ICS 77-010 CCS H 04
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T4963-—2021
钢铁行业富氧燃烧节能技术规范
Technical specification for oxygen-enriched combustion
energy saving in iron and steel industry
2021-10-01实施
2021-05-17 发布
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T4963—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本文件起草单位：首钢集团有限公司、鞍钢股份有限公司、广东松山职业技术学院、冶金工业信息标
准研究院、山东慧敏科技开发有限公司。
本文件主要起草人：陈冠军、徐大勇、王姜维、仇金辉、罗国民、王金花、马光宇、竺维春、刘逸舟、张若鹏、 赵侯、刘君、张绍强、胡浪。 YB/T4963—2021
钢铁行业富氧燃烧节能技术规范
1范围
本文件规定了富氧燃烧节能技术的术语和定义、原理与流程、应用分类与适用条件、技术要求和评价指标。
本文件适用于钢铁行业高炉、热风炉、加热炉和锅炉等工业炉窑，铁包、钢包、中间包等烘烤设备可参照执行，其他行业也可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T16297大气污染物排放标准 GB/T17195工业炉名词术语 GB/T20001.3标准编写规则第3部分：分类标准 GB/T32037 工业窑炉燃烧节能评价方法 GB/T32489 轧钢加热炉节能运行技术要求 GB/T33969 高炉富氧喷煤技术规范 GB 50030 氧气站设计规范 GB 50316 工业金属管道设计规范 GB 50486 钢铁厂工业炉设计规范 YB/T062 冶金工业炉燃烧器技术条件
3术语和定义
GB/T17195界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
富氧燃烧 oxygen-enrichedcombustion 助燃空气中氧浓度大于常规空气氧浓度的燃烧。
3.2
烟气再循环smokerecirculation 一种实现烟气循环利用的方法，将一部分排放的烟气返回到助燃空气系统，降低混合气中的氧浓度，
也称烟气回流。 3.3
富氧率 oxygen-enriched rate 助燃空气富氧时增加的氧含量百分比。
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3. 4
低浓度富氧法lowoxygen-enrichedconcentrationmethod 氧气浓度不高于24%的富氧方法。
3. 5
高浓度富氧法 lowoxygen-enrichedconcentrationmethod 氧气浓度大于24%且小于100%的富氧方法。
3. 6
纯氧法 pureoxygenmethod 氧气浓度为100%的富氧方法。
3.7
常规富氧法 conventional oxygenenrichmentmethod 在燃烧器入口前的助燃空气中加人氧气的方法。
3.8
直接富氧法 directoxygenenrichmentmethod 氧气通过一个贯穿燃烧器的喷枪或位于燃烧器下方的喷枪直接喷射到火焰上的方法，亦称直接火焰
富氧法。 3.9
整体富氧法 overalloxygenationforcombustion 整体助燃空气用富氧替代的方法，亦称全部增氧助燃法。
3. 10
局部富氧法 localoxygenationforcombustion 部分助燃空气用富氧替代的方法，亦称局部增氧助燃法。
4原理与流程
4.1原理
用比常规空气含氧浓度高的富氧空气参与燃料燃烧。 4.2流程
氧气掺人助燃空气与燃料进入燃烧室混合燃烧，产生的烟气通过预热装置预热煤气与助燃空气，并可抽取部分烟气再循环进人送风系统，经换热后的低温烟气经环保处理后排放。富氧燃烧的工艺流程见图1。
燃料
助燃空气
环保处理
预热装置
排放
燃烧蜜
氧气
烟气再循环
图1富氧燃烧的工艺流程
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5应用分类与适用条件
