最佳过量空气系数.pdf

- 1 - 最佳过量空气系数的确定方法最佳过量空气系数的确定方法 高丽霞，袁隆基，陈志荣，丁艳，李聪 中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州（221008） E-mail： 摘摘 要：要：锅炉是工况企业大量使用的一种主要动力设备但是由于设备和运行的原因，锅炉 的实际热效率只能达到设计效率的 80%左右，大大降低了能源的利用率文章从运行方面 入手， 把影响锅炉热效率的一个重要指标过量空气系数作为对象， 分别分析了它与排烟热 损失 q2、气体不完全热损失 q3和固体不完全热损失 q4的关系，可以看出存在一个最佳过量 空气系数使得 432 q++最小， 最后文章利用数学上求极值的方法得出最佳过量空气系数的 计算公式 利用文章推导出的公式结合锅炉送风控制系统， 可以准确的确定最佳过量空 气系数并指导调风，从而可以修正了现在实际运行中使用它的经验值产生的误差 关键词：关键词：锅炉；过量空气系数；热损失 1. 引言引言 锅炉是工矿企业大量使用的一种主要动力设备但是目前大部分在用锅炉的热效率最高 也只能达到设计效率的80%左右，影响锅炉热效率的因素很多，既有设备本身的问题，也有 操作技术问题。

其中过量空气系数对锅炉热效率的影响是不可忽视的 的确定主要取决于锅炉燃烧的经济性，过大会增加排烟热损失q2，过小则会增加 气体不完全燃烧热损失q3，和固体不完全燃烧热损失q4所以需要确定一个最佳使得 432 q++和最小而现在大多电厂锅炉是根据经验确定最佳，由于锅炉运行工况是不 断变化的，因此仅仅靠经验判断准确度是比较差的 2. 最佳过量空气系数最佳过量空气系数的确定的确定 在锅炉的实际运行中， 为了保证燃料能够尽可能地完全燃烧， 以得到较高的燃烧温度， 其空气供给量必须比理论计算空气供给量 0 V 多一些，称实际空气供给量 k V 实际空气量与 理论空气量的比值就称之为空气过剩系数即： 0 V VK = 2.1 过量空气系数过量空气系数与热损失的关系与热损失的关系 2.1.1 与排烟热损失与排烟热损失 4 q的关系的关系 根据经验公式1： )()5.35.0( 2kpy ttq+= (1) tpy 排烟空气温度，； tk 冷空气温度，； 可以看出在保证燃料完全燃烧的前提下， 为了得到较低的排烟温度， 应尽可能的减小， 以减少 q2的损失，提高锅炉的热效率。

2.1.2 与化学不完全燃烧损失与化学不完全燃烧损失 3 q的关系：的关系： %2 .3 3 COq= (2) 又 )605. 0( )1 (21 22 + + = ORO CO - 2 - 燃料特性系数，与燃料种类有关 2 RO烟气中 2 SO和 2 CO的含量 所以在不考虑燃料变化的情况下,q3与也成线性关系，增大时，在C0 变化不大 时，q3也增加当过小时，引起燃烧不完全，烟气中的可燃物的含量急剧增加，引起 q3的增加 2.1.3 与固体不完全燃烧损失与固体不完全燃烧损失 4 q的关系的关系 根据经验公式2计算 )5 . 35 . 0/() 100 (100 2 4 + = kpy tt q q (3) 不难看出当增加时，q2增加的速率大于增加速率， 这时q4反而减少 当过大时， 在排烟温度不高的情况下，q2增加速率较小时，q4也会增大在锅炉的实际运行中，q4的决 定因素之一的灰渣含碳量与系数有着直接的关系过小空气供给量不足，燃料和空气不 能充分均匀混合使燃料不能达到完全燃烧，造成燃烧温度降低，使炉渣含碳量急剧增加，因 而也使得q4急剧上升。

