过量空气系数对燃气锅炉热效率的影响

过量空气系数对燃气锅炉热效率的影响

（福建省锅炉压力容器检验研究院莆田分院，福建 莆田　351100）

林重庆

摘

关键词： 燃气锅炉；过量空气系数；锅炉设备；锅炉热效率

要： 本文主要以燃气锅炉过量空气系数对锅炉热效率的影响为重点进行阐述，以SZS20–1.25–Q燃气锅炉现状为主要依据，从过量空气系数

同锅炉热效率之间的关系、锅炉燃烧效率计算几个方面进行研究分析，其目的在于有效分析燃气锅炉过量空气系数对锅炉热效率的影响，进一步调整优化燃气锅炉过量空气系数指标，保障燃气锅炉经济效益的提高。

引言

从以往锅炉燃烧情况来看，当其在燃烧运行的过程中，很难保障燃料和理论空气量得到充分的燃烧，而为了能够使得锅炉当中燃料得到有效燃烧，就应该为锅炉中多提供部分空气量，且这部分空气量就会被称之为过量空气量。客观角度来讲，理论空气量加过量空气量之和为实际空气量，此部分实际空气量同理论空气量之比称之为过量空气系数，可以将其记为α。过量空气系数既能够将锅炉经济运行情况直观反映出来，还能够将锅炉运行操作技术水平也反应出来。由此可见，锅炉运行当中，过量空气系数是其中较为关键的一个数据。

的燃料也会更加有机会接触到空气，进而就会使得可燃气体发生不完全燃烧情况减少，但是同时也会导致排烟热损失出现升高现象。客观角度来讲，燃气锅炉的燃气损失会受到排烟温度和排烟体积因素影响，而且其中气体不完全燃烧，那么热损失仅仅占据＜1%，由此，在保证锅炉内空气得到充分燃烧的基础上，最大程度上降低过量空气系数[3]。而当过量空气系数出现最低的情况，还应将锅炉内的热损失降低到最小，热效率最高，从而充分保障燃烧热量得到充分利用，为时下节约燃料的目标提供有利条件。

3. 锅炉燃烧效率计算

以过量空气系数含义为基础，当燃气锅炉内的空气完全燃烧的过程中，α=21/（21–O2%），在锅炉运行的过程中，只要能够明确烟气当中含氧量，那么则能够对空气中的过量空气系数进行准确计算分析。当O2为2%，3%，4%，4.2%，5%，6%时，计算之后的α则对应为1.105，1.167，1.235，1.25，1.313，1.4。

在经过相应计算分析之后，得知，如果将过量空气系数指标值进行减少，那么其排烟所产生的热损失也会相应减小，那么对应锅炉热效率也会有所提高，进而就会相应减少锅炉燃烧所用的燃料[4]。在此过程中，如果炉膛烟气出口含氧量所有降低时，假如从6%降低到3%的情况，那么对应锅炉热效率则会相对应有所提高，大约会提高0.66%，降低2%左右，最终的热效率也会有所提高，大约为0.85%。

1. 燃气锅炉现状

本文研究以SZS20–1.25–Q型燃气锅炉设备为例，此设备为双锅筒、单炉膛、自然循环、纵置式室燃锅炉，在经过燃气燃烧之后，此设备还会排放出烟尘、氮氧化物等大气环境污染物，对周边生态环境产生十分不利的影响。如果在锅炉运行时，没有对空气系数进行有效的控制，就会对锅炉炉膛内燃烧产生十分不利影响，不仅会造成能源的浪费，还会对环境情况产生污染，没有充分满足环保排放标准。根据锅炉节能技术监督管理规程（TSG G0002–2010）规定，如果燃烧设备为负压燃气锅炉，那么锅炉在排放处的过量空气系数不能够超过1.25。通过应用α=21/（21–O2%）公式进行计算，其中的氧气含量大约为4.2%。而锅炉在实际运行的过程中，设备如果保持额定功率，那么一般来讲，大部分锅炉设备过量空气系数都不会超过1.15，而且还会有设备能够将过量空气系数控制在1.05~1.10范围内，能够充分符合相关的标准。在此基础上，其中的含氧量大概为1%~1.9%[1]。如果锅炉存在50%负荷，那么在此条件下，锅炉长时间运行，那么则应该将过量空气系数进行有效控制，将其降低在1.15以内，而在此过程中，其中的含氧量则为2.74%。这台锅炉的设备工艺参数为锅炉尾气含氧量控制在3~6%。

结束语

2. 过量空气系数同锅炉热效率之间的关系

从本质上来看，过量空气系数能够将燃料同空气配比反应出来，属于一项指标数值，而且还能够对锅炉燃烧配风尺度进行有效衡量。如果锅炉内的过量空气系数显示出现过大的情况，那么则表示锅炉内存在供风过多的情况，不仅会降低锅炉内的温度，还会发生恶化燃烧的现象，进而增加了烟气排放量，一定程度上增加了锅炉排烟热损失，降低锅炉燃烧效率，造成能源浪费，同时还会增加风机电耗。同时，如果过量空气系数出现过小的情况，也会对锅炉燃烧产生十分不利的影响，不利于锅炉内天然气的充分燃烧。

从锅炉热损失情况来展开客观分析，如果锅炉内的排烟损失、烟气中剩余的可燃气体，如：一氧化碳、氧气等，没有完全燃烧，同时还会随着过量空气系数发生变化，那么就会对炉膛出口过量空气系数排烟损失以及不完全燃烧损失产生极为不利的影响[2]。在此过程中，如果α增加，那么其中的空气量也会有所增加，则锅炉内上接第107页

本文所分析的锅炉存在着一定热效率较低问题，在对炉膛出口氧含量进行有效控制之后，能够有效提高锅炉热效率，同时还能够保障锅炉产生可观的经济效益。而在此背景下，可以在锅炉燃烧生产的过程中，执行炉膛出口氧含量4%的指标数值，同时还可以对炉膛出口含氧量进行调整优化，然后使其工艺指标由3%~6%调整为2%~4.2%，并且将此项指标数纳入到锅炉运行考核范围当中，在对新指标下锅炉燃烧效果与原指标锅炉燃烧效果进行对比分析，然后在对运行参数进行科学合理的调整优化。

参考文献

[1] 张洪江，王东，单长城，万腾飞，李世武.注汽锅炉热效率影

响因素分析及经济运行调节[J].石油石化节能，2019，9（08）：20–22+29+8.

[2] 白凤臣，马文姝，宋海江.燃气锅炉烟气余热回收潜力及影响因

素分析[J].工业锅炉，2019（03）：5–9+13.

[3] 张小桃，李柯颖，赵伟，黄勇.燃煤锅炉掺烧生物质气运行效

率及污染物排放模拟[J].农业工程学报，2018，34（11）：194–202.

[4] 王朝阳，闫高磊，何华明.过量空气系数对工业锅炉热效率的影

响[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016（09）：191–192.

参考文献

[1] 许来涛.质子交换膜燃料电池双极板研究[J].内燃机与配件，

2019（11）：229–231.

[2] 冯艳，杨琨，姚力，等.质子交换膜燃料电池基于非铂催化剂的– 108 –

膜电极制备与性能研究[J].上海汽车，2019（6）：4–8.

[3] 杨玉梅.陶瓷膜燃料电池技术的研究与进展[J].中国粉体工业，

2019（2）：31–33.

[4] 肖彪，张威，范丽欣，et al.基于尾气冷凝的质子交换膜燃料电

池除湿机制研究[J].电池工业，2019（2）.