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中国水泥网高级顾问贾华平：水泥窑富氧燃烧需要辩证思维

水泥中国水泥网信息中心 2023-07-13

当前，由于水泥需求下滑，市场竞争激烈，加之碳减排压力不断加大，水泥企业亟需持续推进节能降耗。富氧燃烧技术可以明显降低企业生产能耗，近年来收到越来越多水泥企业的关注。

日前，在中国水泥网举办的“2023中国水泥节能与新能源发展大会”上，中国水泥网高级顾问、业内知名专家贾华平以《水泥窑富氧需要辩证思维》为题，与参会代表详细分享了富氧燃烧技术在水泥行业的应用现状和前景。

富氧燃烧技术应用效果

贾华平在大会上首先向与会嘉宾介绍了多个富氧燃烧应用案例。

案例一：辽宁某公司不设制富氧燃烧系统案例。

辽宁某公司5000t/d生产线由于煤磨产能不足，煤粉细度过粗，希望通过富氧助燃改善对粗煤粉的适应性。该公司没有建设富氧系统，简单购买附近钢厂的富氧气体，并于2016年7月2日完成了富氧配套改造，并投入富氧煅烧。

该公司试验了不同引入部位和不同富氧浓度的效果，在二次风中掺入富氧、在分解炉供煤风中掺入富氧均未获得明显效果，只有在一次风中加入富氧有效果。

在一次风中加入富氧，进行了不同富氧浓度对烧成系统的影响试验。试验结果表明：最佳的富氧浓度在27%-30%之间，台时产量提高了9%，煤耗降低9.41%，电耗降低14.01%。

案例二：河南某公司膜法制氧系统案例。

该公司 5000t/d生产线采用MZYR-12000型膜法制氧系统富氧煅烧，气体的富氧浓度为29%±2％,富氧气体流量为12000±200Nm3/h。

该公司最初采用① 头煤一次风机入口；② 尾煤送煤风机入口两个富氧引入点，后因尾煤引入没有效果而停用，最终采用头煤一次风机入口引入。

2012年11月25日水泥窑富氧煅烧投入正式运行。从2012 年11月25日正式投入运行，至2013年1月9日停窑检修，连续45天的富氧运行，平均日产熟料提高约200t/d左右，平均节煤率为10.73%。

案例三：山东某公司深冷法制氧系统案例。

该公司 5000t/d生产线海拔较低、接近于海平面，以 2017年2月18-2月28日，对烧成系统的热工标定为基础，配套设计了深冷法富氧系统。遗憾的是还没有调到最佳工况，窑头燃烧器就出现了内管磨穿问题，烧成工况开始明显恶化，只好于2017年12月1日-12月5日进行了富氧煅烧的效果标定。

在生产系统不尽理想的情况下取得了不错的效果，应该说还有潜力可挖：生产能力提高了7%，实物煤耗降低了12.17%，标准煤耗降低了15.85%。

案例四：安徽某公司深冷法制氧系统案例。

国内水泥行业著名的大型集团也开始了尝试富氧煅烧，于 2020年9月25日在其分公司的一条5000t/d生产线上，以一次风形式将富氧空气引入头煤燃烧器，投运了深冷法富氧系统。据有关现场人员的初步试验消息：烧成系统的产量平均提高了12.28%，吨熟料标煤耗降低了8-9 kg。

该集团公开报道的富氧效果：“窑况更加稳定，窑皮稳定均匀，窑电流显著降低，富氧燃烧降低空气过剩系数，降低烟气生成量，C1出口废气量减少” ，“烧成系统热效率提高，用风量减少，系统阻力降低；烧成系统煤耗降低约5kg.ce/t.cl；计入制氧系统电耗，熟料综合电耗升高约1.5～2kWh/t.cl” 。

案例五：江苏某企业近期投运的水泥窑富氧燃烧技术应用情况

贾华平表示，在水泥生产过程中，3%以下的节煤率未必属于富氧效果，通过操作优化、管理优化也是有可能的，这在助磨剂、助燃剂的试验和使用中都有过验证。

为此，他进一步分析了近年江苏某企业采用膜法制氧技术的富氧燃烧案例。据了解，该企业2020年对其一线2500 t/d线进行了富氧煅烧技改；2021年对其二线5000t/d线进行了富氧技改；2022年又对其三线5000t/d线进行了技改，最终实现了6-7%的节煤率。

贾华平认为，一项技术改造不仅是节煤问题，总体上要对企业有利，持续的进行改造已经说明了问题，具体数字已经不重要了，不管节煤率多少，一个民企在一个厂区内，连续3年改了3台窑，而且还带动附近的台泥厂也进行了富氧改造，已经能够说明富氧燃烧技术的价值。

