燃烧与节能

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详细说明
燃烧与节能
一、燃烧的概况
    燃烧是一种快速氧化反应。当物质被加热到一定的温度,便会在激烈的快速氧化反应中产生光和热,并使温良升高。要使燃烧稳定而连续地进行,需要连续不间断地供给足量的空气,并使空气中的氧与燃料能有良好的接触。
    1.燃料开始燃烧的最低温度——着火温度
    燃料的着火温度随燃料}‘i,J种类、燃料的形态、燃烧时周刚的叫i境而变,如平摊燃料比堆积的燃料热毫难以集中,所以同样种类的燃料平摊时着火温良要高一些。常见燃料的着火温度如下丧:
从上裘可知燃料的着火温度远高于室温,如能用余热来升高空气的温度,可使燃料的温度升高,促进燃烧反应的进行。
    有些工业加热炉如电厂锅炉、炼焦炉等是用余热来预热空气,提高燃烧效率而满足生产工艺的要求的。
    以煤的燃烧过程为例,该过程系放热反应,放出热量如下:
    C+Oz一C0z+97千卡/摩尔
    C+{-Oz一C0+29.39千卡/摩尔
    CO+1-Oz一C0z+67.61千卡/摩尔
    Hz+专02一H20+ 57.70千卡/摩尔
    2.燃料不完全燃烧的两种情况
    (1)化学性不完全燃烧
    燃烧时煤中可燃物没有得到足够的氧,或与氧接触不良,因而燃烧产物中还台有一部分可燃物Hz、co等随燃烧产物(废气)排出。
    (2)机械性不完全燃烧
    如:煤未燃烧,就从炉栅条间掉落下去,被煤渣带走,及粉煤被废气带出……等都会造fJ叟机械性不完全燃烧。
    3.空气过剩系数
    煤燃烧所需的氧,主要来源于空气。煤巾可燃物宪全燃烧时,根据化学反应式计算出来的空气量,称理论空气需要量。为了使煤完全燃烧,实际供给的空气量往往大于理论量。供应量与理论空气量之比值,称为空气过剩系数。
    空气过剩系数的大小与燃料的种类、燃烧方法以及燃烧装置的结构特点有关。气体燃料的空气过剩系数一般在i.os~i.is,液体燃料为1.15~1.25,固体燃料则更大一些,为1.20~1.50,人工加煤的小锅炉有时可达2.00
    空气量过多,不仅多消耗了送风机f内电能,而且燃烧后的废气中氮气含量增高,氮气是惰性气体,会随废气带出很多热量,因而增加了热损失;燃烧过程中如Nz含量高,相应地便降低了CO,H20的分压。由于三原子介质C02、H:O能传递辐射能,降低其含量可影响传热效率。因此空气过剩系数一定要适当,才能节约能量。采用低过剩系数可以节能
    燃料燃烧时进空气量不足会引起燃烧不完全,产生烟尘和CO等未燃组分。反之,燃烧时进风量过大,则又增加了排出烟气的热损失。为了降低燃料比耗,必须按不引起不完全燃烧为限度的低空气过剩系数来调整燃烧工况。
    在大工厂内,对加热炉燃烧时的空气过剩系数进行自动调节,如:有些工厂采用氧的敏感元件来检测和进行空气过剩系数的自动调节,以使能比较稳妥地收到节能的效果。
    但在依靠手工操作来调整加热炉燃烧工况的情况下,日常监测管理尤为重要,定期对烟气抽样以分析氧含量,每次抽样分析后,必须及时调整生物质燃烧机的空气过剩系数。但在降低空气过剩系数的同时,由于减少了烟气排出量,又会引起炉膛压力下降。为了防止冷空气渗入,还要及时调整烟道挡板,这样才能确保在低空气过剩系数燃烧工况下进行操作。
三、富氧烧燃可以节能
    燃料燃烧时,从空气中氧浓度与绝热火焰温度之间的关系可以看出,随着氧浓度的提高,火焰温度上升,但当氧浓度达到一定值后,随着氧浓度的增加,温度的上升变得缓慢起来,因此氧浓度过高也就没有必要。从提高效率的角度考虑,以用23~28%的富氧空气力好。
    为了得到23~28%的富氧空气,日本利用高分子物质具有氧化氮容易透过的性质,选用尼龙6、聚碳酸酯、甲基橡胶、丁基橡胶、乙基纤维素、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚乙烯、天然橡胶、硅橡胶等材料的轼透过膜进行试验,其结果如图1所示:
    如上图所示以硅橡胶系材料为较好,膜厚0.1,册,因薄膜的强度低,为防止因承受两而的压力差造成膜的断裂,可将其贴在多孔质的膜上,作为氧富化膜使用。
    由氧富化膜与引风机组成的氧富化空气供给装置,在0.3kg/cmz的吸引压力下运行,该装置能供给氧浓度为25%的空气240 NITl3111。膜室由四个小膜室组成。
    富氧燃烧的升温速度快,操作时间缩短,设备能力提高,因而节能效果是大的。例如对玻璃熔化炉、陶瓷烧成炉等高温炉的节能效果较大。用该法制取lNm3 28%浓度的富氧空气韵电耗为0.1度,按每度电折合2450千卡计算,其节能效果如表3所示。
四、结束语
    1.采用低空气过剩系数燃烧,主要是按不引起不完全燃烧为限度而调整燃烧工况。当有自动调节的设施时,能够容易而稳定地取得节能效果。如依靠手工操作调整,就必须加强监测并及时调节,才能收到实效。
    2.寓氧燃烧的节能效果是大的,但通过膜进行富氧燃烧的方法是一种新技术,对合适膜材料的选择,需要不懈地进行试验和改进,以提高节能的效果。
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