摘要：本文将对增氧燃烧的原理进行阐述，并分析其在热能工程中的具体运用，希望可以为相关工作者的研究提供一些帮助。
关键词：增氧燃烧；原理；热能工程
前言：进入新时代后，工业发展速度越来越快，其虽然促进了社会经济的发展，但也给环境带来了不良影响，而增氧燃烧技术具有高效、低排放等特点，加强对其的运用不但可以提高经济效益，在一定程度上也能够减少环境污染。因此，必须了解增氧燃烧原理，并加强其在热能工程中的运用，从而为我国工业健康发展提供有力保障。
一、增氧燃烧原理分析
（一）工作区域
增氧燃烧工作区域可以划分成两种，即高浓度增氧与低浓度增氧[1]。高浓度增氧指的就是用纯氧进行燃烧，通常情况下，其在高温情况下有着广泛应用，同时，效率的提高可以有效抵消增加费用。高浓度氧气还可以加强燃烧过程，即专用于高浓度氧气燃烧的燃烧器可以替代部分燃烧器。近年来，中等程度富氧燃烧得到了一定应用，因此，还应该为其设计专门的燃烧器或改进现有燃烧器。而低浓度增氧则主要是在对氧气浓度没有较高要求的燃烧器中运用，其原因就是在使用少量增氧情况下，大部分加热设备都有着较高工作效率，同时，一般情况下，空气燃料燃烧器不需要进行改动，就能够实现氧化剂中当量氧气浓度小于0.28的增氧燃烧。
（二）火焰温度
在实际工作过程中，适当增加氧气含量可以在一定程度上提高火焰的温度，其原因就是氧气通过燃烧能够减少废弃比率，有利于燃烧有效性的提升。根据甲烷绝热燃烧试验得知，当处在空气燃烧状态下时，火焰温度是2300开尔文，而在纯氧气燃烧的情况下，其温度则是3000开尔文。通过实验可知，将60%的氧气加入到空气中，可以快速提高火焰温度，之后，氧气含量的增加虽然也会使火焰温度提高，但其提升速度却逐渐下降。
（三）燃烧产物
在具体生产环节，影响燃烧产物的因素多种多样，例如，产物内容会受到气体成分与氧化剂等的直接影响。通过分析气体混合燃烧试验可知，在空气和天然气进行反应时，环境中会出现大量废气，并会对产物完全燃烧起到严重阻碍作用。而将氧气含量提高时，废气占据比例会逐渐降低，同时，水蒸气和二氧化碳的比例会逐渐上升。一般情况下，可以通过烟雾排放来缓解热能机器的能量流失，这样，在废气排放减少的同时，热能排放也会降低，有利于热能机器燃烧效率的大幅度提升。
（四）可利用热
可利用热指的就是燃烧总热量中除去排出气体带走热能后剩下的热能。通常情况下，燃烧过程并没有氮气参与，因此，在具体排放过程中，氮气会将大量热气带走，会大幅度减少可利用热能。在生产环节中，若没有回收利用氮气，那么不但会影响生产效益，还会因氮氧化合物的形成而给环境带来严重污染。因此，必须将一定浓度氧气添加到具体生产过程中，减少氮氧化合物的排放率，以此来实现绿色节能生产。
二、热能工程中的增氧燃烧原理
（一）增氧燃烧方法
增氧燃烧主要有预混增氧、纯氧燃烧、射氧以及混氧燃烧四种方法。预混增氧方法主要是在增氧浓度较低的工作区域中运用，只要添加适量空气，就能够通过对工作区域内部氧气的利用来完成热量反应，不但可以满足工作需求，还能够减少花费成本。但这种方法也容易出现火焰较短、燃烧器因温度较高损坏等问题，因此，为了保证安全，必须对输气管路进行改进。纯氧燃烧主要是在增氧浓度较高的工作区域运用，在使用这一方法时，必须保证氧气与燃料物处在隔离密闭状态，并在其进入燃烧进口之后再开始混合反应，这样，才能大幅度提高热量生成效率，而这种方法也是成本较高的一种方法。射氧方法也是用在增氧浓度较低的工作区域中，其最突出特点就是可以减少机器中含有的氮氧化合物，有利于燃烧效率的提升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而混氧燃烧指的则是让氧气与空气共同燃烧，其可以通过对氧气含量的调节，来有效控制燃烧过程，相较于预混增氧与射氧两种方式，其效率更高，同时通过与纯氧燃烧方法对比，其需要较小的运转成本，因此，在热能工程领域中，混氧燃烧方法是最常使用的一种增氧燃烧方法。
