CN102788362A

CN102788362A - 可调式增氧节能助燃系统

Info

Publication number: CN102788362A
Application number: CN2012103195568A
Authority: CN
Inventors: 李维云; 黄晓平
Original assignee: SHANGHAI SHENGLIANG ENERGY-SAVING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHENGLIANG ENERGY-SAVING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明涉及一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于，包括：压缩空气单元；空气净化单元；氧氮分离单元；增氧调节混合器单元；增氧应用喷嘴单元。本发明提供一种通过可调式增氧节能助燃系统来改变空气助燃的方式，在产品产量和质量不变并能够提高的情况下，达到以稳定的系统，采用更低的成本来节约燃料，同时更好地达到环保要求。根据原炉体的原节能措施状况、炉龄、操作习惯、管理情况，采用本发明后，各种工业炉节能效果为：各种燃煤工业炉：5％-20％；各种燃油工业炉：6％-30％；各种燃气工业炉：3％-18％。

Description

可调式增氧节能助燃系统

技术领域

本发明涉及一种用于通过燃料燃烧的所有工业炉燃烧系统的节能助燃系统，适用于各种燃料，包括天然气、液化气、煤气、煤、煤粉、水煤浆、重油、柴油、煤油、渣油、焦油粉等。

背景技术

我国目前各种工业炉是依靠普通空气进行助燃，空气中只有20.93％的氧气，它被利用来参与助燃，而空气中占78.10％的氮气不但不能参与燃烧，且带走燃烧过程中大量的热能，使得目前的燃烧系统能耗高，效率低，单位产品燃料消耗比例大，对环境的污染严重。随着能源危机和原材料及劳动力成本的不断上升，环保要求的不断升级，迫切需要对燃烧工业进行一场技术革命，做到即节能环保，又能增产并提高产品质量。目前市场上有通过膜法富氧燃烧的方法将助燃空气的氧浓度提升至28％-30％来达到节能的目的。该技术理论上可行，但实际应用于工业生产中存在很大不足，甚至无法长期稳定地达到节能目标，具体来说：

1、采用膜法制氧设备的产氧最高浓度达28％-30％(进口膜最高35％)，该氧浓度在节能助燃应用上存在局限性，无法根据不同工业炉的状况进行浓度调整，从而达不到最佳的节能目标；

2、现实中使用工业炉的能耗较大的企业工况环境均不佳，环境空气质量不好，而膜法制氧的工作原理要求进风空气的洁净及畅通，必须通过空气过滤滤芯，环境空气的不洁净使得滤芯易赌塞，通常膜法设备使用几个月后即产不出28％-30％的氧气，那么节能效果的可持续性也就不存在了；

3、膜法制氧产生的富氧空气由于膜法的产氧方式决定了它的富氧气体的压力较低，使它在工业炉及不同燃料的节能应用上的范围受到很大局限。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够稳定高效节能且应用范围广的用于工业炉燃烧系统的节能助燃系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于，包括：

压缩空气单元：用于提供压力平稳且含油量在3PPM以下的压缩空气气源；

空气净化单元：用于除去由压缩空气系统提供的压缩空气气源所含的水、油、尘及部分CO₂；

氧氮分离单元：用于过滤经过空气净化单元预处理的压缩空气气源中的氮气，残余CO₂及水蒸汽，压缩空气气源中的氧气则穿过氧氮分离单元富集成为产品气体；

增氧调节混合器单元：根据不同工业炉的实际需要，通过增氧调节混合器单元调节产品气体的氧浓度、压力及流量，从而形成可调式增氧助燃的富氧气体；

增氧应用喷嘴单元：用于与不同结构的工业炉的燃烧炉体相连接，使得富氧气体能送到燃烧炉体内最缺氧的地方。

优选地，所述压缩空气单元包括用于产生压缩空气的空气压缩机，空气压缩机的出口端连接用于稳压的储气罐，储气罐连接所述空气净化单元。

优选地，所述空气净化单元包括前置过滤器，前置过滤器依次串联主管路过滤器、精密过滤器、组合式低露点干燥机及活性炭过滤器，组合式低露点干燥机采用选择吸附CO₂的高分子材料除去所述部分CO₂。

