富氧燃燒是指在助燃空氣中，人為增加氧氣濃度（通常從空氣中約21%的氧氣含量提高到22%-95%不等），減少或替代部分氮?dú)?，從而?yōu)化燃燒過程的技術(shù)。它與使用普通空氣的常規(guī)燃燒有本質(zhì)區(qū)別。
      鋼鐵行業(yè)中的富氧燃燒技術(shù)。是一項(xiàng)對現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)至關(guān)重要的節(jié)能、增產(chǎn)和減排技術(shù)。而在三廢焚燒行業(yè)的應(yīng)用與鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用目的大不相同，其核心目標(biāo)從“冶煉和加熱”轉(zhuǎn)向了 “徹底銷毀有害物質(zhì)、減少二次污染、并實(shí)現(xiàn)能量回收”。

• 提高火焰溫度和熱效率：

  
  

• 氮?dú)獠粎⑴c燃燒，但會吸收大量熱量并被排放掉。減少氮?dú)獗壤?，意味著熱量更集中地用于加熱物料，火焰溫度可顯著提高（通?？蛇_(dá)100-200°C）。
• 這使得鋼水、鋼坯等被加熱物體能更快達(dá)到目標(biāo)溫度，縮短冶煉或加熱時(shí)間。

  
  

• 增強(qiáng)燃燒強(qiáng)度與產(chǎn)量：

  
  

• 更高的氧氣濃度加速了燃料的氧化反應(yīng)，燃燒更劇烈、更充分。
• 對于煉鋼電爐或轉(zhuǎn)爐，富氧可以強(qiáng)化爐內(nèi)反應(yīng)，提高生產(chǎn)效率，增加單位時(shí)間產(chǎn)量。

  
  

• 大幅節(jié)能降耗：

  
  

• 由于熱效率提高和燃燒時(shí)間縮短，達(dá)到同樣生產(chǎn)目標(biāo)所需的燃料（如煤粉、天然氣）消耗量降低，節(jié)能效果顯著，通?？蛇_(dá)3%-15%。
• 煙氣量因氮?dú)鉁p少而大幅下降（可減少20%-70%），排煙熱損失也相應(yīng)減少。

  
  

• 改善燃燒產(chǎn)物，利于環(huán)保：

  
  

• 減少氮氧化物排放：由于氮?dú)饪偭繙p少，在高溫下生成的Nox（熱力型NOx）源頭被抑制，有利于滿足更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
• 提高煙氣中CO濃度：煙氣體積變小，CO濃度顯著增高。這為后續(xù)的碳捕集、利用與封存（CCUS） 創(chuàng)造了有利條件，是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)路徑之一。

  
  

• 提高燃料適應(yīng)性和燃燒穩(wěn)定性：

  
  

• 對低熱值燃料（如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣）的燃燒有良好的助燃效果，能使原本難以穩(wěn)定燃燒的廢氣得到高效利用。

  
  

02 、在鋼鐵生產(chǎn)中的主要應(yīng)用環(huán)節(jié)

• 高爐煉鐵：

  
  

• 高爐富氧噴煤：這是最經(jīng)典、最廣泛的應(yīng)用。向高爐風(fēng)中加入氧氣，可以提高爐缸溫度，從而允許噴入更多的煤粉來替代昂貴的焦炭，顯著降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，富氧能強(qiáng)化冶煉，提高高爐利用系數(shù)（即產(chǎn)量）。

  
  

• 電弧爐煉鋼：

  
  

• 通過爐壁或爐門噴槍向熔池內(nèi)噴吹氧氣，用于助燃、切割廢鋼、加速脫碳和造泡沫渣。富氧能縮短冶煉周期，降低電耗，是現(xiàn)代高效電爐的標(biāo)配技術(shù)。

  
  

• 轉(zhuǎn)爐煉鋼：

  
  

• 頂吹或底吹富氧甚至純氧，是LD（氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐）工藝的核心。它強(qiáng)烈氧化鐵水中的碳、硅、磷等元素，是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的主流工藝。

  
  

• 軋鋼加熱爐：

  
  

• 在板坯、方坯等軋制前的加熱爐中采用富氧燃燒，可以加快加熱速度，提高爐溫均勻性，減少氧化燒損，從而提高軋材質(zhì)量和產(chǎn)量。

  
  

