合理控制過剩空氣系數

在工業實踐中,燃料在化學理論平衡計算中所需的空氣量即理論空氣量下是不可能完全燃燒的,因此需要多供應一些空氣進入即過剩空氣,理論空氣量有C+O2=CO2H2+1/2O2=H2O由此可知氣體燃料燃燒所需的理論空氣量.但由于爐子在實際操作中,空氣與燃料的混合總不能非常完善,所以,要使提供的燃料完全燃燒,必須供給比理論空氣量為多的空氣,這就產生過剩空氣.過剩空氣系數定義為:α=m/m0=V/V0式中　m為實際空氣質量,m0為理論空氣質量,V為實際空氣體積,V0為理論空氣體積.實際供給的空氣量與理論空氣量之比叫做過剩空氣系數。過剩空氣系數對加熱爐熱效率影響很大。合理的控制過剩空氣系數,對提高加熱爐的熱效率是很重要的。在加熱爐的設計和操作中,過剩空氣系數是一個非常重要的參數通常采取的措施是,檢測煙氣中的一氧化碳含量,來控制煙道供風擋板或燃燒空氣入爐量,使加熱爐處于最佳的燃燒狀態,從而使燃料耗量減少。石化標準規定,設計時,對于自然通風的加熱爐以燒氣為主時,富余空氣量為20%。但是因為加熱爐是在負壓下運行,即爐膛和煙道內保持一定的負壓,外界的空氣會不斷地從加熱爐不嚴密處漏入,實際的過剩空氣系數是很容易超過設計值的。在實際操作中,過剩空氣系數對加熱爐的影響是多方面的,它直接影響加熱爐的熱效率,過剩空氣系數太小會造成不完全燃燒,增加不完全燃燒熱損失,降低熱效率;過剩空氣系數太大,多余的空氣在排煙溫度下排入大氣將帶走大量熱量,直接增加排煙熱損失而使熱效率降低;其次過剩空氣系數的大小直接影響煙氣阻力的大小;再者,煙氣含氧量增加會增加爐內構件的氧化,并且,煙氣中過多的氧還會增加SO2向SO3轉化,加重低溫煙氣露點腐蝕。綜上所述,降低過剩空氣系數有諸多好處,但必須保證燃燒完全。若燃燒不完全,不但燃料的大部分化學能未完全釋放、造成燃料浪費,同時不完全燃燒產生的可燃性物質(CO,H2,碳粒)不僅污染環境,而且有可能發生二次燃燒,甚至閃爆,影響加熱爐的使用安全。因此提高熱效率、降低燃料用量,必須找到最佳過剩空氣系數α值。為了尋求加熱爐的適合的α值,分別測定了在不同過剩空氣系數時兩爐的燃料耗量計算出α值,同時記錄下單位燃料用量(見圖1和表2)。

由此可見，過剩空氣系數對燃料的影響已十分顯著，而燃料則占能耗的70%因此調整好過剩空氣系數對節能降耗意義有重要。

提高燃料空氣溫度

提高燃燒溫度,增加爐子的產量。空氣和煤氣預熱后,可以提高燃燒溫度和增加爐子的產量。一般認為:空氣預熱溫度每提高100℃,即可提高燃燒溫度50℃左右,產量增加2%左右。精確的燃燒溫度,可用下式計算:

t燃=Q低+Q空預+Q煤預Vn·Ct

式中:

t燃—燃燒溫度,℃;

Q低—燃料的低發熱值,kJ/kg(m3)

Q空預,Q煤預—空氣,煤氣預熱帶入的熱量,kJ/kg(m3);

Vn—單位燃料的煙氣量,m3/m3(kg);

Ct—煙氣溫度下的比熱容,kJ/m3·℃。　

利用煙氣余熱預熱燃燒空氣的溫度，可以進一步提高加熱爐的熱效率。另外，在現場對加熱爐進行改造時，如果由于其他原因，不宜在對流室上部增加加熱管或采用余熱來預熱空氣時，也可以單獨利用裝置內其他費熱來預熱空氣，這樣不但可以省掉冷卻介質的空冷或水冷設備，同時又提高了進入加熱爐的空氣溫度，對燃燒及傳熱帶來了多方面的好處。如果將空氣預熱到250℃，相當于將加熱爐的熱效率提高了12%左右。

加熱爐燃燒空氣溫度提高后，會相應的改變爐內的傳熱特性。如果假定預熱后的其他參數不變則空氣預熱溫度與熱效率提高值的關系為直線上升關系

燃燒空氣溫度提的太高，就應該相應的考慮燃燒器的結構和材質問題。燃燒空氣溫度一般控制在300℃左右為亦。