煙氣成分分析

1、.煙氣成分分析及對熱效率的影響分析摘要:介紹燃燒產(chǎn)物及煙道氣體中氧氣和一氧化碳的含量對爐窯熱效率的影響,以及煙氣分析關(guān)鍵詞:燃燒效率;煙氣,煙氣成分，煙氣分析儀燃料的燃燒，是可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行的化合反應(yīng)，在已知燃料成分和空氣成分的情況下，就可根據(jù)所進(jìn)行的氧化反應(yīng)，確定其燃燒產(chǎn)物-煙氣的成分。例如：固體、液體燃料完全燃燒時(shí)，碳與氧化合生成二氧化碳，氫與氧化合生成水蒸汽，硫與氧化合生成二氧化硫。除此之外，燃料中的水分汽化成水蒸汽，氮?dú)饣癁榈獨(dú)?，還有空氣中剩余的氮?dú)饧斑^量空氣中的氧氣等。綜上所述，燃料完全燃燒時(shí)，煙氣的成分是：CO2、SO2、H2O、N2、和O2等。隨著人們對環(huán)保和節(jié)能意識的逐

2、漸提高,眾多大中型企業(yè)如鋼鐵冶金、石油化工、火力發(fā)電廠等,已將提高爐窯熱效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保護(hù)環(huán)境等作為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。鋼鐵行業(yè)的軋鋼加熱爐、電力行業(yè)的鍋爐等燃燒裝置和熱工設(shè)備,是各行業(yè)的能源消耗大戶。因此,如何測量和提高燃燒裝置的燃燒效率,確定最佳燃燒點(diǎn)十分重要。燃料不完全燃燒時(shí)，一部分碳生成一氧化碳，還可能生成少量的氫氣及碳?xì)浠衔顲mHn，所以，燃料在不完全燃燒時(shí)，煙氣成分除了CO2、SO2、H2O、N2、和O2外，還有少量的CO、H2、CmHn等。此外，煙氣中尚有微量SO3和NOx它們都對環(huán)境造成污染。其中SO3還是低溫腐蝕的主要因素。1 煙氣成分對爐窯熱效

3、率的影響分析供給加熱爐、鍋爐等加熱設(shè)備的燃料燃燒熱并沒有被全部利用。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例,有效熱是為了使物料加熱或熔化(以及工藝過程的進(jìn)行) 所必須傳入的熱量。根據(jù)爐子熱平衡可知,= 1 -Q1 + Q2 + Q3 + Q4Q式中,為爐窯熱效率; Q 為供給爐子的熱量,J ;Q1 為爐子煙氣(廢氣) 中過?？諝鈳ё叩奈锢頍?J ;Q2 為爐子煙氣(廢氣) 中燃料不完全燃燒而生成的或未燃燒的CO 氣帶走的物理熱,J ; Q3為爐子設(shè)備熱損失(包括爐體散熱、逸氣損失、冷卻水帶走、熱輻射等) ,J ;Q4 為其他熱損失,J 。熱效率與煙氣中的( CO) 、(O2 ) 、(CO2 ) 以及排煙溫度、

4、供熱負(fù)荷、混合條件等因素有關(guān)。因此,可通過測量并控制煙道氣體中(CO) 、(O2 ) 、(CO2 ) 來調(diào)節(jié)空氣系數(shù),來達(dá)到最高爐子熱效率。燃燒控制由來已久,上世紀(jì)60 年代,曾廣泛采用CO2 分析儀監(jiān)測煙道氣體中(CO2 ) 來控制空氣系數(shù)以達(dá)到最佳,但(CO2 ) 受燃料品種影響較大。上世紀(jì)70 年代后, 逐漸采用煙氣中(CO2 ) 或(CO) 和(O2 ) 相結(jié)合的方法來控制燃燒狀況。改善燃燒狀況最直接的方法就是使用煙氣分析儀器(如煙氣分析儀、燃燒效率測定儀、氧化鋯氧含量檢測儀) 連續(xù)監(jiān)測煙道氣體成分,分析煙氣中(O2 ) 和(CO) ,調(diào)節(jié)助燃空氣和燃料的流量,確定最佳的空氣系數(shù)。2

