空气过剩系数的检测与控制

空气过剩系数的检测与控制 2000年第l期中国玻璃l9 ?乙 空气过剩系数的检测与控制 茆令文 蚌埠玻璃工业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院安徽23301s下f/ 摘要:本文闻速了控制空气过剩系数的重要性,介绍了空气过荆系数与蝈气合 氧量的:系以及检测与控制手段对玻璃工业的节能降耗有一定的好处 关键词兰璺竺!兰垫型垒墼丰参{协 i.引言 确保燃料在玻璃熔窑内充分燃烧是各 玻璃生产企业在玻璃熔化过程中一贯追求 的目标,燃料在熔窑内燃烧需要助燃风和雾 化介质(压缩空气)带进窑内的空气来助 燃,空气过剩或不足都将造成严重的能源浪 费.当空气供给不足时(缺氧燃烧)则燃烧不 完全,使烟囱胃黑烟,不但污染环境,还造成 严重的燃料浪费:若空气供给量过大(过氧 燃烧)则过大的烟气量会带走过多的热量, 使熔化效率降低,同样浪费能源.因此,充分 才能 燃烧的前提是必须控制合理的烟气量,保证最佳的燃烧工艺,达到节约能源,保护 环境的目的. 如何控制含理的烟气量,即控制空气过 剩系数.前人做过大量的工作.但由于缺少 控制和调节手段虽有好的思路.但难以实 施.随着科学技术的进步和自动控制手段的 日益提高才使得最佳燃烧有可能实现. 2.空气过剩系数与烟气舍氧量 的关系 燃料燃烧是燃料中的可燃成份与空气中 的氧产生化学反应.进入熔窑内的空气量与 燃料所需的理论空气量之比为: u=G^/Ga 式中: u?空气过剩系数 G一实际空气量 G8一理论空气量 业已证明:当燃料一定,工艺状况稳定, 完全燃烧,仅含少量CO时熔窑烟气中的氧 含量直接与空气过剩系数存在以下关系式: 02=?% V=Va/Ca 式中! V一与燃料性质有关的常数 Va,理论烟气量 0一实际烟气中氧含量 经过变换可以得到: ??I_-_f 中国玻璃2000年第1期 V?(1:% l+.---- 2l—O2% 当燃料是重油时V=1l8 由此可以得到空气过剩系数只与烟气中 氧岔量有关只要陉制烟气中的氧含量,就可 控铽空气芝系数,而实理摄佳燃烧控 制 理论E1kg重油充分燃烧需要10.6N 蕈,.完全燃烧后夏气中含氧量为零,此时空 过剩系数为1..一般只要控制测气中的含 氧量小丁4%,则"可达到1.1,12. 13.烟气中氧台量的检测 分析联气古氧燎的方法很多:有导热式 热磁式,红外线氧分析仪,氧化锆氧分析仪, 质谱分析仪等. 采用质谱分析仪分析烟气中的含氧量, 分析准确,分析方法多样且可一机多用分析 烟气中的其它成份,但价格昂贵,采样麻烦, 固此在行业中较少采用,预计是将来的发展 力向. 目前较常用的是氧化错氧分析仪,其原 理如下: 氧化锆氧分析仪是基于浓差电池原理, 它由两个半电池组成,一个是已知的氧浓度 的铂参比电极,另一个是待测氧含量电极. 两个电极之问用固体电介质氧化锆连接.由 于两个半电池的氧浓度不同,而固体电介质 又是氧离子导体.在一定温度下,两电极问 产生的电动势是由两个半电池的氧浓度差所 决定.因而固定参比电极的氧分压(氧浓度) 可求得待测电极的氧分压即被测气体的氧含 量(氧浓度)其公式如下: O% E=ATlog'.....—— O2% 式中: E--一氧浓差电势值 A--仪器常数 _r_一绝对温度下工作原件的温度 O.%一参比气体的氧含量,若空气0%:21 O%,被测气体的氧含量 根据上述公式就可导出被测氧化物中 的百分比含量,这是很容易的. 目前便携式氧化锆氧量分析仪已经成 熟国内外均有售,普遍反映国外产品比国内 的好,主要体现在使用寿命上.只是因为氧化 锆探头比较娇气,对测量环境以及测量方法 有一定的要求.否则,存在测不准现象.在线 检测氧化锆分析仪国内使用不多恐怕与其探 头寿命不超过二年有关.这主要是取样孔容 易堵塞,易引起误差. 检测废气含氧量的测点位置十分重要, 否则没有代表性.不能真实反映窑内废气含 氧量.目前有设置在蓄热室顶部垂直取样检 测;有的放置在蓄热室看火孔水平取样检测: 还有的设置在小炉斜坡碹斜插取样检测.