1、中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所膜 技 术 国 家 工 程 研 究 中 心Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of SciencesMEMBRANE TECHNOLOGY NATIONAL CENTRE OF ENGINEERING RESEARCH燃煤锅炉富氧燃烧节能综合技术改造建议国 家 工 程 研 究 中 心佛山地址： 佛山市季华五路 邮 编：528000佛山办事处电话：0757-83329286 手机：13433201017研究所网址： 项目部网址：e_mail: 联系人：杨 坤 明2、 前
2、言最近，国家发改委、科技部共同下发的中国节能技术政策大纲中，分别数次在冶金、化工、轻 工等行业节能技术措施中，将富氧燃烧技术、膜法气体分离技术列入其中，特别还将玻璃窑炉,陶瓷窑炉,锅炉,应用富氧燃烧技术作为行业节能措施之一列入。现在愈来愈多的企业开始关注这一新的技术，并逐步落实。最近，国家 发改委、科技部共同下发的中国节能技术政策大纲中，分别数次在冶金、化工、 轻工等行业节能技术措施中，将富氧燃烧技术、膜法气体分离技术列入其中，特别还将玻璃窑炉,陶瓷窑炉,锅炉,应用富氧燃烧技术作为行业节能措施之一列入。现在愈来愈多的企业开始关注这一新的技术，并逐步落实。在实际应用中有着提高产品质量、节约能源、
3、改善环境的效果。其节能率一般在 10-16创造性地开发出“局部增氧”和 “梯度燃烧”、 “对称燃烧” 、“？型燃烧”、“S 型燃烧”、“四角燃烧”、“推迟燃烧”和“分级燃烧”等与炉窑、燃料及 产品等优化、匹配的高新集成技术：使用富氧量仅为所需空气量的 115，而原来鼓风 量和引风量均要显著下降， 经过 十多年多的不断完善，有关技术和系统等均已十分成熟，并获国家多项发 明专利。正如 华北制药集团 玻璃分厂首次应用负压法膜法富氧局部增氧助燃技术 3 年后总结的那样：“我公司 1992 年就开始对富氧燃烧进行调研工作, 但当时富氧膜成本高,使用周期短, 工艺设备不成熟, 故障率高, 一些厂家的使用效
4、果不理想。以后几年我 们一直在关注该技术的发展。随着时间的推移, 技 术的成熟, 我公司于 1996 年上 马富氧燃烧项目”、 “由于采用富氧燃烧, 燃烧相对完全, 火焰长度相对缩短, 火焰上部温度降低, 减轻了碹顶、小炉和蓄热室的热负荷, 即减轻了对其的侵蚀, 窑炉寿命相应延长”。节能、增 产和合格率增加均超 过 10%。 目前已推广应用了数十家，包括燃油、燃煤和燃气窑炉、锅炉、加热炉、造气炉和焚 烧炉等，社会效益和经济效益均十分显著：平均节约燃料 11.9%,增产 10.2, 产品质量亦有提高，窑炉寿命也相应延长，由于燃料充分燃烧，显著改善 环境状况，不少 单位用富氧前曾因冒黑烟受到 过环
5、保部门的黄牌警告或罚款，用富氧后烟气排放全部低于国家环保标准，一般几个月就能收回全部投资！如 1998 年六月在江苏阜宁化肥厂 20 吨燃煤锅炉上使用，上富氧后吨煤 产蒸汽从 7.38 吨上升到 8.29 吨。 1999 年 1 月经江苏盐成市节约能源监测站检测: 炉膛温度提高 90,热效率提高 11%，而且经江苏阜宁环保监测站检测，林格曼黑度小于一级。不到六个月就收回全部投 资。锅炉制品生产企业的重点设备，同时也是企业耗能最大的设备，通常占全厂耗能的 70%80%，能耗所占的生 产成本比重也很大。 为了降低生 产成本，开 创节能新局面，一种技术先进、投资 少、 见 效快，行之可靠的高效 节能
6、新技术 富氧燃烧技术，已经成为锅炉生产企业管理者们的选择。我所经过几年的研究、开 发、引 进、成功的研制出系列中空膜组制氧设备，目前两种技术设备及相关产品已经批量投产，富氧燃烧技术在工业应用上也获得了成功。众所周知，燃烧是由于燃料和氧气分子之间发生的高能碰撞引起的。普通空气成份中氧只占 20.9%，而氮气占 78.9%。因此在燃烧过程中，近 80%不助燃的氮气从两方面阻碍着燃烧反应的进行，一方面它从反应中传出的热量，另一方面它也减少了氧分子与燃料分子之间的碰撞机会，阻碍了燃 烧速度。燃 烧过程离不开氧，氧气的供给情况决定了燃烧过程完成的是否充分。助燃空气中氧含量的增加，能直接提高火焰温度的上升
