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目前,德圖煙氣分析儀在節能環保方面的應用是十分廣泛的。因為德圖煙氣分析儀大都是通過測量煙氣中的O2、CO等參數,計算:過剩空氣系數,從而確定最佳燃燒效率點供給加熱爐、鍋爐等加熱設備的燃料燃燒熱并不是全部被利用了。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例,有效熱是為了使物料加熱或熔化(以及工藝過程的進行)所必須傳入的熱量。爐子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。
當鼓風量過大時(即空燃比α偏大),雖然能使燃料充分燃燒,但煙氣中過剩空氣量偏大,表現為煙氣中O2含量高,過剩空氣帶走的熱損失Q1值增大,導致熱效率η偏低。與此同時,過量的氧氣會與燃料中的S、煙氣中的N2反應生成SO2、NOX等有害物質。而對于軋鋼加熱爐,煙氣中氧含量過高還會導致鋼坯氧化鐵皮增厚,增加氧化燒損。
當鼓風量偏低時(即空燃比α減小),表現為煙氣中O2含量低,CO含量高,雖說排煙熱損失小,但燃料沒有完全燃燒,熱損失Q2增大,熱效率η也將降低。另外,煙囪也會冒黑煙而污染環境。
提高燃燒效率最直接的方法就是使用煙氣分析儀器(如煙氣分析儀、燃燒效率測定儀、氧化鋯氧含量檢測儀)定期或連續監測煙道氣體成分,分析煙氣中O2含量和CO含量,調節助燃空氣和燃料的流量,確定最佳的空氣消耗系數。所以,想全面、準確地了解一臺鍋(窯)爐的燃燒狀況,僅僅測量SO2、NOX等參數是不夠的,同時還要測量出O2及由O2計算的過剩空氣系數,然后把SO2、NOX等參數進行折算,這樣的結果才能符合國標的要求。
由以上可知,熱效率與煙氣中的CO、O2、CO2含量以及排煙溫度、供熱負荷、霧化條件等因素有關。因此,可通過測量并控制煙道氣體中CO、O2、CO2的含量來調節空氣過剩系數λ,來達到最高燃燒效率。
燃燒效率控制由來已久,上世紀60年代,曾廣泛采用CO2分析儀監測煙道氣體中CO2含量來控制空氣消耗系數λ以達到最佳,但CO2含量受燃料品種影響較大。70年代后,逐漸采用煙氣中O2含量或O2含量和CO含量相結合的方法來控制燃燒效率。無論采取何種方式控制燃燒效率,快速、準確的測量煙氣中O2含量和CO含量都是實現最佳燃燒的前提條件。所謂提高燃燒效率,就是要適量的燃料與適量的空氣組成最佳比例進行燃燒。因此,這里介紹一些典型的煙氣分析儀器應用。
煙氣分析儀是抽氣采樣爐窯煙道氣體并自動進行成分分析的儀表,分為在線監測式和便攜式。一般可以測量分析煙氣中的CO、O2、NOX、SO2等氣體含量,以及煙氣溫度、壓力、環境溫度等,并通過計算獲得CO2含量、過剩空氣系數、煙氣露點、燃燒效率、排煙熱損失、煙氣流量等熱工參數。煙氣分析儀中一般安裝多個傳感器,分為電化學傳感器和紅外傳感器。電化學傳感器測量原理是將待測氣體經過除塵、去濕后進入傳感器室,經由滲透膜進入電解槽,使在電解液中被擴散吸收的氣體在規定的氧化電位下進行電位電解,根據耗用的電解電流求出其氣體的濃度。
紅外傳感器主要由紅外光源、紅外吸收池、紅外接收器、氣體管路、溫度傳感器等組成。它是利用各種元素對某個特定波長的吸收原理,當被測氣體進入紅外吸收池后會對紅外光有不同程度的吸收,從而計算出氣體含量。紅外傳感器具有抗中毒性好、量程范圍廣、反應靈敏等特點。煙氣分析儀利用測量得到的O2、CO含量等數據可計算得到相應的熱工參數:CO2含量,空氣過剩系數,排煙熱損失,燃燒效率,空氣過剩系數等等 。
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