一、膜法富氧原理：
     膜法富氧技術(shù)是利用高分子材料的一些本征特性，如對(duì)不同氣體分子具有不同的選擇滲透性能，以及高分子材料的特殊加工性能，科技人員將一些特殊的高分子材料研究加工成為具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的氣體分離膜和膜原件。
選用高分子材料，經(jīng)特殊工藝加工成復(fù)合膜和膜原件，可以將空氣中的氧從21%富集到30%，且具有非常高氣體透量（與玻璃態(tài)高分子膜相比），單位面積/單位時(shí)間/單位壓力可產(chǎn)富氧（30%）4Nm3/m2 •h•bar,與深冷法制氧和變壓吸附法制氧（折合成相同濃度）相比，膜法的制氧成本較低。
         
二、富氧燃燒原理：
     富氧燃燒目的就在于使燃料充分燃燒，并有效地充分利用燃燒生成的數(shù)量。燃燒的工藝與爐窯效率有著至關(guān)重要的關(guān)系。燃燒是由于燃料中可燃分子與氧分子之間發(fā)生高能碰撞而引起的，所以氧的供給情況決定了燃燒過程完成的是否充分。在常規(guī)空氣助燃的燃燒系統(tǒng)中，這種高能碰撞作用受到占空氣成份近五分之四不助燃的氮分子阻礙，減少了氧分子與燃料可燃分子之間的碰撞機(jī)會(huì)，直接影響燃燒效率的提高，不僅如此，氮還在爐窯中吸收大量的熱量在廢氣中排掉造成熱損失，浪費(fèi)能源。采用比常規(guī)空氣含氧量高的空氣助燃稱富氧燃燒，它有提高火焰溫度、加快燃燒速度、降低燃料燃點(diǎn)溫度、增加熱量利用率的特點(diǎn)。
三、馬蹄焰玻璃窯爐描述：
    馬蹄焰玻璃窯爐以價(jià)格低廉的發(fā)生爐煤氣（油或天燃?xì)猓槿剂希坏岣吡巳刍|(zhì)量，且大大節(jié)約了燃料成本。該爐型設(shè)有合理的蓄熱室結(jié)構(gòu)，提高了熱能利用率和工作效率。在蓄熱室設(shè)計(jì)時(shí)，是讓煙氣直接通過蓄熱室進(jìn)入煙道，而蓄熱室是一個(gè)用耐火材料砌成的空心格子的加熱室。當(dāng)發(fā)生爐煤氣和空氣通過蓄熱室時(shí)預(yù)熱空氣和煤氣，一起進(jìn)入小爐內(nèi)相互混合和預(yù)燃。使燃料釋放出更多的熱量。煙氣在蓄熱室反復(fù)上升與下沉的過程中，熱量被格子磚充分吸收并蓄積，有部分熱量被廢氣所帶走，大部分熱量被充分利用到工作中去。
四、富氧燃燒技術(shù)在發(fā)生爐煤氣馬蹄焰璃熔窯爐上的應(yīng)用
    馬蹄焰玻璃窯爐局部富氧助燃是很有必要的，也是可行的。在一般的玻璃熔窯火焰空間中，火焰下部總是較缺氧的部位，燃燒不完全，溫度較低。如果富氧噴管以一定的角度和速度將氧氣引入窯爐空間，沖擊火焰底部，這樣就會(huì)在靠近玻璃液面一側(cè)形成一個(gè)含未燃燒碳粒較少的富氧層，使之燃燒充分，溫度提高非常大。這種不對(duì)稱火焰，可靠垂直的溫度梯度，在靠近玻璃料液的一側(cè)形成一個(gè)高溫帶，使火焰底部增加向玻璃料液內(nèi)部的熱輻射和熱對(duì)流。而在靠近窯碹的一側(cè)溫度并不升高，使窯頂免受由此帶來的侵蝕加重。同時(shí)由于火焰強(qiáng)度增加，火焰變短，有助于控制熔窯內(nèi)溫度分布。此外，可防止在蓄熱室內(nèi)燃燒。這對(duì)蓄熱式熔窯來說，格子磚的壽命也可以得到改善。
    由于馬蹄焰窯是側(cè)面加料，正面噴火，因此其料層長度相對(duì)來說比較短，為了加強(qiáng)熔化，火焰長度也要求短些，一般宜采用短焰燃燒。只有這樣，火焰熱量才會(huì)集中于配合料熔化區(qū)，起到增強(qiáng)熔化部位熔化能力的作用�；鹧骈L短，也可通過控制氧流量來調(diào)節(jié)。當(dāng)氧流量增至100m3/h時(shí)，火焰長度將有明顯的縮短。
    在馬蹄焰窯火焰空間內(nèi)，富氧助燃同樣可造成不均衡的火焰輻射，使熱流離開碹頂向下移動(dòng)，窯頂附近空間溫度顯著下降。結(jié)果導(dǎo)致澄清區(qū)液面附近的冷氣層基本上被清理，玻璃液內(nèi)部熱均勻性有所提高，較終使成形制品質(zhì)量得到改善。
（一）、燃發(fā)生爐煤氣馬蹄焰玻璃窯爐富氧助燃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
   為了使池爐內(nèi)的火焰能形成梯度燃燒，即使近玻璃液面處的火焰溫度比上部的高，若趕上停爐維修，可以將富氧噴嘴直接設(shè)計(jì)在小爐底唇磚上，這樣不但先擇了富氧較佳使用位置，而且完全解決了中途更換富氧噴管的難題。富氧空氣隨火焰下部平行噴出，并在池內(nèi)與火焰下部混合，使火焰在熔化池靠近加料處形成高溫的底層火焰，從而加速化料，提高熔化率，克服跑料堆現(xiàn)象，且能保證馬蹄焰的回火不致帶料粉進(jìn)入蓄熱室，利于格子磚延長壽命。
    我們?cè)谶\(yùn)用富氧助燃時(shí)，一般都是在不停產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行施工的，利用換向時(shí)間，將富氧噴嘴分別在兩小爐預(yù)混室的外惻打孔插入，并貼近小爐底面，噴嘴角度應(yīng)隨煤氣走向。兩噴嘴的富氧空氣隨火焰下部平行噴出，同樣使富氧空氣在池內(nèi)與火焰下部混合，而形成富氧助燃的效果。
 
