烟气氧含量是计算窑炉(锅炉)污染物排放浓度的重要参数,在运行中有效控制烟气氧含量,是窑炉污染物排放能否达标的关键。烟气氧含量是窑炉运行重要监控参数之一和反映燃烧设备与窑炉运行完善程度的重要依据,其值的大小与窑炉结构、燃料的种类和性质、窑炉负荷的大小、运行配风工况及设备密封状况等因素有关。
氧含量越小,即过量空气系数越小,则表明化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失增加;氧含量越大,即过量空气系数越大,则表明空气量送入过大。过量的空气造成炉温下降,不但影响燃烧,还会带走大量的热量和灰尘,增大污染排放浓度的计算结果,同时风量大也增加了排烟耗电量。控制烟气氧含量,对控制燃烧过程,实现安全、高效和低污染排放是非常重要的。
一般窑炉由于设备性能,操作水平,燃料品质等不同,污染物在各种实际氧含量下的实测浓度也不相同,为统一衡量污染物的排放浓度起见,有必要规定一个氧含量基准,将各实际氧含量下的污染物浓度统一折算到该标准值,有一个统一的判断标尺。下面引出几个常见的概念以及折算规则供大家参考。
01
过剩空气系数
常见的燃烧过程与氧含量密切相关,煤中的可燃物不可能与空气中的氧完全接触,必须多供给一些空气才能完全燃烧,这多供给的一部分空气量称为过剩空气量。通过化学反应计算,煤完全燃烧所需的理论空气量加上过剩空气量就是燃料燃烧所需的实际空气量,实际空气量与理论空气量的比值称为过剩空气系数。
过量空气系数的大小取决于燃料的种类、燃烧器及燃烧条件等。
对燃用烟煤的链条锅炉,炉膛过量空气系数一般取1.3~1.4,即烟气氧含量控制在5%~6%。在实际生产中将烟气中的氧含量控制在6%以下有较大的难度,一般燃用烟煤和无烟煤所要求的炉膛内过量空气系数为1.5左右,即把烟气氧含量控制在6%~8%作为链条锅炉经济运行指标,这样既可以减少排烟热损失,提高锅炉的热效率,又能够较好地控制锅炉大气污染物排放,为保护和改善区域环境空气质量发挥积极的作用。
但是考虑到烟道及辅机等部位的漏风,烟道尾部氧含量会有不同程度的增加,烟气氧含量不宜超过10.5%,即过量空气系数不宜超过2.0。若再考虑测试不当还可能造成的漏气量的增加,烟气氧含量终不宜超过12%。烟气氧含量的细微变化,对排放浓度的折算值都有很大的影响。
02
干基,标态
国家考核的指标都是以标准状态下标干烟气来考核,所以在设计时一般也是要以此来设计氧含量主要是用来烟气的折算用。
干基:是将烟气中的水分去除后的干烟气
标态(温度:273.15K(0℃) 压强101.325kPa,1atm)
湿基值和干基值的换算
03
什么是基准含氧量?
基准氧含量是用于折算燃烧源大气污染物排放浓度而规定的氧含量的基准值。
因此,基准含氧量是为了使监测数据具有可比性,本着既满足燃料充分燃烧又不会因为过量空气的“稀释”作用而改变排放浓度的原则,设定的统一衡量标准。各行业的大气污染物排放标准中,根据不同的燃烧设施和燃料规定了不同的基准含氧量。
04
为什么设定基准含氧量?
基准氧含量是在我国当下大气污染物排放标准体系下应运而生的。目前,大气污染物排放标准大部分是以污染物的排放浓度为判定依据,单位是mg/m3,分子是质量单位,分母是体积单位,这就意味着在质量一定时,体积越大,浓度越低。为确保物质能够充分燃烧,一般会通入过量空气来保证氧气充足。过量空气同时会对烟气排放产生一定的“稀释”作用,污染物被“稀释”后,浓度必然会降低。在实际生产中,通入多少空气是根据不同工况下的燃烧条件不同设定的,差异较大。如果随意加大通入空气的量使烟气量增大,就会造成实测污染物浓度的大幅降低。
05
结论
综上所述燃烧过程烟气氧含量控制,锅炉烟道气含氧量是衡量燃烧过程是否经济的主要指标。对于锅炉的运行效率和污染物排放控制具有重要意义。烟气氧含量控制通过改变空燃比将氧含量控制在最佳范围内,主要控制手段为燃料量和送风量的协调控制。
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