而过大， 容易造成炉膛温度降低， 使炉渣含碳量增加， 引起q4增大 2.2 最佳过量空气系数最佳过量空气系数 从式(1)、(2)和(3)中可以看出与反平衡热效率的关系由于 432 q++之和占全部 热损失的80%左右，因此可以认为：当 432 q++最小时，即是锅炉运行中的最佳过量空气 系数，它们关系如图1所示 实际运行中，越趋近于 zj ，锅炉的热效率越高，所以是锅炉运行的一个重要 经济指标在现场中，把 zj 作为标准值，以检测烟气中氧的含量来监测，使之与标准值 比较，检查送风量是否合理而 zj 根据试验和经验值确定，由于随工况的变化而变，所 以 zj 也是处于不断变化中的，仅仅只靠经验值，误差会很大，对锅炉的热效率的影响也是 q% q3 q4 q2 q2+ q3+ q4 zj 0 图 1 与各热损失关系示意图 - 3 - 不容忽视的所以如果可以根据负荷和煤种的变化及时得出该负荷该煤种下的 zj 来修正经 验值，就可以大大降低上述误差 联合公式(1)、(2)和(3)得： 300)(75.1 300%2 .12)(5 .12%6 .1)(75.1 5 .35 .0 1 )5 .35 .0/() 100 (100%2 .3)()5 .35 .0( q 2 2 432 + +++ + = + +++= ++ kpy kpykpy kpy kpy tt COttCOtt tt q COtt 所以： 300%2 .12)(5 .12%6 . 1)(5 . 3 4 1 )(q 432 ++=++COttCOtt kpykpy 当 0)(q 432 =++， 即 %6 . 1)(5 . 3 300%2 .12)(5 .12 COtt COtt kpy kpy + + = （4） 时， 432 q ++和达到极小值，那么式（4）所求出的就是 zj 。

在计算过程中，因为1,把 5 .35 .0 1 + 中的取1，一方面可以简化计算，另外一 方面使分母最小，这样求出的最小值更具可信度 又 )605. 0( )1 (21 22 + + = ORO CO 锅炉运行中，冷空气温度 k t 一般是固定的，所以只需知道排烟温度 py t 和烟气中 2 CO、 2 SO和 2 O的含量，就可计算出此时所需的 zj 3. 结语结语 合理选用控制过量空气系数对提高燃烧效率，节能降耗，减低排放污染，保证设备安全 具有重要意义根据上述确定 zj 的方法，和锅炉控制系统结合，可以求出当前工况的 zj ，以此来修正经验值，指导风量调节，降低由于经验值的不足产生的误差对锅炉热效率 的影响 参考文献参考文献 1 施益昌. 通过控制过量空气系数提高注汽锅炉热效率J. 管道技术及设备,2004年第1期 2 韩秀丽. 空气过剩系数对锅炉热效率的影响J. 陕西工学院学报, 2002年18卷第4期 3 高峰. 锅炉热经济性燃烧调整分析J.锅炉技术,2007年第38卷第4期 4 叶江明. 电厂锅炉原理及设备M. 中国电力出版社,2004.8 5 张春发,曹洪涛,李晓金. 锅炉机械不完全燃烧损失q4解析评估模型研究J. 锅炉技术 ,2003年34卷第4 期 6 牛天况. 富氧燃烧锅炉初探J. 锅炉技术,2008年39卷第1期 - 4 - The way to ascertain the optimal excess air coefficient Gao Lixia, Yuan Longji, Chen Zhirong, Ding yan, Li cong College of Electromechanical Engineering, China University of Mining and Technology, Jiangsu Xuzhou（221008) Abstract Boiler is used widely as power equipment. But, because of the equipments and operation, the boilers thermal efficiency is only 80% of design value. According to the importance of the excess air coefficient to the thermal efficiency, the paper analyzes the relation of the excess air coefficient and waste heat loss q2, gas incomplete combustion heat loss q3，solid incomplete combustion heat loss q4， from which we can see there is an optimal excess air coefficient can make the least of 432 q++, at last, the paper gets the formula of optimal excess air coefficient by using the way of ascertain extreme value. With this formula, the boilers air flow system can ascertain the optimal excess air coefficient online, so it can modify the error of empirical value . Key words: Boiler; Excess air coefficient; Heat loss 作者简介作者简介：高丽霞（1983-） ，女，陕西定边，中国矿业大学（徐州）机电工程学院2007级 在读研硕士究生，研究方向：流体机械及工程。