过剩空气系数对多种燃气燃烧温度影响分析
过剩空气系数对多种燃气燃烧温度影响分析 【摘 要】对于不同的燃气在不同的温度环境下都具有不同的燃烧温度，而过剩空气系数对多种燃气燃烧温度也具有极大的影响，以下笔者针对过剩空气系数对燃气燃烧温度的影响进行分析。
【关键词】过剩空气系数;燃气燃烧温度;影响;分析
1 前言
锅炉作为能源动力的热源，广泛地用于发电、工业及民用等各种场所，然而在给人类创造价值的同时也带来了严重的环境污染，正确选择合理的锅炉燃烧方式不仅关系到能源的利用效率还关系到环境保护。锅炉在实际燃烧的过程中会产生大量的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、天然气以及corex煤气。在这种情况下，多种燃气同时供应，如何能将这些燃气资源高效、合理的利用，直接影响到一个锅炉燃气供应系统的稳定性和安全性。对于不同的燃气在不同的温度环境下都具有不同的燃烧温度，而过剩空气系数对多种燃气燃烧温度也具有极大的影响，以下笔者针对过剩空气系数对燃气燃烧温度的影响进行分析。
2 过剩空气系数对燃气燃烧温度的影响
根据目前的燃烧学理论，物质的燃烧温度的表示方法有很多种，但对于锅炉企业自身的燃气燃烧特点以及加热设备的加热要求，在燃烧温度较高的情况下，必须要将二氧化碳和水蒸气的热分解计算在内。其计算公式如下:
(1)
计算式中:qc为二氧化和水蒸气的热分损失，单位为kj/m3;
h1为燃气低位热值，单位为kj/ m3;
ca、cg、cro2、cn2、ch2o、co2分别为空气、燃气、三原子气体、氮气、水蒸气、氧气的平均定压容积比热，单位为kj/(m3.oc);
v0、vro2、vn2、vh2o、vo2分别为理论空气量、烟气中的三原子气体体积、氮气体积、水蒸气体积、过剩氧气体积，单位为m3/m3干燃气;
tg、ta 分别为燃气和空气的温度，单位为oc;
dg、da 分别为燃气和空气的含湿量
α为过剩空气系数
由上述的计算公式我们可以看出，当过剩空气系数小于1的时候，由于内部氧气量的不足，燃气内部不完全燃烧时的燃烧温度比完全燃烧时候要低。而当过剩空气系数的数值逐渐增高的时候，不完全燃烧损失也随之不断的减小。所以当过剩空气系数小于1的时候，燃烧温度是随着过剩空气系数的增大而升高的。
而在实际工业生产加热设备中，过剩空气系数一般都会大于1，通过公式(1)可以得出，当过剩空气系数大于1的时候，燃气燃烧过剩氧的存在，不完全燃烧的损失数值较小，所以在进行燃烧温度计算的时候，不完全燃烧损失的影响可以忽略不记。
在我们计算燃气燃烧温度时，定压容积比热是燃气温度的函数，
所以要想计算出燃气的燃烧温度，就要对不同的定压容积比热进行
有效的计算。当温度在800到3000oc的时候，可以用以下公式对
相关的定压容积比热进行计算。
氮气的平均定压容积比热计算公式为:
cn2=—2.17165443×10-8t2+1.52443817×10-4t+1.26335233 (2)
氧气的平均定压容积比热计算公式为:
co2=—1.95821570×10-8t2+1.3407228×10-4t+1.35178029 (3)
水蒸气的平均定压容积比热计算公式为:
ch2o=—3.90033879×10-8t2+3.39764257×10-4t+1.41097685 (4)
二氧化碳的平均定压容积比热计算公式为:
cco2=—6.49435347×10-8t2+4.07467250×10-4t+1.87109441 (5)
3 燃气燃烧温度计算结果
由于锅炉企业在生产作业过程中产生的燃气种类众多，包括高炉
煤气(bfg)、焦炉煤气(cog)、转炉煤气(ldg)、天然气(ng)以及corex
煤气(crg)。这些燃气的成分各不相同，变化较大，并且每种燃气
的低位热值也存在着较大的差异，例如天然气的低位热值比高炉煤
气高出10倍，比转炉煤气高于3倍之多。具体数值见下表。
3.1 不同空气温度下，过剩空气系数对燃烧温度影响的结果
当空气温度为25度的时候，利用燃气燃烧温度计算公式(也就是公式1)来计算，我们可以得出以下的结果:焦炉煤气、转炉煤气、天然气以及corex煤气的燃烧温度都从2000度左右逐渐变成1500度左右;而高炉煤气则从1300度左右降低到1100度左右。
当空气温度为400度的时候，利用燃气燃烧温度计算公式进行计算可以得出以下结果:焦炉煤气、转炉煤气、天然气以及corex煤气的燃烧温度从2200度左右逐渐变成1800度左右;而高炉煤气则从1400度降低为1200度。
通过以上的计算，我们可以看出:
3.1.1 过剩空气系数对各种燃气的燃烧温度影响较大，当过剩空气系数为1时燃烧温度最大，随着过剩空气系数的增大，燃烧温度呈一种降低趋势。
3.1.2 当空气和燃气未经过预热时，焦炉煤气、转炉煤气、天然气和corex煤气的燃烧温度较为相近，而高炉煤气的的燃烧温度较低。
3.1.3 当空气温度提高至400度时候，燃气的燃烧温度有明显的提高，一般提高幅度为100到200度之间，而高炉煤气的提高幅度大约在100度左右。
3.2 在一定空气温度和燃气温度下的燃烧温度影响结果
当燃气温度加到400度，空气温度为25度的时候，通过实践我们
可以知道所有燃气的燃烧温度都有所提高，提高幅度最大的是高炉煤气;而当燃气温度和空气温度都被提升到400度的时候，所有燃气的燃烧温度也都得到进一步的提高，其中高炉煤气的燃烧温度提高幅度约在200度，数值可达到1580度。
通过以上的阐述，我们可以知道燃气的燃烧温度随着过剩空气系数、空气和燃气的加热温度的改变而改变。对于同一台燃烧设备来说，如果燃气的种类发生变化，在满足燃烧设备可以加热的条件下，根据燃烧温度的变化，通过调整过剩空气系数、空气和燃气的加热温度就可以有效的满足燃烧设备加热温度的要求。
4 结语
总之，锅炉企业生产过程中产生了数量众多的燃气，包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气和corex煤气等，不同燃气的成分以及低位热值都不相同。所以必须通过调整过剩空气系数、空气和燃气的加热温度才能够满足燃烧设备加热温度的要求。
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