优选地，所述氧氮分离单元包括空气缓冲罐，空气缓冲罐的进口端与所述空气净化单元相连，其出口端通过进气阀门分别连接用于过滤所述压缩空气气源中的氮气，残余CO₂及水蒸汽的左氮氧分离塔及右氮氧分离塔，左氮氧分离塔及右氮氧分离塔由气阀组控制互为切换工作，左氮氧分离塔及右氮氧分离塔的氧气出口端通过出氧阀门连接氧气储存罐，氧气储存罐再连接所述增氧调节混合器单元。

优选地，所述左氮氧分离塔及所述右氮氧分离塔的结构相同，包括塔体，进气管道及出氧管道分别连接在塔体的顶部及底部，在塔体内设有制氧分子筛，由压紧机构将由上至下层叠的活动多孔压板及第一缓冲垫压紧在制氧分子筛的顶部，制氧分子筛的底部压在由上至下层叠的第二缓冲垫及固定多孔网板上，在固定多孔网板的下方设有多孔网管过滤器，所述压缩空气气源经由进气管道进入塔体后，依次经过活动多孔压板、第一缓冲垫、制氧分子筛、第二缓冲垫、固定多孔网板及多孔网管过滤器后，由出氧管道出。

优选地，在所述第一缓冲垫及所述第二缓冲垫与所述制氧分子筛之间分别设有第一不锈钢丝网及第二不锈钢丝网。

优选地，所述压紧机构包括压紧弹簧，压紧弹簧设于弹簧套管内。

优选地，所述增氧调节混合器单元包括产氧气调压阀，产氧气调压阀的进口端连接所述氧氮分离单元，其出口端依次串联第一氧浓度测试点针型阀、输氧流量计、氧气流量调节阀及进氧调节阀，混合器的一个输入端连接进氧调节阀，另一个输入端依次串联空气流量调节阀及第一压力调节阀，第一压力调节阀连接压缩机空气气源或罗茨风机空气气源，混合器的输出端串联第二氧浓度测试点针型阀后连接混合后富氧流量计，混合后富氧流量计依次串联流量调节阀及第二压力调节阀后连接所述增氧应用喷嘴单元。

优选地，在所述氧气流量调节阀与所述进氧调节阀之间依次串接第一回火安全阀及第一止回阀；在所述空气流量调节阀与所述混合器的另一个输入端之间串接有第二止回阀；在所述第二氧浓度测试点针型阀与所述混合后富氧流量计之间串接有第三止回阀，压力表接入第二氧浓度测试点针型阀与第三止回阀之间；在所述第二压力调节阀与所述增氧应用喷嘴单元之间串接有第二回火安全阀。

优选地，所述混合器包括壳体，在壳体内设有筒状不锈钢丝网，在筒状不锈钢丝网的两端分别设有一网孔挡板。

本发明提供的可调式增氧节能助燃参与燃烧反应具有明显的节能、环保及增产和提高产品质量的效果。所谓增氧节能就是将空气中21％的含氧量进行提升，根据不同的工业炉，使氧浓度、流量、压力调节到性价比最佳的平衡点后为燃烧过程所用，其氧浓度可调节范围在21％-95％之间，从而达到下列效果：

1)提高火焰温度：

通过可调式增氧节能助燃系统的工作，使空气中的氧氮气分离，氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，所以火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高。一般情况下，像窑炉助燃空气中含氧量每增加4-5％火焰温度可升高100-300℃，大大的提高了燃料的燃烧效率。根据不同行业锅炉及窑炉，其最佳平衡点有所不同，但效果是同样显著。

2)降低燃料的燃点温度，获得较宽的燃料选择范围：

燃料的燃点温度不是常数，它与燃烧状况受热速度，环境温度等有关，如CO在空气中的燃点为600℃，而在纯氧中燃点仅为388℃，采用增氧节能助燃能提高火焰温度和增加释放能量，显著降低了燃料燃点温度，使得燃料的选择范围变得更宽。

