水泥生產(chǎn)線利用富氧燃燒即在燃燒的助燃空氣中加大氧含量，可以大大地改善燃燒條件，提高燃燒效率，減少大氣污染，因而是改善燃燒的較好方法之一。以滿足生產(chǎn)對(duì)火焰長(zhǎng)度及溫度場(chǎng)的要求。

富氧燃燒與用普通空氣燃燒不同：
1.高火焰溫度和黑度
2.加快燃燒速度，促進(jìn)燃燒安全
3.降低燃料的燃點(diǎn)溫度和減少燃盡時(shí)間
4.降低過量空氣系數(shù)，減少燃燒后的煙氣量。
二
富氧燃燒技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)：
1.提高火焰溫度

使用富氧、純氧燃燒技術(shù)可使氮?dú)饬繙p少，空氣量及煙氣量均顯著減少，故火焰溫度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而顯著提高，但氧濃度不宜過高，國(guó)內(nèi)外的研究均表明，氧氣的體積分?jǐn)?shù)在26%～30%左右時(shí)最佳，而氧濃度在26%～30%之間每提升一個(gè)百分點(diǎn)火焰溫度提高35℃。當(dāng)增氧助燃裝置產(chǎn)生的氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)在28%左右時(shí)，可以有效的將爐溫整體提高50℃左右。氧含量再增加到30%以上時(shí)，火焰溫度增加幅度較少，而制氧投資則猛增，經(jīng)濟(jì)效益不合算。
2.加快回轉(zhuǎn)窯燃燒速度與促進(jìn)燃燒完全
燃料在空氣中和在純氧中的燃燒速度相差甚大，如H2在純氧中的燃燒速度是在空氣中的2～4倍，天然氣則達(dá)10.2倍左右。用富氧、純氧燃燒技術(shù)，不僅能提高燃燒速度，獲得較好的熱傳導(dǎo)，同時(shí)溫度提高后，有利于燃燒反應(yīng)，促進(jìn)燃燒完全，從根本上消除煙塵污染。
3.降低燃料的燃點(diǎn)溫度
燃料的燃點(diǎn)溫度不是常數(shù)，如CO在空氣中的燃點(diǎn)為609℃，而在純氧中的燃點(diǎn)僅為388℃，所以采用富氧、純氧燃燒能提高火焰強(qiáng)度和增加釋放熱量等；
4.減少燃燒后的煙氣排量
用空氣助燃，占體積4/5的N2不參加助燃，且隨著燃燒帶走大量熱能，如用富氧氣體助燃，燃燒后的排氣量減少，從而提高了燃燒效率；

5.增加熱量利用率
富氧、純氧燃燒技術(shù)對(duì)熱量的利用率有所提高，如用普通空氣助燃，當(dāng)加熱溫度為1300℃時(shí)，其可利用的熱量為42%，而用26%的濃氧空氣助燃時(shí)，可利用量為56%，氧濃度在21%～30%之間其熱量利用率隨氧濃度提高而升高的最快,因此在這個(gè)氧濃度范圍內(nèi)對(duì)提高熱量利用率最佳，因此節(jié)能效果就越好。
6.降低空氣過剩系數(shù)
富氧、純氧燃燒隨著氧含量在空氣中增加，氮?dú)饬肯陆担�可適當(dāng)降低空氣的過剩系數(shù)，這樣，燃料消耗就相應(yīng)減少，從而節(jié)約能源；
7.輻射定律
由于富氧、純氧燃燒技術(shù)可使碳的燃點(diǎn)降低，燃燒完全而強(qiáng)烈，火焰充滿度好，提高爐膛的整體溫度，一個(gè)物體向周圍輻射的熱與該物體的絕對(duì)溫度的四次方成正比，這就是“四次方定律”。

