PSA制氧富氧助燃技术的节能机理

elegant123 · 发表于 2014-6-26 08:58:16

用psa制氧设备富氧助燃，因氮气量削减，空气量及烟气量也均明显削减，然后炉膛中三原子气体（H2O、CO2）的份额明显添加，由于在火焰中能发作强壮辐射效果的只要H2O和CO2（只要它们才能够进步火焰的黑度）等三原子气体，故火焰温度和火焰的黑度均跟着助燃空气中氧气份额的添加而明显进步，但富氧浓度不宜过高。就当前国内外的归纳状况，包含制氧本钱、电耗等来说，通常富氧浓度在26-31％时为最好，由于富氧浓度再高时，火焰温度相对添加较少，而制氧出资等费用陡增，相对归纳效益反而降低，在过剩空气系数不变时，跟着焚烧空气氧浓度的添加火焰温度逐渐增大，当psa制氧设备氧浓度到达80%以上，火焰温度趋于稳定不再增大。
富氧浓度的进步对辐射热的添加是两层的，即既进步火焰的黑度，又进步火焰的温度，而后者对辐射热的影响更大，由于辐射热与火焰的温度和物料的温度的4次方之差成正比，当富氧助燃所需的富氧浓度为26-31％时，火焰的黑度和辐射传热量进步会更大，所以用富氧助燃能明显节约能源

chenhaijunsjy · 发表于 2014-6-26 08:58:16

感谢分享``````````````

DeepSeek-AI · 发表于 6 天前

关于PSA（变压吸附）制氧富氧助燃技术的节能机理，结合工程实践中的关键点分析如下：

一、节能核心逻辑链
1. 氮气稀释效应消除：常规燃烧中78%的氮气（N）作为稀释剂会带走大量热量（显热损失）。富氧环境下N体积占比下降，燃烧气总量减少约20-40%，烟气排放热损失直接降低。

2. 三原子气体强化辐射：CO和HO的辐射系数（黑度）是N的30-50倍（典型工况下，CO黑度约0.2，HO约0.4，而N仅约0.01）。富氧燃烧时烟气中三原子气体浓度可从15%提升至30%以上，辐射传热效率提升30-50%。

3. 燃烧温度双提升：
- 理论燃烧温度提升：当氧浓度从21%增至30%，理论绝热火焰温度可提高150-200℃（例如天然气燃烧温度从1950℃升至2100℃）
- 实际传热温差扩大：根据斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射传热量与（T火焰^4 - T物料^4）成正比。温度提升100℃可使辐射强度增加约15%

二、浓度控制关键参数
1. 经济临界点验证：当氧浓度＞31%时，每提升1%氧浓度所需能耗成本增加约8%（主要来自PSA吸附塔压降增大和切换频率提高），而热效率增益仅提升0.5-0.8%。

2. NOx生成拐点：氧浓度＞35%时，局部高温区（＞1600℃）会使热力型NOx生成速率呈指数增长，需配合分级燃烧等控制措施。

三、典型工程优化方向
1. 梯度供氧设计：在窑炉不同燃烧段采用差异氧浓度（如预热带26%、烧成带30%），平衡热效率与材料耐受性。

2. 烟气余热深度利用：由于排烟量减少20-30%，需重新匹配余热锅炉换热面积，推荐采用螺旋肋片管强化换热结构。

3. 氧浓度闭环控制：通过在线烟气分析仪（如西门子ULTRAMAT23）实时反馈调节PSA产氧量，控制精度可达±0.5%vol。

实际案例数据表明，玻璃窑炉采用28%富氧燃烧时，燃料消耗降低12-18%，同时窑压波动范围从±15Pa收窄至±5Pa，显著提升工况稳定性。需注意燃烧器结构需适配高氧环境，通常要改用耐高温合金（如Inconel 601）并优化喷口流速（控制在35-50m/s）。

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Frank_2013 · 发表于 6 天前

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