(已结束）2010-9-19-工控擂台-如何控制锅炉的过量空气系数在合理范围内？ 点击：3600 | 回复：9
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燃气锅炉的过量空气系数一般取多少？有人说是1.05,有人说是1.1,有人说是1.15，还有人说1.2。。。
现在说一下锅炉的过量空气系数的问题。
锅炉炉膛出口的过量空气系数与燃烧设备形式、燃料种类有关。为了减小由于过量空气带来的损失（q2），理想状况下过量空气系数为1。实际上为了保证燃料与空气充分混合，尽可能减小不完全燃烧损失（q3、q4），及炉膛密封状况差异，不同的燃料及与其相适应的燃烧设备的空气过量系数差异很大，这就是为什么层燃炉的空气过量系数较大，而流化床锅炉较小，而煤粉炉、燃油、燃气锅炉很小的原因。锅炉燃用的天然气，技术上可以保证在低空气过量空气系数和空气充分混合，所以燃用典型天然气的锅炉的过量空气系数可以作得很低，通常取1.05-1.1，具体视炉膛密封状况而定。具体大家可以参见前苏联《锅炉机组热力计算－标准方法》
针对锅炉内燃烧过程的经济性要求，对风煤配合，一、二次风配合，燃烧器倾角，周界风，一次风粉分配等影响因素进行分析。当运行工况改变时，合理的风煤配合就是要保持最佳的过量空气系数；一次风粉合理分配就是要实现一次风速和煤粉浓度的在线监测；送引风合理配合就是要保持适当的炉膛负压、减少漏风，这些配合比例调节适当，就可以减少燃烧损失，提高锅炉效率。
锅炉是利用燃料燃烧自动放出的热量来加热炉水产生蒸汽的。但燃料中的可燃物质在炉内燃烧后放出的热量，不可能全部被炉水吸收，总是或多或少地要损失掉一部分。
锅炉的热损失通常分为下列五项：
（1）排烟热损失。锅炉运行时，排除的烟气温度一般在150oC~250oC，有些甚至更高。这样的高温烟气经由烟囱排出，说明有很大一部分热量被烟气带走了，造成排烟热损失，排烟热损失时锅炉各项热损失中最大的一项，注汽锅炉为13%~15%。
影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟体积。很显然，排烟温度越高，排烟体积越大，排烟热损失就越大。
降低锅炉的排烟温度可以降低排烟热损失。但是要降低排烟温度，就要增加锅炉的温度受热面积，因而增大了锅炉的金属耗量和烟气流动的阻力；另一方面，由于烟温太低会引起尾部受热面的酸性腐蚀，因而也不允许排烟温度降得过低。减少进入炉膛的过量空气系数可以减少排烟容积，降低排烟损失，但过量空气系数太小，可能空气量供应不充分燃烧不好，因此必须综合考虑。
在锅炉运行中，受热面内结垢或受热面外积灰等影响热量的传导，降低受热面的吸热能力，使排烟温度增高。所以应及时清除受热面内外的污垢，并做好锅炉给水处理，使排烟损失降低。
（2）化学不完全燃烧损失。是由于烟气中含有残余的可燃气体所造成的，这项损失实际上就是可燃空气化学能还没有转变为热能的未完全燃烧损失。
影响烟气中可燃气体含量的主要因素是炉内过量空气系数大小，炉膛温度以及炉内空气动力工况等。一般来说，炉内过量空气系数太小，氧气供应不足，会造成化学不完全燃烧损失的增加；炉膛容积太小，燃料与空气混合得不好，会造成化学不完全燃烧损失增加；一氧化碳在低于800 oC ~900oC的温度下很难燃烧，所以炉膛温度过低时即使其它条件很好化学不完全燃烧损失也会增加。此外炉膛结构及喷燃器布置不合理，炉膛内有死角或燃料在炉内停留时间过短都会使化学不完全燃烧损失增大。
（3）机械部完全燃烧损失。这项热损失主要存在于燃煤锅炉中，对于燃油和燃气锅炉一般认为此项损失为零。
（4）散热损失。在锅炉运行中，锅炉与热力管道外壁温度总是高于周围空气的温度因此，一部分热量就通过他们向外界散发，造成散热损失。散热损失与锅炉外表面面积和温度、炉膛结构、锅炉和管道的保温、周围的空气温度有关。
