王業(yè)勤　吳文武

(蒙娜麗莎集團股份有限公司　廣東 佛山　528211)

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淺談空氣過剩系數(shù)對窯爐操控及節(jié)能的影響

王業(yè)勤吳文武

(蒙娜麗莎集團股份有限公司廣東 佛山528211)

據(jù)中國科學(xué)院一項調(diào)查顯示，我國是全世界自然資源浪費最嚴(yán)重的國家之一，在59個接受調(diào)查的國家中排名第56位。我國的能源使用效率僅為美國的26.9%，日本的11.5%[1]。因此，推進(jìn)節(jié)能減排迫在眉睫。對于“耗能大戶”之一的建筑陶瓷行業(yè)，其燒成輥道窯是其熱能耗用的主要設(shè)備，而建筑陶瓷工藝決定其產(chǎn)品燒成過程采取的是弱氧化氣氛，所以燃燒系統(tǒng)中的氧化劑——空氣(氧氣)要相對過剩，但該部分過剩的空氣又會在燃燒后帶走燃燒產(chǎn)生的顯熱，這勢必造成熱能的浪費。通過將燃燒過程中的空氣過剩量(即“空氣過剩系數(shù)”[2])控制在合理的范圍內(nèi)，可在滿足產(chǎn)品燒成工藝要求的同時又能最大限度的實現(xiàn)節(jié)能。

空氣過剩系數(shù)節(jié)能窯爐

前言

過剩空氣系數(shù)(又稱爐膛過?？諝庀禂?shù))，通常以燃料燃燒的實際燃燒空氣量與理論燃燒空氣量之比來衡量過?？諝饬康亩嗌?，它選擇合理與否，直接影響窯爐的熱損失，影響窯爐的熱效率。

窯爐燃料在燃燒過程中，需要充足的空氣以完成猛烈的氧化反應(yīng)，空氣系數(shù)對窯爐燃燒工況及熱效率有著重要的影響，空氣系數(shù)偏小，爐膛中空氣供應(yīng)不足，燃燒不良，將使窯爐的熱損失增大，會降低窯爐的熱效率；空氣系數(shù)過大，會使窯爐排出的煙氣量增多，將使窯爐排煙熱損失增大，也會降低窯爐的熱效率。因此空氣系數(shù)選擇合理否，取決于窯爐型式、燃燒種類、燃燒方式等因素，空氣系數(shù)選擇合理，會使能量損失減少，獲取較高的窯爐熱效率。

燃燒是燃料的物理與化學(xué)反應(yīng)，它產(chǎn)生大量的光和熱。但是燃燒需要一定的條件：燃料中的可燃成分和空氣中的氧氣需按一定比例呈分子狀態(tài)混合，參與反應(yīng)的燃料分子在與空氣中的氧分子碰撞時必須具有破壞舊分子和生成新分子所需的能量，具有完成反應(yīng)所需的時間，這是燃燒與燃燒過程的基本原理[3]。根據(jù)燃燒原理及燃燒的基本條件，通過改進(jìn)傳統(tǒng)燃?xì)馊紵?，使燃燒中燃料的可燃成分與空氣中氧氣的加速碰撞，延長空氣和燃料的混合時間，從而保障燃燒速度與混合氣體輸出速度的平衡，使其達(dá)到充分燃燒和提高火焰強度，最終實現(xiàn)減少過剩空氣量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1　國內(nèi)燃燒器使用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)普遍使用的傳統(tǒng)燃?xì)馊紵魇呛蠡焓饺細(xì)馊紵?。其混合原理是邊進(jìn)風(fēng)、邊噴氣、邊混合、邊燃燒。由于空氣與可燃?xì)怏w的比容、容重差異較大，無法在短時間內(nèi)混合均勻，因此，其空氣過剩系數(shù)不得不加大，一般在1.6～1.8，甚至高達(dá)2以上，這勢必在燃燒時使煙氣中的氧含量提高，降低火焰溫度，廢煙氣量增大，由煙氣帶走的熱損失增大。通過燃燒器的改進(jìn)(如采用預(yù)混式二次燃燒器)，在確保燃料充分燃燒的前提下可實現(xiàn)充分降低空氣過剩系數(shù)，將其控制在1.05～1.15。

