一小时每蒸吨设计煤耗量最低为150公斤 10吨炉每小时耗煤为：
150公斤×10=1500公斤=1.5吨 一昼夜24小时耗煤量为： 1.5吨×24=36吨 按节煤率10%计算：
36吨×10%=3.6吨（一昼夜）
生产炉一年运行天数按300天计算，另60天为停炉修理时间，一年节煤3.6×300=1080吨。
以辽、吉、黑东北地区为例煤价取600元每吨，节煤1080吨×600元/吨=64.8万元； 取暖炉一个采暖期按150天计算： 50×3.6吨=540吨
540吨×600元/吨=32.4万元
结论：无论是生产炉还是采暖炉，不到一个采暖期就能收回改造投资。
十一、膜法制氧是锅炉节能的理想选择
统计显示，工业锅炉采用富氧助燃技术，节能率可以达到5％－20%，燃煤锅炉节煤率可以达到10%以上，并可提高锅炉出力10%以上。目前，我国在用工业锅炉的装机总量约为55.3万台，其中近85%是燃煤锅炉，每年要“吃掉”全国原煤产量的三分之一。如果在用的工业锅炉有50%采用膜法制氧、富氧助燃节能装置，年可节煤0.28亿吨煤（节煤率按10%计）年可节资金140亿元人民币（煤价按500元/吨计）。
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目前，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界上受到高度重视，美国、韩国等国要求其国内新增工业炉窑、工业锅炉不得用普通空气助燃，必须全部采用富氧助燃装置。
打开电源，3分钟后氧气就源源而来，有了充足的氧气供应，锅炉内的火苗更加旺盛，且可实现节能一成以上，达到这一效果的核心技术竟然就是一张高分子原料膜！
数据显示，研制开发的膜法制氧、富氧助燃节能装置能使燃煤锅炉的效率提高5％－19％。
人类缺氧就要呼吸困难甚至窒息，锅炉缺氧则热效率低下。正常情况下，空气中氧气的含量为21％、氮气的含量为78％，对于人类呼吸来说这样的比例已经足够，但对于锅炉燃烧来说并非最佳比例。
常规燃烧中空气仅有21%的氧气参与燃烧，而78%的氮气则要吸收大量燃烧反应放出的热量，并作为烟气排出，造成环境污染和能源浪费。试验结果表明，只有当空气中氧气的含量达到28％－30％的时候，锅炉才可以达到最佳的燃烧效率。这种情况下，增加空气中的氧气含量来助燃即富氧燃烧是提高锅炉效率的有效途径。
膜法制氧、富氧助燃节能装置正是为锅炉提供一种富氧燃烧的环境。这种装置就像在锅炉和外部空气之间树了一个“筛子”（高分子原料膜），在压力差的作用下使空气中的氧气优先通过，从而提高锅炉内氧气的含量，可以加快燃烧速度与促进燃烧完全、减少燃烧后的排气量、增加热量利用率，大幅提高锅炉燃烧的效率。
十二、膜法富氧技术在燃煤锅炉上的应用
气体膜分离技术是利用渗透的原理,即分子通过膜向化学势降低的方向运动. 首先运动至膜的外表面层上,并溶解于膜中,然后在膜的内部扩散至膜的内表面层解吸. 其推动力为膜
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两侧的该气体分压差. 由于混合气体中不同组分的气体通过薄膜时的速度不同,从而达到气体分离,回收提纯气体的目的. 目前,国内已成功地将膜法富氧助燃节能技术应用于有色金属冶炼、玻璃池炉节能、化铁炉和铸造炉节能等方面,并取得了提高产品质量、节约能源、改善环境的效果. 其节能率一般在10 %～16 %[1 ,2 ] . 1 膜法富氧技术的节能机理
提高火焰温度
因氮气量减少,空气量及烟气量均显著减少,故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高,但富氧浓度不宜过高,国内外的研究均表明,氧气的体积分数在28 %左右时最佳. 因为氧浓度增加时火焰温度增加较少,而制氧投资则猛增。 加快燃烧速度与促进燃烧完全
燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大,如H2 在纯氧中的燃烧速度是在空气中的412 倍,用富氧助燃,不仅提高燃烧强度,加快燃烧速度,获得较好的热传导. 同时,温度提高后,有利于燃烧反应,促进燃烧完全。 降低燃料的燃点温度
