能源效率的过量空气控制
当燃烧过程中空气过多时，就会燃烧额外的燃料，将多余空气的温度提高到燃烧过程的温度。过量的空气是一种昂贵的燃料浪费，因为它只是吸收了烟囱上的热量，而不是进入过程。如何防范这些问题呢?如果没有足够的空气被引入燃烧过程，……
|
当燃烧过程中空气过多时，就会燃烧额外的燃料，将多余空气的温度提高到燃烧过程的温度。过量的空气是一种昂贵的燃料浪费，因为它只是吸收了烟囱上的热量，而不是进入过程。
如何防范这些问题呢?
如果没有足够的空气被引入燃烧过程中，所有的燃料将不会燃烧，因此，它将以可燃物的形式丢失在堆栈。这不仅会造成宝贵能源的明显浪费，还会造成安全和污染危害。每增加一次变化，由于烟气中过量CO而损失的能量比加热过量空气所需的能量大5至10倍。为了避免这种情况，操作者自然倾向于将多余的空气引入熔炉。
化学计量燃烧的适当条件，即只提供足够的空气使燃料中的每个氢原子和碳原子完全氧化，是极其难以维持的。这种情况可以通过饥饿燃烧空气来最好地近似，直到一些碳原子不能连续地在炉子的燃烧(辐射)部分获得足够的氧气，并形成CO而不是CO2．这就是所谓的低过量空气co基控制技术的基础。
燃烧控制
该技术目前已推广到各大燃气用户，用于操作O型炉燃烧过程2分数范围内的水平，通常为0.5%到1%。
燃料的比重——也就是BTU含量——从每标准立方英尺700 BTU到两倍于此不等。在某些情况下，植物残油被用作燃料，通常与天然气结合使用。炼油厂和化工厂所特有的是，由于不同炼油厂装置的故障导致燃料系统中的产品倾倒，燃料成分可能发生快速和未宣布的变化。
为了获得持久的结果，该技术需要包含三个不同的组件:CO光束分析仪;控制策略;燃烧教育。
以co为基础的控制要实现长期运行，这三点都需要。
一氧化碳光束分析仪
第一个必要的组件是一个高度可靠的主传感器。传感元件和分析仪需要专门针对炼油厂或工厂典型的恶劣环境条件下的CO。除了气体燃料外，还需要燃烧液体燃料，因此需要持续测量不透明度，以便将其纳入控制策略。
这种快速光束型传感器应该:
测量所有烟道气;
不受空气泄漏的影响;
具有较高的辨别力;而且
展示简单、可信的校准。
如果没有操作人员能够接受的仪表，高效的低过量空气点火将无法继续实施，作业将失去兴趣，仪表将降级为监控设备。维护和校准将受到影响，很快分析仪将无法操作。
| 由于O2只是燃烧条件的近似值，控制CO反而限制了可燃物从烟囱中排出，有助于维护更安全的操作。 |
CO分析避免了采样系统的不准确性和时间延迟，并且不需要堆栈中的硬件、特定的清除或归零程序。
控制策略
与任何项目一样，适当设计的控件是长期实施的必要条件。
每个加热器或锅炉都需要一个独特的控制策略。这些策略应该针对应用程序进行设计，并且需要与现有控件进行无缝接口和交互。基于co的控制需要一个非常快速的控制器，具有超越经典O的功能2控制。
基于CO的控制系统长期保持运行的主要失败在于将CO过程变量调整为经典O2没有CO要求的唯一更改的控制。控制系统必须设计成能够处理加热器或锅炉特定的条件。必须设计并纳入个性化的操作约束条件和设置参数，包括:
射速变化;
燃料BTU变化频率;
停机和低防火责任;
减少燃烧器;
没有x排放限制;
CO排放限制;
桥壁温度极限;
管皮温度限制;
现有的啊2警报;而且
告警条件响应。
该系统自动和连续调整空气供应，以便在任何时候和负载变化条件下保持最佳的燃料与空气比。此外，还可以自动补偿燃料粘度或BTU含量的波动、气流不规则、空气密度、负荷、温度、湿度的变化以及阻尼器和燃料阀的松动。
这种控制算法需要考虑现有控制中的过程滞后时间和死区。
直接CO-based控制允许在调整空气燃料比时采取精确的行动，并且无需在CO和O之间切换2．前馈负载信号用于预测燃烧扰动，预测控制补偿过程滞后时间，从而防止潜在的吸烟问题。
| 以co为基础的控制对O2和NOx水平的影响可以在这张图中看到，与没有以co为基础的控制相比，O2下降了3%到4%，NOx下降了5到6ppm。 |
燃烧的教育
以co为基础的低过量空气控制同样重要的是“燃烧工程”。“这包括基于co控制的加热器或锅炉的概念和操作的完整培训。在燃烧领域，这相当于数字控制和DCS出现后，整个行业经历了彻底的文化变革。
燃烧工程培训主要集中在:
平衡燃烧器燃烧;
肮脏燃烧器的识别;
燃烧器空气寄存器调整错误;
燃烧器雾化效果差;
O的位置2分析仪;
炉膛风量分析仪的放置;
炉膛漏气;而且
燃料箱燃油泄漏。
通过手动调整点火设备，作业者可以获得低过量空气点火大约一半的预期效率增益。基本的调试是通过一个设计良好的自动co控制系统完成的。
基于CO和o2的控制
虽然有O2以及控制回路中的CO，这是不必要的或首选的。参见‘CO vs. O’2与不x关系的图形。
一氧化碳提供了与燃烧完整性直接相关的测量，可以最好地用于燃料燃烧过程的精确控制。
O2只是燃烧状态的近似值。通过控制CO，控制系统固有地限制了可燃物从堆中排出，从而保持了更安全的操作。
在CO控制的燃料或负荷变化时，不需要操作员改变控制设定点。O2控制需要操作人员的注意，这导致在正常操作期间，在过量空气设置中增加一个偏差，以覆盖这些条件。
通过对整个烟囱进行CO测量，可以对烟囱气体进行准确的代表性分析。探头式测量，特别是在烟道气体混合之前安装时，容易受到分层燃烧器条件的误差影响。
测量前的空气泄漏作为直接稀释影响CO，对其在对照中的使用没有明显影响。O2如果在探测之前存在空气渗透，则不能用作控制参数。
| 作者信息 |
| Robert J. Bambeck是Bambeck Systems Inc. (Santa Ana, CA)的总裁兼首席执行官; |
您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。