7、、燃烧速度加速、3燃点温度下降，富氧燃烧节能新技术就是通过将膜法富氧组件制备含氧浓度大于 21% 30% 左右（甚至更高的浓度）的富氧空气，送入锅炉内，参与燃料燃烧过程，并通过各项热工参数的调整，改变火焰的特性，实现改变燃烧质量，提高燃 烧效率，节约燃料的目的。在锅炉上采用富氧燃烧是可以改进目前锅炉的燃烧系统的状况，锅炉各种因素的要求，从而开辟节能的新途径。锅 炉使用富氧燃烧技术，会从如下几个方面体现优势：1、提高火焰强度：由于燃烧时氧气浓度加大，如前文所述，可使燃烧速度加快导致火焰强度增加，由于火焰增 强， ，充分地利用燃料 。2、提高火焰温度：因火焰 强度增加（即在较小的体 积内释放出相同
8、的热量）又由于助燃气体中减少了氮气含量，空气量及烟气量的显著减少使火焰温度提高，增 强了火焰靠辐射和对流向周围的热传导。大量的 实践证明使用富氧空气 强化燃烧，不仅能获得节能效果，还可以获得高温， 3、提高热效率：火焰下方用富氧空气助燃可使燃烧更完全，上部火焰温度增加，增强热传导，因而提高热效率。4、加快燃烧速度、促进 燃烧完全：富氧助燃 对提高燃料热量的利用率有所帮助，如用普通空气助燃，当加热 温度为 1300时，其可利用的热量为 42%，而用 26%的富氧空气助燃时，可利用热量为 56%，且氧 浓度越高，加 热 温度越高，所增加的比例越大，因此节能效果就越好。5、降低燃料的燃点温度， 获得
9、较宽的燃料 选择范围：燃料的燃点温度不是常数,如 CO 在空气中的燃点为 609,而在纯氧中的燃点仅为 388,所以用富氧助燃能提高火焰强度和增加释放热量,更重要的是富氧环境燃烧显著降低了燃料燃点温度，使得燃料的选择范围变的更宽。6、减少燃烧后的排气量，降低空气 过剩系数： 用普通空气助燃，占体 积 4/5的 N2 不仅不参加助燃，而且 带走大量热能，用富氧助燃，燃烧后的排气量减少，从而提高燃烧效率。富氧助燃可有效降低空气的过剩系数，燃料消耗相应减少，从而 节约能源。7、延长锅炉使用寿命： 加入富氧空气可减少燃料消耗，因而降低了散热损失,并能延长熔炉的寿命。二、锅炉节能技术改造富 氧 助 燃
10、用 于 工 业 锅 炉 和 电 厂 锅 炉 节 能 和 环 保据 不 完 全 统 计 ， 目 前 国 内 有 各 种 大 小 锅 炉 50-60 万 台 ， 其 中 工 业 锅 炉 40 万 台 左 右 ， 大 多 每小 时 产 蒸 汽 量 在 4-35 吨 或 产 热 在 3-25MW 之 间 ， 热 效 率 普 遍 偏 低 ， 一 般 在 60-80%之 间 ， 大 部 分锅 炉 的 燃 料 燃 烧 不 完 全 。 存 在 冒 黑 烟 现 象 。 既 浪 费 能 源 ， 又 严 重 污 染 环 境 等 。由 于 锅 炉 类 型 众 多 ， 如 链 条 炉 、 往 复 炉 、 抛 煤 机 锅
11、 炉 、 煤 粉 炉 、 循 环 流 化 床 锅 炉 、 沸 腾 炉 、加 热 炉 、 热 媒 炉 、 燃 油 炉 、 燃 气 炉 、 快 装 炉 等 ， 同 时 每 种 炉 又 有 许 多 型 号 如 链 条 炉 又 分 五 种 ， 即WNL 卧 式 内 燃 链 条 炉 、 KZL 卧 式 快 装 水 火 管 链 条 炉 、 DZL 单 锅 筒 纵 置 式 链 条 炉 、 SZL 双 锅 筒 纵置 式 链 条 炉 和 SHL 双 锅 筒 横 置 式 链 条 炉 等 ， 而 且 应 用 面 非 常 广 ， 几 乎 涉 及 所 有 工 业 门 类 。 虽 然 目4前 出 现 不 少 节 能 和
12、环 保 新 技 术 如 分 层 燃 烧 、 重 油 乳 化 等 ， 但 它 们 仅 适 用 于 某 一 类 型 锅 炉 ， 如 分 层 燃烧 仅 适 用 于 链 条 炉 等 。 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 膜 中 心 ， 即 目 前 的 天 邦 膜 技 术 国 家 工 程 研 究中 心 有 限 责 任 公 司 的 有 关 科 研 人 员 根 据 所 有 燃 料 燃 烧 均 需 要 氧 气 这 一 共 同 特 点 ， 并 结 合 各 种 锅 自 身炉 燃 烧 的 不 同 特 性 ， 经 过 十 多 年 的 不 断 探 索 和 创 新 ， 终 于 开 发 成 功 一 系
13、 列 适 用 于 各 种 锅 炉 和 燃 料 的局 部 增 氧 助 燃 综 合 集 成 技 术 。锅 炉 和 玻 璃 窑 炉 的 差 别 非 常 大 。 对 于 锅 炉 是 利 用 局 部 增 氧 助 燃 技 术 来 强 化 原 有 锅 炉 的 火 焰 特性 ， 既 要 使 燃 料 在 炉 膛 的 停 留 时 间 更 长 ， 又 要 使 燃 料 在 尽 可 能 少 的 助 燃 风 下 更 充 分 、 更 完 全 地 燃烧 。 根 据 作 者 十 多 年 的 研 究 和 推 广 获 得 的 经 验 ， 目 前 局 部 增 氧 助 燃 技 术 只 能 在 180 吨 以 下 的 锅炉 上 推 广
