降低煙氣含氧量,本質上是提高燃燒效率、減少熱量損失和降低污染物生成的核心手段。
核心原理:在保證燃料完全燃燒的前提下,盡可能減少多余的空氣(過量空氣)進入系統(tǒng)。因為煙氣中的氧主要來自這些未參與反應的過剩空氣。
以下是降低煙氣含氧量的系統(tǒng)化方法和步驟,您可以根據(jù)具體情況排查和應用:
一、主要原因分析與排查方向
過量空氣系數(shù)過高:這是最常見的原因。為了“安全”而盲目送入過多空氣。
空氣泄漏(漏風):在鍋爐或爐窯的負壓區(qū),外界的冷空氣漏入系統(tǒng)。
燃燒器工況不佳:燃料與空氣混合不充分,需要更多空氣來“補足”燃燒。
測量與控制問題:氧量測量儀表不準,或控制系統(tǒng)存在滯后、故障。
燃料特性變化:例如燃料熱值、成分(如含水量)發(fā)生變化,而未及時調整配風。

(煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖)
二、具體措施與解決方案
第一階段:檢查與優(yōu)化燃燒調整(最直接有效)
精細調整空燃比:
在確保燃料完全燃燒(可通過監(jiān)測煙氣中CO含量輔助判斷,理想狀態(tài)是CO在較低水平且穩(wěn)定)的前提下,逐步、緩慢地減少送風量,或增加燃料量(根據(jù)負荷需求)。
目標:找到煙氣含氧量的“最佳經濟點”,即在CO開始顯著上升之前的最低氧量值。
優(yōu)化燃燒器:
清潔或更換堵塞、磨損的燃燒器噴頭。
檢查并確保風門執(zhí)行機構動作靈活、準確。
對于分級燃燒器,優(yōu)化內、外風的比例,改善燃料與空氣的混合效果。
第二階段:堵塞漏風點(重點針對鍋爐/窯爐)
常見漏風點:人孔門、檢查孔、觀火孔、穿墻管道間隙、爐墻裂縫、膨脹節(jié)、除塵器、省煤器、空氣預熱器等法蘭連接處。
檢測方法:使用紅外測溫儀(查找低溫點)或煙霧筆在設備負壓區(qū)測試。
解決方法:進行密封焊接、更換密封材料、緊固螺栓等。
第三階段:儀表與控制系統(tǒng)升級
校準氧量分析儀:
定期使用標準氣體對氧化鋯氧量計或激光氣體分析儀進行校準,確保測量準確。數(shù)據(jù)不準,一切調整都是徒勞。
實施自動控制:
將煙氣含氧量信號引入燃燒自動控制系統(tǒng)(DCS/PLC)。
采用煙氣含氧量作為反饋信號,自動調節(jié)送風量,實現(xiàn)空燃比的閉環(huán)控制。
更先進的系統(tǒng)會采用交叉限幅控制策略,兼顧負荷變化時的動態(tài)響應和安全性。
第四階段:設備改造與先進技術應用
安裝省煤器、空氣預熱器:回收煙氣余熱來加熱助燃空氣,提高空氣溫度,從而減少達到相同燃燒溫度所需的空氣量(降低體積),同時提升燃燒效率。
富氧燃燒技術:向助燃空氣中加入氧氣,減少氮氣等不參與反應的氣體被加熱和排走的熱損失。這是大幅降低煙氣量(從而降低氧濃度基數(shù))和提升能效的先進技術,但需要制氧設備和成本投入。
采用低氮燃燒器:現(xiàn)代低氮燃燒器通過精細控制燃燒階段和區(qū)域,本身就需要在低氧環(huán)境下工作以實現(xiàn)抑制氮氧化物的目的。
三、不同場景下的要點
對于燃氣鍋爐/爐窯:重點關注燃燒器調整和空燃比控制,漏風問題相對較少。
對于燃煤鍋爐:除了上述所有方面,還需關注煤質穩(wěn)定性和配風均勻性(如分層給煤、合理調整一次風和二次風比例)。
對于工業(yè)窯爐(如加熱爐、回轉窯):重點在于爐壓控制(防止負壓過大吸入冷空氣)和燒嘴維護。
四、安全與注意事項
循序漸進:調低氧量時,必須密切監(jiān)視煙氣一氧化碳(CO)濃度和火焰狀況。氧量過低會導致不完全燃燒,產生大量CO和炭黑(冒黑煙),不僅效率下降,更存在爆炸和中毒風險。
平衡關系:降低氧量會提高燃燒溫度,可能影響設備壽命或增加氮氧化物(NOx)的生成。需要找到經濟、環(huán)保、安全的平衡點。
以數(shù)據(jù)驅動:依賴準確的在線儀表(O2,CO,溫度,壓力)數(shù)據(jù)進行調整,而非僅憑經驗。
總結流程建議:
檢查儀表→排查漏風→優(yōu)化燃燒器→精細調整空燃比→實施自動控制→考慮技術改造。
通過以上系統(tǒng)性方法,可以有效降低煙氣含氧量,通常能將氧量控制在3%-5%(燃氣)或5%-8%(燃煤)的經濟范圍內,從而實現(xiàn)顯著的節(jié)能效果(每降低1-2%的氧量,可提高約0.5%-1%的熱效率)。

(煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖)