【技术】陶瓷行业富氧及纯氧燃烧技术应用探讨

摘要：本文简要阐述了富氧燃烧技术原理，参考早期理论研究，以及现有各行业执行经验表明，富氧条件下氧气浓度在30%左右有比较好的节能效果和经济效益。在纯氧条件下，节能效果更佳，软化水，能达到40%~60%。同时，还能大量减少尾气和有害气体排放，这在一些没有还原气氛要求的梭式窑或小型隧道窑上，具有很大的可行性。由于其需要加入大量的氧气，在某些类型窑炉上经济效益不够明显。当前由于陶瓷行业的产业竞争加大，供水，以及环保要求日益增强，富氧燃烧可以在一定程度上解决大部分窑炉的节能减排要求。

关键词：富氧燃烧；纯氧燃烧；窑炉；节能减排；经济效益

1背景

广东陶瓷作为我国乃至世界建筑卫生陶瓷重地,是建筑卫生陶瓷生产、技术装备及新产品研发的重要基地，也是我国陶瓷行业品质整体水平高，产业链完善的地区。但是，陶瓷生产企业的高污染、高能耗、高排放的三高特征，也在随着我国日益强化环境保护的意识而逐渐受到限制。例如，在佛山的地区的很多陶瓷生产企业陆续迁移到了清远、肇庆等地。

目前，广东陶瓷生产企业绝大部分窑炉都采用煤气发生炉制水煤气作为燃料，随着环保压力不断增加，逐渐有部分厂家开始改用天然气这种更为清洁的燃料代替，并且这也是今后陶瓷行业的发展趋势。但是，从经济效益上看，省内天然气价格高企，致使天然气的使用成本约为水煤气的2~3倍，这无疑使得陶瓷生产企业生产成本剧增，软水，一定程度上削弱了企业的发展优势。所以就燃料成本与环境保护问题，整个行业一直都在探索一个具有双赢价值的道路。例如在窑炉的设计过程中，宽体窑设计、余热回收等概念已经逐步推广开来；在燃烧系统控制、节能喷枪技术也能达到一定节能效果；与此同时，富氧燃烧在陶瓷行业的技术应用也一直在探索当中。

2富氧燃烧技术在国内外各行业中的应用和研究

2.1富氧燃烧技术概念

顾名思义，富氧燃烧即是指在燃烧过程中，把氧气的体积分数大于空气中的21%氧气含量的气体作为助燃气体的一种燃烧技术，当助燃气体直接采用99%以上的工业纯氧时，又叫做纯氧燃烧。富氧燃烧技术可以增加燃烧火焰温度、减少一次风抽送量，同时节约了燃料消耗、减少了尾气排放。纯氧气和空气助燃对比示意图如图1所示。

2.2纯氧燃烧

本文以天然气燃料为例：

（1）空气助燃：CH4+2O2+8N2→CO2+2H2O+8N2；

（2）纯氧助燃：CH4+2O2→CO2+2H2O。

以1体积天然气做燃料燃烧，理论上需要10体积的空气或者2体积的氧气。同时，烟道排放尾气分别为11体积和3体积。在这个过程中，若采用普通空气助燃，8体积的氮气进入窑炉并被加热至炉温，然后这些高温氮气又通过烟道排出，导致了大量的热量浪费，同时若炉温超过800℃,燃烧产生的NOX也大幅增加。

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