過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)多種燃?xì)馊紵郎囟扔绊懛治?/h1>
2012-04-29 00:00:00席倩
建筑與文化 2012年2期
【摘 要】對(duì)于不同的燃?xì)庠诓煌臏囟拳h(huán)境下都具有不同的燃燒溫度，而過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)多種燃?xì)馊紵郎囟纫簿哂袠O大的影響，以下筆者針對(duì)過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馊紵郎囟鹊挠绊戇M(jìn)行分析。
【關(guān)鍵詞】過(guò)剩空氣系數(shù)；燃?xì)馊紵郎囟龋挥绊懀环治?/p>
1 前言
鍋爐作為能源動(dòng)力的熱源，廣泛地用于發(fā)電、工業(yè)及民用等各種場(chǎng)所，然而在給人類創(chuàng)造價(jià)值的同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，正確選擇合理的鍋爐燃燒方式不僅關(guān)系到能源的利用效率還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。鍋爐在實(shí)際燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣以及COREX煤氣。在這種情況下，多種燃?xì)馔瑫r(shí)供應(yīng)，如何能將這些燃?xì)赓Y源高效、合理的利用，直接影響到一個(gè)鍋爐燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。對(duì)于不同的燃?xì)庠诓煌臏囟拳h(huán)境下都具有不同的燃燒溫度，而過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)多種燃?xì)馊紵郎囟纫簿哂袠O大的影響，以下筆者針對(duì)過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馊紵郎囟鹊挠绊戇M(jìn)行分析。
2 過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馊紵郎囟鹊挠绊?/p>
根據(jù)目前的燃燒學(xué)理論，物質(zhì)的燃燒溫度的表示方法有很多種，但對(duì)于鍋爐企業(yè)自身的燃?xì)馊紵攸c(diǎn)以及加熱設(shè)備的加熱要求，在燃燒溫度較高的情況下，必須要將二氧化碳和水蒸氣的熱分解計(jì)算在內(nèi)。其計(jì)算公式如下：
（1）
計(jì)算式中：Qc為二氧化和水蒸氣的熱分損失，單位為kJ/m3；
H1為燃?xì)獾臀粺嶂担瑔挝粸閗J/ m3；
ca、cg、cRo2、cN2、cH2o、cO2分別為空氣、燃?xì)狻⑷託怏w、氮?dú)狻⑺魵狻⒀鯕獾钠骄▔喝莘e比熱，單位為kJ/(m3.oC)；
V0、VRO2、VN2、VH2O、VO2分別為理論空氣量、煙氣中的三原子氣體體積、氮?dú)怏w積、水蒸氣體積、過(guò)剩氧氣體積，單位為m3/m3干燃?xì)猓?/p>
tg、ta 分別為燃?xì)夂涂諝獾臏囟龋瑔挝粸閛C;
dg、da 分別為燃?xì)夂涂諝獾暮瑵窳?/p>
α為過(guò)剩空氣系數(shù)
由上述的計(jì)算公式我們可以看出，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)小于1的時(shí)候，由于內(nèi)部氧氣量的不足，燃?xì)鈨?nèi)部不完全燃燒時(shí)的燃燒溫度比完全燃燒時(shí)候要低。而當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)的數(shù)值逐漸增高的時(shí)候，不完全燃燒損失也隨之不斷的減小。所以當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)小于1的時(shí)候，燃燒溫度是隨著過(guò)剩空氣系數(shù)的增大而升高的。
而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)加熱設(shè)備中，過(guò)剩空氣系數(shù)一般都會(huì)大于1，通過(guò)公式（1）可以得出，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)大于1的時(shí)候，燃?xì)馊紵^(guò)剩氧的存在，不完全燃燒的損失數(shù)值較小，所以在進(jìn)行燃燒溫度計(jì)算的時(shí)候，不完全燃燒損失的影響可以忽略不記。
在我們計(jì)算燃?xì)馊紵郎囟葧r(shí)，定壓容積比熱是燃?xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)，所以要想計(jì)算出燃?xì)獾娜紵郎囟龋鸵獙?duì)不同的定壓容積比熱進(jìn)行有效的計(jì)算。當(dāng)溫度在800到3000oC的時(shí)候，可以用以下公式對(duì)相關(guān)的定壓容積比熱進(jìn)行計(jì)算。
