鄭州德斯特自動(dòng)化設(shè)備有限公司
一 、目前鋼鐵行業(yè)的用能大戶如燒結(jié)機(jī)火炬、鋼鐵包烘烤、廢鋼預(yù)熱、廢鋼熔煉等領(lǐng)域均采用空氣與燃料(天然氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣等)組織燃燒的技術(shù),存在的突出缺點(diǎn)是:
1)燃燒火焰溫度低,工藝過程時(shí)間長(zhǎng);
2)火焰的剛度不足和火焰長(zhǎng)度不夠,局部加熱空間內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性差;
3)煙氣氮氧化物含量高,大部分企業(yè)煙氣直接排放不達(dá)標(biāo)或者增加脫氮工藝,增加了投入和維護(hù)成本;
4)每噸粗鋼熔煉的燃料消耗量大,能量利用率偏低,致使成本增加,企業(yè)利潤(rùn)率降低;
5)煙氣排放量大,燃料燃燒效率低,煙氣余熱回收率低等,能量利用率低的同時(shí)對(duì)環(huán)境生態(tài)影響大。
(2)純氧燃燒技術(shù)特點(diǎn)
純氧燃燒是鋼鐵行業(yè)燃燒領(lǐng)域的又一次革命,與上述三個(gè)路徑的技術(shù)契合度高。富(純)氧燃燒是利用純氧氣或富氧空氣(氧氣含量大于21%)作為燃燒過程的助燃劑。純氧燃燒技術(shù)節(jié)能的基本原理可以從燃燒反應(yīng)方程式清晰表達(dá):
空氣助燃時(shí):CH4+2O2+7.52N2=CO2+2H2O+7.52N2+熱量;
氧氣助燃時(shí):CH4+2O2=CO2+2H2O+熱量。
空氣中,O2體積只占21%,N2體積達(dá)到了79%。純氧燃燒減少了助燃介質(zhì)中既不參加燃燒反應(yīng)也不促進(jìn)燃燒反應(yīng)的N2量,從而減少了煙氣中N2帶走的熱量,達(dá)到節(jié)能的目的。
(1)可大幅提高低熱值燃料利用率
燃料與純氧燃燒由于沒有空氣中氮?dú)獾膮⑴c,相對(duì)燃燒溫度更高,這樣可以提高更多低熱值燃料的利用率,如高爐煤氣等,低熱值的燃料的利用可以大幅節(jié)約成本。
(2)大幅降低NOx和碳排放
純氧與燃料燃燒,由于氧化劑中沒有了氮?dú)猓栽诟邷厝紵^程中也不會(huì)產(chǎn)生氮氧化物,其次純氧燃燒溫度較高,在相同的排煙溫度下加熱受熱體所能提供的能量就越高,相對(duì)燃料消耗量也大大降低,減少向大氣中的碳排放。
(3)大幅提升節(jié)能率降低運(yùn)營(yíng)成本
表1 能量節(jié)約率核算表
項(xiàng)目 |
單位 |
空氣1 |
氧氣 |
空氣中O2含量 |
% |
21 |
99 |
空氣中N2含量 |
% |
79 |
1 |
空氣預(yù)熱溫度 |
℃ |
20 |
20 |
天然氣預(yù)熱溫度 |
℃ |
20 |
20 |
空氣過剩系數(shù) |
|
1.1 |
1.1 |
空氣消耗系數(shù) |
m3/m3 |
10.1 |
2.15 |
煙燃比系數(shù) |
m3/m3 |
11.1 |
3.15 |
煙氣中N2含量 |
% |
72.2 |
1.38 |
理論燃燒溫度 |
℃ |
1965 |
3074 |
天然氣熱值 |
kcal/m3 |
8300 |
8300 |
煙氣帶走熱量(1100℃) |
kcal/m3 |
4523 |
1272 |
煙氣熱損失占總供熱比例 |
% |
54.5 |
15.3 |
(4)排煙量小,車間環(huán)境友好
純氧燃燒由于沒有了氮?dú)獾膮?shù),使得排煙量大幅下降,排煙量的下降也大大降低了廢煙氣對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。
(5)大幅提高供熱效率縮短工藝時(shí)間
純氧燃燒火焰溫度高,相對(duì)空氣助燃溫度提升約1000℃,熱輻射力強(qiáng),在鋼包烘烤和鐵礦石燒結(jié)等多個(gè)領(lǐng)域可大幅縮短烘烤時(shí)間,提高工藝生產(chǎn)線的產(chǎn)能。
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