煙氣分析儀如何幫助提高天然氣鍋爐的燃燒效率

所謂提高燃燒效率，就是要適量的天然氣與(yu) 適量的空氣組成合適比例進行燃燒。因為(wei) 空氣中有79%的N2，這些N2不參加燃燒，但在燃燒過程中被加熱，吸取能量後從(cong) 煙道中被排到大氣中去。即為(wei) 了使空氣中20.9%的O2參與(yu) 燃燒，必須要加熱比O2多將近4倍的N2，然後將其放掉。這些能量的損耗是不可避免的，但卻可以減到低的程度。如果能在保證天然氣充分燃耗的前提下盡可能的減少空氣的輸入量，則這種形式的損耗將減至低。但空氣量的減少必須保證天然氣充分燃燒的前提下，否則由於(yu) 天然氣未充分燃燒的能量損失也是十分巨大的。因此，保證天然氣充分燃燒，合理控製空氣輸入量，有效提高天然氣燃燒效率對提高鍋爐運行的經濟性意義(yi) 重大。

一、影響天然氣鍋爐燃燒效率的因素

天然氣燃燒效率直觀體(ti) 現在鍋爐熱效率上，天然氣燃燒效率越高，鍋爐熱效率也越高。鍋爐根據GB/T15317-2009《燃煤工業(ye) 鍋爐節能監測方法》、GB/T10820-2011《生活鍋爐熱效率及熱工實驗方法》與(yu) GB/T10180-2017《工業(ye) 鍋爐熱工性能試驗規程》三大標準可知，天然氣鍋爐節能監測項目主要包括：鍋爐熱效率、過量空氣係數、排煙處CO含量和排煙溫度等。其中，鍋爐熱效率與(yu) 過量空氣係數、排煙處CO含量、排煙溫度有著密切關(guan) 係。

1、過量空氣係數

不同類型的鍋爐，都有一個(ge) 過量空氣係數，但實際上幾乎所有的爐子都超過設計值。過量空氣係數過大或過小都會(hui) 產(chan) 生不良後果，過大會(hui) 導致煙氣體(ti) 積增大，爐膛溫度降低，增加排煙熱損失，熱效率降低；過小會(hui) 使天然氣燃燒不充分，產(chan) 生大量CO，汙染環境，同時也增大了不*燃燒熱損失。可以說過量空氣係數的大小直接影響天然氣鍋爐的熱工性能，即鍋爐熱效率。一般過量空氣係數控製在1.05~1.20之間。

2、排煙處CO含量

煙氣中CO是由於(yu) 天然氣不*燃燒與(yu) 過量空氣量少產(chan) 生的，天然氣不*燃燒容易產(chan) 生炭黑，長期積累會(hui) 影響鍋爐的熱傳(chuan) 遞，降低鍋爐的熱效率，對鍋爐本身造成損壞。CO含量越高，則表明天然氣燃燒效率越低，過量空氣量越少，鍋爐熱效率越低。DB11/T1231-2015《燃氣工業(ye) 鍋爐節能監測方法》和DB37/T846-2007《燃氣工業(ye) 鍋爐節能監測方法》分別規定了CO含量不得超過0.01%與(yu) 0.02%。

3、排煙溫度

造成鍋爐熱效率偏低的另一原因是排煙熱損失。排煙熱損失是鍋爐的主要熱損失之一，可達10%~20%，而排煙熱損失主要取決(jue) 於(yu) 排煙溫度和過量空氣係數的大小。排煙溫度越高，排煙處煙氣焓越高，排煙熱損失越大，鍋爐熱效率就越低。

因此，要提高天然氣燃燒效率，即提高鍋爐熱效率（以少的天然氣獲得高的熱量），就是要控製好過量空氣係數、監測排煙處CO含量及排煙溫度。

二、提高天然氣鍋爐燃燒效率的方法

1、煙氣成分監測

上世紀60年代，曾廣泛采用CO2分析儀(yi) 監測煙道氣體(ti) 中CO2來控製過量空氣以實現有效率的燃燒，但CO2受燃氣品種影響較大。上世紀70年代後，逐漸采用檢測煙氣中CO2或CO和O2相結合的方法來控製燃燒狀況。因此，改善燃燒狀況直接的方法就是使用煙氣分析儀(yi) 器（如燃燒效率分析儀(yi) 、煙氣分析儀(yi) 等）監測排煙處氣體(ti) 成分，通過測量並控製煙道氣體(ti) 中CO、O2、CO2的含量來調節過量空氣係數，達到天然氣燃燒效率大化的目的。

根據DB11/T1231-2015《燃氣工業(ye) 鍋爐節能監測方法》和DB37/T846-2007《燃氣工業(ye) 鍋爐節能監測方法》可知排煙處過量空氣係數計算方法為(wei) 公式（1）：

式中：α——排煙處過量空氣係數；RO2——排煙處幹燃燒產(chan) 物三原子氣體(ti) 容積含量（%）；O2——排煙處幹燃燒產(chan) 物氧含量（%）；CO——排煙處幹燃燒產(chan) 物一氧化碳含量（%）。

