當前，由于水泥需求下滑，市場競爭激烈，加之碳減排壓力不斷加大，水泥企業亟需持續推進節能降耗。富氧燃燒技術可以明顯降低企業生產能耗，近年來收到越來越多水泥企業的關注。

日前，在中國水泥網舉辦的“2023中國水泥節能與新能源發展大會”上，中國水泥網高級顧問、業內知名專家賈華平以《水泥窯富氧需要辯證思維》為題，與參會代表詳細分享了富氧燃燒技術在水泥行業的應用現狀和前景。

富氧燃燒技術應用效果

賈華平在大會上首先向與會嘉賓介紹了多個富氧燃燒應用案例。

案例一：遼寧某公司不設制富氧燃燒系統案例。

遼寧某公司5000t/d生產線由于煤磨產能不足，煤粉細度過粗，希望通過富氧助燃改善對粗煤粉的適應性。該公司沒有建設富氧系統，簡單購買附近鋼廠的富氧氣體，并于2016年7月2日完成了富氧配套改造，并投入富氧煅燒。

該公司試驗了不同引入部位和不同富氧濃度的效果，在二次風中摻入富氧、在分解爐供煤風中摻入富氧均未獲得明顯效果，只有在一次風中加入富氧有效果。

在一次風中加入富氧，進行了不同富氧濃度對燒成系統的影響試驗。試驗結果表明：最佳的富氧濃度在27%-30%之間，臺時產量提高了9%，煤耗降低9.41%，電耗降低14.01%。

案例二：河南某公司膜法制氧系統案例。

該公司 5000t/d生產線采用MZYR-12000型膜法制氧系統富氧煅燒，氣體的富氧濃度為29%±2％,富氧氣體流量為12000±200Nm3/h。

該公司最初采用① 頭煤一次風機入口；② 尾煤送煤風機入口兩個富氧引入點，后因尾煤引入沒有效果而停用，最終采用頭煤一次風機入口引入。

2012年11月25日水泥窯富氧煅燒投入正式運行。從2012 年11月25日正式投入運行，至2013年1月9日停窯檢修，連續45天的富氧運行，平均日產熟料提高約200t/d左右，平均節煤率為10.73%。

案例三：山東某公司深冷法制氧系統案例。

該公司 5000t/d生產線海拔較低、接近于海平面，以 2017年2月18-2月28日，對燒成系統的熱工標定為基礎，配套設計了深冷法富氧系統。 遺憾的是還沒有調到最佳工況，窯頭燃燒器就出現了內管磨穿問題，燒成工況開始明顯惡化，只好于2017年12月1日-12月5日進行了富氧煅燒的效果標定。

在生產系統不盡理想的情況下取得了不錯的效果，應該說還有潛力可挖：生產能力提高了7%，實物煤耗降低了12.17%，標準煤耗降低了15.85%。

案例四：安徽某公司深冷法制氧系統案例。

國內水泥行業著名的大型集團也開始了嘗試富氧煅燒，于 2020年9月25日在其分公司的一條5000t/d生產線上，以一次風形式將富氧空氣引入頭煤燃燒器，投運了深冷法富氧系統。 據有關現場人員的初步試驗消息：燒成系統的產量平均提高了12.28%，噸熟料標煤耗降低了8-9 kg。

該集團公開報道的富氧效果：“窯況更加穩定，窯皮穩定均勻，窯電流顯著降低，富氧燃燒降低空氣過剩系數，降低煙氣生成量，C1出口廢氣量減少” ，“燒成系統熱效率提高，用風量減少，系統阻力降低；燒成系統煤耗降低約5kg.ce/t.cl；計入制氧系統電耗，熟料綜合電耗升高約1.5～2kWh/t.cl” 。

案例五：江蘇某企業近期投運的水泥窯富氧燃燒技術應用情況

賈華平表示，在水泥生產過程中，3%以下的節煤率未必屬于富氧效果， 通過操作優化、管理優化也是有可能的，這在助磨劑、助燃劑的試驗和使用中都有過驗證。

為此，他進一步分析了近年江蘇某企業采用膜法制氧技術的富氧燃燒案例。據了解，該企業2020年對其一線2500 t/d線進行了富氧煅燒技改；2021年對其二線5000t/d線進行了富氧技改；2022年又對其三線5000t/d線進行了技改，最終實現了6-7%的節煤率。

賈華平認為，一項技術改造不僅是節煤問題，總體上要對企業有利，持續的進行改造已經說明了問題，具體數字已經不重要了，不管節煤率多少，一個民企在一個廠區內，連續3年改了3臺窯，而且還帶動附近的臺泥廠也進行了富氧改造，已經能夠說明富氧燃燒技術的價值。

