学习啦 > 论文大全 > 技术论文 > 富氧燃烧技术论文(2)

富氧燃烧技术论文(2)

时间: 家文952 分享

富氧燃烧技术论文

  富氧燃烧技术论文篇二

  富氧燃烧技术与污染物排放

  富氧燃烧是一种新兴的燃烧技术。富氧燃烧能够显著提高燃烧效率和火焰温度,但由于制氧成本较高的问题,在上世纪80年代经历黄金成长期之后,发展速度放缓。而后随着制氧方法的进步,尤其是富氧膜技术的进展,富氧燃烧技术近20年来逐渐推广。而且,富氧燃烧也便于在现有锅炉设备上改造实现,具有可预期的良好发展前景。

  与普通的空气燃烧相比,富氧燃烧技术可以显著节约能源,其对环境的影响方面也具有不同特点。其中既有有利的一面,也有不利的一面。本文主要从较为常见的碳排放、粉尘污染、二氧化硫和氮氧化物的排放四个方面来讨论富氧燃烧对环境的影响。

  1 富氧燃烧对碳排放的影响

  在对CO2排放限制越发严苛的当代社会,节能减排是全社会关注的焦点。常规的燃烧方式都存在着不足之处,局部缺氧会产生不完全燃烧,火焰温度偏低也会产生不完全燃烧,浪费燃料,而作为粉尘排放的未燃烧燃料也会造成大气污染。

  富氧燃烧针对缺氧区,局部增氧,可使燃料燃点降低,燃烧速度增快,燃料燃烧更彻底,而火焰温度则会提高。根据维恩位移定律,辐射强度与温度的四次方成正比,可使热能的利用率大幅提升。

  同时,富氧燃烧可以减少鼓风机进风量和高温烟气的排放量,可降低热能损失。空气中氧气的含量占20.94%,而不助燃的氮气占78.097%。在燃烧过程中,氮气带走了大量热量,采用富氧燃烧后可减少进风量,即减少了热能的流失,并且由于风量的下降,可以使用功率更小的风机。

  假设燃料完全燃烧,空气含氧量φ=21%,理论氧气量为Vo,过量空气系数a=1.2,实际空气量为Va,则

  Va=a

  根据以上公式,设某工况理论氧气量为1 m3/s,可列表1。

  对某煤种燃烧的分析,当助燃空气含氧率从21%升高至30%时,理论空气量减少30.0%,理论烟气量减少28.8%,损失减少16.3%。据介绍,日本将23%的富氧用于化铁炉,节能高达26.7%;美国在铸造炉上使用23%~24%的富氧,平均节能44%;国内的武汉钢厂采用富氧,每年平均节省焦炭42万吨。由此可见采用富氧燃烧的节能减排效果是很明显的。

  2 富氧燃烧对粉尘排放的影响

  采用富氧燃烧后的一个主要变化是助燃气体量的减少。对实际的燃烧设备来说,在确定的运行工况下,燃料消耗量一定时,提高助燃空气中的氧气体积比值,即使只有百分之几,根据表1,燃烧所需的理论空气量也会显著减少。从除尘角度来说,在总尘量不变的情况下,由于空气量的减少导致烟气量减少,烟气中粉尘浓度增大,有利于除尘收集,同时除尘设备的体积也可以相应减小。

  实际上采用富氧燃烧后,由于燃料燃烧更加完全,减少了以粉尘形式排放的碳粒等除尘器难以收集的可吸入颗粒物,从源头上大量减少粉尘的产生和排放。

  3 富氧燃烧对二氧化硫排放的影响

  我国的能源资源条件决定了以煤为主的能源消费结构,煤炭在能源、化工、冶金等行业消耗量巨大。但部分地区煤炭含硫量很高,据资料介绍,川渝两地的荚蓉、松藻、达竹、南桐、华蓥山等矿区的含硫量在6%左右,重庆作为其煤炭的重要消费地,在20世纪80年代曾出现酸雨频率达到80%,造成年损失5亿的情况。