5、煙氣成分分析裝置工作原理無論采取何種方式控制燃燒狀況,快速、準(zhǔn)確的測量煙氣中(O2 ) 和(CO) 都是實(shí)現(xiàn)最佳燃燒的前提條件。因此,這里介紹一些典型的煙氣分析儀器的工作原理。煙氣分析儀煙氣分析儀(或燃燒效率測定儀) 是爐窯煙道氣體抽氣采樣并自動(dòng)進(jìn)行成分分析的儀表,分為在線監(jiān)測式和便攜式。一般可以測量分析煙氣中的(CO) 、(O2 ) 、(NOX ) 、(SO2 ) 等氣體,以及煙氣溫度、壓力等,并通過計(jì)算獲得(CO2 ) 、空氣系數(shù)、煙氣露點(diǎn)、燃燒效率、排煙熱損失、煙氣流量等熱工參數(shù)。煙氣分析儀中一般安裝多個(gè)傳感器,分為電化學(xué)傳感器和紅外傳感器。電化學(xué)傳感器測量原理是將待測氣體經(jīng)過除塵、去濕

6、后進(jìn)入傳感器室,經(jīng)由滲透膜進(jìn)入電解槽,使在電解液中被擴(kuò)散吸收的氣體在規(guī)定的氧化電位下進(jìn)行電位電解,根據(jù)耗用的電解電流求出其氣體的濃度。紅外傳感器主要由紅外光源、紅外吸收池、紅外接收器、氣體管路、溫度傳感器等組成。它是利用各種元素對某個(gè)特定波長的吸收原理,當(dāng)被測氣體進(jìn)入紅外吸收池后會對紅外光有不同程度的吸收,從而計(jì)算出氣體含量。紅外傳感器具有抗中毒性好、量程范圍廣、反應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。煙氣分析儀利用測量得到的(O2 ) 、(CO)等數(shù)據(jù)可計(jì)算得到相應(yīng)的熱工參數(shù)。其計(jì)算公式如下。CO2 :(CO2 ) = (CO2 ) max ·(1 -O221. 0) ,空氣系數(shù): =21. 021. 0

7、 - O2,排煙熱損失:Loss = Tgas - Tair · A1(CO2 ) + B ,燃燒效率:= 100 - Loss ,這里,A1 =(V dry ) min ·Cp ,m ·CO2maxHu ·CO23.煙氣成分分析在爐窯燃燒狀況改善中的應(yīng)用煙氣分析儀一般可測量和顯示O2 、CO、。CO2 、NOX 、SO2 等氣體成分以及煙氣溫度、壓力、煙氣黑度和燃燒效率、空氣系數(shù)等,并可擴(kuò)展其他氣體成分的測試,是熱工研究和燃燒控制的良好工具。4.結(jié)語煙氣成分分析裝置已經(jīng)成為控制爐窯燃燒和運(yùn)行不可缺少的重要設(shè)備,正確使用它并通過它合理調(diào)節(jié)爐窯熱工操作參數(shù),將收到以下效果。(1) 節(jié)約能源。減少助燃空氣量和排風(fēng)量,節(jié)省通風(fēng)機(jī)動(dòng)力費(fèi)用。減少煙氣中過量空氣帶走的熱量損失,達(dá)到節(jié)能的目的?；驕p少過量燃燒供給量,直接實(shí)現(xiàn)節(jié)約燃料。(2) 減少環(huán)境污染。減少NOX 、SO2 等污染物的排放。(3) 提高產(chǎn)品質(zhì)量?？刂茻煔鈿堁趿靠蓽p少鋼坯氧化燒損,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。(4) 延長爐窯使用壽命。我國有數(shù)10 萬臺中小型工業(yè)鍋爐和加熱爐,我國的發(fā)電煤耗和噸鋼能耗都與國際