一、 富氧助燃的燃烧机理

富氧助燃节能装置是一种在工业炉窑和工业锅炉上采用增氧燃烧的技术。所增加的氧气是以利用空气中各组分气体透过气体分离膜时的渗透速率不同，在压力差的驱动下使空气中的氧气优先通过气体分离膜而得到的富氧气体，富氧气体的浓度为28～30%。常规燃烧中空气仅有20.9%的氧气参与燃烧过程，而约为78%的氮气吸收大量燃烧反应放出的热量，并作为烟气排放，造成能源浪费。加装膜法制氧、富氧助燃节能装置后，整体助燃空气量减少（相应的氮气量减少），烟气排放量减少，火焰温度随着燃烧空气中的氧气比例增加而提高。采用26%的富氧气体进行增氧助燃是富氧燃烧技术中最为经济的一种方式。水泥回转窑应用富氧助燃节置节能改造目的1.改善炉膛内的燃烧工况，提高火焰温度，节约燃煤，降低能耗；提高燃烧效率；2.可以燃用低质煤、降低运行成本；3.提高产品产量和产品品质；4.降低烟气和二氧化碳的排放量。

二、 富氧助燃的装置

    膜法制氧富氧助燃节能装置主要由空气过滤器、高压通风机、膜法制氧器、真空泵、汽水分离器、富氧稳定罐、预热器、富氧喷嘴、微电脑控制柜等组成。该装置从空气中分离出氧浓度为28～30%。富氧流量范围25m3/h ～50000m3/h。

本技术不改变炉窑结构，窑头燃烧器采用全富氧助燃技术、分解炉窑采用局部增氧或局部全富氧助燃技术，节能率可达8-12%。

三、实施可行性、安全性和可靠性分析

1．实施可行性分析

经过国内科研中心多年的不断创新、完善和数十家工业炉窑和工业锅炉用户的实际应用证明，其技术已经成熟、可行，而且现场实施改造和运行是比较简单的，仅需在回转窑附近增设一套膜法富氧助燃系统即可，对炉窑无任何副作用。

2．实施安全性分析

关于富氧使用的安全性，包括两部分：一是现场安装过程中的安全性，另一是使用过程中的安全性。事实上，只要富氧浓度低于30%，现场安装过程和使用过程均不会出现任何不安全隐患。

3．实施可靠性分析

富氧助燃由最初的理论研究到最终的实际应用，遇到很多困难，经过不断努力，现已完全成熟，并成功推向市场。目前我们主要进行了如下方面的完善：

（1）增加了控制和报警系统

本系统对每一个环节均增加了控制和报警系统，确保系统运行万无一失。而且操作可以手动，也可以全自动。

（2）系统运行管理更加规范

我们根据回转窑的使用要求制定了《膜法富氧燃烧系统简介及用于水泥回转窑的技术操作规程、设备维护保养及安全制度》。由于整个系统操作比较简单，仅通风机、真空泵、罗茨风机和管道泵需日常维护，其它均免维护，而且整个系统均处于监控之中，出现问题会立刻报警。所以只要司炉工严格按使用说明书操作，整个系统会连续正常运行。

四、设备日常维修费用

    富氧助燃节能装置的膜组件、汽水分离器、脱湿器、富氧气体缓冲储罐等在整个设备所使用年限中不需要进行维修。

    水环式真空泵日常维修只需定期更换密封填料和充填润滑脂，离心式通风机、罗茨鼓风机日常维修费为机油的定期更换，该费用较低可以省略不计。

    组合式自洁空气过滤器每年需要更换滤筒，过滤器共有滤筒。

水环式真空泵、离心式通风机、罗茨鼓风机的大修费用不含在内。

    本装置界区内仅有真空泵和风机产生噪音约80db，不需专人看管，不必消音，废气不但没有，还能消除烟尘污染，真空泵循环水可以回收利用等。此方案采用以低质煤代替烟煤，燃烧节能效果明显，符合国家节能减排政策。

五、节能分效融资租赁方式及效益分析

    1.租赁方式

出租人向承租人指定的供应商购买租赁物并支付租赁物购买款，同时将租赁物出租给承租人使用，承租人按约定向出租人支付租金，租金按照合同约定的节能效益部分中支付。租赁期满，承租人以名义价格人民币1元取得租赁物所有权，出租人向承租人出具租赁物所有权转让证明。