3)加快燃烧速度与促进燃烧安全，根治污染：

燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，但采用纯氧的设备成本较高。采用可调式增氧节能助燃系统则可根据不同的工业炉进行调节，具有极佳的性价比，它不仅提高燃烧温度，加快燃烧速度，火焰变短，获得较好的热传导，同时，温度提高后，有利于燃烧反应，促进燃烧完全，从而从根本上消除污染。

4)增加热量利用率：

增氧节能助燃对热量的利用率有所提高，如用普通空气助燃(含氧浓度为21％)，当加热温度为1300℃时，其可利用的热量为42％而用含氧量36％的富氧空气助燃时，可利用热量为56％，且含氧浓度越高，加热温度越高，所增加的比例越大，节能效果也越好。

5)降低空气过剩系数：

用可调式增氧节能助燃系统来代替空气助燃或采用技术增氧的方式，可降低空气过剩系数，这样，燃料消耗就相应减少，从而节约能源。

6)减少燃烧后的烟气排气量：

用普通空气助燃，约五分之四的氮气不但不参与助燃，且带走大量热能，如采用可调式增氧节能助燃系统后，氮气量将减少，燃烧后的排气量亦将减少，热损失减少，提高了热的有效利用率，从而提高燃烧效率。

综上所述，本发明提供一种通过可调式增氧节能助燃系统来改变空气助燃的方式，在产品产量和质量不变并能够提高的情况下，达到以稳定的系统，采用更低的成本来节约燃料，同时更好地达到环保要求。根据原炉体的原节能措施状况、炉龄、操作习惯、管理情况，采用本发明后，各种工业炉节能效果为：各种燃煤工业炉：5％-20％；各种燃油工业炉：6％-30％；各种燃气工业炉：3％-18％。

附图说明

图1为本发明提供的一种可调式增氧节能助燃系统的总体结构示意图；

图2为氧氮分离单元的总体结构示意图；

图3为左氮氧分离塔或右氮氧分离塔的结构示意图；

图4为增氧调节混合器单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供的一种可调式增氧节能助燃系统是专为满足工业现场各种燃料助燃所需求的节约燃料的应用系统，它可方便、快捷、低成本地满足各种采用煤、油、天然气等燃料进行燃烧的各种工业锅炉、窑炉，最大程度地从根本上节省燃料的使用量，达到节省燃料的同时更加环保，可广泛的应用于各种采用燃料燃烧的工业场合。如图1所示，整个系统分成五个单元，分别为：压缩空气单元1、空气净化单元2、氧氮分离单元3、增氧调节混合器单元4及增氧应用喷嘴单元5。

压缩空气单元1包括空气压缩机，在本实施例中，空气压缩机采用螺杆或离心式，以保证压缩空气气源的流量稳定，满足长期运转的低故障率。空气压缩机与和流量相匹配的储气罐相连，从而实现稳压，保证压力的平稳性，压缩空气气源含油量在3PPM以下。

储气罐连接空气净化单元2，空气净化单元2对压缩空气进行除水、除油、除尘及除去部分CO₂的净化处理。在本实施例中，空气净化单元2包括前置过滤器，前置过滤器依次串联主管路过滤器、精密过滤器、组合式低露点干燥机及活性炭过滤器，组合式低露点干燥机采用选择吸附CO₂的高分子材料除去所述部分CO₂。通过采用组合式低露点干燥机及四级过滤器达到除水(露点为70℃)、除油(含油量为0.003PPM)、除尘(可以除去粒径最小为0.01μm的粉尘)的净化空气的效果，同时在组合式低露点干燥机设备中采用选择吸附CO₂的高分子材料除去部分CO₂，有利于下一步氧氮分离部分的工作。

压缩空气气源经过空气净化单元2除油、除尘、除水的预处理后，进入氧氮分离单元3相连。由于氧气、氮气等各气体的分子孔径不同，空气中的氮气、残余二氧化碳及水蒸汽均可以被氧氮分离单元中的高分子填料选择过滤，氧气则穿过氧氮分离单元富集作为产品气体，该富集的产品气体为富氧气体，其氧浓度可达到93±2％，最高压力可达0.6MPA。