（二）增氧燃烧在热能工程中的运用
1.垃圾焚化炉
垃圾焚化炉属于一种新生应用，在最开始，增氧燃烧的作用就是促进便携式垃圾焚化炉性能的提升，后来逐渐在垃圾燃料焚化锅炉和固体垃圾焚化炉中得到了广泛使用。通常情况下，焚化炉需要处理的垃圾燃料都具有潮湿、含有众多不易燃物质以及发热值较低等特征，若仅运用普通的燃烧技术，不仅无法保证燃烧的稳定性，还会使处理效率较低。但运用增氧燃烧之后，在较高的燃烧效率与火焰温度的作用下，可以有效促进焚化炉吞吐垃圾燃料数量的提升。同时，通过增氧燃烧，还能够加强对具有高水分与灰分的垃圾燃料的分解，有利于燃烧效率的提升，同时，在氧气调节系统的作用下，不但可以明确氧气补给量，还能够有效解决燃烧不稳定问题。
2.冷凝式锅炉
冷凝式锅炉具有污染物排放少、燃烧效率高以及节能效果高等特点，其中这一锅炉燃烧效率主要受到露点温度的影响。在运用增氧燃烧原理后，可以将水蒸气质量浓度有效控制在25%左右，这样，在压力提高的同时，露点温度也会随之提升，有利于烟气冷凝并产生更多可利用热能。同时，在增氧燃烧情况下，冷凝式锅炉排放的废气也会带走众多能量，这些能量主要是由显热与潜热构成的，其中潜热属于十分重要能量，因此，通常会通过冷凝换热管组来对潜热进行回收。
3.燃煤工业锅炉
在燃煤工业锅炉中，局部增氧燃烧技术有着广泛应用，其主要是在膜法增氧系统的作用下，利用负压强来完成相应燃烧工作。一般情况下，其工作流程如下：先将空气过滤，并用抽风机将过滤后的空气抽进膜系统中，之后，由于在经过高分子膜时氧气与氮气的渗透速率存在差异，所以可以通过真空泵的运用出现压差，让膜低压侧形成富氧空气，最后，在富氧喷嘴的作用下，把富氧空气运送到燃煤工业锅炉中。对于液体、气体以及固体等燃料和大部分燃煤工业锅炉，增氧燃烧原理都是适用的，其不但可以扩大劣质材料适用范围，还能够将优质燃料性能充分发挥出来，这对于解决我国煤多油少问题有着重要意义。
4.电站锅炉
在电站锅炉中，增氧燃烧主要体现为分级燃烧，减少氮氧化合物排放是使用这一技术的主要目的。在具体工作过程中，将20%到30%的二次风送到膛口锅炉区域，并通过适量燃料气体的添加，使其在增氧的环境下燃尽，这样就能够实现分级燃烧。通过这种方式，可以在一定程度上减少氮氧化合物，一般为20%到30%，因此，这一燃烧技术在当前锅炉行业中得到了广泛应用。
同时，在煤粉燃烧技术的不断发展下，大型的燃煤电站锅炉也使用了多样化的燃烧器，如煤粉富集、预燃室以及浓淡分离等，部分燃烧器还加入了等离子助燃点火装置。燃烧器形式不同，其运用的增氧燃烧技术也存在差异。但不管使用哪种煤粉燃烧技术，其都存在着三高区，将该区域的氧浓度提高，不但可以降低着火温度，让其提前燃烧，还能够加大燃烧强度，促进稳定着火源的形成。通常情况下，大型的电站锅炉需要安装4到6层的煤粉燃烧器，在启动或者是低负荷燃烧时，需要用到的是底层燃烧器，所以可以将增氧燃烧运用到1、2层的燃烧器中。通过计算可知，增氧空气浓度在30%到35%左右，并控制空气流量份额处在燃烧器一次风量15%到20%左右，可以使燃烧达到理想效果[2]。
结论：综上所述，加强增氧燃烧原理在热能工程中的运用已经成为了一项重要工作。因此，必须了解工作区域、火焰温度、燃烧产物以及可利用热等增氧燃烧原理，并加强其在电站锅炉、冷凝式锅炉、燃煤工业锅炉以及垃圾焚化炉等的运用，减少污染排放，从而促进热能工程更好更快发展。
参考文献：
[1]马莉娜,邓志友,龙建锋.富氧燃烧技术研究现状及发展[J].时代农机,2015,42(12):35-36.
[2]张孝勇.燃煤锅炉富氧燃烧(OEC)技术综述及展望[J].电器工业,2015(07):20-22.
论文作者:刘冬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
标签：热能论文; 氧气论文; 锅炉论文; 焚化炉论文; 温度论文; 浓度论文; 燃烧器论文; 《基层建设》2018年第36期论文;