14、应 用 ， 对 于 180 吨 以 上 的 锅 炉 ， 一 是 锅 炉 的 运 行 管 理 均 十 分 严 格 ， 热 效 率 都 在 90%以上 ； 二 是 富 氧 助 燃 投 资 相 对 比 较 大 ， 投 资 回 收 期 比 较 长 。三 下面分别介绍局部增氧助燃技术用于典型锅炉的特点及典型应用实例。富 氧 助 燃 用 于 燃 油 或 燃 煤 锅 炉膜法局部富氧助燃设备技术使用富氧量仅为所需空气量的 0.510% ，而原来鼓风量和引风量均要显著下降（约减少 550%） 。在燃油、燃煤和燃气等炉窑进行了初步试验，社会效益和经济效益均十分显著：平均节约燃料 10.9%，增产 9.2%，产品质
15、量亦有提高，窑炉寿命也相应延长，由于燃料充分燃烧，显著改善环境状况，烟气排放全部低于国家环保标准（用富氧前曾冒黑烟） ，投资回收期一般小于一年。下 面 列 举 几 个 典 型 应 用 实 例 ：实 例 一 ： 大 连 某 油 脂 化 学 厂 30 吨 燃 油 锅 炉1996 年 1 月 末 ， 局 部 增 氧 对 称 燃 烧 技 术 首 次 在 国 内 甚 至 在 国 际 上 使 用 ， 中 国 科 学 院 大 连 化学 物 理 研 究 所 膜 中 心 所 配 的 富 氧 量 约 为 300-350 3/ ， 因 当 时 没 装 重 油 流 量 计 ， 仅 做 了 初 步试 验 ： 通 富 氧
16、 后 烟 囱 黑 烟 立 即 消 失 ， 风 机 风 门 关 闭 了 大 约 三 分 之 一 ， 蒸 汽 流 量 从 2 8 / 增 加到 3 1 / ， 而 油 压 从 2.1 下 降 到 1.9 ， 本 想 春 节 后 安 装 好 重 油 流 量 计 进 行 全 面 测试 和 验 收 ， 后 因 大 连 市 政 府 要 求 该 厂 动 迁 而 搁 浅 。 虽 然 这 次 试 验 没 有 得 到 有 关 数 据 ， 但 从 结 果 看还 是 十 分 令 人 满 意 的 ， 达 到 了 预 期 的 效 果 。实 例 二 ： 江 苏 油 田 4 吨 燃 油 锅 炉1997 年 10 月 江 苏
17、油 田 在 4t 燃 油 锅 炉 上 应 用 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 膜 中 心 的 膜 法富 氧 局 部 增 氧 助 燃 节 能 技 术 ， 所 配 富 氧 空 气 量 仅 为 40 标 方 /时 ， 经 该 油 田 节 能 监 测 站 检 测 ： 通富 氧 后 炉 膛 温 度 提 高 了 大 约 50 ， 全 炉 热 效 率 提 高 了 8.3 个 百 分 点 ， 平 均 吨 蒸 汽 节 油 为 16.64 ， 烟 气 排 放 温 度 下 降 了 9 ， 而 且 烟 气 的 林 格 曼 黑 度 从 2-3 级 降 至 1 级 以 下 ， 并 经 过 他们 自
18、 己 一 年 的 统 计 ， 平 均 每 年 节 油 330 多 吨 而 且 装 置 运 行 平 稳 可 靠 ， 操 作 管 理 、 维 修 方 便 。 有关 数 据 参 见 表 6-7-1。 5注 数 据 来 源 于 ： 苏 德 胜 ， 储 明 来 ， 丁 建 林 ， 沈 光 林 . 国 内 膜 法 富 氧 技 术 应 用 研 究 新 进 展 . 膜科 学 与 技 术 . 1999， (1):12实 例 三 ： 天 津 大 港 油 田 2500KW 燃 油 加 热 炉1999 年 12 月 ， 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 在 天 津 大 港 油 田 2500KW 燃 油 加 热 炉 上
19、使 用 ， 经 天 津 市 节能 监 测 一 站 测 试 ， 空 气 过 剩 系 数 下 降 0.88 个 百 分 点 ， 排 烟 温 度 降 低 了 7 ， 节 能 率 达 10.85%，排 烟 达 标 等 。实 例 四 ： 辽 河 油 田 2300KW 燃 油 加 热 炉1997 年 9 月 ， 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 在 辽 河 油 田 油 气 集 输 公 司 曙 光 输 油 泵 站 的 1# 2300KW 燃油 加 热 炉 上 使 用 ， 经 辽 河 石 油 勘 探 局 节 能 监 测 站 测 试 ， 加 热 炉 正 平 衡 热 效 率 从 82.22%提 高 到89.68%，