能源和環(huán)境污染已是人們非常關(guān)注的問題，世界上各發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)早在幾十年前就已開始太規(guī)模地研究，并在生產(chǎn)各環(huán)節(jié)上加以控制。富氧燃燒即在燃燒的助燃空氣中加大氧含量，可以大大地改善燃燒條件，提高燃燒效率，減少大氣污染，因而是改善燃燒的較好方法之一。論文參考網(wǎng)。
　　 近年來，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家玻璃行業(yè)中的富氧及全氧燃燒技術(shù)研究及應(yīng)用已逐漸推廣，他們的研究結(jié)果表明，采用富氧燃燒或全氧燃燒技術(shù)，不僅節(jié)省燃料、減少?gòu)U氣及有害氣體的產(chǎn)生量，而且可以使產(chǎn)量提高，窯爐爐齡延長(zhǎng)，且玻璃成本下降。至于富氧燃燒技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用，還未見報(bào)導(dǎo)．為探討其應(yīng)用的可能性，本文通過理論分析對(duì)其在水泥回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用進(jìn)行初步探討。
　　 1富氧燃燒縮短燃料完全燃燒所需的時(shí)間
　　 增加空氣中氧氣的濃度，如氧的濃度能提高到25％，則煤粉的燃燒時(shí)問可大大縮短，為此，按無灰碳粒燃燒的計(jì)算公式 進(jìn)行估算 設(shè)τ1為當(dāng)空氣中氧氣的濃度為21% 時(shí)，碳粒完全燃燒所需的時(shí)間(s)τ1。設(shè)τ2為當(dāng)空氣中氧氣的濃度為25%時(shí)，碳粒完全燃燒所需的時(shí)間(s)τ2。
　　 τ1=ρδ/(8mD×0.21×1.428) (1)
　　 τ2=ρδ/(8mD×0.25×1.428) (2)
　　 式中：ρ為碳粒的密度(kg／m3)，δ為碳粒的顆粒直徑(m)；D為氧氣的擴(kuò)散系數(shù)(m2／s)；m為碳與氧的化學(xué)當(dāng)量E(0.375)；1．428為氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg／Nm3)。由(1)／(2)，得
　　 τ2=0.84τ1
　　 由此得出結(jié)論,如氧氣的濃度提高至25%時(shí)，煤粉的燃燒時(shí)問可縮短16%。在空間尺寸不變的情況下，由于煤粉燃盡時(shí)間縮短，煤粉燃盡的程度自然提高。這就減少了煤粉的不完全燃燒所造成的熱量損失，達(dá)到節(jié)能目的。另外CO、N 等有害氣體生成量相應(yīng)減少，有利于環(huán)保。
　　 2富氧燃燒提高了窯內(nèi)氣流對(duì)物料的輻射傳熱速率
　　 在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)火焙向物料傳熱的主要方式是輻射傳熱-而窯內(nèi)氣流對(duì)物料的輻射傳熱速率又主要取決于氣流的溫度和氣瘋的黑度，二者越高，輻射傳熱量越多，富氧燃燒能達(dá)此目的。由于空氣中氧氣的濃度提高，相應(yīng)可減少空氣量，使得進(jìn)燃燒室的N2量下降，火焰的總體積下降(即火焰的體積流量下降)。在燃料的加入量不變的情況下，火焰的溫度相應(yīng)提高，提高的程度主要取決于空氣中氧氣的濃度。
　　 如某廠水泥回轉(zhuǎn)窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為26t/h 煤耗為0.25 kg/kg熟料，每小時(shí)燒煤量6500kg，燃燒帶的過�？諝庀禂�(shù)為1.1。燃煤的理論空氣量為6Nm/kg(煤)。論文參考網(wǎng)。
　　 由此看出，需含氧氣為21%的空氣量：
　　 V=26000X0.25×6×1.1=42900Nm/h
　　 在此空氣中的含氧量=42900X21%=9009Nm/h。當(dāng)空氣中氧氣的濃度提高至25 時(shí)，所需的空氣量
　　 V=9009/0.25=36036Nm/h
　　 因此，空氣量減少16%
　　 進(jìn)入燃燒室的N2量相應(yīng)下降20%，使得火焰的總體積下降，在燃料的加入量不變的情況下，火焰溫度提高，提高的程度主要取決于空氣中氧的濃度，當(dāng)空氣中氧氣的濃度達(dá)到25%時(shí)，經(jīng)計(jì)算，火焰溫度可提高lO0℃左右。另外因入窯空氣量減少，使得火焰中CO2與H2O的體積百分比濃度升高，火焰的黑度也相應(yīng)增大。
　　 根據(jù)計(jì)算得知，當(dāng)助燃空氣中氧含量為25%時(shí)，CO2的體積百分濃度提高17.5%，水蒸汽的體積百分濃度相應(yīng)提高17.7% ，由于CO2與H2O的濃度均增加許多，火焰的黑度相應(yīng)增大，當(dāng)空氣中氧氣的濃度為21%時(shí)。火焰的黑度經(jīng)計(jì)算為0.2104，當(dāng)空氣中氧氣的濃度為25%時(shí)，火焰的黑度經(jīng)計(jì)算為0.2245。增加的程度約6%，火焰對(duì)物料的輻射傳熱量提高的程度大致計(jì)算如下：
