富氧燃燒技術簡介在工業爐的燃燒過程中，通常是用空氣來提供燃料燃燒所需要的氧，空氣中的79%的氮氣基本不參與燃燒，空氣中的氧不斷與碳或碳氧化物反應生成CO2 。把空氣中的氧濃度提高到21%以上從而得到含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒，即為富氧燃燒。富氧燃燒技術大致分為兩種，分別是整體增氧燃燒和局部增氧助燃。整體增氧燃燒的特點是整體助燃空氣都用富氧空氣替代。而局部增氧助燃不需要用富氧來替代全部助燃空氣，其所配富氧空氣量僅為助燃空氣量的0.5%-15%，只是把這部分富氧空氣加到爐窯中需氧量大的地方。富氧燃燒技術作為一種**的燃燒技術，與普通空氣助燃相比，具有以下特點：

（1）提高燃料燃燒溫度，尤其低熱值煤氣溫度。

  燃燒是指燃料中的可燃物分子與氧氣分子之間發生高能碰撞而引起的劇烈氧化反應。當發生的燃燒反應是以常規空氣作為助燃氣體時，空氣中的氮一方面在燃燒過程中吸收大量熱量，另一方面又減少了氧氣與可燃物分子碰撞的幾率，使得燃料的燃燒效率降低。當把助燃氣中的氧氣濃度提高到21%以上，不僅使可燃物分子與高濃度的氧氣碰撞的幾率增加助于燃燒，還可以降低不參與燃燒的氮氣濃度從而減少了氮氣所吸收的熱量，從而能提高燃燒溫度。

（2）降低燃料燃點，加快燃燒速度，促進燃料的完全燃燒

 在同一個燃燒環境中，不同燃料的燃點不同，而相同燃料在不同的燃燒環境中的燃點也有所差異。實驗證明：燃料的燃點會隨著助燃空氣中氧氣濃度的提高而降低。以天然氣為例，在常規空氣環境中，天燃氣的燃點為905K，而在純氧環境中，其燃點僅為829K。同時，當助燃空氣中的氧氣濃度提高以后，燃料的燃燒速度和強度都顯著提高。例如，氫氣在純氧中的燃燒速度是在空氣中的4.2倍，天然氣則達到10.7倍。因此，通過提高助燃空氣中氧氣濃度可降低燃料的燃燒溫度，促進燃料化學能的完全釋放。表1.2和表1.3分別是幾種常見的可燃氣體在不同氧氣濃度環境中的燃點及燃燒速度對比。

（3）降低空氣系數，減少燃燒煙氣量

由于一定燃料完全燃燒的需氧量為定值， 提高助燃空氣氧濃度后， 完全燃燒所需的助燃空氣總量減少，降低了燃燒的空氣系數，從而也減少了燃燒產生的煙氣量。

（二）系統方案設計

1、烤包器支架

（1）立式烘烤器機架：直立于地面的框架結構架，采用型鋼制作，其受力單體全部采用三角形桁架結構，底板固定在地面上，其特點是應力分布均勻，強度大，剛性好，在機架的頂部安裝的軸承座，是烤包蓋旋轉傾動的樞紐。

（2）吊臂：是烤包器機架與烤包器蓋的連接組件，用于承接包蓋的重量，其后部與旋轉軸焊接，帶動搖包蓋豎向擺動。

改造部分：

該方案具有自動點火功能，故烘烤區域上方需設置包蓋，扣在澆包包口之上，防止澆包溫度損失和隔熱，保護燒嘴和管路避免被澆包熱量烤壞，烤包蓋內采用耐高溫硅酸鋁模塊。另外，各燒嘴電氣部分需采用有效的隔熱護板進行防護。

