陶瓷行業(yè)富氧及純氧燃燒技術(shù)應(yīng)用探討

　　摘要：本文簡(jiǎn)要闡述了富氧燃燒技術(shù)原理，參考早期理論研究，以及現(xiàn)有各行業(yè)執(zhí)行經(jīng)驗(yàn)表明，富氧條件下氧氣濃度在30%左右有比較好的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。在純氧條件下，節(jié)能效果更佳，能達(dá)到40%~60%。同時(shí)，還能大量減少尾氣和有害氣體排放，這在一些沒有還原氣氛要求的梭式窯或小型隧道窯上，具有很大的可行性。由于其需要加入大量的氧氣，在某些類型窯爐上經(jīng)濟(jì)效益不夠明顯。當(dāng)前由于陶瓷行業(yè)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加大，以及環(huán)保要求日益增強(qiáng)，富氧燃燒可以在一定程度上解決大部分窯爐的節(jié)能減排要求。

　　關(guān)鍵詞：富氧燃燒；純氧燃燒；窯爐；節(jié)能減排；經(jīng)濟(jì)效益

　　1背景

　　廣東陶瓷作為我國(guó)乃至世界建筑衛(wèi)生陶瓷重地,是建筑衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)、技術(shù)裝備及新產(chǎn)品研發(fā)的重要基地，也是我國(guó)陶瓷行業(yè)質(zhì)量整體水平最高，產(chǎn)業(yè)鏈最完善的地區(qū)。但是，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的高污染、高能耗、高排放的三高特征，也在隨著我國(guó)日益強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)的意識(shí)而逐漸受到限制。例如，在佛山的地區(qū)的很多陶瓷生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)遷移到了清遠(yuǎn)、肇慶等地。

　　目前，廣東陶瓷生產(chǎn)企業(yè)絕大部分窯爐都采用煤氣發(fā)生爐制水煤氣作為燃料，隨著環(huán)保壓力不斷增加，逐漸有部分廠家開始改用天然氣這種更為清潔的燃料代替，并且這也是今后陶瓷行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。但是，從經(jīng)濟(jì)效益上看，省內(nèi)天然氣價(jià)格高企，致使天然氣的使用成本約為水煤氣的2~3倍，這無疑使得陶瓷生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)成本劇增，一定程度上削弱了企業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。所以就燃料成本與環(huán)境保護(hù)問題，整個(gè)行業(yè)一直都在探索一個(gè)具有雙贏價(jià)值的道路。例如在窯爐的設(shè)計(jì)過程中，寬體窯設(shè)計(jì)、余熱回收等概念已經(jīng)逐步推廣開來；在燃燒系統(tǒng)控制、節(jié)能噴槍技術(shù)也能達(dá)到一定節(jié)能效果；與此同時(shí)，富氧燃燒在陶瓷行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用也一直在探索當(dāng)中。

　　2富氧燃燒技術(shù)在國(guó)內(nèi)外各行業(yè)中的應(yīng)用和研究

　　2.1富氧燃燒技術(shù)概念

　　顧名思義，富氧燃燒即是指在燃燒過程中，把氧氣的體積分?jǐn)?shù)大于空氣中的21%氧氣含量的氣體作為助燃?xì)怏w的一種高效燃燒技術(shù)，當(dāng)助燃?xì)怏w直接采用99%以上的工業(yè)純氧時(shí)，又叫做純氧燃燒。富氧燃燒技術(shù)可以增加燃燒火焰溫度、減少一次風(fēng)抽送量，同時(shí)節(jié)約了燃料消耗、減少了尾氣排放。純氧氣和空氣助燃對(duì)比示意圖如圖1所示。

2.2純氧燃燒

本文以天然氣燃料為例：

（1）空氣助燃：CH4+2O2+8N2→CO2+2H2O+8N2；

（2）純氧助燃：CH4+2O2→CO2+2H2O。

以1體積天然氣做燃料燃燒，理論上需要10體積的空氣或者2體積的氧氣。同時(shí)，煙道排放尾氣分別為11體積和3體積。在這個(gè)過程中，若采用普通空氣助燃，8體積的氮?dú)膺M(jìn)入窯爐并被加熱至爐溫，然后這些高溫氮?dú)庥滞ㄟ^煙道排出，導(dǎo)致了大量的熱量浪費(fèi)，同時(shí)若爐溫超過800℃,燃燒產(chǎn)生的NOX也大幅增加。