2 富氧燃燒在燃煤氣鍋爐中的應(yīng)用研究

       近幾年，小容量高參數(shù)的煤氣發(fā)電項(xiàng)目在全國(guó)各地大小鋼廠中如雨后春筍般出現(xiàn)，煤氣發(fā)電本身就是對(duì)鋼廠在各生產(chǎn)工藝流程中的廢氣進(jìn)行回收利用，如果能將富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用于燃煤氣鍋爐，對(duì)于能源的再利用將起到錦上添花的效果。

2.1 富氧燃燒工沉下理論燃燒溫度的影響

      輻射換熱是鍋爐換熱的主要方式，煙氣中起輻射作用的主要是三原子氣體，原子氣體幾乎沒有輻射能力。所以在常規(guī)空氣助燃的情況下，無輻射能力的氮?dú)馑急壤芨�，因此煙氣黑度較低，影響了煙氣對(duì)鍋爐受熱面的輻射換熱。如采用富氧空氣來助燃，煙氣中的氮?dú)夥蓊~大大除低、故火焰溫度和黑度會(huì)大幅提高。另外，富氧燃燒會(huì)提高火焰的燃燒強(qiáng)度，加快燃燒速度，獲得更好的傳熱效果，有利干點(diǎn)料反應(yīng)完全。

表1是燃煤氣鈉爐富氧燃燒改造的計(jì)算數(shù)據(jù)，可以看出隨著助燃空氣中含氧量的增加，理論燃燒溫度隨之升高;含氧量為30%空氣助燃時(shí)，理論燃燒溫度比常規(guī)空氣助燃時(shí)提高了211℃，但當(dāng)采用35%富氧空氣助燃時(shí)，由于煙氣再循環(huán)比例提高，導(dǎo)致理論燃燒溫度下降，表明助燃空氣中的含氧量并非越高越好，實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)選取合理的富氧比例。

表1 空氣中含氧量與火焰溫度的關(guān)系

2.2 富氧燃燒工況下煙氣量的對(duì)比分析

      眾所周知，鍋爐的各項(xiàng)熱損失中，占比大的是排煙熱損失;尤其對(duì)于燃鋼廠煤氣的鍋爐，煙氣量大是煤氣鍋爐的顯著特點(diǎn)，因此如能降低鍋爐排煙量，便可大幅提高鍋爐熱效率。采用富氧空氣參與燃燒，由于空氣中氮?dú)庹急却蠓陆�，同時(shí)理論空氣量也減少，因此可以有效降低煙氣量。表2是針對(duì)該鋼廠煤氣鍋爐的計(jì)算結(jié)果（煙氣再循環(huán)量見表1），數(shù)據(jù)表明隨著助燃空氣中含氧氣量的增加，單位燃料燃燒后的煙氣量不斷減少，并且煙氣中三原子氣體的比例在增加。在排煙溫度不變的情況下，排煙熱損失必然隨著煙氣量減少而降低，從而顯著提升鍋爐熱效率。對(duì)于新設(shè)計(jì)的富氧燃燒鍋爐，由于煙氣量大幅下降，受熱面的布置方面可以更加優(yōu)化，減少鍋爐設(shè)備鋼材使用量。

表2 燃燒產(chǎn)物與空氣中含氧量的關(guān)系

2.3 過量空氣系數(shù)與鍋爐效率的關(guān)系

       燃?xì)忮仩t運(yùn)行中，過量空氣系數(shù)的選取非常重要，過量空氣少了會(huì)導(dǎo)致燃燒不完全，增加Q3熱損失;過量空氣多了會(huì)降低煙氣的輻射能力，受熱面的利用率降低，更為重要的是過量空氣的多少會(huì)直接影響鍋爐熱效率。本改造項(xiàng)目中，由于燃料主要是燃點(diǎn)較高的高爐煤氣，為保證燃燒完全，采用了較高的過量空氣系數(shù)。但當(dāng)采用富氧燃燒時(shí)，由于火焰溫度提高，燃料燃點(diǎn)在富氧條件下也有所降低，因此可以采用較低的過量空氣系數(shù)（見表1）。研究表明，過量空氣系數(shù)越低，鍋爐可利用熱量越高（見圖1）。所以在采用富氧燃燒的鍋爐中，取較低的過量空氣系數(shù)，既可以保證燃燒完全，又可以減少排煙熱損失，鍋爐效率明顯提高。

2.4富氧燃燒過程中氣體濃度的監(jiān)測(cè)

       在工業(yè)過程中，企業(yè)對(duì)氧氣含量的監(jiān)測(cè)十分重視，一般會(huì)采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的氣體濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備防患于未然。在富氧燃燒工藝中的應(yīng)用氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備的目的是主要為了提高燃燒效率節(jié)約成本，在煙氣排出口會(huì)安裝煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)排放氣體是否達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)工業(yè)工藝具有很大的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)語

      從對(duì)該項(xiàng)目鋼廠煤氣爐的改造研究來看，采用富氧燃燒將有效提高鋼爐的熱效率，節(jié)約燃料消耗量，或者提高鍋爐蒸發(fā)量，從而提高燃料的利用率，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如果在新建鍋爐項(xiàng)目中按采用富氧燃燒來設(shè)計(jì)，由于煙氣量大幅縮小，鍋爐受熱面的布置可以更加緊湊，將大大降低鋼材消耗。

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