如图2所示，氧氮分离单元3包括空气缓冲罐3-1，空气缓冲罐3-1的进口端与空气净化单元2相连，其出口端通过进气阀门3-2分别连接用于过滤压缩空气气源中的氮气，残余CO₂及水蒸汽的左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5，左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5由气阀组控制互为切换工作，左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5的氧气出口端通过出氧阀门3-6连接氧气储存罐3-7，氧气储存罐3-7再连接增氧调节混合器单元4。

气阀组包括第一气阀3-4-1及第四气阀3-4-4，第一气阀3-4-1与第四气阀3-4-4的一端分别连接左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5的进气端，另一端同时连接进气阀门3-2；还包括第七气阀3-4-7、第八气阀3-4-8及第九气阀3-4-9，第七气阀3-4-7及第八气阀3-4-8的一端分别连接左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5的进气端，另一端同时连接第九气阀3-4-9；还包括第二气阀3-4-2及第五气阀3-4-5，第二气阀3-4-2及第五气阀3-4-5的一端分别连接左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5的出氧端，另一端同时连接出氧阀门3-6；还包括第三气阀3-4-3及第六气阀3-4-6，第三气阀3-4-3及第六气阀3-4-6的一端分别连接左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5的出氧端，另一端相互连接。

上述气阀组控制左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5相互切换工作的过程为：

1)当第一气阀3-4-1及第二气阀3-4-2打开时，左氮氧分离塔3-3处于进气及出氧状态，此时第八气阀3-4-8及第九气阀3-4-9也打开解吸右氮氧分离塔3-5；

2)将第七气阀3-4-7及第八气阀3-4-8打开，此时左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5均压；

3)将第一气阀3-4-1及第二气阀3-4-2打开，为升压过程；

4)将第八气阀3-4-8及第九气阀3-4-9打开，为脱附过程；

5)将第四气阀3-4-4及第五气阀3-4-5打开，右氮氧分离塔3-5处于进气及出氧状态，此时第七气阀3-4-7及第九气阀3-4-9打开，解吸左氮氧分离塔3-3；

6)将第七气阀3-4-7及第八气阀3-4-8打开，此时左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5均压；

7)将第四气阀3-4-4及第五气阀3-4-5打开，为升压过程；

8)将第七气阀3-4-7及第九气阀3-4-9打开，为脱附过程。

上述工作程序周期性循环进行，保持产氧的持续、稳定。

如图3所示，左氮氧分离塔3-3及右氮氧分离塔3-5的结构相同，包括塔体3-3-7，进气管道3-3-8及出氧管道3-3-14分别连接在塔体3-3-7的顶部及底部，在塔体3-3-7内设有制氧分子筛3-3-9，由压紧弹簧3-3-3将由上至下层叠的活动多孔压板3-3-4及第一缓冲垫3-3-5压紧在制氧分子筛3-3-9的顶部，压紧弹簧3-3-3设于弹簧套管内。制氧分子筛3-3-9的底部压在由上至下层叠的第二缓冲垫3-3-11及固定多孔网板3-3-12上，在固定多孔网板3-3-12的下方设有多孔网管过滤器13。在第一缓冲垫3-3-5及第二缓冲垫3-3-11与制氧分子筛3-3-9之间分别设有第一不锈钢丝网3-3-6及第二不锈钢丝网3-3-10。压缩空气气源经由进气管道3-3-8进入塔体3-3-7后，依次经过活动多孔压板3-3-4、第一缓冲垫3-3-5、制氧分子筛3-3-9、第二缓冲垫3-3-11、固定多孔网板3-3-12及多孔网管过滤器13后，由出氧管道3-3-14出。

整个系统的规格配置是根据不同工业炉的需求进行选择的。而最终用于节能助燃所使用的氧浓度、压力、流量同样必须根据不同工业炉的实际需要，根据不同工业炉的压力、流量、流速来设计增氧调节混合器单元4的管径。通过增氧调节混合器后对产品气体的浓度、压力及流量进行调节，形成可调式增氧助燃的富氧气体，其调节范围为：氧浓度在21％-95％；压力一般情况在0.6MPA以下，若压力要求超过此压力，则可采用增压装置进行升压；流量可根据不同工业炉的要求在任意范围内设计。