20、 提 高 了 9.1%， 排 烟 达 标 等 。需 要 说 明 的 是 对 于 燃 油 或 燃 气 锅 炉 ， 沈 光 林 曾 对 吉 化 集 团 乙 烯 厂 110 吨 燃 油 发 电 锅 炉 和 北京 燕 山 石 油 化 工 （ 集 团 ） 有 限 公 司 动 力 厂 二 电 站 二 号 燃 油 /天 然 气 发 电 锅 炉 进 行 过 技 术 认 证 和 可行 性 研 究 ， 前 者 由 于 资 金 问 题 而 搁 浅 ， 后 者 则 由 于 体 制 和 管 理 等 原 因 而 放 弃 ： 大 概 经 过 如 下 ：北 京 燕 山 石 油 化 工 （ 集 团 ） 有 限 公 司 对 膜
21、法 富 氧 助 燃 技 术 非 常 感 兴 趣 ， 1999 年 专 门 由 一 名副 总 工 程 师 亲 自 负 责 ， 通 过 和 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 有 关 科 研 人 员 的 交 流 、 沟 通 、 技 术论 证 和 用 户 现 场 考 察 后 ， 北 京 燕 山 石 油 化 工 （ 集 团 ） 有 限 公 司 初 步 选 定 在 动 力 厂 二 电 站 二 号 发 电锅 炉 （ 120 吨 ） 上 实 施 。 二 号 发 电 锅 炉 是 1973 年 四 川 东 方 锅 炉 厂 生 产 的 ， 蒸 汽 压 力 为 3.6-3.9 MPa， 为 45
22、0 过 饱 和 蒸 汽 。 炉 膛 为 负 压 操 作 ， 压 力 为 20-40Pa， 炉 膛 温 度 约 1300 。锅 炉 热 效 率 设 计 为 92%， 实 测 为 89-91%。 当 时 是 用 重 油 作 为 燃 料 的 ， 有 6 支 喷 嘴 ， 分 上 下 两 层 ，喷 嘴 套 管 为 89mm， 内 径 为 23mm。 重 油 采 用 机 械 雾 化 ， 油 压 为 2.0-2.5 MPa， 每 支 喷 嘴耗 油 量 约 1.5 吨 /时 ， 重 油 低 发 热 量 约 1 万 大 卡 ， 鼓 风 量 约 11.5 万 标 方 /时 ， 风 箱 压 力 约2000Pa， 空
23、 气 过 剩 系 数 为 1.2， 有 时 可 达 1.5-1.6， 采 用 玻 璃 预 热 器 ， 预 热 温 度 为 170 。引 风 量 约 15 万 标 方 /时 ， 风 压 约 2500Pa， 排 烟 温 度 为 110-130 ， 烟 气 中 含 氧 量 为 5-6%。 而且 在 设 计 富 氧 助 燃 时 要 考 虑 天 然 气 作 燃 料 ， 所 以 沈 光 林 就 设 计 了 如 图 6-4-2 所 示 的 富 氧 喷 嘴 在 油气 混 烧 锅 炉 上 的 相 对 位 置 示 意 图 (一 组 ， 共 有 六 组 )， 并 被 该 公 司 的 有 关 专 家 认 可 。 该
24、炉 设 计 的 富氧 量 为 1300 标 方 /时 ， 预 测 节 能 率 达 2.5-3%， 直 接 投 资 回 收 期 大 约 10 个 月 。 后 来 北 京 燕 山 石 油化 工 （ 集 团 ） 有 限 公 司 提 出 用 自 己 的 氧 源 先 进 行 试 验 ， 要 大 连 化 学 物 理 研 究 所 仅 提 供 局 部 增 氧 助燃 技 术 ， 被 大 连 化 学 物 理 研 究 所 膜 中 心 当 时 的 有 关 领 导 拒 绝 。 当 时 如 果 同 意 试 验 ， 对 富 氧 的 发 展 无疑 会 是 一 种 推 动 。表 6-7-16实 例 五 ： 富 氧 助 燃 用
25、于 链 条 锅 炉链 条 锅 炉 是 工 业 锅 炉 ， 应 用 比 较 广 ， 最 小 的 小 于 1 吨 /时 ， 最 大 的 可 达 80 吨 /时 。 对 于 链条 锅 炉 ， 富 氧 一 般 可 以 加 在 炉 排 底 下 、 后 拱 、 前 拱 、 侧 墙 或 四 角 等 。 膜 法 富 氧 助 燃 技 术 最 早 在国 内 锅 炉 上 使 用 的 是 1995 年 ， 用 于 济 南 某 医 院 的 四 吨 链 条 锅 炉 上 :所 配 富 氧 量 大 约 50 Nm3/h，当 时 上 富 氧 主 要 是 解 决 排 烟 污 染 ， 用 户 根 据 我 们 提 供 的 流 程 自
