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富氧燃烧是指在助燃空气中，人为增加氧气浓度（通常从空气中约21%的氧气含量提高到22%-95%不等），减少或替代部分氮气，从而优化燃烧过程的技术。它与使用普通空气的常规燃烧有本质区别。

钢铁行业中的富氧燃烧技术。是一项对现代钢铁工业至关重要的节能、增产和减排技术。而在三废焚烧行业的应用与钢铁行业的应用目的大不相同，其核心目标从“冶炼和加热”转向了“彻底销毁有害物质、减少二次污染、并实现能量回收”。

一、在钢铁行业中的应用

01、技术原理及优势

富氧燃烧的核心在于改变了燃烧的“气氛”，其原理和优势主要体现在以下几个方面：

提高火焰温度和热效率：

氮气不参与燃烧，但会吸收大量热量并被排放掉。减少氮气比例，意味着热量更集中地用于加热物料，火焰温度可显著提高（通常可达100-200°C）。

这使得钢水、钢坯等被加热物体能更快达到目标温度，缩短冶炼或加热时间。

增强燃烧强度与产量：

更高的氧气浓度加速了燃料的氧化反应，燃烧更剧烈、更充分。

对于炼钢电炉或转炉，富氧可以强化炉内反应，提高生产效率，增加单位时间产量。

大幅节能降耗：

由于热效率提高和燃烧时间缩短，达到同样生产目标所需的燃料（如煤粉、天然气）消耗量降低，节能效果显著，通常可达3%-15%。

烟气量因氮气减少而大幅下降（可减少20%-70%），排烟热损失也相应减少。

改善燃烧产物，利于环保：

减少氮氧化物排放：由于氮气总量减少，在高温下生成的NOx（热力型NOx）源头被抑制，有利于满足更严格的环保标准。

提高烟气中CO₂浓度：烟气体积变小，CO₂浓度显著增高。这为后续的碳捕集、利用与封存（CCUS） 创造了有利条件，是钢铁行业实现碳中和的关键技术路径之一。

提高燃料适应性和燃烧稳定性：

对低热值燃料（如高炉煤气、转炉煤气）的燃烧有良好的助燃效果，能使原本难以稳定燃烧的废气得到高效利用。

02 、在钢铁生产中的主要应用环节

高炉炼铁：

高炉富氧喷煤：这是最经典、最广泛的应用。向高炉风中加入氧气，可以提高炉缸温度，从而允许喷入更多的煤粉来替代昂贵的焦炭，显著降低生产成本。同时，富氧能强化冶炼，提高高炉利用系数（即产量）。

电弧炉炼钢：

通过炉壁或炉门喷枪向熔池内喷吹氧气，用于助燃、切割废钢、加速脱碳和造泡沫渣。富氧能缩短冶炼周期，降低电耗，是现代高效电炉的标配技术。

转炉炼钢：

顶吹或底吹富氧甚至纯氧，是LD（氧气顶吹转炉）工艺的核心。它强化氧化铁水中的碳、硅、磷等元素，是现代钢铁生产的主流工艺。

轧钢加热炉：

在板坯、方坯等轧制前的加热炉中采用富氧燃烧，可以加快加热速度，提高炉温均匀性，减少氧化烧损，从而提高轧材质量和产量。

03、富氧燃烧技术在应用过程中主要挑战与实施要点 

成本问题：

氧气的制备（通过空分设备）需要消耗大量电能，制氧成本是实施富氧燃烧技术最主要的运行成本。必须在节能效益和制氧成本之间找到最佳经济平衡点（最佳富氧率）。

安全与设备要求：

氧气是强氧化剂，对输送管道、阀门、燃烧器的材料和密封性要求高，需严格防止泄漏和回火，确保安全。

高温对炉衬耐火材料的寿命可能产生不利影响，需要选择合适的耐火材料。

工艺控制复杂性：

富氧改变了炉内热力学和动力学条件，需要精确控制氧气浓度、流量和喷吹方式，否则可能导致温度分布不均、局部过烧或污染物生成模式改变等问题。

04、富氧燃烧在钢铁行业中未来技术发展趋势

与CCUS深度结合：

富氧燃烧产生的高浓度CO₂烟气，使其成为钢铁厂最经济可行的碳捕集技术之一。未来“富氧燃烧+CCUS”将是钢铁行业实现深度脱碳的重要技术组合。

全氧燃烧：

在部分对烟气要求极高的特殊热处理环节，使用接近纯氧的助燃气体，实现近乎零氮氧化物排放和极高的热效率。

智能化控制：

结合大数据和人工智能模型，根据实时生产状态动态优化富氧率和燃料配比，实现效益最大化。