燃燒調整，合理配風

一、合理配風與鍋爐熱效率的關系：

1. 燃料的完全燃燒與最佳空氣系數的選擇

燃料在鍋爐內良好燃燒，包括四個基本環節，即燃料加工處理、合理配風、創造高溫燃燒環境和恰當進行調整。此四者除各自具備所要求的條件外，還必須密切配合，相互協調，精心調整，方可連續穩定燃燒，正常運行，保證出力，取得節能減排效果。

燃料的完全燃燒需要合理配風，盡力減少氣體不完全燃燒熱損失q3和固體不完全燃燒熱損失q4，才能提高燃燒效率。由于燃料中可燃物質的組成與數量不同，所需要的助燃空氣量應有差異。在理論上要達到完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量，但在實際條件下，根據燃料品種、燃燒方式及控制技術的優劣，往往需要多供給一些空氣量，稱為實際空氣量。實際空氣量與理論空氣量之比，稱為空氣系數，常用α表示。

空氣系數的大小直接影響燃料的完全燃燒程度，需要通過合理配風來進行調節。如果空氣系數太小，空氣量不足，則燃燒不完全，q3熱損失加大，燃燒效率降低，鍋爐熱效率不高；如若空氣系數超過某一限度，危害更為嚴重，不僅增加煙氣量，加大排煙熱損失q2，而且還會降低火焰溫度，影響鍋爐出力，甚至造成燃料層穿火，增加煙氣中的氧量，帶來金屬腐蝕和NOx排放超標等問題。這就是說，空氣系數太大或太小均不合理，必然有一個最佳值。最佳空氣系數是一個范圍，而不是固定值，如圖2-4所示。只有合理配風，控制最佳空氣系數，鍋爐熱效率最高，方可實現經濟運行的目的。在一般情況下，燃煤鍋爐空氣系數每超最佳值0.1，浪費燃料0.84％，可見空氣系數與經濟運行的關系至關重要。

2.最佳空氣系數的確定方法

鍋爐燃燒調整、合理配風的目標，就是要根據負荷要求，恰當地供給燃料量，不斷尋求并力爭控制最佳空氣系數，達到完全燃燒，提高燃燒效率。但是，這一最佳值無法從理論上進行準確計算，只能依靠試驗研究和實踐經驗來優選。因而燃燒調整、合理配風是鍋爐經濟運行的中心內容。

最佳空氣系數一般可通過現場熱力試驗來確定，以某燃煤鏈條鍋爐為例，其步驟如下：

保持負荷、溫度、壓力穩定。然后調整燃燒，測定在不同空氣系數下鍋爐的各項熱損失，并畫出各項熱損失與空氣系數之間的關系曲線。將各曲線相加，得到一條各項熱損失之和與空氣系數的關系曲線。然后再選定一個負荷，重復上述步驟?？蓳駜灤_定在不同負荷下的最佳空氣系數范圍值。

最佳空氣系數通常隨負荷的降低而略有升高，但在負荷率75％～100％時基本相近。當各項熱損失之和為最小值時，鍋爐熱效率最高，所對應的空氣系數即為最佳燃燒區域。 最佳空氣系數的優選，主要與q2、q4有關，而q3、q5影響程度很小。

此外，空氣系數還可以通過安裝于爐膛煙氣出口處的氧量計或CO2測試儀，經計算后選定；也可以不斷總結實踐經驗選取，將在以后的敘述中加以說明。

3.選擇空氣系數的利弊問題

空氣系數應在一個合理區間內，但對某臺確定的鍋爐與所使用的燃料，在進行燃燒調整時，應選取一個確定的空氣系數值，以便提高燃燒效率，降低不完全燃燒熱損失q4；同時還應盡力降低排煙中的殘氧量，減小排煙體積與溫度構成的排煙熱損失q2。要緊緊把握以滿足負荷要求與提高鍋爐熱效率為核心，借助儀器儀表與實際觀察，不斷探求爐膛內最佳燃燒狀況，使q2與q4處于交匯點，從中優選各自的最佳參數。從圖2-5得知，空氣系數與排煙熱損失的關系是一條向上傾斜較大的直線，而與不完全燃燒熱損失的關系卻是一條中間凹底，兩端緩慢向上的曲線。由于調整直線的效果比調整曲線效果明顯的多，權衡二者利弊，便可優選一個比較合理的空氣系數值，也就是供給合理的風量，因此提倡低氧燃燒技術。由于調整供風量方便、快捷，能看到爐內燃燒狀況，在理論上有“過量”供風要求，而且灰渣含碳量指標有規定，所以多年以來形成了鍋爐燃燒供風“寧大勿小”的操作習慣，偏離了q2與q4的最佳交匯點，影響鍋爐熱效率的提高。