03、在鋼鐵行業(yè)中的主要挑戰(zhàn)與實(shí)施要點(diǎn)

• 成本問題：

  
  

• 氧氣的制備（通過空分設(shè)備）需要消耗大量電能，制氧成本是實(shí)施富氧燃燒技術(shù)最主要的運(yùn)行成本。必須在節(jié)能效益和制氧成本之間找到最佳經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)（最佳富氧率）。

  
  

• 安全與設(shè)備要求：

  
  

• 氧氣是強(qiáng)氧化劑，對輸送管道、閥門、燃燒器的材料和密封性要求極高，需嚴(yán)格防止泄漏和回火，確保安全。
• 高溫對爐襯耐火材料的壽命可能產(chǎn)生不利影響，需要選擇合適的耐火材料。

  
  

• 工藝控制復(fù)雜性：

  
  

• 富氧改變了爐內(nèi)熱力學(xué)和動力學(xué)條件，需要精確控制氧氣濃度、流量和噴吹方式，否則可能導(dǎo)致溫度分布不均、局部過燒或污染物生成模式改變等問題。

  
  

04、富氧燃燒在鋼鐵行業(yè)中未來技術(shù)發(fā)展趨勢

• 與CCUS深度結(jié)合：

  
  

• 富氧燃燒產(chǎn)生的高濃度CO煙氣，使其成為鋼鐵廠最經(jīng)濟(jì)可行的碳捕集技術(shù)之一。未來“富氧燃燒+CCUS”將是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度脫碳的重要技術(shù)組合。

  
  

• 全氧燃燒：

  
  

• 在部分對煙氣要求極高的特殊熱處理環(huán)節(jié)，使用接近純氧的助燃?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)近乎零氮氧化物排放和極高的熱效率。

  
  

• 智能化控制：

  
  

• 結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能模型，根據(jù)實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)動態(tài)優(yōu)化富氧率和燃料配比，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

  
  

二、在三廢焚燒中的應(yīng)用01、應(yīng)用的核心目標(biāo)與優(yōu)勢

• 確保徹底銷毀，提升破壞去除效率：

  
  

• 對于難分解的持久性有機(jī)污染物或高濃度廢氣/液，需要極高的溫度和足夠的停留時(shí)間。富氧燃燒產(chǎn)生的高溫火焰（通常可比空氣燃燒高100-300°C）能確保有毒有害物質(zhì)被完全熱分解，達(dá)到99.99%以上的破壞去除效率，滿足最嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)。

  
  

• 擴(kuò)大處理能力，應(yīng)對高峰負(fù)荷：

  
  

• 在現(xiàn)有焚燒爐結(jié)構(gòu)不變的情況下，使用富氧空氣可以大幅提高爐膛的熱處理能力。這對于處理量突然增加或處理高熱值廢物時(shí)非常有效，無需擴(kuò)建設(shè)備。

  
  

• 顯著節(jié)能與能量回收：

  
  

• 大幅降低輔助燃料消耗：由于燃燒溫度高、效率高，為維持爐溫所需的天然氣、燃油等輔助燃料用量可減少20%-50%，運(yùn)行成本顯著下降。
• 煙氣量大幅減少：這是最突出的優(yōu)勢之一。氮?dú)饬繙p少可使煙氣體積減少達(dá)30%-70%。這意味著：

  
  

• 后續(xù)煙氣處理系統(tǒng)（如急冷塔、洗滌塔、布袋除塵器、風(fēng)機(jī)等）的規(guī)模可以縮小，投資和運(yùn)行成本降低。
• 排煙熱損失小，若配備余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)更高、更穩(wěn)定。

  
  

• 改善排放特性，利于環(huán)保達(dá)標(biāo)：

  
  

• 抑制熱力型NOx生成：原理同前，通過減少氮?dú)鈦韽母旧弦种聘邷叵翹與O的反應(yīng)。這對于需要低溫尾氣處理的焚燒爐尤其重要。
• 減少二噁英風(fēng)險(xiǎn)：更高的溫度和更充分的燃燒能有效避免不完全燃燒，減少二噁英前驅(qū)物的生成。同時(shí)，煙氣量減少也提高了急冷塔的降溫效率，幫助快速穿越二噁英再合成的溫度區(qū)間（250-450°C）。
• 提高CO濃度，利于碳捕集：同樣，對于有碳減排要求的大型化工園區(qū)危廢焚燒中心，富氧焚燒產(chǎn)生的高濃度CO煙氣為后續(xù)實(shí)施碳捕集封存提供了便利。

