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煙氣分析儀在提高燃燒效率中的應用

發表時間:2022-02-25  |  點擊率:325

如何測量和提高燃燒裝置的燃燒效率、確定最佳燃燒點,是十分令人關心的。

確定最佳燃燒效率點

供給加熱爐、鍋爐等加熱設備的燃料燃燒熱并不是全部被利用了。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例,有效熱是為了使物料加熱或熔化(以及工藝過程的進行)所必須傳入的熱量。根據爐子熱平衡可知:

圖片

式中,Q——供給爐子的熱量;

Q1——爐子煙氣(廢氣)中過??諝鈳ё叩奈锢頍?;

Q2——爐子煙氣(廢氣)中燃料不完全燃燒而生成的或未燃燒的CO氣帶走的物理熱;

Q3——爐子設備熱損失(包括爐體散熱、逸氣損失、冷卻水帶走、熱輻射等);

Q4——其他熱損失。


由上式可以看出,爐子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。圖1顯示了熱效率和各項熱損失隨著空燃比α的增減的變化規律。

當鼓風量過大時(即空燃比α偏大),雖然能使燃料充分燃燒,但煙氣中過??諝饬科?,表現為煙氣中O2含量高,過??諝鈳ё叩臒釗p失Q1值增大,導致熱效率η偏低。

與此同時,過量的氧氣會與燃料中的S、煙氣中的N2反應生成SO2、NOX等有害物質。而對于軋鋼加熱爐,煙氣中氧含量過高還會導致鋼坯氧化鐵皮增厚,增加氧化燒損。  當鼓風量偏低時(即空燃比α減?。?,表現為煙氣中O2含量低,CO含量高,雖說排煙熱損失小,但燃料沒有完全燃燒,熱損失Q2增大,熱效率η也將降低。

另外,煙囪也會冒黑煙而污染環境。

圖片

圖1:熱效率與空燃比的關系



所謂提高燃燒效率,就是要適量的燃料與適量的空氣組成最佳比例進行燃燒。實驗研究表明,圖2為煙氣中氧含量和CO含量與爐子能耗的關系。

圖2中,“過量空氣能耗"陰影面積表示富余的空氣形成的能耗(或熱損失),表征為煙氣中O2含量?!斑^量燃料能耗"陰影面積表示有未完全燃燒的燃料所引起的能耗,表征為煙氣中CO含量??梢钥闯?,若要降低這兩部分能耗(同時亦可提高產品質量),必須降低煙氣中O2含量和CO含量,但煙氣中O2含量和CO含量是互相制約的兩個因素。若將上述兩個陰影區疊加成另外一條曲線,即總效率熱損失曲線,其最小值即為最佳的燃燒控制點,此處熱損失最小、熱效率高,即煙氣中O2含量約為1%。

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由上文可知,熱效率與煙氣中的CO、O2、CO2含量以及排煙溫度、供熱負荷、霧化條件等因素有關。因此,可通過測量并控制煙道氣體中CO、O2、CO2的含量來調節空氣消耗系數λ,來達到最高燃燒效率。燃燒效率控制由來已久,上世紀60年代,曾廣泛采用CO2分析儀監測煙道氣體中CO2含量來控制空氣消耗系數λ以達到最佳,但CO2含量受燃料品種影響較大。70年代后,逐漸采用煙氣中O2含量或O2含量和CO含量相結合的方法來控制燃燒效率。提高燃燒效率直接的方法就是使用煙氣分析儀器(如煙氣分析儀、燃燒效率測定儀、氧化鋯氧含量檢測儀)連續監測煙道氣體成分,分析煙氣中O2含量和CO含量,調節助燃空氣和燃料的流量,確定最佳的空氣消耗系數。

無論采取何種方式控制燃燒效率,快速、準確的測量煙氣中O2含量和CO含量都是實現最佳燃燒的前提條件。



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