關于水泥窯富氧燃燒的辯證思維

賈華平表示，研究表明富氧燃燒技術具有以下優勢：

1、 富氧煅燒能提高燃料煤的活性，進而提高煤的燃燒速度、提高其燃盡率；

2、 富氧煅燒能降低煤的燃點，提高燃燒的集中度和火焰強度，進而減少燃燒的邊際損失，增加燃燒熱量的利用率；

3、 富氧煅燒能提高火焰絕對溫度，進而提高燃燒溫度、減少傳熱過程的?損失；

4、 富氧煅燒能提高火焰黑度，進而提高輻射強度和強化輻射傳熱，在水泥回轉窯內輻射是主要的傳熱方式；

5、 富氧煅燒還能減少燃燒后的排氣量，降低煙氣帶走的熱量。

在中國的水泥行業，富氧煅燒至少在理念上是被多數人認可的。但是，在2011年至2014年期間，據不完全統計，小至700t/d窯、大到5000t/d窯，先后有十多家水泥公司參與了富氧煅燒試驗，為什么就沒有發展起來呢？

賈華平認為，由于各生產線的情況不同、提供富氧煅燒技術的公司不同、富氧制備工藝不同、富氧助燃方案不同，各公司的試驗裝備、人員素質、方式方法難說認真，試驗結果可謂千差萬別，一時難有定論、懷疑四起、褒貶不一，包括一些專家的信口開河，高潮一退又偃旗息鼓了。

特別是，富氧煅燒還曾作為 “十二五” 國家科技支撐計劃、 并且已經啟動，但遺憾的沒了后續，對富氧煅燒的持續發展造成了很大影響。

賈華平指出，富氧燃燒作為近代燃燒技術的一大突破，在鋼鐵、玻璃等行業的成功，已經充分證明了其在強化燃燒、提高燃燒效率，推動節能減排方面的功效。

為什么水泥行業就不行呢？賈華平認為，國內水泥行業已經習慣了“常氧”煅燒，在高原地區也適應了“貧氧” 煅燒，形成并固化了一套管理模式和操作經驗。 國內水泥行業沒有大規模用過“富氧”煅燒，需要重新探索，需要辯證思 維打破傳統觀念的束縛、重新審視和修正已有的模式和經驗。

針對當前水泥生產過程中的一些現象，賈華平還提出了更多的辯證思考。例如，提高煅燒溫度不一定就增加NOx；降低煤耗不一定要引入新的熱能；窯頭的一把火不一定是越亮越好；增加管道長度不一定就增大阻力；增加電耗不一定會增加系統能耗；系統投資不一定需要占用資金；超短窯未必就沒有富氧節能的潛力等等。

這一系列的“不一定”不是憑空想象的，都有確切的事實依據，需要行業用辯證思維打破已有經驗的束縛，從根本上分析相關“不一定”的原因，找到并采取相應的措施，才能讓結果向有利的方向發展。

對于水泥窯的富氧煅燒來講，富氧不是關鍵，只是要求可靠的設備運行、穩定的氣體含氧量，富氧系統已經在多個行業有了多年的發展，富氧技術已經相對成熟，無非就是個建設投資和運行成本問題；

賈華平表示，“煅燒”是水泥生產方的專業和職責，缺經驗應該自己去摸索、去總結，不能將富氧效果推給富氧商。

富氧燃燒在超短窯生產線的運行情況

賈華平重點介紹了富氧燃燒技術在超短窯生產線的運行情況。據介紹，江蘇某公司1#窯生產線有KHD公司涉及，回轉窯采用φ5.2*61米超短窯，分解爐為雙爐φ5.6*70米，涉及能力為5250t/d熟料。

2022年，該生產線采用膜法富氧系統進行了節能改造，富 氧項目的工藝流程圖如下：

項目于2022 年 2 月 10 日正式投入運行，并取得了較好的 節能效果，系統至今運行正常、性能穩定。

驗收結論：該公司一線窯“膜法富氧局部增氧助燃節能系統投運后系統自身運行正常穩定，富氧流量穩定在6000 Nm3/h以上，富氧空氣濃度在29±2％，空氣中灰塵去除率達到 99.9％，達到設計性能要求；窯燒成運行也更加穩定，噸熟料標煤耗降低4.16kg/t(4.16％)， NOx 排放與氨水用量與改造前基本持平；各項指標均達到合同指標要求, 驗收合格” 。

賈華平表示，應該說，國內第一臺超短窯的富氧煅燒改造是成功的，而且改造效果獲得了該公司的充分認可，該公司已經在謀劃二線窯的改造了。

此外，這個改造效果還沒有到頂，還有兩項措施沒有采用，頭煤的送煤風還沒有用富氧、富氧還是采用常溫供氣，這兩項節煤措施將用于該公司的二線窯改造，相信會取得更好的 效果。