氮?dú)獾钠骄▔喝莘e比熱計(jì)算公式為：
CN2=—2.17165443×10-8t2+1.52443817×10-4t+1.26335233 （2）
氧氣的平均定壓容積比熱計(jì)算公式為：
CO2=—1.95821570×10-8t2+1.3407228×10-4t+1.35178029 （3）
水蒸氣的平均定壓容積比熱計(jì)算公式為：
CH2O=—3.90033879×10-8t2+3.39764257×10-4t+1.41097685 （4）
二氧化碳的平均定壓容積比熱計(jì)算公式為：
CCO2=—6.49435347×10-8t2+4.07467250×10-4t+1.87109441 （5）
3 燃?xì)馊紵郎囟扔?jì)算結(jié)果
由于鍋爐企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的燃?xì)夥N類眾多，包括高爐煤氣（BFG）、焦?fàn)t煤氣(COG)、轉(zhuǎn)爐煤氣(LDG)、天然氣(NG)以及COREX煤氣(CRG)。這些燃?xì)獾某煞指鞑幌嗤兓^大，并且每種燃?xì)獾牡臀粺嶂狄泊嬖谥^大的差異，例如天然氣的低位熱值比高爐煤氣高出10倍，比轉(zhuǎn)爐煤氣高于3倍之多。具體數(shù)值見(jiàn)下表。
3.1 不同空氣溫度下，過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃燒溫度影響的結(jié)果
當(dāng)空氣溫度為25度的時(shí)候，利用燃?xì)馊紵郎囟扔?jì)算公式（也就是公式1）來(lái)計(jì)算，我們可以得出以下的結(jié)果：焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣以及COREX煤氣的燃燒溫度都從2000度左右逐漸變成1500度左右；而高爐煤氣則從1300度左右降低到1100度左右。
當(dāng)空氣溫度為400度的時(shí)候，利用燃?xì)馊紵郎囟扔?jì)算公式進(jìn)行計(jì)算可以得出以下結(jié)果：焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣以及COREX煤氣的燃燒溫度從2200度左右逐漸變成1800度左右；而高爐煤氣則從1400度降低為1200度。
通過(guò)以上的計(jì)算，我們可以看出：
3.1.1 過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)各種燃?xì)獾娜紵郎囟扔绊戄^大，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)為1時(shí)燃燒溫度最大，隨著過(guò)剩空氣系數(shù)的增大，燃燒溫度呈一種降低趨勢(shì)。
3.1.2 當(dāng)空氣和燃?xì)馕唇?jīng)過(guò)預(yù)熱時(shí)，焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣和COREX煤氣的燃燒溫度較為相近，而高爐煤氣的的燃燒溫度較低。
3.1.3 當(dāng)空氣溫度提高至400度時(shí)候，燃?xì)獾娜紵郎囟扔忻黠@的提高，一般提高幅度為100到200度之間，而高爐煤氣的提高幅度大約在100度左右。
3.2 在一定空氣溫度和燃?xì)鉁囟认碌娜紵郎囟扔绊懡Y(jié)果
當(dāng)燃?xì)鉁囟燃拥?00度，空氣溫度為25度的時(shí)候，通過(guò)實(shí)踐我們可以知道所有燃?xì)獾娜紵郎囟榷加兴岣撸岣叻茸畲蟮氖歉郀t煤氣；而當(dāng)燃?xì)鉁囟群涂諝鉁囟榷急惶嵘?00度的時(shí)候，所有燃?xì)獾娜紵郎囟纫捕嫉玫竭M(jìn)一步的提高，其中高爐煤氣的燃燒溫度提高幅度約在200度，數(shù)值可達(dá)到1580度。
通過(guò)以上的闡述，我們可以知道燃?xì)獾娜紵郎囟入S著過(guò)剩空氣系數(shù)、空氣和燃?xì)獾募訜釡囟鹊母淖兌淖儭?duì)于同一臺(tái)燃燒設(shè)備來(lái)說(shuō)，如果燃?xì)獾姆N類發(fā)生變化，在滿足燃燒設(shè)備可以加熱的條件下，根據(jù)燃燒溫度的變化，通過(guò)調(diào)整過(guò)剩空氣系數(shù)、空氣和燃?xì)獾募訜釡囟染涂梢杂行У臐M足燃燒設(shè)備加熱溫度的要求。
4 結(jié)語(yǔ)
總之，鍋爐企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了數(shù)量眾多的燃?xì)猓ǜ郀t煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和COREX煤氣等，不同燃?xì)獾某煞忠约暗臀粺嶂刀疾幌嗤Ｋ员仨毻ㄟ^(guò)調(diào)整過(guò)剩空氣系數(shù)、空氣和燃?xì)獾募訜釡囟炔拍軌驖M足燃燒設(shè)備加熱溫度的要求。