如图4所示，增氧调节混合器单元4包括产氧气调压阀4-1，产氧气调压阀4-1的进口端连接氧氮分离单元3，其出口端依次串联第一氧浓度测试点针型阀4-2、输氧流量计4-3、氧气流量调节阀4-4、第一回火安全阀4-5、第一止回阀4-6及进氧调节阀4-20，混合器4-10的一个输入端连接进氧调节阀4-20，另一个输入端依次串联第二止回阀4-9、空气流量调节阀4-8及第一压力调节阀4-7，第一压力调节阀4-7连接压缩机空气气源或罗茨风机空气气源，混合器4-10的输出端依次串联第二氧浓度测试点针型阀4-13、第三止回阀4-15后连接混合后富氧流量计4-16，压力表4-14接入第二氧浓度测试点针型阀4-13与第三止回阀4-15之间，混合后富氧流量计4-16依次串联流量调节阀4-17、第二压力调节阀4-18及第二回火安全阀4-19后连接增氧应用喷嘴单元5。

其中，混合器4-10包括壳体，在壳体内设有筒状不锈钢丝网4-12，在筒状不锈钢丝网4-12的两端分别设有一网孔挡板4-11。

根据增氧助燃用气点的氧浓度要求来确定第二氧浓度测试点针型阀4-13所要测得的氧浓度，按照这一氧浓度的要求来调节氧气流量调节阀4-4的进氧量及空气流量调节阀4-8的空气进气量；根据用气点的工作压力要求来调节第三止回阀4-15，由第三止回阀4-15的压力来调节第一压力调节阀4-7和进氧调节阀4-20进入混合器的工作压力；根据用气点所需的流量，可通过输氧流量计4-3来控制及测定产氧的流量，通过混合后富氧流量计4-16来控制及测定用于增氧助燃富氧空气所需流量；根据使用时生产工艺的要求，可以通过第二压力调节阀4-18来调节最终进入工业炉增氧助燃的工作压力。

增氧应用喷嘴单元5：可调式增氧助燃系统根据不同燃烧炉体须采用不同的进入方式，即将增氧气体送到不同工业炉最需要氧的位置，就如同一个人缺氧或需氧时，只要将细细的氧气管插入人的鼻子那样，本发明通过技术增氧的方式，找到各种工业炉的“鼻子”所在，进行应用设计，有些直接通过原空气助燃风道即可，而大部分必须根据不同燃烧炉体的结构及使用的不同燃料，采用各种专用增氧应用喷嘴，通过可调式及不同的进入方式，将特定浓度的助燃氧直接送到炉体内最缺氧的地方，用于助燃，以较低的成本，达到节能的目的。

以下以具体数据来进一步说明本发明。

实施例1：在20T用煤蒸汽链条锅炉上的应用

一台20T的链条蒸汽锅炉，蒸汽工作压力要求为2.55MPA，热效率达80％，燃料采用热值为5200-5300大卡的煤，采用空气鼓风助燃时，该锅炉每天耗煤量为76-80吨，炉膛温度923℃，鼓风频率44HZ，引风频率48.8HZ，炉排宽度为3M，炉排速度为538r/min，该锅炉长期满负荷甚至超负荷运行，实际工作压力为2.52MPA，蒸汽流量为20T/H，飞灰含碳量为2.543，炉排前拱燃烧区域着火不佳，火床后移至煤渣区域，烟囱有冒黑烟现象。

根据上述参数，采用可调式增氧节能助燃系统，选择压力为0.7MPA，流量为10M3/MIN的空压机，经过稳压的储气罐后由前置过滤器、主管路过滤器、精密过滤器后，压缩空气进入组合式低露点干燥机，然后通过活性碳过滤器去除雾化油份完成了空气的净化处理。净化后的空气进入氧氮分离机组后产生50M3/H(标态20℃，101.325Kpa)、氧浓度为93±2％的富氧气体，经过增氧调节混合器单元4，将此富氧气体与压缩空气进行混合配比至氧浓度为45％，压力调节至0.3-0.35MPA，流量调节至240M3/H，通过管道输送至该蒸汽锅炉旁，然后采用不同的专用增氧应用喷嘴进入炉体，其中采用六支材质为耐高温不锈钢材料、通径为8MM的专用增氧应用喷嘴分别从锅炉两侧进入，两支放置在锅炉后拱两角喉口处，其他四支均布在后拱上端，喷嘴头向下倾斜25-30度，对准燃烧区火焰的中火区域，喷嘴的流速保持在80-120m/s。另外六支材质为耐高温不锈钢材料(亦可采用陶瓷管或刚玉棒管)、通径为10MM的专用增氧应用喷嘴交叉分布由锅炉两侧墙体喷入燃烧区，该喷嘴根据炉膛火焰实际情况放置在炉排上端600-700MM处，向下倾斜15-20度，喷嘴间间距350-400MM，喷嘴的流速保持在60-80m/s。