實施低氧燃燒可取得如下效果：

①提高鍋爐熱效率，節省燃料消耗，并可降低鼓、引風機電耗；

②降低排煙殘氧含量，減輕鍋爐受熱面的氧腐蝕，并可降低NOx的生成量，有利于環保；

③可降低SO2的遇水蒸氣生成SO3，形成硫酸蒸氣，造成鍋爐受熱面的酸腐蝕。

4.爐膛出口最佳空氣系數

通常對于氣體燃料，由于它能與助燃空氣達到良好的混合，空氣系數小點便可實現完全燃燒；而對于固體燃料，因為它與助燃空氣多在表面接觸燃燒，不能直接進到內部混合，空氣系數需要大一點；對于液體燃料，一般為霧化燃燒，霧化微粒與空氣混合較好，但比氣體燃料稍差一點，因而空氣系數略大于氣體燃料。

即使同一種燃料，由于可燃成分、燃燒方式與控制技術的差異，空氣系數也不完全相同。比如，燃煤手燒鍋爐燃燒方式應比機械爐排燃燒方式空氣系數大一點，同樣為固體燃料的煤粉爐，屬于懸浮燃燒方式，空氣系數相對較小。而對于高爐煤氣、轉爐煤氣，可燃成分較少，發熱量低，難于著火，空氣系數應小一點。

二、空氣系數的檢測方法與剖析：

1. 爐膛出口空氣系數的檢測方法

大型工業鍋爐特別是電站鍋爐，一般在爐膛煙氣出口安裝有CO2自動分析儀或氧化鋯測氧儀，可直接顯示煙氣中的CO2或O2體積分數，經PLC或DCS控制系統自動運算，并在CRT上顯示空氣系數，作為燃燒調整與合理配風的依據。

鍋爐工作者和司爐工還可總結多年實踐經驗，用目測法大致判斷風煤配比情況與空氣系數是否適當：如燃燒區的火焰呈亮橘黃色，煙氣呈灰白色，表明風煤配比恰當，空氣系數適合，燃燒正常；如火焰呈刺眼白色，煙氣呈白色，說明風煤配比不當，空氣量太大或煤量偏??；如火焰呈暗黃色或暗紅色，煙氣呈淡黑色，可看出風煤配比不當，煤量較多，空氣量不足。

對于鏈排爐，檢測計算的空氣系數表征的是鍋爐爐膛內燃燒狀況的總體情況。而經驗目測法不但可以觀察到爐膛內火床的全部狀況，而且還可以察明火床縱向長度控制是否合理，火床橫向燃燒斷面是否均稱，有無局部穿火或燃煤堆積現象，火焰的充滿度和高溫區域控制是否妥當等。爐排距擋渣鐵500mm處無火苗，灰渣掉落無跑火現象，以便發現問題，及時進行調整。由此可見，理論與實踐相結合，方能解決實際存在的問題。

2.燃料完全燃燒的評判依據

根據在線安裝的CO2或O2檢測儀表及便攜式氣體分析儀的測定結果，除了計算空氣系數之外，還可利用煙氣成分的分析結果來判斷燃燒的好壞，以便為燃燒調整合理配風提供依據。

3.空氣系數對煙氣成分的影響

當燃料種類、燃燒方式與燃燒裝置確定后，煙氣中各成分的含量，將隨空氣系數的大小而發生變化。如增大空氣系數，煙氣中的CO2含量隨之減小，而O2和N2含量必然增加。

鍋爐熱平衡測定與試驗研究表明，不同燃料在相同的空氣系數下燃燒時，煙氣中CO2含量與最大值有明顯差別。但O2含量，除高爐煤氣與發生爐煤氣外，所有固體燃料與氣體燃料幾乎都是一致的。但如有系統漏風或取樣漏氣，就沒有此種規律。

根據燃料燃燒時上述CO2和O2成分的變化規律，在爐膛煙氣出口處安裝CO2或氧化鋯氧量儀，檢測煙氣中的CO2和O2成分，作為控制配風和燃燒調整的依據，使燃料達到完全燃燒，是一項非常有效的節能應用技術，是實施低氧燃燒應配備的主要儀器。

三、工業鍋爐合理配風的標志：

工業鍋爐燃燒調整、合理配風，還可以從強化燃燒的角度進行闡述，更能說明其重要性和操作技術。因此，把此部分內容列入第三章燃煤鍋爐強化燃燒技術中講解更為適宜。