【摘 要】對(duì)于不同的燃?xì)庠诓煌臏囟拳h(huán)境下都具有不同的燃燒溫度，而過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)多種燃?xì)馊紵郎囟纫簿哂袠O大的影響，以下筆者針對(duì)過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馊紵郎囟鹊挠绊戇M(jìn)行分析。
【關(guān)鍵詞】過(guò)剩空氣系數(shù)；燃?xì)馊紵郎囟龋挥绊懀环治?/p>
1 前言
鍋爐作為能源動(dòng)力的熱源，廣泛地用于發(fā)電、工業(yè)及民用等各種場(chǎng)所，然而在給人類創(chuàng)造價(jià)值的同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，正確選擇合理的鍋爐燃燒方式不僅關(guān)系到能源的利用效率還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。鍋爐在實(shí)際燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣以及COREX煤氣。在這種情況下，多種燃?xì)馔瑫r(shí)供應(yīng)，如何能將這些燃?xì)赓Y源高效、合理的利用，直接影響到一個(gè)鍋爐燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。對(duì)于不同的燃?xì)庠诓煌臏囟拳h(huán)境下都具有不同的燃燒溫度，而過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)多種燃?xì)馊紵郎囟纫簿哂袠O大的影響，以下筆者針對(duì)過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馊紵郎囟鹊挠绊戇M(jìn)行分析。
2 過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃?xì)馊紵郎囟鹊挠绊?/p>
根據(jù)目前的燃燒學(xué)理論，物質(zhì)的燃燒溫度的表示方法有很多種，但對(duì)于鍋爐企業(yè)自身的燃?xì)馊紵攸c(diǎn)以及加熱設(shè)備的加熱要求，在燃燒溫度較高的情況下，必須要將二氧化碳和水蒸氣的熱分解計(jì)算在內(nèi)。其計(jì)算公式如下：
（1）
計(jì)算式中：Qc為二氧化和水蒸氣的熱分損失，單位為kJ/m3；
H1為燃?xì)獾臀粺嶂担瑔挝粸閗J/ m3；
ca、cg、cRo2、cN2、cH2o、cO2分別為空氣、燃?xì)狻⑷託怏w、氮?dú)狻⑺魵狻⒀鯕獾钠骄▔喝莘e比熱，單位為kJ/(m3.oC)；
V0、VRO2、VN2、VH2O、VO2分別為理論空氣量、煙氣中的三原子氣體體積、氮?dú)怏w積、水蒸氣體積、過(guò)剩氧氣體積，單位為m3/m3干燃?xì)猓?/p>
tg、ta 分別為燃?xì)夂涂諝獾臏囟龋瑔挝粸閛C;
dg、da 分別為燃?xì)夂涂諝獾暮瑵窳?/p>
α為過(guò)剩空氣系數(shù)
由上述的計(jì)算公式我們可以看出，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)小于1的時(shí)候，由于內(nèi)部氧氣量的不足，燃?xì)鈨?nèi)部不完全燃燒時(shí)的燃燒溫度比完全燃燒時(shí)候要低。而當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)的數(shù)值逐漸增高的時(shí)候，不完全燃燒損失也隨之不斷的減小。所以當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)小于1的時(shí)候，燃燒溫度是隨著過(guò)剩空氣系數(shù)的增大而升高的。
而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)加熱設(shè)備中，過(guò)剩空氣系數(shù)一般都會(huì)大于1，通過(guò)公式（1）可以得出，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)大于1的時(shí)候，燃?xì)馊紵^(guò)剩氧的存在，不完全燃燒的損失數(shù)值較小，所以在進(jìn)行燃燒溫度計(jì)算的時(shí)候，不完全燃燒損失的影響可以忽略不記。
在我們計(jì)算燃?xì)馊紵郎囟葧r(shí)，定壓容積比熱是燃?xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)，所以要想計(jì)算出燃?xì)獾娜紵郎囟龋鸵獙?duì)不同的定壓容積比熱進(jìn)行有效的計(jì)算。當(dāng)溫度在800到3000oC的時(shí)候，可以用以下公式對(duì)相關(guān)的定壓容積比熱進(jìn)行計(jì)算。