（二）、燃油（或天燃?xì)猓R蹄焰玻璃窯爐富氧助燃設(shè)計(jì)：
    由于熔窯采用重油作為燃燒，而重油粘度非常大、燃點(diǎn)高，在燃燒過程中需要通過加溫、霧化助燃等手段才能使重油充分燃燒。局部增氧技術(shù)主要是增加空氣中的氧濃度，減少助燃空氣，降低煙氣生成量（既減少煙氣帶走的熱量）從而降低NO2生成物，改善了環(huán)境；在熔窯內(nèi)局部增氧可以相應(yīng)使火焰溫度增高，燃燒速度加快，增加配合料，玻璃液輻射傳熱和對(duì)流傳熱，提高熔化率；局部增氧助燃使燃料在火焰區(qū)域燃燒完全，大碹溫度降低，大碹向外散熱熱量減小，單位玻璃液能耗降低。在設(shè)計(jì)富氧助燃時(shí)，它與燃發(fā)生爐煤氣馬蹄焰玻璃窯爐不同的是將富氧噴嘴設(shè)計(jì)在每支油槍下部。 
 
    我公司自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的富氧燃燒全套設(shè)備，于2008年5月在青島榮泰玻璃制品有限公司一號(hào)馬蹄焰玻璃窯爐上運(yùn)用，節(jié)能效果顯著，隨即又在二號(hào)爐進(jìn)行使用，且節(jié)能效果更佳，并分別對(duì)二個(gè)爐能耗情況進(jìn)行了二個(gè)月考核，結(jié)果如下：
一號(hào)爐：99m2，富氧前產(chǎn)量190T/日，燃煤45T/日
                富氧后產(chǎn)量198T/日，燃煤40T/日（單耗202kg）
二號(hào)爐：104m2 富氧前產(chǎn)量200T/日，燃煤46T/日
                富氧后產(chǎn)量218T/日，燃煤41T/日（單耗188kg）
    這二套裝置完全是由我公司從富氧膜、富氧組件生產(chǎn)、富氧設(shè)備制造、設(shè)計(jì)安裝為一體的系列工程。綜合測(cè)定，該富氧燃燒技術(shù)及裝置不但節(jié)能效果可觀，空氣過剩系數(shù)降低，而且改變了窯爐工況，我們?cè)谶\(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧氣輸入后，火焰長度明顯縮短，火焰底部增亮，前墻溫度下降，爐頂溫度降低，煤氣和二次空氣相應(yīng)下調(diào)，節(jié)約原煤達(dá)10%以上。產(chǎn)量和質(zhì)量均有所提高5%左右。
五、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)：
    1.提高火焰溫度：
    由于富氧空氣的參與，氮?dú)夂肯鄬?duì)減少，相應(yīng)減少廢氣吸熱量。據(jù)有關(guān)資料介紹，火焰溫度隨空氣中氧氣含量的增加而顯著提高，當(dāng)使用一般空氣爐膛加熱溫度為1300℃時(shí)，可以利用的熱量?jī)H為42%，而用28%較佳經(jīng)濟(jì)濃度的富氧空氣進(jìn)行助燃時(shí)，可利用的熱量高達(dá)56%，熱量利用率提高了33%。給爐膛局部增加富氧空氣，目的就是集中提高該燃燒區(qū)空氣中氧氣濃度百分比，達(dá)到提高爐膛火焰溫度和熱量利用率的目的。
 
