空气过剩系数与节能

SILIcON【科技创新论坛】语■ALL空气过剩系数与节能刘学明(河北省遵化市手工业联合社河北遵化064200摘要:通过对空气过剩系数的概念、计算方法及与节能的关系,从理论与实践的结合上加以概述,从而加深对空气过剩系数的认识,更好地节约燃料关键词:空气《过剩系数:计算方法:节能中图分类号:IK-9文献栋识码:A文章编号:1671-7597(2010)0620169-02能源是经济和社会发展的基础,如何解决经济发展与能源供给,是关不够,或引风机能力不足,炉内气体不顺行,燃烧的不好,恶化了炉内的系一个国家、一个民族能否和谐、持续发展的关键。改革开放以来,我国热交换,同样浪费燃料经济快速发展,能源需求不断增加,特别是近几年,能源需求更是快速增22对燃烧产物成份的影响长,已成为能源消费大国,对国家能源安全构成了严重威胁,形势十分严当空气过剩系数增大时,一般情况下是可以使燃料得到更大程度的峻,制约了经济发展。因此,在努力加快能源开发的同时,大力节约能完全燃烧,即燃烧产物中除去N、Q2外只有RO2、HO,但另一方面,由于源,以较少的能源消耗,创造更多的经济效益,已成为我国解决能源供需a的增大,№、O2的绝对数量增加,而使产物中的RO2和H0的含量相对地紧张一项有效的,现实的途径。目前燃料是我国能源构成的攴柱,燃料只减少,从传热的观点来看是很不利的,因为高温炉胜中的热交换主要靠辐有经过完全燃烧,将化学能转为热能,才能被人们加以利用。而燃烧过程射传热,而气体的辐射又靠三原子气体(如CO0、RO2、H0)和多原子气体中,空气过剩系数的大小对燃料的完全燃烧程度起着十分关键的作用。这(CH4),具有较强的辐射能力和吸收能力[1],当产物中的RO、H20含量个问题目前在一些中小企业还没有引起足够的重视,甚至根本没有认识,减少,使气体的黑度降低,从而使辐射能力减弱,使炉子的热效率降低费了大量的燃料,本文通过对空气过剩系数的概念、计算力法及与节能又由于产物中0含量的增加,使炉内的氧化气氛增强,必然增加金属的烧的关系,从理论与实践的结合上加以概述,从而加深对空气过剩系数的认损,又不利于经济效益的提高识,更好地节约燃料。2.3对燃料理论燃烧温度的影响1空气过剩系微的概念当燃料定时,即Q低定,由于a增大,实际燃烧产物生成量也随我们知道,为了保证燃料能在燃烧室或炉膛中达到最大程度的完全燃之成比例地增加,则理论燃烧温度必然降低,炉内气体的辐射传热量与气烧,即燃料中的可燃物完全与氧气作用,燃烧产物中只有CO2、H0、N2体的辐射温度的四次方成正比,由于理论燃烧温度的降低,辐射传热量将SOz、O时,实际供给燃烧用的空气量必须比按化学方程式计算出来的理论大大的下降,使加热同样物料所消耗的燃料量大大增加,甚至由于a的增空气需要量大一些。此外,由于燃烧室或炉腔的砌体是不够严密的,又存大,使某些低热值燃料无法满足加热L艺的要求在必要的炉门和孔洞,在炉膛有负压存在的情况下,又常吸入部分空各种工业炉窑由于加热工艺的要求,往往对燃料的发热量也有一个最气,增加了实际空气量。我们把燃烧室或炉膛中实际空气囊与理论空气的低要求,如加热炉的Q低一般为1500-1800千卡/公斤,当炉子温度上不来比值,叫做空气过剩系数。(用符号a表示),空气过剩系数的大小以取时,总是提出增加所用燃料的发热量,但必须注意,空气过剩系数a影响决于下列三种因素:的严重程度比燃料发热量的作用更大些。