2　更換燃燒器前后的效果對比情況

實驗組對我公司J窯的改造跟蹤情況如下：J窯生產(chǎn)300 mm×450 mm規(guī)格蝶韻石(瓷片類)產(chǎn)品,使用的燃料為發(fā)生爐煤氣，計劃對所有燃?xì)鈬姌?280支)全部更換為預(yù)混式二次燃燒器。通過燃燒器的改進(jìn)減少燃燒過程中鼓入的氧化劑——空氣(氧氣)來降低空氣過剩系數(shù)，從而實現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)量、質(zhì)量的前提下達(dá)到窯爐節(jié)能。

2.1窯爐改造前工況

首先對J窯改造前10 d進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，其結(jié)果見表1。

表1　改造前窯爐工況監(jiān)測(10 d的平均值)

對應(yīng)計算其空氣過剩系數(shù)約為1.75。對應(yīng)改造前10 d窯爐的生產(chǎn)情況見表2。

表2　對應(yīng)改造前10 d窯爐的生產(chǎn)情況

2.2窯爐改造后的工況

更換為目標(biāo)燃燒器后因燃?xì)馀c空氣的預(yù)混效果好，對窯爐助燃風(fēng)機的開度(電機頻率)適當(dāng)調(diào)小，經(jīng)配套調(diào)整后助燃風(fēng)機的最終頻率穩(wěn)定在30 Hz。對應(yīng)此時的空氣過剩系數(shù)約為1.10。

實測改造穩(wěn)定后10 d的窯爐平均工況，并與改造前進(jìn)行對比，對比情況見表3。

由表3對比可知，在外界環(huán)境相差不大的前提下，隨著空氣過剩系數(shù)由1.75調(diào)低至1.10可以達(dá)到以下目的：

表3　窯爐工況改造前后的的對比

①抽濕風(fēng)和抽熱風(fēng)的氧含量明顯下降，抽濕風(fēng)和抽熱風(fēng)的溫度也有所降低，這說明燃燒后煙氣帶走的顯熱明顯減少，節(jié)約了能耗。②抽濕風(fēng)的一氧化碳含量有所增加但仍在合理范圍，說明更換了目標(biāo)燃燒器后目前的空氣過剩系數(shù)已接近其極限，再降低可能會改變?nèi)紵臍夥罩贫取?/p>

2.3改造前后的對比結(jié)果

表4　最后匯總對比改造前后的窯爐生產(chǎn)情況和耗氣情況

由表4對比可知：

1)改造前后的生產(chǎn)情況基本穩(wěn)定，即通過對燃燒系統(tǒng)的改造，在確保生產(chǎn)線產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)定的前提下可適當(dāng)降低燃燒過程中的空氣過剩系數(shù)(按目前試用的燃燒器可將其控制在1.10左右)。

2)通過適當(dāng)調(diào)整空氣過剩系數(shù)(從1.75降低至1.10)，窯爐節(jié)能可達(dá)9.79%。

1武力超，陳曦，顧凌俊.我國“十一五”期間各省節(jié)能減排的成效及建議.環(huán)境經(jīng)濟，2010(10)：29～34

2李家駒.陶瓷工藝學(xué).北京：中國輕工業(yè)出版社，2003

3韓昭滄.燃料及燃燒.北京：冶金工業(yè)出版社，1994

蒙娜麗莎集團股份有限公司國家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心資助研究項目。

王業(yè)勤(1979-)，本科，燒成車間窯爐主管；主要從事陶瓷窯爐的研究與管理工作。

TQ174.6

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1002-2872(2016)09-0038-02