    火焰溫度隨著助燃空氣中的氧含量增加而迅速上升，從圖一可以看出，火焰溫度隨著空氣中氧的提高而提高；隨著富氧空氣濃度逐漸提高，火焰溫度增加的幅度逐漸下降。因此為了有效地利用富氧空氣，其濃度不宜選得過高。按過剩系數(shù)a=1.1-1.5籌備燃料時(shí)，富氧濃度取25-27為宜，且以空氣含量從21-25時(shí)效果較明顯。
 
    2.加快燃燒速度
    燃料在富氧空氣中燃燒速度加快的原因：是由于增加氧含量后，使火焰溫度提高所致，如天然氣在氧氣中的燃燒速度比在普通空氣中的燃燒速度能提高10倍。燃燒速度的提高，導(dǎo)致燃料在爐膛內(nèi)迅速完全燃燒。2

非常大燃燒速度cm/s對(duì)比表
燃料  空氣（21%O2）范 圍  非常大可能    氧氣（高標(biāo)準(zhǔn)）范圍      非常大可能
氫氣 250-360          280   890-1175 
天燃?xì)?33-44             37    325-480            395
丙烷 40-47             42    360-400            375
丁烷 37-46             41             335-390            355
乙烷 110-180          160            950-1280           1130
3.降低燃料的燃點(diǎn)溫度 
    燃點(diǎn)溫度明顯受到反應(yīng)速率和熱損耗的影響。富氧空氣比普通空氣有助于降低“燃點(diǎn)”溫度的特點(diǎn)，并增加火焰單位體積的熱釋放量。對(duì)于劣質(zhì)燃料效果更為突出。
燃料的燃點(diǎn)溫度在一定條件下不是常數(shù)。如CO在空氣中為609℃，而在純氧中僅為 388℃。富氧助燃就是利用這一現(xiàn)象，將少量的富氧空氣，集中地供給火嘴燃料剛剛霧化（或固體燃料剛剛汽化）噴出點(diǎn)燃部位，使該區(qū)氧氣量驟然增加，可以起到降低燃料點(diǎn)燃溫度，提前點(diǎn)燃，相對(duì)延長燃料在爐膛中燃燒時(shí)間，增加燃料釋放熱量的作用。
4.減少燃燒后的排氣量
    使用含氧量為23-24%的富氧空氣參加燃燒，與普通空氣燃燒比較，當(dāng)過�？諝庀禂�(shù)a=1時(shí)，則排氣體積減少10-20%，其排煙熱損失也減少10-20%，從而提高熱效率而節(jié)能。
燃料在一般空氣與在純氧中燃燒速度相差甚大，如天然氣在純氧中比在空氣中的燃燒速度高達(dá)10.7倍，因此富氧助燃，不僅提高燃燒強(qiáng)度，還能加快燃燒速度，更有利于燃燒反應(yīng)完全，可以改善排煙質(zhì)量，減少未燃物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染。
 