5.1应用分类 5.1.1依据富氧率的不同，富氧燃烧方法可分为低浓度富氧法、高浓度富氧法和纯氧法。 5.1.2按氧气接入点的不同，富氧燃烧方法可分为常规富氧法和直接富氧法（直接火焰富氧法），见图2和图3。
氧气
富氧空气
混合
空气燃料
燃烧室
图2 常规富氧法
氧气
空气
燃烧室
燃料
图3 直接富氧法（直接火焰富氧法）
5.1.3依据应用区域不同，可分为整体富氧法（整体增氧助燃法）和局部富氧法（局部增氧助燃法），见图4和图5。
燃料空气
燃烧 A室
混合
氧气燃料
燃烧 B室
图4整体富氧法（整体增氧助燃法）
燃料空气氧气
燃烧 A室
混合
燃烧
B室
燃料
图5 局部富氧法（局部增氧助燃法）
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5.1.4按与燃料混合方式不同，可分为预混富氧法与非预混富氧法，见图6和图7。
富氧空气
燃烧室
混合
燃料
图6 5预混富氧法
富氧空气
燃烧室
燃料
图7 非预混富氧法
5.1.5依据混合温度不同，可分为常温富氧法和非常温富氧法（包括低、中、高温富氧法），见图8和图9。
氧气
混合 预热
空气
燃烧室
燃料
图8 常温富氧法
氧气
预热
混合
空气 预热燃料
燃烧室
图9非常温富氧法
5.1.6依据工艺要求选择不同富氧燃烧方法的组合应用。 5.1.7对按不同分类组合应用的方法，按GB/T20001.3的规定命名，方法名可将关键词按序组合。
示例：低浓度富氧法，常规富氧法，局部富氧法和常温富氧法组合应用的名称可称为低浓度常规局部常温富氧法。 5.2适用条件 5.2.1富氧燃烧技术适用于不同燃料的工业炉窑。 5.2.2对于含尘大的燃料，如煤、发生炉煤气等，应在烟气入口设计集尘装置。 5.2.3适用于不同温度空气条件，包括预热和非预热的工业炉窑，以常温富氧后加热为宜。
6技术要求
6. 1 一般要求 6.1.1 采取的氧气，以富余或放散的氧气为宜，以常规常温富氧法为宜。 6.1.2采用富氧燃烧技术的炉窑应符合GB50486的规定。 4 YB/T4963—2021
6.1.3高炉富氧喷煤技术应符合GB/T33969的规定。 6.1.4轧钢加热炉富氧应符合GB/T32489的规定。 6.1.5热风炉富氧宜采用低浓度常规常温富氧方法。 6.1.6与余热回收和烟气再循环等技术相结合实现能源的高效利用与低污染物排放。 6.2烧嘴和燃烧要求 6.2.1富氧烧嘴可采用传统套筒烧嘴，烧嘴材料可采用常规耐材，其性能应符合YB/T062的规定。 6.2.2空气配比应根据富氧率确定，富氧燃烧参数（富氧空气氧含量、富氧理论空气量和富氧理论烟气量)计算可参见附录A。 6.2.3针对不同工业炉窑，富氧燃烧的空气过剩系数推荐值见表1。
表1空气过剩系数
名称高炉热风炉加热炉
空气过剩系数 0.97~1.0 0.98~1.01 0.98~1.01
6.2.4燃料要求见附录B。 6.3管道要求
氧气和燃料应采用不同管道，高压氧气管路应设置减压阀组，富氧系统管路设计和安装应符合GB 50030和GB50316的规定。 6.4富氧要求 6.4.1富氧时采用的气态氧气，压力由1500kPa减压到50kPa选取的减压阀组材质宜为铜，氧气纯度应大于98%，可采用直接掺人助燃空气中，或单独设置一氧枪实现富氧燃烧。 6.4.2富氧时氧气压力应大于助燃空气压力，氧气和富氧空气的压力应保持稳定。 6.4.3针对不同工业炉窑，其富氧方法按5.1的规定，富氧率要求如表2所示。
表2富氧率要求
名称高炉热风炉加热炉
富氧方法常规整体富氧法常规整体富氧法常规局部富氧法
富氧率/% 3~10 2~5 2~5
6.4.4热风炉和加热炉富氧操作参见附录C和附录D。 6.5控制要求 6.5.1富氧燃烧控制系统宜采用计算机自动控制包括基础自动化和二级控制，可通过PLC实现对炉温的智能自动控制，实现富氧烧嘴的自动点火，实行PID连续控制炉温上限及炉压，必要时调整富氧率。 6.5.2检测参数控制包括炉温、燃料、助燃空气和烟气温度、压力和流量，宜设有烟气成分分析装置和安全报警装置，根据燃料热值及烟气中残氧量对富氧系统进行自动调节。 6.5.3氧气供应管道应装压力表、流量计、调节阀、快切阀等阀门仪表，确保对氧气的精确控制；助燃空气管道富氧接入点应增加氧气体积分数（富氧空气氧含量)检测设备，阀门仪表布置见图10。
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