在该20T用煤蒸汽链条锅炉上采用可调式增氧节能助燃系统后，与原空气助燃状况进行对比测试获得：采用同一批次的煤，在链条炉煤层保持不变，锅炉蒸汽压力及蒸汽流量保持不变的情况下，同一检测点的炉膛温度从原来空气助燃时的923℃提升至1080℃，炉排速度从原来空气助燃时的538r/min下降至493r/min，此时鼓风频率为42HZ，引风频率为47.6HZ，炉膛内火床前移了约0.5M-0.8M，烟囱不再冒黑烟，飞灰含碳量降至0.435，节煤率达到8.4％。

实施例2：在燃料为天然气的马蹄焰窑炉上的应用

18m²马蹄焰熔窑两台为一组，燃料为天然气，空气助燃时：单台窑炉天然气耗气量约为230-240m³/h，年运行时间为8400小时，熔化温度为1535℃，大碹温度达1535℃，空气预热温度可达1160℃，排烟温度为350℃，空气过剩系数1.2，助燃风风量8900m3/h，风压1226pa，5.5KW，变频24.5HZ，单台炉配置喷枪为4支，两支为一组，每支喷枪的天然气流量设计值为150m³/h，约20min切换一次，其高压风采用0.04MPA，二次风开度为25HZ，两台炉的间距为10米，同时天然气用量装设有累计流量计，天然气单价3.43元/m³。

根据上述参数，采用可调式增氧节能助燃系统，选择压力为0.7MPA，流量为13M3/MIN的空压机，经过稳压的储气罐后由经相匹配的前置过滤器、主管路过滤器、精密过滤器后，压缩空气进入处理量为15M3/MIN组合式低露点干燥机，然后通过活性碳过滤器去除雾化油份完成了空气的净化处理。净化后的空气进入氧氮分离机组后产生60M3/H(标态20℃，101.325Kpa)、氧浓度为93±2％的富氧气体，经过增氧调节混合器单元4，将此富氧气体与压缩空气进行混合配比至氧浓度为45-50％，压力调节至0.3MPA，流量调节至160M3/H，通过管道输送至该窑炉旁，通过电磁阀来满足20min切换一次，跟随喷枪的切换周期，同时通过调节阀调节高压风压力，通过闸阀调节流量，关闭原有空气高压风，采用增氧气体作为高压风，将高压风压力控制在0.08MPA，然后采用专用增氧应用喷枪进入炉体，为保证火焰的长度与空气助燃时保持不变，以保证生产工艺要求，此时二次风调至15HZ，熔化温度仍保持为1535℃不变，系统中装有根据熔化温度来自动控制天然气进气量的自控装置和天然气累计流量计。

在两台18平方的马蹄焰窑炉上采用可调式增氧节能助燃系统后，当炉膛温度不变、产量及产品品质稳定不变时，天然气的耗用量从空气助燃时的平均流量235m³/h下降至198m³/h。实际节约天然气达15.7％。