    若使用氧濃度為21%的常規(guī)空氣，按理論空氣量燃燒的排氣量為1計(jì)算時(shí)，隨著含氧量的增加，排氣量有減少的傾向。使用含氧量為27%的富氧空氣燃燒與氧濃度為21%的空氣燃燒比較，過剩系數(shù)a=1時(shí)排氣體積減少21%，排煙熱損失也相應(yīng)減少而節(jié)能。
5.增加熱量利用率
    當(dāng)加熱溫度為1300ºC時(shí)，用普通空氣燃燒。其熱利用率為42%，而用含氧量24%的富氧空氣燃燒，則利用率增加到30%以上，隨著加熱溫度增加，節(jié)能效果更顯著。
6.降低空氣過剩系數(shù)
    富氧燃燒能有效地降低空氣過剩系數(shù)，使排煙熱能損失大幅度降低，從而提高窯爐的熱效率而節(jié)能。當(dāng)a值為1.1時(shí)，燃料只增加4%，當(dāng)a值為1.4時(shí)，燃料增加到16%，在高溫熔爐中加熱溫度越高，則a值的增加使熱量的損失就越大。
爐膛燃燒完全，降低了空氣過剩系數(shù)。據(jù)有關(guān)資料介紹：日本節(jié)能中心在工業(yè)窯爐節(jié)能措施中，著重于降低空氣過剩系數(shù)的研究，他們?cè)谝慌_(tái)熱處理爐中經(jīng)多次試驗(yàn)，將空氣過剩系數(shù)從1.7降到1.2，降低29.4%,平均節(jié)能達(dá)13.3%。我們?cè)囼?yàn)爐子的實(shí)測(cè)結(jié)果是煙囪排煙處過�？諝庀禂�(shù)，普遍降低12—14%左右。

六、富氧助燃工程的設(shè)計(jì)與安裝：
    以膜系統(tǒng)為例：為滿足高度含塵量的惡劣運(yùn)行環(huán)境，膜組件自帶過濾，膜堆也可安裝在相對(duì)封閉的室內(nèi)空間，空氣經(jīng)通往室內(nèi)的預(yù)置過濾器初步過濾后進(jìn)入室內(nèi)，相對(duì)潔凈的新鮮空氣在膜組件自帶的廢氣排放風(fēng)機(jī)的引導(dǎo)下進(jìn)入膜分離器進(jìn)行氧氮分離，其中，富氧空氣經(jīng)真空泵機(jī)組抽取輸送到用氣點(diǎn)，廢氣則經(jīng)過廢排風(fēng)機(jī)集中排放到室外；
 
    為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠，動(dòng)力設(shè)備——真空泵是系統(tǒng)可能的故障點(diǎn)，可設(shè)計(jì)采取備機(jī)形式以保證系統(tǒng)的可靠性；
    為非常大限度的節(jié)約投入資金以及節(jié)約能源消耗，真空泵機(jī)組可采用多臺(tái)套真空泵機(jī)組并聯(lián)使用，備機(jī)采用變頻，開、停、切換、降負(fù)荷使用變頻機(jī)組，以具備良好的故障策略導(dǎo)向，建議設(shè)計(jì)采用單臺(tái)真空泵滿足要求。
    真空泵機(jī)組單獨(dú)安裝在泵房，設(shè)隔音降噪措施；
    系統(tǒng)設(shè)計(jì)以滿足用戶運(yùn)行環(huán)境較端條件為目標(biāo)，考慮對(duì)高溫、低溫、海拔條件的校核，以保證系統(tǒng)較終安裝地性能指標(biāo)與運(yùn)行穩(wěn)定的達(dá)成；
    控制水平：中點(diǎn)集控/自動(dòng)控制、無人值守、智能啟動(dòng)緊急信號(hào)、遠(yuǎn)傳接口
七、系統(tǒng)主要技術(shù)性能特點(diǎn)（膜系統(tǒng)）
1.工藝簡(jiǎn)單：負(fù)壓流程捲式膜制氧工藝，以真空動(dòng)力自膜堆直接抽取富氧空氣；
2.安裝簡(jiǎn)便：膜堆模塊化設(shè)計(jì)，安裝簡(jiǎn)單，連接方便；
3.公用工程集約化：占地面積小巧，對(duì)廠房要求低；
a) 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠：任何動(dòng)力設(shè)備均存在一定的故障率，采用備用機(jī)形式輔以自動(dòng)控制系統(tǒng)在故障發(fā)生時(shí)切換到備機(jī)是較安全的解決方案，本系統(tǒng)可選擇對(duì)多級(jí)泵組采用1臺(tái)備機(jī)的配置形式，并采取變頻技術(shù)，充分考慮到系統(tǒng)的故障策略導(dǎo)向以及非常大節(jié)約投入資金與能源消耗；
b) 操作方便：?jiǎn)捂I開停機(jī)，操作簡(jiǎn)單方便；采用變頻技術(shù)為基礎(chǔ)的過程控制全自動(dòng)完成；
c) 維護(hù)簡(jiǎn)便：可對(duì)故障發(fā)生的羅茨真空泵機(jī)組進(jìn)行不停機(jī)檢修，
d) 可擴(kuò)展性：膜堆與真空泵組可方便的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的簡(jiǎn)便擴(kuò)展