26、 行 安 装 和 调 试 ， 平 均 节 煤 在 15以 上 ， 而 且 烟 气 排 放 达 标 ； 1998 年 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 又 将 该 高 新 技 术 用 于 首 次 在国 内 成 功 地 将 该 高 新 技 术 用 于 江 苏 阜 宁 化 肥 厂 的 WGC20/3.821 型 燃 煤 蒸 汽 发 电 锅 炉 ， 取 得 了 比较 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。 详 见 6.5.4 节 。 之 后 在 大 港 油 田如 1998 年 6 月 ， 我 们 ， 所 配 富 氧 量 仅 200Nm3/h， 可 以 不 停 炉 安 装
27、： 该 炉 上 富 氧 前 共 进 行 了56 小 时 的 测 试 ， 平 均 每 小 时 耗 煤 2.7 吨 左 右 ， 吨 煤 产 蒸 汽 约 7.38 吨 ， 上 富 氧 后 先 进 行 了 72 小时 的 试 验 验 收 （ 测 试 条 件 同 上 :根 据 炉 排 上 的 平 均 煤 层 厚 度 评 估 ， 大 约 比 实 际 高 30%， 但 由 于 测试 前 后 均 取 相 对 值 ， 故 节 能 率 是 比 较 准 确 的 ， 后 来 江 苏 盐 城 市 节 约 能 源 监 测 站 的 检 测 结 果 也 证 明了 这 点 ） ， 平 均 吨 煤 产 蒸 汽 达 8.29 吨
28、， 后 来 他 们 又 进 行 了 168 小 时 的 性 能 测 试 ， 平 均 吨 煤 产 蒸汽 达 8.296 吨 ， 比 验 收 时 的 效 果 还 好 ， 这 说 明 司 炉 工 越 来 越 熟 练 的 掌 握 了 该 项 高 新 技 术 的 操 作 。富 氧 助 燃 设 备 一 直 运 行 至 今 ， 性 能 稳 定 ， 平 均 节 能 大 于 11%， 最 高 达 16.2%。 1999 年 1 月 经 江苏 盐 城 市 节 约 能 源 监 测 站 检 测 ： 炉 膛 温 度 提 高 90 ， 热 效 率 提 高 11%， 同 时 经 江 苏 阜 宁 环 保 监测 站 检 测 ，
29、 林 格 曼 黑 度 小 于 一 级 ， CO2每 年 降 少 排 放 5000 多 吨 ， 不 到 半 年 就 收 回 了 全 部 投 资 。 据该 厂 的 最 新 统 计 ， 从 投 运 到 现 在 ， 该 系 统 尚 未 出 现 过 设 备 问 题 ， 维 修 费 用 几 乎 为 零 。 每 年 节 煤2000 多 吨 ， 节 电 7.2 万 Kw.h， 提 高 锅 炉 出 力 10%以 上 ， 这 对 稳 定 全 厂 生 产 工 况 作 用 显 著 ： 98 年下 半 年 比 98 年 上 半 年 因 蒸 汽 波 动 影 响 生 产 次 数 减 少 了 186 个 ， 多 产 氨 55
30、.8 吨 ， 效 益 达 11.16万 元 。实 例 六 ： 济 南 传 染 病 医 院 的 4 链 条 炉 ， 仅 用 富 氧 量 60 3/ ， 当 时 上 富 氧 主 要 是 解 决排 烟 污 染 ， 用 户 根 据 我 们 提 供 的 流 程 自 行 安 装 和 调 试 ， 平 均 节 煤 在 15%以 上 ， 烟 气 排 放 达 标 后 者 是实 例 七 ： 天 津 大 港 油 田 港 骅 物 业 公 司 4200KW 4#燃 煤 链 条 锅 炉2000 年 1 月 ， 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 在 天 津 大 港 油 田 港 骅 物 业 公 司 4200KW 4#燃 煤 链
31、条 锅 炉 上使 用 ， 经 天 津 市 节 能 监 测 一 站 测 试 ， 锅 炉 排 烟 处 CO 下 降 34.4%， NO 下 降 5.4%， 炉 渣 含 碳 量 下 降31.8%， 排 烟 温 度 降 低 了 5 ， 节 能 率 达 9.56%.实 例 八 ： 富 氧 助 燃 用 于 抛 煤 机 链 条 锅 炉抛 煤 机 链 条 锅 炉 是 除 了 链 条 锅 炉 之 外 的 第 二 大 类 工 业 锅 炉 ， 最 小 的 10 吨 /时 ， 最 大 的 可 达75 吨 /时 ， 由 于 着 火 条 件 好 、 燃 烧 强 度 高 、 煤 种 适 应 性 广 、 起 炉 产 汽 快