实施例3：在燃料为重油的回转窑上的应用

用于耐火材料烧制的壹台回转窑的基本使用状况为：该回转窑直径2.5米，长90米，窑头烧成温度1800度，窑头压力10-50pa，空气助燃时，油雾化风为压缩空气：压力0.4Mpa，管径10MM，高压风为罗茨风机：压力0.2Mpa，管径60MM×2支，流量20m3/min，鼓风为15KW，风量约6000M3/H，为间歇使用，燃料重油的油压0.4Mpa，管径4.5MM，目前火焰长度12米，每天产量180-200吨/天，每吨产量的油耗约为120KG/吨，烟气温度250度，二次风温度600-750度，窑头喷枪壹支，扩散角120度。用重油量平均900KG/H，24小时连续工作，重油的热值为9200，油价3500.00元/吨，年使用350天。电价(均价)：0.70元/度。对该回转窑采用可调式增氧节能助燃系统进行节能技改，节能电耗使用率为75％计算。预计节油率在10％以上。

根据上述参数，采用可调式增氧节能助燃系统，选择压力为0.7MPA，流量为22M3/MIN的空压机，经过稳压的储气罐后由经相匹配的前置过滤器、主管路过滤器、精密过滤器后，压缩空气进入处理量为23M3/MIN组合式低露点干燥机，然后通过活性碳过滤器去除雾化油份完成了空气的净化处理。净化后的空气进入氧氮分离机组后产生120M3/H(标态20℃，101.325Kpa)、氧浓度为93±2％的富氧气体，将该富氧气体分为两个途径进入回转窑：

第一个途径是根据窑炉理想燃烧状态，即中部为燃烧区；下部为高温区，以将热量传给料液。本次技改拟从火焰下部高压风通入增氧气体，火焰下部(靠近配合料液面)温度提高，从而改变现有的燃烧特性，使其形成更强烈的梯度燃烧。火焰下部的温度提高，可强化火焰对料液的辐射传热，有利于产品熔化，减少过剩空气量，确保空气过剩系数达到理想数值，节约燃料消耗。将此富氧气体与原罗茨风机通过混合罐进行混合配比至氧浓度为24-26％，压力调节至0.2MPA，流量调节至20M3/MIN，通过原高压风管管道输送至回转窑炉。技术增氧燃烧时炉体火焰上部温度低于下部，这不仅对顶部与胸墙寿命有利，而且可减轻其烧蚀。

另一途径是将原靠压缩空气对重油进行雾化的雾化风改造成高压、高氧浓度的雾化风，此时经过增氧调节混合器单元4，将此富氧气体与压缩空气通过混合器进行混合配比至氧浓度为45％左右，压力调节至0.35-0.4MPA，流量调节至60-70M3/H，代替原雾化风压缩空气进入回转窑窑头中心雾化风管，通径为10MM。这样大大增强火焰强度，使重油燃料的燃烧更加充分，达到节约燃料的目的。

在该台回转窑上采用可调式增氧节能助燃系统后，保持原生产量不变，烧成温度不变的情况下，使用燃料为重油的耗用量从原来空气助燃时的平均900KG/H，下降至耗油量平均752KG/H，节油率达16.4％。

Claims

1.一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于，包括：

压缩空气单元(1)：用于提供压力平稳且含油量在3PPM以下的压缩空气气源；

空气净化单元(2)：用于除去由压缩空气系统(1)提供的压缩空气气源所含的水、油、尘及部分CO₂；

氧氮分离单元(3)：用于过滤经过空气净化单元(2)预处理的压缩空气气源中的氮气，残余CO₂及水蒸汽，压缩空气气源中的氧气则穿过氧氮分离单元(3)富集成为产品气体；

增氧调节混合器单元(4)：根据不同工业炉的实际需要，通过增氧调节混合器单元(4)调节产品气体的氧浓度、压力及流量，从而形成可调式增氧助燃的富氧气体；

增氧应用喷嘴单元(5)：用于与不同结构的工业炉的燃烧炉体相连接，使得富氧气体能送到燃烧炉体内最缺氧的地方。

2.如权利要求1所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述压缩空气单元(1)包括用于产生压缩空气的空气压缩机，空气压缩机的出口端连接用于稳压的储气罐，储气罐连接所述空气净化单元(2)。

3.如权利要求1所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述空气净化单元(2)包括前置过滤器，前置过滤器依次串联主管路过滤器、精密过滤器、组合式低露点干燥机及活性炭过滤器，组合式低露点干燥机采用选择吸附CO₂的高分子材料除去所述部分CO₂。