燃料的燃点温度不是常数,如CO 在空气中的燃点为609 ℃,而在纯氧中的燃点仅为388 ℃,所以用富氧助燃能提高火焰强度和增加释放热量等。 减少燃烧后的排气量
用普通空气助燃,占体积4/ 5 的N2 不参加助燃,且带走大量热能. 如用富氧助燃,燃烧后的排气量减少,从而提高了燃烧效率。 增加热量利用率
富氧助燃对热量的利用率有所提高,如用普通空气助燃,当加热温度为1 300 ℃时,其可利用的热量为42 % ,而用26 %的富氧空气助燃时,可利用热量为56 % ,且氧浓度越高,加热温度越
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高,所增加的比例越大,因此节能效果就越好。 降低空气过剩系数
富氧助燃可适当降低空气的过剩系数,这样,燃料消耗就相应减少,从而节约能源。 2 工艺流程及主要设备 工艺流程
膜法富氧助燃装置工艺流程,如图1所示
空气→空气净化器→通风机→富氧发生器→富氧空气
真空泵→汽水分离器→脱湿罐→稳压罐→增压风机→ 富氧预热器→二、三风室→富氧均化 →喷入炉内富氧燃烧区
空气经空气净化器除去大于10μm的灰尘后由通风机送至富氧发生器,形成含氧体积分数为28 %～30 %的富氧空气,由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐,脱除气体中的水分,由增压风机将富氧空气增压至3000～4500 Pa ,进入富氧预热器,该预热器安装于锅炉空预器和省煤器之间的烟道内富氧空气加热至大于80℃后分为两路:一路通入炉排下面的二、三风室,由导风器、富氧均化喷头在横向均匀地高速喷入炉内煤层进入炉膛,使该燃烧区内的火焰温度升高,并增强火焰刚性;另一路富氧空气由后拱前端,通过具有扩散角的“富氧高温喷嘴”喷入火焰上部,使火焰中的未完全燃烧物达到完全燃烧,可获得消烟除尘、提高火焰温度的效果. 上述两路富氧空气均由阀门加以适当控制[3 ] . 技术指标和参数 富氧浓度 28 %～30 % 富氧流量 150～200 m3/ h % 循环水量 < 50 L/ min 系统阻力 < 800 Pa
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电 耗 0. 07～0. 12 kW·h/ Nm3 (富氧空气) 主要设备
1) 膜装置 由空气均配箱、卷式膜组件、真空均分器和外壳等组成. L TV - PS 型富氧膜,结
构为直径200 mm ×1 000 mm 卷式组件。
2) 设备型号与技术指标 见表1.
表1 设备型号与技术指标
设备名称型 号风量/ (m3·h - 1) 风压/ Pa 转速/ (r·min - 1) 功率/ kW 电机型号 通风机DWT- 512A 2800 4900 2900 515 Y132S1 - 2 增压风机DWT- 419A 200 4606 2840 1.5 Y90S - 2 水环式真空泵SK-12720 8000 970 1. 85 Y200L1 - 6
3) 空气净化器 直径500 mm ,阻力< 300 Pa , 除去大于10μm的灰尘。 4) 富氧预热器 直径500 mm ,厚度50 mm ,共6 组.
3 锅炉简介
膜分离富氧助燃节能装置首次应用于我厂WGC20/ 3182 - Ⅰ型燃煤蒸汽锅炉,其结构系SHL型双锅筒横置式,采用自然循环,上下锅筒之间布置锅炉管束,炉膛出口与管束之间布置过热器,尾部竖井布置省煤器和空气预热器,燃烧设备采用加煤斗配正转的鳞式炉蓖. 锅炉主要技术指标列于表2. 锅炉辅机规范见表3. 表2 锅炉主要技术指标
额定蒸发量20 t/ h 炉蓖有效面积2415m2 出口压力3182 MPa 燃烧室容积8812m2 出口温度450 ℃ 费斯顿管1715m2
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