1)燃料的种类:燃料分固、液、气体三种,燃料的种类、成份、发2.4对燃料利用系数的影响热值大小都直接影响a,一般来说,固体燃料燃烧时a大,气体燃料a最所谓燃料利用系数,系指在工业炉容内由于燃料燃烧传入炉膛内的热小,液体燃料介于两者中间量和供入燃料所含的热量之比,它是用来衡量炉内燃烧进行好坏的一个指2)燃烧设备的种类:燃料化学能转变为热能是通过合理的燃烧设备来完成的,对固体燃料而言,炉排的型式和结构,对液体、气体燃料而言当α大于1时,随着α的增加,理论燃烧温度和气体黑度降低,则使烧嘴的型式和结构都直接影响a值传递的有效热降低,燃料利用系数下降,与此同时实际燃烧产物生成量3)燃料的燃烧方法:对固体燃料是手烧炉,还是机烧层燃炉和煤粉也增加,排烟带走的热失增加,同样使燃料利用系数降低,当a小于1炉,是上燃法还是下燃法;对液体、气体燃料是内混还是外混式,是低压时,a燃料利用系数下降越小,燃料越不能完全燃烧,则排烟带走的热损还是高压,是有焰蟋烧还是无焰燃烧或者介于二者中间,a值都是不一样失增加,燃料利用系数下降的2.5对排烟中热量损失的影响由此可见,在燃料的燃烧过程中,影响a值的因素是很复杂的燃烧产物在离开炉膛时,其所含的热量就是排烟热损失,其中包括两2空气过剩系微与节约燃料的关系个部分:一部分是物理热即为显热,一部分是因为不完全燃烧所含的化学理论与实践的大量事实都说明空气过剩系数a与燃料的节约和浪费关系极大3空气过剩系的计算2.1对空气消耗量和燃烧产物量的影响空气过剩系数对炉子的热工过程和节能有很大的影响,因此,正确的在燃烧燃烧过程中,实际空气量和燃烧产物量都随a的增热工操作,合理的组织燃烧过程,必须把a控制在合理的范围内,为了控大而成比例地增大。a对以燃料为能源的各种工业炉窑有很大的影响,在制a首先必须及时的掌握炉子中a值的大小。然而在实际操作中,计算a设计时选用较大的a值,则实际空气量增加,此时,就要选用较人能力的是很困难的,这是因为在实际操作中常常遇到下列情况:鼓风机和史大直径的空气管道,同时由于a的增大,也必然引起废气生成的憾料理诊空气需典督品一个常数,但燃料成份总在变景的增加,加大烟道尺寸或选用较大的引风机,则必然增加电能和金属材化中国煤化工料和气体燃料,时时都在变料及砌筑材料的消耗,增加工程投资。对于实际工作的炉子,往往由于a化的增大,带来一系列的后果,由于空气量的增大,空气系统的阻力增大,CNMHG解,特别是在燃烧室中正在压力损失增加,对于低压重油烧嘴往往造成重油雾化不良,燃烧不完全燃烧的固体燃料的数量吏不可能及时知道,所以也就无法知道当时所需的烟囱冒黑烟,浪费大量燃料,同时也使排烟系统阻力增大,造成烟囪抽力空气量VLEY■■【科技刨新论坛】3)靠自然通风的燃烧,靠炉内负压吸入或靠喷嘴喷射作用吸入的空对于含品量少的燃料如无烟煤和焦炭等:a=21气量无法准确的测定4)由于炉子砖体不严密或孔洞吸入的空气量也无法测定4烧产物成分的分析为了及时控制止在进行生产的炉子,a值的计算应该符合当时炉内燃从上面计算分析可见,a值的正确与否直接取决于燃烧产物成分分析烧的真实情况,目前根据废气的成分分析来计算a值,是应用比较普通的的准确程度方法,也是目前比较恰当的方法4.1燃烧产物成分推导根据废气成分计算a的公式有两种方法:燃料燃烧是否完全,直接影响燃烧产物的成分,在完全燃烧的情况1)氧平衡法:(对于燃料在空气、富气空气或纯氧中燃烧时均适下,燃烧产物中含有1)燃料中的碳、氢及挥发硫,经过完全燃烧后产物为C0、HO及气中含氧量由两部分组成:一部分是真正的过剩空气带入的02过,另一部分是由于燃料可燃成分未完全燃烧而省下来的0’未,则02)燃料中含有的№2=0’过+Q′未,经过推导后得出3)与空气中的氧同时进入炉子的№0,+KRO当为完全燃烧时:a4)燃烧未被利用的空气中的氧KRO5)从燃料中蒸发的水分和空气中带入炉中水分所形成的水蒸气,在当为不完全燃烧时:a9205C0405H2+2CH,)+K(RO2CO+CH不完全燃烧时,燃烧产物中还有C、B及H等可燃气体K用奥氏气体分析器分析烟气成分时,产物成分中的水蒸气凝结成水式中:R(即c’+s0)、cb2’、出’、c’为烟气各成分的体因此分析出来的气体只是干燃烧产物的相对容积即燃烧产物可分为干气体积百分含量和水蒸气两部分K一为单位燃料燃烧时的理论需氧量与该燃料燃烧产物的R0体积含量4.2燃烧产物的分析的比值。