煙氣分析儀在提高燃燒效率中的應用
如何測量和提高燃燒裝置的燃燒效率、確定燃燒點,是十分令人關心的。
確定燃燒效率點
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(jù)爐子熱平衡可知:
式中,Q——供給爐子的熱量;
Q1——爐子煙氣(廢氣)中過??諝鈳ё叩奈锢頍幔?/p>
Q2——爐子煙氣(廢氣)中燃料不*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(guī)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(xiàn)為煙氣中O2含量高,過剩空氣帶走的熱損失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(zhì)。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(xiàn)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*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(huán)境。
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*燃燒的燃料所引起的能耗,表征為煙氣中CO含量。可以看出,若要降低這兩部分能耗(同時亦可提高產(chǎn)品質(zhì)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(qū)疊加成另外一條曲線,即總效率熱損失曲線,其小值即為的燃燒控制點,此處熱損失小、熱效率高,即煙氣中O2含量約為1%。
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(diào)節(jié)空氣消耗系數(shù)λ,來達到燃燒效率。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(jiān)測煙道氣體中CO2含量來控制空氣消耗系數(shù)λ以達到,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(jié)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(xù)監(jiān)測煙道氣體成分,分析煙氣中O2含量和CO含量,調(diào)節(jié)助燃空氣和燃料的流量,確定的空氣消耗系數(shù)。
無論采取何種方式控制燃燒效率,快速、的測量煙氣中O2含量和CO含量都是實現(xiàn)燃燒的前提條件。