32、、 负 荷 调 整 迅 速 和 反 应 快 等特 点 ， 上 世 纪 九 十 年 代 前 上 的 比 较 多 。 但 它 燃 烧 效 率 低 、 煤 耗 高 、 烟 尘 浓 度 高 、 特 别 是 黑 烟 严 重 ，林 格 曼 黑 度 一 般 在 2-4 级 ， 严 重 地 污 染 环 境 。 所 以 对 这 种 炉 的 改 造 就 比 较 多 ， 主 要 分 2 类 ， 包括 各 种 炉 拱 的 改 造 和 二 次 风 的 改 造 及 飞 灰 回 收 等 ， 总 的 说 来 效 果 均 不 太 理 想 。在 人 们 对 环 保 越 来 越 重 视 的 今 天 ， 排 烟 黑 度 超 标 就
33、成 为 抛 煤 机 锅 炉 最 大 的 缺 点 ， 是 亟 待 解 决的 核 心 问 题 ， 而 黑 烟 是 由 未 燃 尽 的 飞 灰 中 的 残 碳 和 挥 发 分 在 窒 氧 气 氛 下 生 成 的 游 离 碳 造 成 的 。造 成 锅 炉 冒 黑 烟 、 热 效 率 偏 低 等 原 因 主 要 有 以 下 几 个 方 面 ：7(1) 抛 煤 机 链 条 炉 为 开 式 炉 膛 ， 由 于 悬 浮 燃 烧 的 需 要 ， 炉 膛 结 构 比 较 高 大 ， 燃 煤 主 要 依 靠 炉膛 辐 射 加 热 和 引 燃 ， 炉 膛 后 半 部 主 燃 区 的 热 量 不 能 通 过 对 流 传
34、 到 前 部 ， 炉 膛 水 冷 度 相 对 较 大 ， 造 成燃 烧 热 强 度 和 炉 膛 温 度 偏 低 ， 火 焰 中 心 温 度 一 般 只 有 1000 1100 。(2) 二 次 风 布 置 不 当 ， 烟 气 仍 有 “短 路 ”。 二 次 风 量 前 后 分 配 不 尽 合 理 (前 大 后 小 )， 主 燃区 二 次 风 量 偏 小 ； 二 次 风 (前 、 后 )流 速 及 扩 散 角 不 合 理 ， 难 以 覆 盖 和 锁 住 烟 气 ， 挥 发 分 和 飞 灰 在炉 内 不 能 充 分 二 次 燃 烧 。(3) 细 煤 屑 在 炉 膛 内 悬 浮 燃 烧 的 效 果
35、不 好 。 炉 膛 内 很 少 产 生 气 流 旋 涡 ， 扰 动 混 合 情 况 较 差 ，烟 气 中 未 燃 物 在 炉 内 停 留 时 间 短 ， 悬 浮 燃 烧 条 件 不 足 ， 因 此 造 成 大 量 细 煤 屑 及 挥 发 分 来 不 及 燃 烧 就飞 出 炉 膛 。(4) 炉 排 层 燃 燃 烧 状 况 不 佳 ， 燃 尽 段 过 短 ， 炉 渣 含 碳 量 高 。除 了 锅 炉 自 身 的 原 因 以 外 ， 也 有 运 行 管 理 方 面 和 煤 质 方 面 的 原 因 ， 如 煤 质 不 好 、 颗 粒 度 不 合适 、 锅 炉 系 统 漏 风 、 当 煤 种 变 化 时
36、 相 应 控 制 调 节 不 当 等 。总 之 ， 冒 黑 烟 的 原 因 是 多 方 面 的 ， 但 主 要 原 因 是 燃 烧 不 充 分 导 致 未 燃 物 逸 出 炉 外 ， 所 以 要 根治 污 染 ， 必 须 从 燃 烧 方 面 下 功 夫 ， 如 果 燃 烧 充 分 了 ， 自 然 就 不 冒 黑 烟 ， 锅 炉 效 率 也 随 之 提 高 。对 于 抛 煤 机 链 条 锅 炉 采 用 局 部 增 氧 助 燃 技 术 是 比 较 理 想 的 。 大 连 瓦 房 店 轴 承 集 团 动 力 公 司经经 过过 多 次 调 研 、 考 察 和 反 复 论 证 ， 最 后 确 认 局局
37、部部 增增 氧氧 助助 燃燃 技技 术术 用 于 抛 煤 机 锅 炉 的 技 术 改 造 是 目 前国 内 类 似 技 术 中 最最 先先 进进 的的 。 2001 年 12 月 ， 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 在 国 际 上 首 次 成 功 地将 该 高 新 集 成 技 术 用 于 大 连 瓦 房 店 轴 承 集 团 2 台 35 吨 抛 煤 机 燃 煤 发 电 锅 炉 ， 取 得 了 节 能 14%和排 烟 达 标 的 效 果 ， 详 见 6.5.4 节 。实 例 九 :2004 年 10 月 ， 一 台 65 吨 抛 煤 机 燃 煤 发 电 锅 炉 上 又 在
