李艷秋

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的進步，制氧技術也在不斷發(fā)展，這在一定程度上促進了增氧燃燒技術在工業(yè)領域里的發(fā)展，熱能企業(yè)通過采用該技術來增加工業(yè)產(chǎn)量，提高經(jīng)濟效益。這篇文章首先介紹了增氧燃燒原理的四個要點，接著闡述了增氧燃燒的四種方式，其中混氧燃燒方式借助其特殊的優(yōu)越性已被很多國家工業(yè)領域采用，最后對增氧燃燒原理在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、垃圾焚化爐以及冷凝式鍋爐等熱能工程中的應用，其不僅能顯著提升燃燒效率，還能降低對環(huán)境的污染。

關鍵詞：增氧燃燒；鍋爐；氧氣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.061

近些年來，工業(yè)發(fā)展給世界環(huán)境造成了一定的影響，各個國家都非常重視環(huán)保問題并不斷探索出新技術應用在工業(yè)生產(chǎn)中。目前，增氧燃燒這種高效率的技術被廣泛運用在熱能工程中，其利用加大作業(yè)生產(chǎn)中的氧氣比率進行高效燃燒的技術，在一定程度上能減少生產(chǎn)對環(huán)境的污染，很多國家都采用了這種技術進行工業(yè)活動。

1 增氧燃燒原理

（1）工作區(qū)域。增氧燃燒工作區(qū)域分為兩類：一是低濃度增氧，這種方式適合只用增加一點氧氣就能高效燃燒的熱能機器；二是高濃度增氧工作區(qū)域，一般采用純氧方式，適用于高溫生產(chǎn)作業(yè)，雖然這種方式會消耗更多費用，但其能顯著提高燃燒效率。

（2）燃燒產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物的組成部分受很多方面因素影響，如氧化劑成分、氣體溫度、氧化環(huán)境等。通過對氣體混合燃燒試驗研究，當天然氣與空氣進行反應時，作業(yè)環(huán)境中產(chǎn)生了大量的廢氣阻礙了產(chǎn)物的完全燃燒，而在其中增加氧氣含量時，廢氣比例越來越少，CO2與水蒸氣占比增加。熱能機器主要通過煙霧排放流失能量，而廢氣排放比例減少促使煙氣放出熱能也在減少，這很明顯提高了熱能機器的燃燒效率。

（3）火焰溫度。在工程環(huán)境中增加氧氣含量時火焰溫度會顯著增高，這是由于氧氣燃燒能有效降低廢氣比率，從而使燃燒環(huán)境更加充分。從甲烷絕熱燃燒實驗中可以發(fā)現(xiàn)，在空氣燃燒的熱能環(huán)境中，火焰溫度為2300K，而在完全氧氣環(huán)境下，其能達到3000K。在空氣中注入60%左右的氧氣時，火焰溫度能快速升高，之后增加氧氣含量火焰溫度升高越來越慢。

（4）可利用熱。這一概念可理解成氣體燃燒總熱能去除排放氣體帶走的熱能，也就是總熱能與廢氣帶走熱能之差。我們都知道氮氣是不進行燃燒活動的，因此它的排放會釋放部分能量從而使可利用熱程度降低。如果對氮氣不進行回收和利用，除了對熱能生產(chǎn)有影響，由其產(chǎn)生的氮氧結(jié)合物還會形成環(huán)保問題。在這一過程中合理增加氧氣含量，能使氮氧結(jié)合物排出量降低，進行科學化熱能生產(chǎn)。

2 增氧燃燒方式

增氧燃燒方式主要有以下幾種：一是預混增氧，通常適用于原始的燃燒機器，也就是上文中敘述的低濃度增氧工作區(qū)域，通過向入口注入適量空氣利用里面的氧氣來進行熱量反應，這種方式能保證在滿足需求的情況下花費的成本最低。二是射氧，利用專門的進口向燃燒器中射入氧氣，這種方式能有效降低機器內(nèi)的氮氧化合物含量，提高燃燒效率。三是純氧燃燒方式，屬于高濃度增氧工作區(qū)域，這種方式要求燃料物和氧氣在機器中處于密閉隔離狀態(tài)，當兩者進入燃燒進口再進行混合反應，熱量生成效率很高，但其運轉(zhuǎn)成本也非常大。四是混氧燃燒，即利用空氣和氧氣共同進行燃燒作業(yè)。這種方式能通過調(diào)節(jié)氧氣含量進行燃燒過程，比預混、射氧燃燒更加高效，其運轉(zhuǎn)成本又低于純氧燃燒，是很多熱能工程領域都會采用的增氧燃燒方式。

3 熱能工程應用

（1）電站鍋爐。應用在電站鍋爐工程上的原理是分級燃燒，要達到的目標是降低排出氣體中的氮氧化合物。將小部分的二次風（專業(yè)名詞），送入位于高溫區(qū)上的膛口鍋爐區(qū)域，再加上適量的燃料氣體，讓其在增氧環(huán)境下燃盡，形成分級燃燒作業(yè)。這種應用能使氮氧化合物減少20%至30%，目前很多鍋爐行業(yè)都采用這種燃燒技術。

（2）燃煤工業(yè)鍋爐。工業(yè)鍋爐通常采用局部增氧助燃原理，利用膜法增氧系統(tǒng)，通過負壓強進行燃燒活動。一般操作程序：將通過過濾機器的空氣借助通風機器送入膜法增氧系統(tǒng)，由于空氣中各氣體穿過膜的滲透率存在差異，借助真空機器形成壓強差，促使氧氣在膜的低壓強處聚集，最終通過增氧噴嘴將聚集的氧氣噴入爐中。任何屬性燃料及多種工業(yè)鍋爐都可以進行增氧燃燒活動，它不僅可以擴大低質(zhì)燃料的使用范疇，還能有效增強優(yōu)質(zhì)燃料的機能。

（3）垃圾焚化爐。垃圾焚化爐是一個較為新興的應用范疇，一開始增氧燃燒是應用在增強便攜式垃圾焚燒效率上，隨后慢慢運用在固體或其他性質(zhì)垃圾焚燒爐上。這種鍋爐焚燒的垃圾發(fā)熱能力不足，而且還含有很多難以燃燒的物體，又或者是較為潮濕，采用平常處理方法燃燒不徹底的物體，未采用增氧技術的燃燒效率低下。采用了這一技術后，火焰溫度明顯上升，燃燒效果較為徹底，還能提升焚化爐燃燒垃圾的容量。

（4）冷凝式鍋爐。這種鍋爐燃燒效率很高，且排出的污染物也較少，采用氣體、液體燃料燃燒時節(jié)能效益非常顯著，其中露點溫度是決定燃燒成效最關鍵的因素。運用這一原理時，將鍋爐中水蒸氣含量控制在25%左右，其壓力值上升相應露點溫度也有上升，煙氣就能在更強高溫環(huán)境下冷凝，產(chǎn)生的能被利用的熱量也就會增多。另外，冷凝式鍋爐放出的潛在能量增加，減少了爐中排出的廢氣量，由此帶出的熱能也會降低，這是一種相當重要的能源。

增氧燃燒原理在熱能工程中的應用范疇非常廣，制氧技術的先進也在一定程度上促進了這一原理的廣泛使用。目前，氧氣的費用較為低廉，增氧燃燒對環(huán)境和運轉(zhuǎn)要求也不是特別嚴格，它的低排放輕污染的特征，使其在熱能工程的發(fā)展前景越加美好。

參考文獻：

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作者簡介：李艷秋（1972-），女，河北樂亭人，研究方向：鍋爐制造、研發(fā)、質(zhì)檢。