富氧燃燒是水泥行業(yè)國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推廣項目，富氧燃燒對改善水泥回轉(zhuǎn)窯因協(xié)同處置廢棄物可能產(chǎn)生的熟料產(chǎn)量無法提高、質(zhì)量受到影響、單位熟料熱耗增加等現(xiàn)象具有很好的應(yīng)用效果。為進(jìn)一步提升熟料生產(chǎn)節(jié)能減排效益，某水泥廠對一線2500t/d熟料生產(chǎn)線進(jìn)行富氧燃燒技改，引入了“變壓吸附制氧技術(shù)”，即利用鋰基制氧吸附劑對空氣中各組分選擇性的不同，在壓力差驅(qū)動下，使空氣中的氧氣分子被提取出來，獲得氧氣濃度和流量均十分穩(wěn)定的富氧空氣。富氧燃燒過程中因氧氣含量增加，燃燒速度加快，燃燒過程得到強(qiáng)化，熱輻射迅速增強(qiáng)，燃盡率和熱效率得到提高。同時空氣量及煙氣量均顯著減少，火焰溫度、火焰黑度和輻射熱均隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而顯著提高，以實現(xiàn)節(jié)能降耗減排、延長窯運(yùn)行周期等目的，取得了滿意的效果。
該公司一線熟料生產(chǎn)線設(shè)計產(chǎn)能2500t/d，實際產(chǎn)能2800t/d，主要生產(chǎn)低堿水泥，原料配料中黏土的堿含量比較高，原料配料中大部分黏土改用風(fēng)化巖，風(fēng)化巖配料的生料易燒性比較差，熟料f-CaO波動大，嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量。
一線低堿生料配比見表1。熟料率值控制：KH=0.90，SM=2.60，IM=1.50。
表1 生產(chǎn)低堿水泥時生料配料%
主機(jī)設(shè)備配置：
回轉(zhuǎn)窯：Φ4.0m×60m；燃燒器：皮拉德；篦冷機(jī)：第三代LY32216；預(yù)熱器：單系列五級預(yù)熱器和管道式分解爐。
此次改造工藝流程主要由兩部分組成，第一部分是生成所需的富氧空氣，第二部分是將合格的富氧空氣輸送到窯頭和分解爐底部。
富氧系統(tǒng)剛開始調(diào)試使用時窯頭和窯尾富氧用量比例為7∶3，運(yùn)行壓力23kPa，富氧總量2400Nm3/h，氧含量為31%（以上參數(shù)檢測位置在磁懸浮離心式鼓風(fēng)機(jī)出口）。使用富氧后窯頭火焰亮度增加，火焰變短，窯皮由15m減少到14.5m，f-CaO合格率提高；但窯尾SNCR系統(tǒng)在控制同等NOx排放量時氨水耗用量增加150 L/h左右，經(jīng)分析氨水多用應(yīng)該和分解爐底部的四根富氧管道的使用有關(guān)，該四根富氧管道布置與前期為降低NOx排放而進(jìn)行的分級燃燒改造工藝相違背，因此停止向窯尾輸送富氧，在鼓風(fēng)機(jī)壓力允許的情況下加到窯頭富氧輸送管道，輸送壓力增加到36kPa，輸送量達(dá)2000Nm3/h。停止向窯尾輸送富氧后SNCR系統(tǒng)氨水使用量恢復(fù)到前期用量。
窯頭使用富氧后，在窯產(chǎn)量增加12t/h情況下，煅燒的低堿熟料f-CaO穩(wěn)定低于1.5%，綜合煤耗減少5%。
經(jīng)濟(jì)效益測算：
參考2020年一線全年熟料產(chǎn)量888420t，熟料標(biāo)煤耗104.3kg/t，煤粉熱值5800×4.18kJ/kg，煤粉成本按750元/t，則每年可節(jié)約煤粉為：888420×104.3/1000×5.12%×7000/5800=5?726（t）
每年節(jié)煤效益為：5?726×750/10000=430（萬元）
使用富氧燃燒后熟料增產(chǎn)12t/h，每年運(yùn)行按310d，可多產(chǎn)熟料為：310×24×12=89280（t）
噸熟料增產(chǎn)節(jié)約成本按35元計算，則每年增產(chǎn)熟料效益為：89280×35/10000=312.5（萬元）
綜上所述，富氧燃燒技術(shù)在水泥行業(yè)具有較為廣闊的應(yīng)用前景，能夠為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。通過實踐證明，使用富氧空氣替代窯頭一次風(fēng)和煤風(fēng)引進(jìn)分解爐的方案切實可行，可作為企業(yè)后期富氧燃燒技改嘗試的方向。但由于不同水泥企業(yè)生產(chǎn)狀況不同，在應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)時，需先對自身狀況進(jìn)行全面評估，制定合理的應(yīng)用方案，才有助于實施富氧燃燒最佳工藝，達(dá)成顯著效果。