38、 采 用 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 ，相 信 同 样 能 取 得 比 较 理 想 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。富 氧 助 燃 用 于 煤 粉 锅 炉实 例 十 :煤 粉 锅 炉 一 般 燃 烧 效 率 比 较 高 ， 大 多 数 用 于 电 厂 ， 最 大 的 2000 多 吨 ， 最 小 的 大 约 20吨 。 由 于 管 理 和 煤 质 等 原 因 ， 使 得 煤 粉 锅 炉 的 热 效 率 比 设 计 值 低 ， 而 且 烟 囱 经 常 冒 黑 烟 。根 据 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 多 年 的 调 研 和 考 察 ， 认
39、 为 目 前 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术可 以 用 在 180 吨 以 下 的 煤 粉 锅 炉 ， 可 以 采 用 对 称 燃 烧 、 四 角 燃 烧 和 分 级 燃 烧 等 与 煤 粉 锅 炉 匹 配 的高 新 技 术 。 沈 光 林 曾 分 别 给 广 州 双 桥 股 份 的 35 吨 和 江 苏 兴 化 电 厂 的 75 吨 煤 粉 炉 进 行 了 技 术 经 济评 估 ， 并 均 得 到 了 用 户 的 认 可 ， 但 由 于 商 务 和 体 制 等 原 因 ， 没 有 运 作 。实 例 十 一 :2004 年 初 ， 经 过 多 方 努 力 ， 膜 法 富 氧 局
40、 部 增 氧 助 燃 系 统 用 于 中 国 铝 业 公 股 份 有 限公 司 （ 原 中 国 长 城 铝 业 公 司 ） 河 南 公 司 热 力 厂 130 吨 粉 煤 锅 炉 节 能 和 环 保 的 可 行 性 研 究 报 告 终于 通 过 了 中 国 铝 业 公 股 份 有 限 公 司 有 关 专 家 的 初 评 和 复 审 。 拟 计 划 对 8 号 BG-130/39-M6 型 粉 煤锅 炉 进 行 综 合 改 造 ， 该 炉 的 燃 烧 方 法 原 为 普 通 直 流 燃 烧 器 四 角 切 圆 燃 烧 ， 1999 年 改 用 西 安 交 通大 学 的 浓 淡 燃 烧 技 术 ，
41、 设 计 热 效 率 为 89.3%， 而 据 热 力 厂 2002 年 全 年 度 统 计 耗 煤 数 据 和 产 汽量 等 计 算 ， 热 效 率 为 85.6%， 热 效 率 偏 低 ， 同 时 通 过 对 8 号 炉 的 全 面 分 析 ， 认 为 ： 尽 管 引 起 锅 炉 运 行 中 现 存 问 题 的 原 因 很 多 ， 但 最 主 要 的 因 素 莫 过 于 供 氧 不 足 。 如 前 所述 ， 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 正 是 能 从 多 方 面 改 善 燃 烧 状 况 的 最 佳 技 术 。8 煤 质 较 差 而 且 不 稳 、 煤 的 配 比 缺 乏
42、 科 学 手 段 造 成 燃 烧 不 稳 定 的 问 题 ， 恰 好 可 以 通 过 膜 法 富氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 得 到 弥 补 ， 基 本 满 足 燃 烧 稳 定 的 要 求 。 因 引 风 、 送 风 出 力 不 足 ， 过 剩 空 气 系 数 偏 小 造 成 燃 烧 不 完 全 的 问 题 ， 利 用 膜 法 富 氧 局 部 增氧 助 燃 技 术 可 以 减 少 总 风 量 的 优 点 得 到 弥 补 ， 从 而 使 燃 烧 完 全 ， 同 时 减 少 机 械 和 化 学 不 完全 燃 烧 损 失 ， 降 低 炉 渣 和 飞 灰 中 的 可 燃 物 ， 避 免 锅 炉
43、冒 黑 烟 ， 减 少 烟 气 排 放 量 ， 防 止 污 染物 排 放 超 标 。 利 用 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 可 适 当 降 低 空 气 过 剩 系 数 的 特 点 ， 可 以 提 高 火 焰 中 心 温 度和 火 焰 黑 度 ， 增 强 炉 膛 内 的 热 辐 射 成 分 ， 大 大 提 高 热 能 的 有 效 利 用 率 ， 满 足 锅 炉 高 负 荷 运转 的 要 求 ， 提 高 锅 炉 出 力 。 采 用 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 ， 可 将 高 浓 度 富 氧 流 快 速 直 接 送 入 燃 烧 中 心 缺 氧 区 域 ， 提高