4.如权利要求1所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述氧氮分离单元(3)包括空气缓冲罐(3-1)，空气缓冲罐(3-1)的进口端与所述空气净化单元(2)相连，其出口端通过进气阀门(3-2)分别连接用于过滤所述压缩空气气源中的氮气，残余CO₂及水蒸汽的左氮氧分离塔(3-3)及右氮氧分离塔(3-5)，左氮氧分离塔(3-3)及右氮氧分离塔(3-5)由气阀组控制互为切换工作，左氮氧分离塔(3-3)及右氮氧分离塔(3-5)的氧气出口端通过出氧阀门(3-6)连接氧气储存罐(3-7)，氧气储存罐(3-7)再连接所述增氧调节混合器单元(4)。

5.如权利要求4所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述左氮氧分离塔(3-3)及所述右氮氧分离塔(3-5)的结构相同，包括塔体(3-3-7)，进气管道(3-3-8)及出氧管道(3-3-14)分别连接在塔体(3-3-7)的顶部及底部，在塔体(3-3-7)内设有制氧分子筛(3-3-9)，由压紧机构将由上至下层叠的活动多孔压板(3-3-4)及第一缓冲垫(3-3-5)压紧在制氧分子筛(3-3-9)的顶部，制氧分子筛(3-3-9)的底部压在由上至下层叠的第二缓冲垫(3-3-11)及固定多孔网板(3-3-12)上，在固定多孔网板(3-3-12)的下方设有多孔网管过滤器(13)，所述压缩空气气源经由进气管道(3-3-8)进入塔体(3-3-7)后，依次经过活动多孔压板(3-3-4)、第一缓冲垫(3-3-5)、制氧分子筛(3-3-9)、第二缓冲垫(3-3-11)、固定多孔网板(3-3-12)及多孔网管过滤器(13)后，由出氧管道(3-3-14)出。

6.如权利要求5所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：在所述第一缓冲垫(3-3-5)及所述第二缓冲垫(3-3-11)与所述制氧分子筛(3-3-9)之间分别设有第一不锈钢丝网(3-3-6)及第二不锈钢丝网(3-3-10)。

7.如权利要求5所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述压紧机构包括压紧弹簧(3-3-3)，压紧弹簧(3-3-3)设于弹簧套管内。

8.如权利要求1所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述增氧调节混合器单元(4)包括产氧气调压阀(4-1)，产氧气调压阀(4-1)的进口端连接所述氧氮分离单元(3)，其出口端依次串联第一氧浓度测试点针型阀(4-2)、输氧流量计(4-3)、氧气流量调节阀(4-4)及进氧调节阀(4-20)，混合器(4-10)的一个输入端连接进氧调节阀(4-20)，另一个输入端依次串联空气流量调节阀(4-8)及第一压力调节阀(4-7)，第一压力调节阀(4-7)连接压缩机空气气源或罗茨风机空气气源，混合器(4-10)的输出端串联第二氧浓度测试点针型阀(4-13)后连接混合后富氧流量计(4-16)，混合后富氧流量计(4-16)依次串联流量调节阀(4-17)及第二压力调节阀(4-18)后连接所述增氧应用喷嘴单元(5)。

9.如权利要求8所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：在所述氧气流量调节阀(4-4)与所述进氧调节阀(4-20)之间依次串接第一回火安全阀(4-5)及第一止回阀(4-6)；在所述空气流量调节阀(4-8)与所述混合器(4-10)的另一个输入端之间串接有第二止回阀(4-9)；在所述第二氧浓度测试点针型阀(4-13)与所述混合后富氧流量计(4-16)之间串接有第三止回阀(4-15)，压力表(4-14)接入第二氧浓度测试点针型阀(4-13)与第三止回阀(4-15)之间；在所述第二压力调节阀(4-18)与所述增氧应用喷嘴单元(5)之间串接有第二回火安全阀(4-19)。

10.如权利要求8所述的一种可调式增氧节能助燃系统，其特征在于：所述混合器(4-10)包括壳体，在壳体内设有筒状不锈钢丝网(4-12)，在筒状不锈钢丝网(4-12)的两端分别设有一网孔挡板(4-11)。