富氧助燃装置技术设备提高循环流化床锅炉的热效率

为提高240吨循环流化床锅炉的热效率，达到节能减排的目的，利用膜法制氧技术，首次开放了局部助燃装置，进行了局部增氧助燃技术应用于循环流化床锅炉的工业试验。
试验证明，炉渣和飞灰可燃物含量降低，锅炉效率提高5%以上；降低了NOx排放浓度，为循环流化床锅炉的更经济、安全、环保运行探索了一条崭新的途径。
针对我公司1#循环流化床锅炉运行热效率较差，特别是燃用发热量较低的煤种时，灰渣可燃物高的实际问题，在小锅炉试验的基础上，把富氧局部助燃技术进一步开放，设计了循环流化床锅炉富氧局部助燃装置。

1.富氧助燃装置及辅助设备设计
1.1  富氧收集系统
本装置的富氧制造采用被发达国家称为”资源创造性技术”的膜法富氧技术，采用负压操作流程，流程如下图所示:
1.2
富氧风嘴设计、富氧风嘴的安装位置和进入炉膛的方式是该技术的核心。通过对炉内温度场分布测量和测试锅炉炉内氧量场分布发现：炉膛二次风上部有一个如下图所示的贫氧核心区，显然这是由于二次风的穿透扩散效果不佳而使氧气不能到达炉膛中部的结果，这对于核心区细颗粒的燃烧产生了负面影响。通过研究发现，www.china-heating.com目前循环流化床锅炉存在的炉渣及飞灰可燃物含量高，部分原因应该是由于二次风穿透能力不足引起的。最缺氧的地方加氧是一个重要手段。在不改变锅炉火焰特性的前提下，又对锅炉的性能进行系统优化！
富氧喷嘴安装在前后炉墙二次风管给风处，双层布置。

1.3  富氧风预热器设计
富氧风预热器是对膜法制造的富氧进行预热的热交换器。设计为二级预热，一级预热器安装在锅炉排渣管处，二级预热安装在一次风空气预热器前二次风空气预热器后，这样既充分回收了排渣热损失，又保证了锅炉的安全生产，设计预热温度240℃。
2.富氧助燃的原理分析
燃料的燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化并同时出光和热的过程。富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度。富氧燃烧在燃煤、燃气发电系统、工业锅炉、生物质能和废弃物能的利用锅炉等多方面均适用，它既能提高劣质燃料的应用范围，又能充分发挥优质燃料的性能。
实验表明用26.7%的浓氧空气燃烧褐煤或用21.8%的浓氧空气燃烧无烟煤所得到的理论燃烧温度相当于普通空气燃烧重油所得到的温度。

2.1. 富氧燃烧节能特性
富氧燃烧具有节能特性主要是由其燃烧特点来决定的，其主要特点如下：
（1）火焰温度大幅度提高，以甲烷燃烧为例见下图：30％富氧空气时的绝热火焰温度为2500K，比通常空气燃烧提高近300K；氧浓度大于80％时的火焰温度接近3000K，层流燃烧速度增大到近3m/s，而普通空气的层流燃烧速度仅为0.45m/s。通过富氧助燃可以提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时温度提高有利于燃烧反应；提高燃烧温度，促进了热量的交换。辐射换热量按绝对温度的四次方之差值的倍率增长。
（2）由于惰性成分的氮气浓度大大降低，提高减少了这部分的热损失，无谓的能源消耗大幅度降低，30%～40％的富氧空气燃烧就可以降低燃料消费20%～30%，提高了热效率；
（3）烟气量大幅度减低，纯氧燃烧时的烟气体积只有普通空气燃烧的1/4，烟气中的Cq浓度增加，有利于回收CO2综合利用或封存，实现清洁生产；烟气中高辐射率的CO2和水蒸气浓度增加，可促进炉内的辐射传热；
（4）设备尺寸缩小，燃烧系统的设备投资成本和维护费用降低。
2.2．富氧助燃的环保特性
CO2是导致温室效应的主要气体，目前为了防止地球温度进一步升高，