因天然氣熱值較高，雜質較少，不*燃燒情況不多，通常認為(wei) 產(chan) 生的CO含量少，可將公式（1）簡化成公式（2）：

式中：CO2——排煙處幹燃燒產(chan) 物二氧化碳含量（%）

綜上所述，測量煙氣中O2、CO、CO2氣體(ti) 體(ti) 積濃度，可計算出過量空氣係數。根據標準，一般采用奧式分析儀(yi) 或燃燒效率分析儀(yi) 可測量煙氣成分並計算出過量空氣係數。

燃燒效率分析儀(yi) 可抽取煙道氣體(ti) 並自動分析其成分，計算得到爐內(nei) 的過剩空氣係數（實際燃燒空氣量與(yu) 理論燃燒空氣量的比值）或燃燒效率（燃料燃燒後實際放出的熱量占其*燃燒後放出的熱量的比值）。燃燒效率分析儀(yi) 中一般安裝多個(ge) 傳(chuan) 感器，傳(chuan) 感器根據測量原理不同分為(wei) 電化學和紅外兩(liang) 種。

電化學傳(chuan) 感器由於(yu) 結構簡單，體(ti) 積小巧，使用成本低等優(you) 點，大多數燃燒效率分析儀(yi) 采用該原理的傳(chuan) 感器，分別測量CO和O2，計算得到CO2，空氣過量係數等其他熱工參數。但在實際使用過程中，由於(yu) 不同爐體(ti) 煙道壓力的不同，經常導致分析儀(yi) 的取樣流量不同或波動，電化學傳(chuan) 感器易受到采樣流量的影響，從(cong) 而降低了測量精度；其次煙道排放氣體(ti) 中還存在SO2、NOx等其他氣體(ti) ，會(hui) 對CO測量產(chan) 生交叉幹擾，影響CO與(yu) CO2測量準確度，甚至是過量空氣係數的計算。

相較於(yu) 電化學傳(chuan) 感器，紅外傳(chuan) 感器具有抗幹擾性好、不受取樣流量影響、壽命長等優(you) 點，且紅外傳(chuan) 感器可同時實現CO、CO2測量，需要時還可擴展測量SO2、NOx等氣體(ti) 含量，為(wei) 燃料燃燒提供更多的參考依據。同時紅外傳(chuan) 感器還具有靈敏度高，精度高，量程範圍廣等優(you) 點，這些特點均有利於(yu) 實現燃燒的控製。綜合以上原因，銳意自控基於(yu) 自主知識產(chan) 權米兰高赔竞猜足球硬件及軟件核心技術，針對天然氣鍋爐實驗驗收與(yu) 運行調控需求，專(zhuan) 門設計出了一款燃燒效率分析儀(yi) Gasboard-3400(P)，並在電力、鋼鐵、有色金屬、煤化工、石油化工、空分、節能環保部門、科研院校等領域獲得了廣泛應用。

Gasboard-3400(P)采用非分光紅外氣體(ti) 分析技術及長壽命電化學傳(chuan) 感器技術，可同時測量CO、CO2與(yu) O2等氣體(ti) 的體(ti) 積濃度，並計算得出過量空氣係數。此外，天然氣鍋爐廠家或用戶還可根據鍋爐實驗驗收或運行調控需求選擇在線型或便攜型產(chan) 品。相較於(yu) 奧式分析儀(yi) 的低精度檢測、慢響應速度及繁瑣的操作流程、較高的耗材成本，具有測量精度高、響應速度快、操作簡單、性價(jia) 比高等不可比擬的優(you) 勢。

2、排煙溫度測量

排煙溫度高，排煙熱損失大，鍋爐效率下降。排煙溫度每上升1℃，鍋爐效率下降0.05%-0.06%。在為(wei) 了降低排煙溫度，減少運行中天然氣鍋爐的排煙熱損失，應在滿足燃燒反應所需空氣的前提下盡量保持較低的空氣係數，盡可能避免燃料室及各部分煙道的漏風，以降低排煙熱損失。然而排煙溫度不是越低越好，因為(wei) 太低的排煙溫度勢必要增加鍋爐爐尾部受熱麵，這是不經濟的；同時還會(hui) 增加通風阻力，增加引風機的電耗；此外，過低的排煙溫度，若低於(yu) 煙氣露點以下，將會(hui) 引起受熱麵的腐蝕，危機鍋爐的安全運行。因此，需要合理測量並控製排煙溫度。Gasboard-3400(P)除可測量煙氣成分並計算得出過量空氣係數外，還可同時測量0℃~1200℃範圍內(nei) 的排煙溫度，為(wei) 調節天然氣鍋爐燃燒工況提供合理依據。

燃燒效率分析儀(yi) 已經成為(wei) 優(you) 化天然氣鍋爐燃燒和運行*的重要設備。正確使用它並通過它合理調節天然氣熱工參數，可實現節約能源，減少助燃空氣量和排風量，節省通風機動力費用，減少煙氣中過量空氣帶走的熱量損失，減少過量燃燒供給量；降低環境汙染，減少NOx、SO2等汙染物的排放；延長燃燒裝置使用壽命等效益。

（來源：工業(ye) 過程氣體(ti) 監測技術）