  传统燃烧技术会产生大量难以经济回收的低浓度SO2烟气,直接排到空气中,会加剧酸雨污染。采用富氧强化燃烧,由于有效减少了烟气量,可以提高烟气中SO2浓度,有利于回收SO2。因此,从减少烟气量和提高SO2浓度的角度来说,采用富氧燃烧是有益于环境的。

  另一方面,对于燃用含硫燃料的普通锅炉来说,采用富氧燃烧的节能量很大,如本文前面所述,大都在20%以上,因此减少含硫燃料的消耗量。由此可见,从减少燃烧含硫燃料的角度来讲,采用富氧燃烧也是有益于环境的。

  4 富氧燃烧对氮氧化物排放的影响

  烟气中的氮氧化物一般是指NO和NO2,统称NOX。燃烧过程中产生的NOX可以和空气中的水蒸气反应形成酸雨,破坏环境。在居住区,环境中的NO2浓度即使很低(10~100ppb),也会危害人体。《锅炉大气污染物排放标准 GBPB3-1999》也对锅炉的NOX排放进行了限制。

  对富氧燃烧而言,首先,由于其节能效果,在总体能源需求不变的条件下,燃料使用量会有明显的减少,可以减少燃料型NOX的排放。其次,由于烟气量中含氧量上升,含氮量会有明显下降。设空气中含氮量为78%,含氧21%,通过简单的计算可得,富氧空气氧含量为25%时,助燃空气中的N2浓度下降至74%,降低5.1%;富氧空气氧含量为29%时,助燃空气中的N2浓度降至70%,降低10.2%。同时空气总量减少,总N2会有大幅下降。从这个角度来看,含氧量的上升有利于减排NOX。

  但另一方面,由于富氧燃烧的烟气含氮气量少,由其带走的热量少,燃烧充分而剧烈,火焰温度会升高,如甲烷从空气到纯氧助燃,火焰温度会从2223K提高到3053K。这会导致氧气和氮的化合加剧,火焰中热力型氮氧化物大量增加。据介绍,对于甲烷燃料来说,氧气浓度30%时燃烧产生的NOX浓度是普通空气燃烧的3倍,而氧气浓度80%时产生的NOX浓度则为普通空气燃烧的100倍,即使氧气浓度达到99%时燃烧产物中的NOX浓度也是普通空气燃烧的7倍,而即使不考虑过量空气,烟气量最多只能降低为普通空气燃烧的1/4左右。因此从总体来看,采用富氧燃烧技术,排放的NOX总量是成倍增加的。

  5 结论

  采用富氧燃烧技术可以提高生产率和减少碳排放,有利于烟气除尘和减少二氧化硫的排放,但会明显增加NOX的排放。因此在推广富氧燃烧技术的同时,需要深入研究富氧燃烧时氮氧化物的产生机理,寻找有效抑制措施,以达到经济和环境的双赢。

  参考文献

  [1]沈光林.膜法富氧的应用进展[J].现代化工,1997,12:10-12.

  [2]黄飞,林向东.富氧燃烧分析[J].电力情报,1999,3:43-44.

  [3]刘庆才,陈淑荣.富氧燃烧的主要环境影响因素概述[J].节能与环保,2004,5:26-28.

  [4]胡周海,冯良.富氧燃烧及其热力学特性[J].工业炉,2009,3:9-14.

  [5]朱光俊,梁中渝.煤富氧燃烧对节能与环境的影响分析[J].工业加热,2005,4:11-13.

  作者简介

  郭颖智(1984—),男,四川渠县人,助教,研究方向:电站动力设备及运行。

  
看了“富氧燃烧技术论文”的人还看:

1.柴油发动机新技术论文

2.膜分离科技论文

3.妇产科论文范文

4.有关妇产科临床论文范文

5.妇产科职称论文范文

2336659