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只有站在烟台华盛燃烧设备工程有限公司生产的富氧设备面前,你才明白何为“重量级”:近30米长的机身长度,十几吨的吨位重量,这台被称为“膜法富氧助燃节能装置”的设备书写了该技术富氧流量最大的“中国纪录”。外表略显粗犷的设备“内芯”,却是细腻十足:这边空气进入,那边氧气出来,神奇的物理化学反应支持的是15%左右节能效率的提升。
“膜法制氧、富氧助燃节能技术是燃烧领域的二次革命”,几十年技术积淀集于一台设备,通过协同创新与自主创新最终研发成功,“富氧助燃节能装置”并不缺乏漫长的往事和刻骨铭心的细节,但对发明者、该公司董事长姜政华来说,设备的意义并不仅仅是行业专业眼中的“国际同类产品的先进水平”如此简单,更在于它拥有改变燃烧领域的现状,对当下牵动国人神经的节能减排提供了一剂良方。
用“资源的创造性技术”膜法富氧燃烧技术对付雾霾,如何拨开云雾见天日?
“新式武器”亮相
“这是最好的时代,这是最坏的时代,这是智慧的时代,这是愚蠢的时代。”以狄更斯在《双城记》中的开篇之语形容当下的雾霾治理非常贴切:一方面雾锁中国,亟待科技发力;另一方面政府出手,召唤减排新品的出现。而被发达国家称为“资源的创造性技术”的富氧燃烧技术自然站到了舞台中央。
2009年底,中国膜法富氧助燃技术的顶尖之作在华盛诞生,“膜法富氧助燃技术是近代燃烧领域的新突破,它可使燃料中的挥发份和没燃尽的碳粒子在富氧中充分燃烧,极大地转化成热能,并降低燃烧后的排气量、粉尘量和二氧化碳。”据公司董事长姜政华介绍,富氧助燃已成为水泥、建材、钢铁、有色冶金、玻纤各种工业锅炉(窑炉)的节能集成技术。
“新式武器”甫一亮相,注定与众不同。
2012年8月18日,一种名为“MZYR-12000富氧助燃节能装置”在中国企业500强河南天瑞集团汝州水泥有限公司日产5000吨的水泥回转窑上投入试运行。这是目前我国水泥炉窑配备的最大膜法富氧助燃装置。
何为膜法富氧助燃?
“氧浓度大于21%、小于40%的气体称为富氧助燃技术”,姜政华向记者揭示了富氧助燃的神奇过程:“当氧浓度大于21%、小于40%的气体称为富氧。在燃烧设备最需要富氧的地方局部增氧助燃的过程称为富氧助燃。”他强调:“在助燃空气中没增加1%的氧气,则相应减少4%的氮气,所以富氧燃烧提高燃烧效率,减少废气排放是环保的选择。”
燃烧是人类获取能源的主要途径,世界上80%以上的能源都来自燃烧,而这更是中国以火电为主体的能源现状。人类通过燃烧获得能量的同时,也产生了大量温室气体和酸性气体,而这些是造成雾霾的重要原因之一。富氧助燃恰恰是近代燃烧的新突破,它使燃料中的挥发份和没燃尽的碳粒子在富氧中充分燃烧,在不增加燃料的前提下,火焰温度提高100—350℃,使燃烧速度加快,热辐射迅速增强的技术。从某种程度上,推广富氧助燃正是最贴合中国能源国情的“中国道路”。
送给环保者的一份礼物
人们并没有想到,安装在河南天瑞水泥设备上的装置能够产生如此之功效。
经效果试验,炉窑火焰温度提高了200℃,二次风温提高100℃,节煤率达到8.18%。通过在线仪表进行测试,该公司加装富氧助燃装置后,水泥窑排放烟气中NOx浓度降低了15.64%,二氧化硫浓度降低了7.71%,同时烟气流速降低了2.28%,烟气排放等各项指标达到了设计要求。
“2012年11月25日水泥窑富氧煅烧投入正式运行。从11月25日到12月2日,又进行了192小时的正式有富氧运行观察,节煤率达到了10.19%。从2012年11月25日正式投入运行,至2013年1月9日停窑检修,平均日产孰料提高约200t/d左右,平均节煤率为10.73%。”使用富氧煅烧后,天瑞集团水泥有限公司总工贾华平如是说,“炉窑操作运行稳定;窑内热负荷稳定;窑皮稳定;熟料质量稳定并有提高;熟料的外观颜色明显改善;有提高熟料产量的能力;不影响低温余热发电工作;向大气排放的主要指标均呈下降趋势。”
“填补了该领域的国内空白,达到国际同类产品的领先水平。”这是姜政华带领公司技术人员研发设备的科技高度,更是带给环保领域一份礼物,“这台装置采用了国内最新的技术制造,首次把膜法制氧装置大型化,为了保障在恶劣环境下的使用,他们精心设计了自洁式PLC控制空气过滤装置,可确保膜组件的使用寿命长达10年以上。同时,该装置还首次采用了大型集成化膜组件,可使富氧流量每小时达到24000立方米,能满足日产10000吨水泥炉窑和企业自备热电联产每小时450吨以下的锅炉使用。据了解,局部全富氧助燃技术的应用,不仅让工业炉窑节能率达到10%—15%,也使设备的性价比更加合理。”
膜法富氧助燃技术为什么这么省?
减少烟气排放,减少燃料投入,在“两头瘦身”的前提下,富氧燃烧技术却能神奇的将燃烧效率和产出大幅度增加,原因何在?
空气中氧气的体积含量约为21%,氮气与极少量的惰性气体的体积含量约为79%,在燃烧过程中,真正参与燃烧反应的只有约占空气体积21%的氧气,而占空气体积79%的氮气和惰性气体不但不能助燃,还会在燃烧过程中带走大量的热量,所以严重制约了工业炉窑的热效率。在工业炉窑中使用富氧燃烧技术后,不参与燃烧反应的氮气量大大减小,因此由氮气带走的热损失也大大减小,节省了加热部分氮气所需的燃料量,还将从根本上改善炉膛内部燃料的分布及燃烧状态。
燃料在燃烧时因缺氧会导致设备热效率低下,因此造成了极大的能源浪费。研究资料表明,煤炭(包括油品、天然气)在氧浓度为26%时燃烧最完全,速度最快,温度最高,热辐量强度最大。而膜法制氧、富氧助燃的燃烧机理就是高分子膜在压力差的作用下,使空气中的氧气优先通过,送入燃烧设备中,从而提高工业炉窑内氧气的含量,使燃料在燃烧中最大化地转为热能,大幅度提高工业炉窑的燃烧效率,由此达到节能之目的。
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