　　 對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯來說，氣流對(duì)物料的輻射傳熱量由下式計(jì)算
　　 Qfm= 5.699×δgδm×［(Tg/1OO)4-(Tm/1OO)4]×Fm×ψg.m／(l-(1-δg)(1-δm )]W (3)
　　 式中；δg 為火焰的黑度, δm為物料的黑度。Tg為火焰的溫度(K)；Tm為物料的溫度(K)；Fm為火焰的表面積(即容器的內(nèi)表面積，m2 )；ψg.m為火焰對(duì)物料的輻射角系數(shù)。
　　 由于
　　 ψg.m = Fm／Fg×ψm.g 而ψm.g =1 (4)
　　 ψm.g為物料表面對(duì)火焰的輻射角系數(shù)；Fm為物料的表面積(m2 )。將式(4)代人式(3)并轉(zhuǎn)化為對(duì)流換熱的形式得：
　　 αgm= 5.699×δgδm×［(Tg/1OO)4-(Tm/1OO)4]／［(l-(1-δg)(1-δm )×ΔT] (5)
　　 式中，αgm為火焰對(duì)物料的輻射傳熱系數(shù)(W／m .℃)；ΔT為燃燒帶火焰溫度與該帶物料溫度之差。
　　 由公式(5)計(jì)算，當(dāng)空氣中氧氣的濃度為2l% 時(shí)：
　　 αgm=257．4 W／m2·℃
　　 當(dāng)空氣中氧氣的濃度為25% 時(shí):
　　 αgm=310 W／m2·℃
　　 由此看出，水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒帶火焰對(duì)物料的輻射傳熱量提高的程度應(yīng)為20.4% 。回轉(zhuǎn)窯其他各帶的輻射傳熱量都相應(yīng)提高，提高的幅度不會(huì)相差很大。
　　 3 討論
　　 為使生料完成一系列的物理化學(xué)過程變成質(zhì)量較高的熟料．必須在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)保持一定溫度，并供給物料一定熱量以及一定范圍內(nèi)保持足夠的反應(yīng)時(shí)間，這就要求煤粉燃燒后造成高溫的同時(shí)，形成的火焰有一定長(zhǎng)度、形狀和穩(wěn)定性，以滿足水泥生產(chǎn)的工藝要求。
　　 富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用，一方面可使火焰溫度及黑度提高，從而加大火焰對(duì)物料的輻射傳熱能力．有利于水泥生產(chǎn)。同時(shí)因減少空氣用量，以及煤燃燼程度的提高，使燃料的燃燒效率提高，達(dá)到節(jié)能降耗減少污染的目的。但另一方面，由于煤燃燒速度的提高，使火焰長(zhǎng)度縮短，若操作不當(dāng)。論文參考網(wǎng)。易造成短焰急燒，使高溫部分過于集中，易燒垮“窯皮”及襯料，不利于窯的長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)由于氮?dú)獾臏p少，導(dǎo)致窯內(nèi)對(duì)流減弱，不利于對(duì)流傳熱，并增加窯內(nèi)溫度的不均勻性和易產(chǎn)生熱斑。為充分發(fā)揮富氧燃燒的優(yōu)勢(shì)而避免帶來不利影響。必須在燃燒
　　 水泥設(shè)備及工藝操作方面作相應(yīng)調(diào)整，如采用新型的適于富氧燃燒的燃煤噴槍�；蛟诿喝紵龝r(shí)適當(dāng)提高煤將噴出的速度，并努力實(shí)現(xiàn)煙氣循環(huán)利用，加大窯內(nèi)氣流動(dòng)量，改善窯內(nèi)對(duì)流傳熱等等。以滿足生產(chǎn)對(duì)火焰長(zhǎng)度及溫度場(chǎng)的要求。
　　 當(dāng)然，富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用還將受到制氧設(shè)備及成本的限制。但隨著社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的日趨強(qiáng)烈，以及高效制氧技術(shù)的發(fā)展，富氧燃燒在水泥窯的應(yīng)用將有可能成為現(xiàn)實(shí)。
　　 4 結(jié)束語(yǔ)
　　 富氧燃燒可改善回轉(zhuǎn)窯煤的燃燒條件，縮短燃燒所需時(shí)間，實(shí)現(xiàn)燃料的完全燃燒。同時(shí)也可使傳熱速率大幅度提高，因此有利于水泥生產(chǎn)，此外，采用富氧燃燒，可使廢氣排放量及CO、NO 等有害氣體的產(chǎn)生量下降。有利于水泥生產(chǎn)線節(jié)能環(huán)保，但富氧空氣的引入不可避免地會(huì)政變水泥的原有工況條件，因而在操作及設(shè)備方面必須作相應(yīng)的調(diào)整，以滿足水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)中所要求的火焰及溫度場(chǎng)要求。

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