（5）灰渣物理热损失。从锅炉炉膛中清出的炽热灰渣具有很高的温度，其显然得不到利用，这部分热损失叫灰渣物理热损失。对于燃油和燃气锅炉此项损失为零。
注汽锅炉实际运行热效率经验公式应为：
η= - [ 3.96*10-4 + 3.299(a-1)* 10-4 ] t + [1.011 + 0.0174 (a-1)] – q5
η：油田注汽锅炉实际运行热效率经验公式；
a：过量空气系数，a=21 / (21 - 烟气含氧量)， t：注汽锅炉排烟温度。
提高锅炉热效率的措施：
注汽锅炉的热损失主要是排烟损失和散热损失，排烟热损失取决于过量空气系数和排烟温度，散热损失取决于锅炉及管道的保温。对于自动化控制系统来说，散热损失可控性和可调性不大，主要取决于锅炉本体的设计和保温材料的性能，所以要减少注汽锅炉的热损失自动化控制系统只能调节控制排烟损失。而要降低排烟损失，途径一是优化控制过量空气系数，途径二是降低锅炉出口烟气温度，两种途径是相互矛盾的，减少了过量空气，无其它调节手段的情况下直接的后果就是烟气温度的升高，而通过注入更多过量空气，可以达到降低烟气温度的效果，但过量空气系数明显会升高，同样无法提高锅炉的运行热效率，锅炉燃烧热效率、过量空气系数、排烟温度的对应关系大致如右图所示，所以对于调节控制排烟损失，没有固定的调控模式和手段，只能在实际调试过程中找到一个折中的最佳状态，结合前面的分析及各种方案，对于节能方面整体思路及目标规范是：
1） 调节控制以达到节省天然气的使用量目的为主；
2） 控制优化过量空气系数其次；
3） 在1、2的基础上尽量控制出口烟气温度。
运行锅炉的最佳空气系数‘>过量空气系数，是通过燃烧调整试验确定的。试验时选用不同的空气系数‘>过量空气系数，求出对应的各项热损失，然后作出如图4—5所示的空气系数‘>过量空气系数与热损失的关系曲线，曲线的最低点应的即为最佳空气系数‘>过量空气系数。
1： 锅炉炉膛出口的过量空气系数与燃烧设备形式、燃料种类有关。为了减小由于过量空气带来的损失（q2），理想状况下过量空气系数为1。实际上为了保证燃料与空气充分混合，尽可能减小不完全燃烧损失（q3、q4），及炉膛密封状况差异，不同的燃料及与其相适应的燃烧设备的空气过量系数差异很大，这就是为什么层燃炉的空气过量系数较大，而流化床锅炉较小，而煤粉炉、燃油、燃气锅炉很小的原因。锅炉燃用的天然气，技术上可以保证在低空气过量空气系数和空气充分混合，所以燃用典型天然气的锅炉的过量空气系数可以作得很低，通常取1.05-1.1.
2：控制好过量空气系数对锅炉的安全和经济运行的影响： 过高的过量空气系数，会：增大送、引风机的电耗，增大排烟损失，增加尾部受热面的磨损；降低炉膛温度，推迟着火，燃烧的完全程度降低，尤其在燃烧劣质煤时易导致熄火；
增加SO3和NOX的排放。 过低的过量空气系数，会：增加机械不完全燃烧热损失，导致炉内结焦，增加受热面积灰的风险；还可能导致煤粉气流的爆燃。
3：炉子在操作过程中，过量空气系数太大，说明在燃烧时实际鼓风量较大，氧气充足，对完全燃烧有利，但过大的鼓风量必然产生过大的烟气，使烟气带走的热量增加，炉膛温度下降，传热不好，浪费燃料。过量空气系数太小，说明实际鼓风量小，氧气不充足，造成燃烧不完全，浪费燃料，炉内传热也不好。合理的过量空气系数应该既能保证燃料完全燃烧，又能使各项热损失降至最小。
将鼓风量 控制在合适范围内，调节控制以达到节省燃料的使用量目的为主， 控制优化过量空气系数其次，尽量控制出口烟气温度是解决过量空气系数大的有效方法。
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