江苏省生铁和粗钢产量位居全国第二，钢铁行业能源消耗量占全省工业能耗总量近20%，目前江苏省钢铁行业已基本完成超低排放改造，末端治理逐步接近天花板，但SO2、NOx、颗粒物等大气污染物排放量占比仍超过15%。在当前生态环保与碳达峰双重压力下，绿色低碳发展是钢铁行业减污降碳的必然选择。省大气专项项目组征集了钢铁行业可行的源头治理技术，为各地推动钢铁行业大气污染与温室气体协同减排提供技术路径。

一、技术原理

富氧燃烧技术是一种源自德国的先进空气分级燃烧系统。通过在烧嘴附近鼓入低浓度、高浓度氧气或纯氧，改变常规火焰为无焰燃烧，提升该区域的辐射能力，改善温度均匀性，大幅度提升了能源转换效率，从而实现低碳、节能、降本、提效。富氧度可以分为低富氧（含氧量25%-30%）、高富氧（含氧量45%-55%）、纯氧（含氧量99.99%）。富氧燃烧情况下，利用氧气从烧嘴侧面高速喷入，实现燃烧系统的空气分级燃烧，从而把原来的常规燃烧升级为富氧低氮燃烧，从源头上降低10~30%的NOx，并同步降低吨钢燃料消耗。

二、典型项目案例

项目概况

徐州市中新钢铁集团有限公司建有步进式烧结机、高炉、转炉、方坯连铸机、高速线棒材生产线等相关设施。企业烧结机点火炉原采用空气预热后与燃气进行混合燃烧。为实现绿色低碳发展，企业对烧结机点火炉进行了富氧燃烧技术改造，并于2021年1月1日在1号烧结机上正式投产运行。

改造前烧结机实景

技改方案

企业采用烧结机点火炉主管富氧方案进行改造，即直接在助燃总管上开孔，安装氧气喷枪，氧气和空气在主管道内进行混合，通过氧气阀组对氧气流量进行调节和安全控制。

结合现场空气流量和氧气供应情况，主管富氧度控制在1~3%，氧气流量峰值控制在500Nm3/h。与原工艺相比，该工艺有如下特点：(1) 改造安全可靠；(2) 方案易于实现；(3) 取消了烧结机点火炉的预热炉。

改造后烧结机实景

技术、经济指标

富氧燃烧改造后，理论燃烧温度提升，火焰刚性增强，表面热强度增加，火焰发亮，物料表面的传热速率增强。改造后具有如下技术和经济指标：

(1) 温度灵活可调。外部因素变化时，可通过调整富氧度来迅速调整燃烧温度，富氧度为3%时，可提升温度约40摄氏度。

(2) 节约燃气。富氧量为300Nm3/h时，可节约燃气约1000Nm3/h。

(3) 产量提升。富氧度为4%时，产量可提升2%。

(4) 质量提升。产品强度增加，返矿率减少，质量得到提升。

社会、环境效益

本项目通过烧结机点火炉富氧燃烧改造，取得了良好的社会和环境效益。根据省钢铁协会初步评估结果，富氧度为4%时，产量提升2%。点火环节可节约能耗8.3%，减排一氧化碳和氮氧化物10%以上。

三、技术推广应用

江苏省已有8家钢铁企业实施了富氧燃烧技术，总体运行良好。富氧燃烧技术在钢铁行业及大部分需要燃烧化石能源的行业均具可推广应用性和工程意义。实现减污降碳降本的三重效果，实现电能、气体、燃料的综合使用，搭建绿色电能与燃料降碳的新途径，为未来的碳中和搭建立体能源网络。