关于水泥窑富氧燃烧的辩证思维

贾华平表示，研究表明富氧燃烧技术具有以下优势：

1、富氧煅烧能提高燃料煤的活性，进而提高煤的燃烧速度、提高其燃尽率；

2、富氧煅烧能降低煤的燃点，提高燃烧的集中度和火焰强度，进而减少燃烧的边际损失，增加燃烧热量的利用率；

3、富氧煅烧能提高火焰绝对温度，进而提高燃烧温度、减少传热过程的㶲损失；

4、富氧煅烧能提高火焰黑度，进而提高辐射强度和强化辐射传热，在水泥回转窑内辐射是主要的传热方式；

5、富氧煅烧还能减少燃烧后的排气量，降低烟气带走的热量。

在中国的水泥行业，富氧煅烧至少在理念上是被多数人认可的。但是，在2011年至2014年期间，据不完全统计，小至700t/d窑、大到5000t/d窑，先后有十多家水泥公司参与了富氧煅烧试验，为什么就没有发展起来呢？

贾华平认为，由于各生产线的情况不同、提供富氧煅烧技术的公司不同、富氧制备工艺不同、富氧助燃方案不同，各公司的试验装备、人员素质、方式方法难说认真，试验结果可谓千差万别，一时难有定论、怀疑四起、褒贬不一，包括一些专家的信口开河，高潮一退又偃旗息鼓了。

特别是，富氧煅烧还曾作为 “十二五” 国家科技支撑计划、并且已经启动，但遗憾的没了后续，对富氧煅烧的持续发展造成了很大影响。

贾华平指出，富氧燃烧作为近代燃烧技术的一大突破，在钢铁、玻璃等行业的成功，已经充分证明了其在强化燃烧、提高燃烧效率，推动节能减排方面的功效。

为什么水泥行业就不行呢？贾华平认为，国内水泥行业已经习惯了“常氧”煅烧，在高原地区也适应了“贫氧” 煅烧，形成并固化了一套管理模式和操作经验。国内水泥行业没有大规模用过“富氧”煅烧，需要重新探索，需要辩证思维打破传统观念的束缚、重新审视和修正已有的模式和经验。

针对当前水泥生产过程中的一些现象，贾华平还提出了更多的辩证思考。例如，提高煅烧温度不一定就增加NOx；降低煤耗不一定要引入新的热能；窑头的一把火不一定是越亮越好；增加管道长度不一定就增大阻力；增加电耗不一定会增加系统能耗；系统投资不一定需要占用资金；超短窑未必就没有富氧节能的潜力等等。

这一系列的“不一定”不是凭空想象的，都有确切的事实依据，需要行业用辩证思维打破已有经验的束缚，从根本上分析相关“不一定”的原因，找到并采取相应的措施，才能让结果向有利的方向发展。

对于水泥窑的富氧煅烧来讲，富氧不是关键，只是要求可靠的设备运行、稳定的气体含氧量，富氧系统已经在多个行业有了多年的发展，富氧技术已经相对成熟，无非就是个建设投资和运行成本问题；

贾华平表示，“煅烧”是水泥生产方的专业和职责，缺经验应该自己去摸索、去总结，不能将富氧效果推给富氧商。

富氧燃烧在超短窑生产线的运行情况

贾华平重点介绍了富氧燃烧技术在超短窑生产线的运行情况。据介绍，江苏某公司1#窑生产线有KHD公司涉及，回转窑采用φ5.2*61米超短窑，分解炉为双炉φ5.6*70米，涉及能力为5250t/d熟料。

2022年，该生产线采用膜法富氧系统进行了节能改造，富氧项目的工艺流程图如下：

项目于2022 年 2 月 10 日正式投入运行，并取得了较好的节能效果，系统至今运行正常、性能稳定。

验收结论：该公司一线窑“膜法富氧局部增氧助燃节能系统投运后系统自身运行正常稳定，富氧流量稳定在6000 Nm³/h以上，富氧空气浓度在29±2％，空气中灰尘去除率达到 99.9％，达到设计性能要求；窑烧成运行也更加稳定，吨熟料标煤耗降低4.16kg/t(4.16％)， NOx 排放与氨水用量与改造前基本持平；各项指标均达到合同指标要求, 验收合格” 。

贾华平表示，应该说，国内第一台超短窑的富氧煅烧改造是成功的，而且改造效果获得了该公司的充分认可，该公司已经在谋划二线窑的改造了。

此外，这个改造效果还没有到顶，还有两项措施没有采用，头煤的送煤风还没有用富氧、富氧还是采用常温供气，这两项节煤措施将用于该公司的二线窑改造，相信会取得更好的效果。

编辑：曾家明

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投稿：news@ccement.com

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