2、燒嘴設計

根據燃料特性及具體工況，進行初步設計，經過熱平衡測算，燃燒器選用

DST-BD-OE-250**富氧型燃燒器。DST-BD-OE-250燒嘴燃氣口管徑暫定為DN65，助燃風管徑為DN65，燃燒管口徑φ194，燒嘴結構設置有阻火蓋，防止火焰或溫度過高對燒嘴及點火裝置造成損壞，保護燒嘴和管路避免被澆包熱量烤壞等。

該燒嘴具有如下特點：

Ø 高火焰溫度和高熱輻射強度；

Ø 加快燃燒速度，促進燃燒完全；

Ø 降低燃料的燃點溫度和減少燃盡時間；

Ø 增加熱量利用率；

Ø 降低過量空氣系數，減少燃燒后的煙氣量，減少熱量損失；

Ø 降低煙氣中氮氧化物含量，達到環保要求。

3、點火方式

燃燒器配套自動高壓點火裝置，通過就地點火箱的點火按鈕進行手動或自動操作。點火系統配套專用高壓包進行電子點火，點火功率強勁，點火成功率高。

4、火焰檢測

系統配套火焰檢測探頭，安裝于固定支架上，探頭直接對準燃燒器火焰位置。火檢探頭具有很高的靈敏度，且對釋放紫外光譜范圍的所有火焰具有很好的選擇性。火檢探頭將檢測到的信號實時傳送**控制系統，構成熄火保護**回路。

5、測溫系統

系統測溫部分利用現場測溫設備，控制系統接入溫度設備反饋的信號，于觸摸屏上進行顯示，并進行控溫邏輯運算。可根據具體工況于包蓋加裝測溫熱電偶進行測溫。

6、燃氣管路配置

燃氣管路主管路增加設置壓力變送器與燃氣切斷閥進行連鎖，管道內壓力低于或高于設定值進行自動切斷燃料；支管路增設點火電磁閥、手動閥等

燃氣管路閥組安裝范圍內應設置泄露報警設備可進行實時檢測，當系統出現報警故障時可立即切斷氣源，確保運行**。

7、氧氣管路配置

氧氣管路沿管線依次配置流量計、手動閥、減壓閥、調節閥、壓力變送器、放散閥、切斷閥、止回閥、氧氣空氣混合裝置、氧含量分析儀等。 

氧氣管線均使用不銹鋼304材質，并進行脫脂處理。

8、助燃風管路配置

助燃風管路主要由風機、手動蝶閥、變頻器等幾部分組成。風機采用變頻拖動，與氧氣空氣混合裝置對接；操作人員可手動或自動調節給定值控制變頻器輸出控制風量。 

9、電控系統功能

（1）主控制柜

燃控系統電控部分設計為就地柜，現場各檢測設備、執行機構均集中接入就地柜。系統采用**PLC，與現場各設備進行實時數據交互，并實現實時監控、遠程控制、報表功能。控制柜具體實現功能如下：

系統電控系統主要包括以下幾個部分：

Ø 包蓋上下翻轉控制部分；

Ø 火焰檢測系統，實時檢測火檢探頭反饋的運行信號；

Ø 儀表測量系統，包括系統壓力、流量、溫度等信號的采集及顯示；

Ø 助燃風機控制，風機采用變頻器拖動，風機啟停及頻率調節可在控制箱上操作；

Ø 氧氣流量控制，實時檢測及調節充入氧氣的流量；

Ø 燃氣流量控制，給定運行過程中的燃氣配比流量。

10、自動連鎖系統

燃氣高低壓保護：燃氣管道設置壓力變送器，當入口壓力低于下限值時，系統自動切斷供氣閥。

熄火保護：系統具有熄火聯鎖保護功能，由于系統波動或其它因素出現意外熄火時控制系統可發出聯鎖控制信號，關閉閥門。

超溫報警：測溫點溫度超高時，系統發出報警信號。

泄露報警：燃氣設備安裝區域內設置泄露檢測探頭，當檢測到環境可燃氣體濃度達到設定值時，啟動連鎖動作，發出報警信號并切斷氣源。

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