在 蓄热室顶部垂直取样.测点反映灵敏,测量及 时准确,滞后小,适合于在线检测,在小炉碹 处,环境温度高测点温度高,但反应灵敏,可 进行监测. 4.空气过剩系数的控制 4.1空气过剩系数的手动控制 在90年代中期,国内大部分熔窑的燃烧 控制系统采用了燃料量与助燃风的定值比例 调节.即根据熔窑的热工作业曲线与燃料量 的关系,根据人们多年来的经验确定总耗燃 料量与助燃空气量,再以燃料助燃风配比对 应于熔窑热工作业曲线的经验进行沿l#, 小炉燃料与助燃风量的分配,以此作为各 个小炉燃料与助燃风量的给定值进行恒定不 变她控制燃烧,如图1所示: 2000率第1期中国玻璃21 FE 图1中的K确定为手动控制.要维持窑 内的温度 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 .保持火焰空间的最佳气氛使 燃料燃烧释放的熟量最大,同时保持火焰长 度与形状.采用手动设定的空气过剩系数需 反复调整.存在的问题是:系统在稳定状态 下,空燃比经手动调整到较好状态,一旦系 统由于内部的扰动以及熔窑温度制度的变 化,要求燃烧量与助燃风量跟随变化.但由 于助燃风调节阀动作的滞后性使得系统存 在过氧燃烧或泱氧燃烧状况,因此仅适用于 油 状态调节. 针对存在的上述问题,工 程技术人员采用交叉限幅燃烧 控制系统解决这个动态能耗问 题.即设置高值选择和低值选 择器做到"增油先增气,减油后 减气".维持了熔窑燃烧工况, 克服了由于燃烧系统热负荷增 减带来动态过程中缺氧燃烧与 过氧燃烧的能耗. 4.2空气过剩系数的自动 控制 虽然燃料一助燃风定值比例调节系统 在一定程度上可保证最佳燃烧,但由于比 例系数是手动设定的.不能精确地保证空气 过剩系数的稳定.第一,熔窑存在漏风现象, 有文献介绍漏风占总助燃风量的10%使手 动调整好的空气过剩系数经常受到破坏.第 二,由于运行过程中,燃料与空气的物性质 量有变化的,使原确定的固定空气过剩系数 不能随之变化,周此设置空气过剩系数的自 动控制回路是必要的,具体如图2所示. 图2 22中国玻璃2000阜第1期 从图2可见,关键是增加在线检测,埤含 氧信号转换为控制信号,与设定值进行比较 参与控制当氧分析器测量值偏高时表明空 气量过大,经过调节器运算并输出一个减小 信号,通行调节阔关小,于是助燃空气相应 减小使废气中含氧量渐渐降低,从而维持奎 i墨剩系敬不变 由于一般燃料油不易与空气混合.废气 中的含氧量最好控制在25%一4%为宜.文 献表明烟气中氧含量每减少1%,可节约燃 料2%. 某厂采用空气过剩系数自动控制,与手 动控制进行了综合比较,其比较结果如表所 示,节约效果十分明显. 券数草垃手动拉制自动控制 舍氧量(北J%6.44.1 舍氧量f南J%6.34.4 油压帕98597.7 油温?9898l 油量L/hl53O.21479.5 单:=主油耗L/t玻璃液l83.60l77.54 节约效果单位油耗下降3.3% 由于集散系统的广泛采用才能使得最 佳燃烧控制系统有可能实现.因为中间运算 控制环节全部由计算机软件来进行,不增加 硬件.若采用常规调节仪表来构成上述系 统,虽然能达到检测要求,但可靠性大大降 低系统难以长时间正常运行. 5结柬语 虽然近年来DES系统广泛引人玻璃行 使行业控制水平有了实质性的提高,为 实现一些先进的控制提供了手段,但整体水 平与国际上先进水平相比还有一定的差距. 如德国西门子公司的燃烧控制系统引人国 内,给人耳目一新的感觉,需要行业自控专 家们的不断努力,勇于实践,为提高行业水 平,与国际上大公司相抗衡,做出更大的贡 献. 参考文献 【11张绍海,"优质浮法玻璃生产过程的 质量控制",<中国玻璃)1998年第2期 【2】郭占法等,"利用氧量调整控制玻璃 熔化",(玻璃)1997年第2期 [3】夏太全主编,《玻璃工业节能技术》, 申国建材工业出版社 [4】陈国,玻璃熔窑的新型控制系统", (中国玻璃)1997年第6期