的是通過氧氣的充足供應(yīng)，極大地提高了爐窯內(nèi)部燒制的溫度，使熱能在短時間之內(nèi)迅速聚集，縮短了爐窯加工的時間，提高了資源的利用率。對于富氧技術(shù)的改進，可以通過改變其設(shè)備結(jié)構(gòu)，控制燒制環(huán)境，變化燃燒氣體比例等途徑來實現(xiàn)，從而進一步提高富氧技術(shù)加工的效果，使這種環(huán)保節(jié)能的加工方法進一步得到推廣和使用。

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