摘 要 运用盖吕萨克定律,对助燃风风量进行温度补偿,使不同温度下的助燃风量都折算成0ºC时的标准体积参与控制运算,从而使空气过剩系数始终处于最佳,达到节约燃料,稳定熔窑气氛,提高产品质量,减少环境污染,延长熔窑寿命等目的。
关键词 盖-吕萨克定律 助燃风 温度补偿 标准体积 空气过剩系数
1 前言
助燃风是燃料燃烧的必要条件,单位质量的燃料完全燃烧,必须一定质量比例的助燃风。这个比例是理论值,由于熔窑条件的限制,这个理论值并不等于实际需要值。根据实际生产经验,实际需要值要略高于理论值,这样就有一定量的空气过剩,我们把实际需要值与理论计算值的比叫做空气过剩系数(记作α)。在实际生产中,我们要求以最佳的空气过剩系数进行生产操作,否则就会对生产造成不利的影响。
2 空气过剩系数对生产的影响
2.1 燃料消耗
2.1.1 α过大,造成燃料燃烧过快,火焰覆盖面积减小,不利于熔化。为了使火焰覆盖面积增大,则必须增加燃料。同时,α过大,使废气量增加,废气带走的热量也增加。据有关资料介绍,每增加5% 的过量空气,将会多带走总燃料所产热量的1%,为保证热量必须增加燃料。
2.1.2 α过小,将会使燃料燃烧不充分,产生的热量不足,为了产生相同的热量,必须增加燃料。
2.2 熔窑气氛
在玻璃(无色玻璃)生产中,要求1#、2#小炉为弱还原气氛,3#、4#为中性气氛,5#、6#为弱氧化气氛;当α过大,则1#、2#就可能成中性或弱氧化气氛,α过小,5#、6#可能成为中性或弱还原气氛。这样极不利于无色玻璃的熔化生产。
2.3 产品质量
由于O2 的浓度对澄清部的玻璃液有影响。当α过大时,O2 浓度变大,玻璃液气泡增多,由于O2 的不同分压,使Fe 、S 产生不合理的氧化或还原反应,使玻璃变黄绿、浅蓝、浅黄等缺陷。
2.4 环境污染
α过大, O2 浓度过高,将造成废气中NOx量增加;α过小,O2 浓度过低,将造成废气中CO的浓度增加,这两种情况都严重污染环境。
2.5 熔窑寿命
α过大,使燃料燃烧过快(反映剧烈),火焰刚性变强,造成碹顶温度过高,使得碱蒸气与粉尘对耐火材料的侵蚀加快。据有关资料表明,其侵蚀速度与温度成指数函数关系:随着温度的升高,侵蚀速度急剧增大,每升高50ºC,侵蚀速度增大一倍。
3 理论依据
由于液态燃料(重油、重柴油、混合油等。为简便起见以下简称重油)与气态燃料相比具有较高的安全性,且便于运输和储存,许多玻璃厂多采用重油作为燃料。在实际生产中,重油是以质量单位参与控制运算的,而助燃风是以体积单位参与运算的。质量在任何温度条件下都不会发生变化。而体积却不然。
根据盖吕萨克定律:一定质量的气体在压强不变时,体积跟热力学温度成正比。这个定律适用于理想气体,实际气体在压强不太大(与大气压相比),温度不太低(与室温相比)时近似的遵循这一定律。即符合以下公式:
Vo / To = Vt / T (1)
式中:
Vo:一定质量气体0℃时的体积
Vt:一定质量气体t℃时的体积
To:一定质量气体0℃时的热力学温度(273)
T:一定质量气体t℃时的热力学温度(273+t)
由(1)式得:
Vt = T / To * Vo (2)
Vt–Vo =(T–To)/ To
=(273 + t – 273)/ 273
= t/273 (3)
由此可见,温度每升高1℃,气体体积将增加0℃时体积的1%。
我国地处北温带,四季温差较大,大部分地区的昼夜温差也较大,空气的体积变化也较大。即在t℃时α最佳,在其他温度时就不可能最佳。这就要求在实际生产中对α进行调整。由于温度是变化无常的,用人工方法调整是很难做到的,也是不现实的。只有用设备去完成。就目前的设备而言,大多采用余氧分析仪在线测量,把余氧分析仪采集到的数据经处理后输入到控制回路,调整α值。由于采用余氧分析仪投资较大(每条线至少需要六台),且又耗费电能,极不经济。而温度补偿只需要增加一个测温点(电阻或电偶)及相应导线,投资极小,又很经济适用。
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