提高燃烧效率与最佳燃烧点的确定

电力18讯：    随着节能和环保的概念与意识越来越被人们重视，保护环境、节约能源已经成为企业降低生产成本增强产品市场竞争力的最有效手段之一。

　　对于许多发电厂来说，降低能耗、提高燃烧效率是个十分令人关心的问题，本文将就此进行一些讨论。
　　
　　1 烟气测量和燃烧效率

　　所有的燃烧装置的目的都是把一种燃料转换成热能用于生产。这产生的热能可用于产生蒸汽、加热。在燃料危机前的70年代，人们不重视能量转换的效率，而今天人们正努力提高燃烧效率运行，减少了NOx、SOx和未完全燃烧燃料的排放。因此，排放符合标准和保护了生态环境。

　现在提高燃烧效率的最好的方法就是使用连续监测烟气的仪器以测量烟气中二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气和燃烧物的含量或一氧化碳的含量。然后对测量出来的数据
加以分析，严格的控制其在符合要求之内。

　　2 燃烧的物质――燃料和氧

　　燃烧涉及的主要物质，即燃料和氧。就一般情况而言，燃料为气态（如天然气）、液态（如各种燃油）和固态（如煤），而氧则直接取用空气中的氧。换言之，2个主要物质就一般情况而言变成了燃料的空气。空气中包含的79%的氮，20.9%的氧和极少量的其它气体。

　　所谓提高燃烧效率，就是让适量的燃料和适量的空气组成最佳比例进行燃烧，因为空气中有79%的氮气，这些氮气不参加燃烧，但在燃烧过程中被加热，吸取了能量然后从烟道中被排到大气中去。即为了使空气中20.9%的氧参与燃烧，必须要加热比氧多将近4倍的氮，然后将其放掉。这些能量的损耗是不可避免的，但却可以减到最低的程度。如果能在保证燃料充分燃耗的前提下最大程度地减少空气的输入量，则这种形式的损耗将减至最低。但空气量的减少是必须在保证燃料充分燃烧的前提下，否则由于燃料未充分燃烧的能量损失也是十分可观的。

　　3 现状

　　综上所述，减少不必要的能量损耗、提高燃烧效率的关键就在于使空气和燃料的配合达到最佳程度，既不浪费更多的燃料，也不加热更多的空气再白白放掉。怎样才能做到这一点呢？由于烟道气中含有所有这些信息，所以一个最直接的方法就是利用分析仪监视烟道中的能量损失情况，并适量调整空/燃比，使能耗降到最低。
　　在讨论如何寻找最佳空/燃比的方法之前，我们不妨先看一下国内控制空/燃比的方法和现状。由于发电厂是最大的能耗企业，因而可用其锅炉作为讨论典型。目前几乎所有的发电厂是在机组调试时找出燃烧的最佳空/燃比点，并以烟道氧含量来标志。一般在3%-5%O2以后电厂调节空/燃比将氧含量控制在3%-5%O2，但这样做的问题在于：

　　（1）3%-5%O2是在机组调试时的特定情况，燃料（煤种）、机组状态、机械件如风机、燃烧器的老化、烟道中调试后所发生的泄漏都无法考虑了。可以想象一下如果烟道发生泄漏，20.9%的大气氧进入烟道后产生什么样的结果。

　　（2）由于上述情况使得3%-5%O2的节能作用下降，于是许多厂家采用一些低质量的氧化锆分析仪仅仅将烟道氧含量只是作为一个参考数据，而主要凭经验进行运行，这是目前利用烟道气参数进行节能调节现状的一般情况，但值行一提的是，发电厂的节能意识是目前国内企业中最好的之一。另有许多中小型锅炉运行中仅凭经验而未使用任何烟道气分析仪。

　　4 寻找最佳燃烧点

　　如何才能找到最佳燃烧点是节省能耗的关键，从理论上分析：图1中过量空气能耗阴影面积表示由富余的空气形成的能耗，用烟道余氧来表示。如果堵住可以看到随着烟道中氧含量的上升，富余的空气量也在上升，由氮气被加热所带走的能量就越大。要减少这部分能耗，必须降低烟道中氧含量。然而如果降得太低，燃料可能达不到完全燃烧，由此又引起损失，那么氧含量到底降多少呢？

　 　图1中过量燃料能耗阴影面积表示由未燃烧完的燃料所引起的能耗，由烟道中可燃气体表示。
　　可以看到未燃烧完的可燃气体量越高能量就损失越大，要减少能耗也必须降低烟道中剩余可燃气含量，然而就像余氧一样，要降得太低的话，空气又必须有很大的富余，这又引起热损耗，那么降到多少比较合适呢？
　　在此必须加以说明的是无论燃料是什么形态，都可用剩余燃料气的含量来表示燃烧充分的程度。因为无论是什么形态的燃料都是碳氢化合物（CxHx）。当燃料进入高温的炉膛后，碳氢便断裂并与氧反应CO2+H2O，而一小部分由于未与氧发生足够的反应而形成CO+H2，从烟道中跑掉。
　　从图1中我们便可清楚地知道应该在什么点燃烧而达到最高效率，只要将两个阴影区叠加成另外一条曲线，取其最小值即是燃烧的最佳点。在这一点上燃烧，能量的损失为最小，燃烧效率为最高。

　　5 正确选用烟气分析仪
　
烟气中的各种气体成分含量是用烟气分析器来测定的。它利用选择性吸收方法来测定烟气中各气体成分含量。选择性吸收就是用某种化学吸收剂和烟气接触，选择吸收烟气中<