44、火 焰 中 心 热 负 荷 强 度 ， 大 大 缩 短 燃 尽 时 间 ， 减 少 火 焰 中 心 长 度 和 截 面 积 ， 并 防 止 火 焰 中心 偏 移 ， 从 而 明 显 减 少 锅 炉 有 关 部 位 聚 结 焦 渣 ， 提 高 锅 炉 运 转 周 期 。 采 用 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 ， 能 适 当 减 少 送 入 炉 膛 的 空 气 总 量 ， 提 高 热 能 的 有 效 利 用率 ， 可 降 低 排 烟 温 度 。此 外 ， 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 同 样 可 用 于 循 环 流 化 床 锅 炉 、 沸 腾 炉 等 ， 如 膜
45、 法 富 氧 局 部增 氧 助 燃 技 术 用 于 35 吨 循 环 流 化 床 锅 炉 的 综 合 改 造 方 案 也 已 经 通 过 了 江 苏 连 云 港 新 浦 热 电 厂 的 技术 认 证 。 相 信 不 久 的 将 来 膜 法 富 氧 局 部 增 氧 助 燃 技 术 在 各 种 锅 炉 中 的 应 用 会 越 来 越 广 。实 例 十 二 :2003 年 7 月 在 胜 利 油 田 23 吨 样 板 注 汽 炉 上 使 用 了 局 部 增 氧 对 称 燃 烧 技 术 及 系 统 , 所 配 富 氧 空 气 量 仅 为 180-200 标 方 /时 ， 该 炉 由 于 使 用 了 多
46、 项 其 它 节 能 技 术 ,上 富 氧 前 热 效 率 已 经高 达 87.68%,经 胜 利 石 油 管 理 局 能 源 监 测 站 检 测 ,使 用 局 部 增 氧 对 称 燃 烧 技 术 后 热 效 率 达 92.28%,热 效 率 提 高 5.25%；实 例 十 三 :2007 年 3 月 用 于 2 吨 燃 柴 油 炉 ,经 北 京 质 量 技 术 监 督 局 节 能 监 测 站 对 比 测 试 ， 节 油6.1%,正 平 衡 热 效 率 高 达 94.5%；（四）技术改造设备简单概述1、系统整体设计说明全套设备撬装式设计，功能分割清楚，以最大可能的简化管线连接，方便 维护、检修
47、以膜系统为例：为满足在高度含尘量的恶劣运行环境下工作，膜组件自带过滤。膜堆也可安装在相对封闭的室内空间，让空气经通往室内的预置过滤器初步过滤后进入室内，相对洁净的新鲜空气在膜组件自带的废气排放风机的引导下进入膜分离器进行氧氮分离，其中，富氧空气经真空泵机组 抽取输送到用户用气点，废气则经过废排风机集中排放到室外；为保持系统的稳定、可靠，动力设备真空泵是系统唯一可能的故障点，可 设计采取备机形式以保证系统的可靠性；9为最大限度的节约投资以及节约能源消耗，真空泵机组可采用多台套真空泵机组并联使用，备 机采用变频，开、停、切换、降负荷使用变频机组，以具备良好的故障策略导向，建议设计采用单台真空泵满足
48、要求。真空泵机组可单独安装在泵房，设隔音降噪措施；系统设计以满足用户运行环境极端条件为目标，考虑对高、低温、海拔条件的校核，以保证系统最终安装地性能指标与运行稳定的达成；控制水平：中央集控/自动控制、无人 值守、智能报警、远传接口五、系统主要技术性能特点（膜系统） 工艺简单：负压流程板式膜制氧工艺，以真空动力自“ 膜堆”直接抽取富氧空气； 安装简便：“ 膜堆” 模块 化设计，安装 简单，连接方便； 公用工程集约化：占地面积小巧，对厂房要求低； 系统稳定可靠：任何动力设备均存在一定的故障率，采用备用机形式辅以自动控制系统，在发生故障时切换到备机是最安全的解决方案；本系统可选择对多级泵组采用 1
49、台备机的配置形式,并采取变频技术,充分考虑到系统的故障策略导向以及最大节约投资与能源消耗； 操作方便：单键开停机，操作简单方便；采用变频技术为基础的过程控制全自动完成； 维护简便：可对故障发生的罗茨真空泵机组进行不停机检修， 可扩展性：膜堆与真空泵组可方便的实现生产的简便扩展膜单元 过滤器真空表调节阀通风机 真空泵 气水分离器 脱湿系统 稳压系统空气膜法富氧局部增氧助燃系统用于 2台锅炉示意图_电控调节报警系统换向系统 预热系统富 氧喷 嘴锅炉1换向系统 预热系统富 氧喷 嘴锅炉210说明：关于膜法系统情况这里不再详述，欢迎用户与我们进行交流。根据企业的具体情况，我们将于企业的生产、运行、管理专家一起，共同地、有针对性地提出一些有关设备选型配置、改造方案论证等。我们会在改造中选择“膜制氧组件系统”复合系统等给出合理化的建议，以真正让企业实现在改造后取得“节能、降耗、增产”的良好效果。经经 过过 短短 短短 的的 两两 年年 时时 间间 的的 推推