氮?dú)獾钠骄▔喝莘e比熱計(jì)算公式為：
CN2=—2.17165443×10-8t2+1.52443817×10-4t+1.26335233 （2）
氧氣的平均定壓容積比熱計(jì)算公式為：
CO2=—1.95821570×10-8t2+1.3407228×10-4t+1.35178029 （3）
水蒸氣的平均定壓容積比熱計(jì)算公式為：
CH2O=—3.90033879×10-8t2+3.39764257×10-4t+1.41097685 （4）
二氧化碳的平均定壓容積比熱計(jì)算公式為：
CCO2=—6.49435347×10-8t2+4.07467250×10-4t+1.87109441 （5）
3 燃?xì)馊紵郎囟扔?jì)算結(jié)果
由于鍋爐企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的燃?xì)夥N類眾多，包括高爐煤氣（BFG）、焦?fàn)t煤氣(COG)、轉(zhuǎn)爐煤氣(LDG)、天然氣(NG)以及COREX煤氣(CRG)。這些燃?xì)獾某煞指鞑幌嗤兓^大，并且每種燃?xì)獾牡臀粺嶂狄泊嬖谥^大的差異，例如天然氣的低位熱值比高爐煤氣高出10倍，比轉(zhuǎn)爐煤氣高于3倍之多。具體數(shù)值見(jiàn)下表。
3.1 不同空氣溫度下，過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)燃燒溫度影響的結(jié)果
當(dāng)空氣溫度為25度的時(shí)候，利用燃?xì)馊紵郎囟扔?jì)算公式（也就是公式1）來(lái)計(jì)算，我們可以得出以下的結(jié)果：焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣以及COREX煤氣的燃燒溫度都從2000度左右逐漸變成1500度左右；而高爐煤氣則從1300度左右降低到1100度左右。
當(dāng)空氣溫度為400度的時(shí)候，利用燃?xì)馊紵郎囟扔?jì)算公式進(jìn)行計(jì)算可以得出以下結(jié)果：焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣以及COREX煤氣的燃燒溫度從2200度左右逐漸變成1800度左右；而高爐煤氣則從1400度降低為1200度。
通過(guò)以上的計(jì)算，我們可以看出：
3.1.1 過(guò)剩空氣系數(shù)對(duì)各種燃?xì)獾娜紵郎囟扔绊戄^大，當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)為1時(shí)燃燒溫度最大，隨著過(guò)剩空氣系數(shù)的增大，燃燒溫度呈一種降低趨勢(shì)。
3.1.2 當(dāng)空氣和燃?xì)馕唇?jīng)過(guò)預(yù)熱時(shí)，焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣和COREX煤氣的燃燒溫度較為相近，而高爐煤氣的的燃燒溫度較低。
3.1.3 當(dāng)空氣溫度提高至400度時(shí)候，燃?xì)獾娜紵郎囟扔忻黠@的提高，一般提高幅度為100到200度之間，而高爐煤氣的提高幅度大約在100度左右。
3.2 在一定空氣溫度和燃?xì)鉁囟认碌娜紵郎囟扔绊懡Y(jié)果
當(dāng)燃?xì)鉁囟燃拥?00度，空氣溫度為25度的時(shí)候，通過(guò)實(shí)踐我們可以知道所有燃?xì)獾娜紵郎囟榷加兴岣撸岣叻茸畲蟮氖歉郀t煤氣；而當(dāng)燃?xì)鉁囟群涂諝鉁囟榷急惶嵘?00度的時(shí)候，所有燃?xì)獾娜紵郎囟纫捕嫉玫竭M(jìn)一步的提高，其中高爐煤氣的燃燒溫度提高幅度約在200度，數(shù)值可達(dá)到1580度。
通過(guò)以上的闡述，我們可以知道燃?xì)獾娜紵郎囟入S著過(guò)剩空氣系數(shù)、空氣和燃?xì)獾募訜釡囟鹊母淖兌淖儭?duì)于同一臺(tái)燃燒設(shè)備來(lái)說(shuō)，如果燃?xì)獾姆N類發(fā)生變化，在滿足燃燒設(shè)備可以加熱的條件下，根據(jù)燃燒溫度的變化，通過(guò)調(diào)整過(guò)剩空氣系數(shù)、空氣和燃?xì)獾募訜釡囟染涂梢杂行У臐M足燃燒設(shè)備加熱溫度的要求。
4 結(jié)語(yǔ)
總之，鍋爐企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了數(shù)量眾多的燃?xì)猓ǜ郀t煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和COREX煤氣等，不同燃?xì)獾某煞忠约暗臀粺嶂刀疾幌嗤Ｋ员仨毻ㄟ^(guò)調(diào)整過(guò)剩空氣系數(shù)、空氣和燃?xì)獾募訜釡囟炔拍軌驖M足燃燒設(shè)備加熱溫度的要求。