    2.企业效益分析

一般情况下，节煤率可达到8%-12%，以水泥企业回转窑日产5000t为例，按最低节煤率8%计算：

(1).出租方给企业开具全额增值税发票，如给企业开具1500万增值税发票，企业可抵扣进项税210万左右。

(2).按合同约定的节能分效比例，企业每年可以拿到的收益大约为200-300万左右。

综上所述，企业当年可得到的直接效益约为400-500万左右。

(3).节能设备所有权属：合同期间所有权归出租人所有，合同结束后出租人以名义价格人民币1元转让给企业，并出具《所有权转移证明》。

(4).节能资产会计处理：根据《租赁会计准则》，合同期间企业将节能资产记入“融资租入固定资产”项下，并按规定计提折旧。

(5).出租人按期向企业收取租金，向企业开具增值税发票，企业可根据《融资租赁合同》、租金付款凭证以及增值税发票向当地税务机关申报增值税抵扣。

    3.企业风险分析

富氧燃烧技术装置由生产厂家保证，资金由节能公司提供，支付的租金是按照合同约定的节能效益部分提供，企业不承担任何技术风险、资金风险。

六、案例运营情况

    1.天瑞集团汝州水泥有限公司运营效果

天瑞集团汝州水泥有限公司5000t/d新型干法水泥熟料生产线于2005年投运，2012年加装了烟台华盛燃烧设备工程有限公司生产的MZYR-12000型膜法制氧富氧助燃节能装置，该装置2012年8月18日投入试运行。经过近三个月的试运行，在2012年11月14日至11月18日进行120小时无富氧空白连续运行对比测试，吨熟料消耗138.94公斤实物煤。随后在2012年11月19日至11月24日进行了144小时有富氧连续运行对比测试，吨熟料消耗125.48公斤实物煤。双方认可的节煤率为8.18%。熟料抗压强度提高，通过在线仪表进行测试，加装富氧助燃装置后，水泥窑排放烟气中氮氧化物浓度降低了15.64%，二氧化碳浓度降低了7.71%，同时烟气流量降低了2.28%，总烟气排放量有所减少，取得了较好排放效益，烟气排放指标都呈下降趋势。加装富氧后并不影响余热发电，各项指标均达到了合同要求。

    

      汝州天瑞现场图片

    2.都江堰拉法基水泥有限公司运营效果

都江堰拉法基水泥有限公司的5000t/d新型干法水泥熟料生产线于2008年投入运行，2013年加装了烟台华盛燃烧设备工程有限公司生产的MZYR-12000型膜法制氧富氧助燃节能装置，于2013年4月26日投入试运行。调试阶段，综合节煤率已经达到8%以上。

     都江堰拉法基水泥现场图片

    3.济钢耐火材料有限公司

2009年8月我公司生产的MZYR-500膜法制氧-富氧助燃节能装置在济钢￠302×52石灰回转炉窑成功投入运行至今，节能率达10.31%，提高产量12.34%，该项目填补国内空白，并通过省级鉴定。现第二台富氧助燃装置已正式投入运行。

    4.河北省龙凤山炉料厂

2011年11月，我公司生产的MZYR-1000膜法制氧-富氧助燃节能装置在河北龙凤山炉料厂一台￠4×62m石灰回转炉窑，并成功投入运行，节能率在8%以上。

    5.烟台海洋水泥有限公司

2011年4月1日，全国首台水泥回转炉窑“MZYR-2500局部全富氧助燃节能项目”在山东烟台海洋水泥有限公司投入运行，填补了国内技术空白。经对比测试表明，在不增加燃料的前提下，炉窑火焰温度相对提高180-220℃，平均达到200℃，可节约燃煤11.19%，节能率达到10.03%，水泥回转窑单台年节煤达5169吨。

综上所述，干法水泥炉窑加装富氧助燃节能效果是明显的，是水泥炉窑节能减排的必由之路。

来源：河南嘉和节能科技有限公司  烟台华盛燃烧设备工程有限公司