常用燃料的K值可查表烟气成分的分析,一般都是采用分析仪器,如奥氏分析器,气相色谱2)氮气平衡法:(只适用于燃料在空气中燃烧分析仪等,目前应用比较广泛的是奥氏分析器,它是利用化学吸收法按容因为燃烧产物中的№量=实际空气用量带入的N量+燃料中的№量,根积测定烟气的成分,其吸收溶液的配制为据定义,经过推导计算,对于气体燃料;a=实际空气用量1)吸收ROa的氢氧化钾溶液:将100克氢氧化钾(化学试剂)溶于200毫升的蒸馏水内由于空气中的氮不参与燃烧反应,故2)吸收0的焦性没食子酸的碱溶液:在130毫升蒸馏水中加入190克实际空气用量实际空气用量中的全单氨氢氧化钾,另取20克焦性没食子酸溶于60毫升蒸馏水中,将这两种溶液混合立即将容器封闭,存于避光之处烟气中全部氮一燃料中的氮烟气中全部氮-过剩空气中的氮-燃料中的氮3)吸收00的氯化亚铜氨溶液:将35克氯化氨及28克氯化亚铜溶于100毫升蒸馏水中,再加40毫升氨水(比重为0.91),过滤后立即倒入插有铜丝的吸收瓶内。22100500H2C,)烟气成分正确分析的首要条件是分析烟气的取样必须有代表性。因此取样点一般应选在燃烧过程已经结束,烟气不应该有问流、涡流和呆滞地1-376005005H2-2CH,带,应远离有各种局部阻力的地方,由厂烟道处于负压,特别要防止空气漏入而蟛响测量的准确性,大断面的炯道,截面上各处烟气的成分是不相同的,吏要沌意取样的代表性,正式取样前,取气系统必须将空气排除干1-3.76XO205c0-05H2CH净。根据烟气成分的分析结果,即可计算空气过剩系数,在实际工作中对000-(RO2+CO+H2CH,O2)-N (RO, +CO+CH,于计算a值的公式必须牢记每个公式的具体使用条件,才能使计算得出正CO, +CO+ CH, +2C, H, +HS确的结果,否则,甚至出现错误式中:N一燃料中№含最的百分数综上所述,空气过剩系数对各种以燃料为能源的工业炉窑的影响是很cO2、C0、CHA、HS一燃料中各湿成分的百分含量,对于含№量比较小的,与节约燃料的关系十分密切,对某种炉子,使用某种燃料a都有一的,主要是固、液体燃料,即Na≌0个合适的值,过大过小都不好,一般的原则是:在保证燃料最大程度完全00.c0-05H,"-2CH燃料的前提下,a值越小越好,所谓控制合适的a值,就是根据供给炉子00-(RO2+CO2+H2+CH4+O2)的燃料量及时地调整供给合适的空气量对于固、液体燃料完全燃烧而言,上式又变为:a=参考文献1]减尔寿主编,热处理炉,冶金工业出版社,1983.10.上接第146页)湿度进行多次测量,使用红外测温仪对管道、支架的表面温度进行多次测20mX1,PIT系统支架施工内容为:20μm×1+20μm×2:PIA系统支架量,为确保环境的适合,应在一天的不同阶段(早、中、晚)分别进行测施工内容为:40μmX2+50μmX2,PIA系统管道施工内容为:40以m×2量并按附表的要求做好记录,待沟内环境温度达到了5~35℃,环境海度小50μmX1。5)拉开法附着力应大于2.0MPa于75%,基材表面温度高于露点温度3℃以上,基材表面无任何结露时方可层表面清洁→干燥至少24h→除起泡、返修底漆→除进行表面处理及涂层修补。对不需返修的部分应进行有效的遮盖和保护锈→表中国煤化工化2一第二道底漆涂刷→干避免损害和污染返修的具体操作措施由施工2)技术参数,①基材表面应干燥清洁,表面温度高于露点温度3℃单位抛CNMHG以上。②表面处理和涂料施工的温度为5~35℃,相对湿度<75%③手综上分析和采取的措施,已得到业主和设计的认可,目前涂层的修补工或机械除锈等级应达到t3级,④PI系统管道施工内容为:20μaX1+正在进行,这一问题得以解决