  
  

02、 在三廢焚燒行業(yè)中主要應(yīng)用場景

• 高濃度有機(jī)廢液焚燒：

  
  

• 化工、制藥、農(nóng)藥行業(yè)產(chǎn)生的廢溶劑、廢母液等，往往熱值高但成分復(fù)雜。富氧焚燒能確保其完全分解，同時(shí)回收大量熱能。

  
  

• 化工/石化工藝尾氣處理：

  
  

• 含有HS、有機(jī)硫、苯系物、鹵代烴等有毒成分的尾氣。富氧環(huán)境能實(shí)現(xiàn)更徹底的氧化，將硫轉(zhuǎn)化為SO以便后續(xù)脫除，將有機(jī)物徹底礦化為CO和HO。

  
  

• 危險(xiǎn)廢物焚燒：

  
  

• 處理醫(yī)療廢物、實(shí)驗(yàn)室廢物、沾染物等。富氧技術(shù)能更好地應(yīng)對進(jìn)料成分和熱值的波動，保證焚燒室溫度始終維持在法規(guī)要求的高溫（如1100°C以上），確保無害化。

  
  

• 廢氣熱氧化系統(tǒng)：

  
  

• RTO（蓄熱式熱氧化爐）和TO（直燃式熱氧化爐）處理低濃度VOCs時(shí)，采用富氧技術(shù)可以應(yīng)對濃度波動，在VOCs濃度不足時(shí)減少輔助燃料消耗，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

  
  

03、 實(shí)施模式與關(guān)鍵技術(shù)

• 富氧添加方式：

  
  

• 整體富氧：將氧氣混入助燃空氣中，整體提高進(jìn)入燃燒器的氧濃度。這是最常見的方式。
• 局部富氧/氧氣噴槍：在焚燒爐的關(guān)鍵區(qū)域（如火焰根部、二次燃燒室入口）增設(shè)氧氣噴槍。用于強(qiáng)化局部混合與燃燒，更靈活，氧氣利用率高。

  
  

• 關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)：

  
  

• 燃燒器設(shè)計(jì)：必須使用專為富氧環(huán)境設(shè)計(jì)的燃燒器。普通空氣燃燒器直接用于富氧環(huán)境會導(dǎo)致火焰過短、溫度過高，損壞燃燒器本身或爐墻。富氧燃燒器需優(yōu)化燃料與氧氣的混合速率和流場。
• 爐襯材料：更高的火焰溫度和輻射熱通量對耐火材料提出了更高要求，需選用更高等級的耐火磚或澆注料。
• 自動化控制：需要更精密的控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測爐溫、煙氣含氧量，動態(tài)調(diào)節(jié)氧氣和燃料的配比，確保安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

  
  

04、 面臨的挑戰(zhàn)與考量

• 經(jīng)濟(jì)性平衡：

  
  

• 核心矛盾：氧氣成本 vs. 燃料節(jié)省和系統(tǒng)規(guī)模減小帶來的收益。項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性高度依賴于當(dāng)?shù)仉妰r(jià)（制氧成本）、燃料價(jià)格以及環(huán)保要求。通常在高燃料成本或嚴(yán)格的排放限值地區(qū)更具吸引力。

  
  

• 安全風(fēng)險(xiǎn)：

  
  

• 氧氣系統(tǒng)的泄漏風(fēng)險(xiǎn)、回火風(fēng)險(xiǎn)極高。需要嚴(yán)格的工程規(guī)范、高品質(zhì)的材料（如不銹鋼管道、銅基合金閥門）和完善的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)。

  
  

• 系統(tǒng)集成復(fù)雜性：

  
  

• 對現(xiàn)有焚燒爐進(jìn)行富氧改造時(shí)，需要全面評估爐體結(jié)構(gòu)、耐火材料、燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)的匹配性，可能是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

  
  

三、總結(jié)