燃烧实验与陶瓷窑炉过剩空气系数检测数据分析

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1、燃烧实验与陶瓷窑炉过剩空气系数检测数据分析摘要：根据煤气燃烧实验和典型陶瓷车昆道窑炉的测试数据，分析过剩空气系数对于窑炉能耗影响和目前陶瓷辗道窑炉运行当中不同燃烧区域过剩空气系数的情况，最后提出辘道窑炉空气过剩系数的分段控制和窑炉燃烧系统设计的建议。关健词：过剩空气系数；辗道窑炉1引言陶瓷产品种类繁多，佛山地区以生产瓷质砖为主，数十条瓷质砖辘道窑炉以燃用发生炉煤气和天然气为主。建筑陶瓷工艺决定其产品烧成过程采取弱氧化气氛，所以燃烧中的氧化剂一一空气（氧气）要相对过剩，但该部分过剩的空气又会在燃烧后带走燃烧产生的显热，这势必造成热能的

2、浪费［1］。历來关于辘道窑炉的助燃空气配比对窑炉能耗的影响研究众多,减少过量空气输入降低过剩空气系数有利于节能降耗已成为共识，但目前窑炉鲜见配置相应检测仪器，实际窑炉运行当中对该指标无检测，司炉人员基本不考虑过量助燃空气引起的能耗变化。辐射管实验炉的加热模式虽然与辗道窑炉不同，但其燃烧工况的炉温变化实验数据可借鉴进行银道窑炉的燃烧系统分析，其数据直观印证了降低过剩空气系数有利于降低能耗。同时，对佛山和周边地区的典型陶瓷辘道窑炉的过剩空气系数进行检测，对比辘道窑炉的不同运行工况，分析窑炉不同区域空气过剩空气系数的情况。2煤气燃烧实验制

3、作一辐射管燃烧实验炉，采用固定气源提供的平均热值7556.3kJ/Nn）3的半水煤气混合一定比例氮气模拟不同热值的煤气，并调整助燃空气供给量，对不同热值煤气、助燃空气配比情况下辐射管实验炉的燃烧工况进行记录，分析炉温、排烟温度、排烟成分等数据变化情况。设计辐射管燃烧实验的本意为通过半水煤气当中掺入氮气模拟低热值燃气，研究低热值燃气替代半水煤气的可行性［2］。但实验数据用作分析过剩空气系数变化对炉温的影响具有一定普遍意义，能直观印证降低过剩空气系数对提高炉温有利，佐证低过剩空气系数有利于降低能耗。2.1实验炉的制作实验炉内置一根辐射管

4、，管四周留150〜200mm空间，炉内壁采用硅酸铝纤维板保温，炉膛中央安装一测温热电偶检测炉温。半水煤气管、氮气管安装调节阀、气体转子流量计、气体压力测量仪表，半水煤气和氮气经气体混合器混合后进入燃烧器。辐射管壁上均布九支埋入式热电偶，所有热电偶均采用补偿导线接入温度显示器。辐射管排烟引经引风机排走，排烟管上安装测温热电偶、测压管、气体成分检测仪器。实验采用的主要检测仪器：K分度热电偶（补偿导线）、TESTO327烟气分析仪和奥式气体分析仪。2.2实验操作步骤实验炉经过3h燃烧后，炉温稳定在750°C左右，期间每15min记录燃烧参

5、数及収煤气样化验一次，连续测试2h,各参数最后取平均值作以分析。通过调节掺入氮气量与半水煤气混合，模拟不同热值发牛炉煤气燃烧，并调整助燃空气供给量。各种不同热值的发生炉煤气燃烧连续测试2h,每15min记录燃烧参数及取煤气样化验一次，各参数最后取平均值作以分析。2.3实验数据和分析实时调节半水煤气与氮气混合比例，产牛不同热值的煤气并分别进行了燃烧试验，热值范围为7556.3-5925.5kJ/Nm3,各实验组当中控制燃气总输入热量接近（约111MJ/h）o并在5925.5kJ/Nm3热值的燃气工况下特别调整助燃空气输入量，以获得较低

6、助燃空气过剩系数。5925.5kJ/Nm3的煤气热值与冃前佛山地区陶瓷砖辘道窑炉使用的发生炉煤气热值相近。实验详细数据记录整理如下表。对实验数据分析如下：（1）实验流程当屮输入燃气的单位气体热值总体呈下降趋势，通过增加燃气流量控制输入总热值接近（约111町/h）。随着助燃空气供给量降低，实际体现指?宋?烟气当屮检测的含氧量不断下降，过剩空气系数apy降低，实验炉温和排烟温度总体呈上升趋势。（2）随着过剩空气系数apy降低，煤气燃烧后产生的烟气量总体呈下降趋势，按单位输入热量产生的烟气量同样为下降趋势。烟气量的降低明显与助燃空气供给量

7、下降直接相关。（3）掺入氮气量最大、热值最低（5925.5kJ/Nm3）的两组数据与纯半水煤气（7556.3kJ/Nm3）组数据相比，总输入热量仅稍增0.36〜1.54%,但由于过剩空气系数apy由1.76降低至1.15〜1.11其实验炉温由770.4°C±升至806〜819°CO（4）在掺入氮气后，燃气热值相对接近的后5组实验数据当中，实验输入总热量波动幅度不大，介乎于平均值-1.97〜4.76%,随过剩空气系数apy降低，实验炉温上升，上升趋势明显。3典型陶瓷耗道窑炉的过剩空气系数检测籍佛山市陶瓷企业开展“十三五”能源审计当中对

8、重点用能设备开展能效检测的机会，对在用正常生产的典型陶瓷车昆道窑炉的过剩空气系数进行检测，通过实测窑炉各个燃烧段落的排烟成分，分析过剩空气系数apy在窑炉的整个燃烧段落的区域变化情况。3.1被检测窑炉的基本情况检测了十数条陶瓷辗道窑炉