合理控制过剩空气系数

在工业实践中,燃料在化学理论平衡计算中所需的空气量即理论空气量下是不可能完全燃烧的,因此需要多供应一些空气进入即过剩空气,理论空气量有C+O2=CO2H2+1/2O2=H2O由此可知气体燃料燃烧所需的理论空气量.但由于炉子在实际操作中,空气与燃料的混合总不能非常完善,所以,要使提供的燃料完全燃烧,必须供给比理论空气量为多的空气,这就产生过剩空气.过剩空气系数定义为:α=m/m0=V/V0式中　m为实际空气质量,m0为理论空气质量,V为实际空气体积,V0为理论空气体积.实际供给的空气量与理论空气量之比叫做过剩空气系数。过剩空气系数对加热炉热效率影响很大。合理的控制过剩空气系数,对提高加热炉的热效率是很重要的。在加热炉的设计和操作中,过剩空气系数是一个非常重要的参数通常采取的措施是,检测烟气中的一氧化碳含量,来控制烟道供风挡板或燃烧空气入炉量,使加热炉处于最佳的燃烧状态,从而使燃料耗量减少。石化标准规定,设计时,对于自然通风的加热炉以烧气为主时,富余空气量为20%。但是因为加热炉是在负压下运行,即炉膛和烟道内保持一定的负压,外界的空气会不断地从加热炉不严密处漏入,实际的过剩空气系数是很容易超过设计值的。在实际操作中,过剩空气系数对加热炉的影响是多方面的,它直接影响加热炉的热效率,过剩空气系数太小会造成不完全燃烧,增加不完全燃烧热损失,降低热效率;过剩空气系数太大,多余的空气在排烟温度下排入大气将带走大量热量,直接增加排烟热损失而使热效率降低;其次过剩空气系数的大小直接影响烟气阻力的大小;再者,烟气含氧量增加会增加炉内构件的氧化,并且,烟气中过多的氧还会增加SO2向SO3转化,加重低温烟气露点腐蚀。综上所述,降低过剩空气系数有诸多好处,但必须保证燃烧完全。若燃烧不完全,不但燃料的大部分化学能未完全释放、造成燃料浪费,同时不完全燃烧产生的可燃性物质(CO,H2,碳粒)不仅污染环境,而且有可能发生二次燃烧,甚至闪爆,影响加热炉的使用安全。因此提高热效率、降低燃料用量,必须找到最佳过剩空气系数α值。为了寻求加热炉的适合的α值,分别测定了在不同过剩空气系数时两炉的燃料耗量计算出α值,同时记录下单位燃料用量(见图1和表2)。

由此可见，过剩空气系数对燃料的影响已十分显著，而燃料则占能耗的70%因此调整好过剩空气系数对节能降耗意义有重要。

提高燃料空气温度

提高燃烧温度,增加炉子的产量。空气和煤气预热后,可以提高燃烧温度和增加炉子的产量。一般认为:空气预热温度每提高100℃,即可提高燃烧温度50℃左右,产量增加2%左右。精确的燃烧温度,可用下式计算:

t燃=Q低+Q空预+Q煤预Vn·Ct

式中:

t燃—燃烧温度,℃;

Q低—燃料的低发热值,kJ/kg(m3)

Q空预,Q煤预—空气,煤气预热带入的热量,kJ/kg(m3);

Vn—单位燃料的烟气量,m3/m3(kg);

Ct—烟气温度下的比热容,kJ/m3·℃。　

利用烟气余热预热燃烧空气的温度，可以进一步提高加热炉的热效率。另外，在现场对加热炉进行改造时，如果由于其他原因，不宜在对流室上部增加加热管或采用余热来预热空气时，也可以单独利用装置内其他费热来预热空气，这样不但可以省掉冷却介质的空冷或水冷设备，同时又提高了进入加热炉的空气温度，对燃烧及传热带来了多方面的好处。如果将空气预热到250℃，相当于将加热炉的热效率提高了12%左右。

加热炉燃烧空气温度提高后，会相应的改变炉内的传热特性。如果假定预热后的其他参数不变则空气预热温度与热效率提高值的关系为直线上升关系

燃烧空气温度提的太高，就应该相应的考虑燃烧器的结构和材质问题。燃烧空气温度一般控制在300℃左右为亦。