DOC《河南油田应用富氧燃烧技术过剩空气系数测算》

――单位燃料需要理论氧气量,m3/kg或m3/m3;

――配风 空气 中富氧浓度,%;

需实际测定. 可见,空气需要量和燃烧产物量随空气中氧含量的增加而减少【3】.如每公斤某种煤燃烧需要 空气 量和燃烧产物量见图3: 图3 含氧浓度与空气量和燃烧产物的关系 4.2修正公式 根据过剩空气系数的定义,可推算出富氧燃烧时过剩空气系数为: …………③ 式中:α'

――富氧燃烧时过剩空气系数;

其他同前. 使用富氧、纯氧燃烧技术可使氮气量减少,空气量及烟气量均显著减少,故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高;

但氧浓度不宜过高.国内外的研究均表明,氧气的体积分数在26%~30%左右时最佳,过高时会对常规燃烧设备安全产生影响和增大投资成本.当富氧燃烧时测定排烟中O

2、CO2等燃烧产物含量,利用公式③计算的空气系数比常规公式①计算的空气系数数值要小.公式③测定的数值更符合生产实际,所以利用它测算富氧燃烧空气系数更合理. 5.实测结果计算 5.1列举实例 河南油田已在第二采油厂王集油田、五一社区北区供热站两处4t/h燃煤链条炉排锅炉上和双河社区唐河供热站7MW燃煤链条炉排热水锅炉上试用了膜法富氧燃烧技术进行节能减排,取得了一定的效果,并利用古城油田BQ10固定注氮站产生的废气(富氧空气),在23t/h燃油注汽锅炉尝试富氧燃烧技术. 经中石化河南油田分公司节能监测站现场测试,王集油田、北区供热站、唐河供热站、古城BQ10四处锅炉燃烧配风空气综合含氧量分别为26.1%、24.3%、21.25%、22.17%,测得几处锅炉排烟气中氧含量等见表1,据此分别用公式①和公式③测算的过剩空气系数有较大差异. 5.2影响分析 随着富氧空气含氧浓度的增大,用传统公式①测算的空气系数比实际值偏差增大,计算的排烟热损失误差也越来越大,因此监测误差越来越大,通过图4可以明显的看出富氧浓度的变化对空气系数、实际需要空气量、排烟热损失等偏差的影响.结果会造成节能监测中对设备经济运行的误判断,不利于指导生产.例如表1中列举的王集油田和五一社区两台锅炉在富氧空气投运的过程中,当时燃烧配风已达到合理的运行状态,公式③实际空气系数分别是1.

80、1.86,符合监测指标≤2.2的要求;

但是用公式①计算的结果分别是2.

45、2.26,反而不符合要求了,如果据此继续调小综合配风空气量,势必造成煤炭燃烧不充分,炉渣可燃物含量剧增,综合热效率降低的错误调节. 表1 空气系数不同测算结果对比实例 序号标准[4]序号 项目名称 符号 单位 数据来源 测试数据 备注 王集 五一 唐河 古城 油田 社区 供热站 BQ10

1 综合配风空气富氧浓度 φo2 % 测定 26.1 24.3 21.25 22.17 富氧时

2 87 排烟处三元子气体含量 `RO2 % 测定 7.4 7.9 5.81 13.8

3 88 排烟处氧气含量 `O2 % 测定 12.6 11.9 14.3 2.7

4 89 排烟处一氧化碳含量 `CO mg/m3 测定

17 27

13 19

5 96 排烟处空气系数 αpy 公式① 2.45 2.26 3.06 1.14 富氧燃烧空气系数 公式③ 1.8 1.86 2.96 1.13

6 97 理论空气量 V0 m3/kg 计算 4.765 4.584 4.261 10.720 富氧燃烧时 3.815 3.943 4.191 10.106 富氧时

7 112 排烟热损失 q2 % 计算 13.62 11.29 17.51 9.85 排烟热损失合理值 8.45 8.23 17.01 9.66 富氧时 由上例测算配风空气富氧浓度的变化对过剩空气系数等计算误差的影响趋势见表2. 表2 富氧浓度变化引起的计算偏差 项目 富氧空气浓度,% 空气系数计算偏差 空气量测算偏差,m3/kg 排烟热损失计算差值,% 测点1 26.10 0.65 4.797 5.17 测点2 24.30 0.40 3.037 3.06 测点3 21.25 0.11 0.624 0.50 测点4 22.17 0.01 0.614 0.19 可见传统公式①造成的排烟热损失测算误差有0.5~5%左右,此种情况下对过剩空气系数的测算必须进行修正. 图4 富氧空气浓度变化引起的计算偏差 6.结论 综上所述,常规燃料工业炉窑,在应用富氧燃烧技术提高设备热效率【5】,实施节能降耗活动时,对于炉窑节能监测,其过剩空气系数这项指标的测算,应考虑综合配风空气含氧浓度的影响,按公式③进行计算评价,才能更科学合理的指导生产. 参考文献: [1]. 全国能源基础与管理标准化委员会能源管理分委员会.GB/T 15317-2009.燃煤工业锅炉节能监测[S].北京:中国标准出版社,2010. . [2]. 彭世尼等.过剩空气系数与富氧燃烧对理论燃烧温度影响的数值计算.能源技术[J],2007.2,(1):17-18. [3]. 袁曳宓.富氧助燃技术在马蹄焰玻璃炉窑上的应用[C].国际先进玻璃熔制技术研讨会论文集.上海,2009:175-183. [4]. 全国锅炉标准化技术委员会(CSBTS/TC 73). GB/T10180-2003.工业锅炉热工性能试验规程[S]. 北京:中国标准出版社,2003 . [5] 李志平,曾雄伟等. 富氧燃烧节能效率理论计算及富氧燃烧技术关键[J].玻璃, 2009,211(4):3-5. 作者简介: 杜耀洲(1966-),男,大学,工程师,现河南油田技术监测中心工作,从事油田节能监测热工测试23年;