燃燒與節(jié)能
一、燃燒的概況
    燃燒是一種快速氧化反應(yīng)。當(dāng)物質(zhì)被加熱到一定的溫度，便會(huì)在激烈的快速氧化反應(yīng)中產(chǎn)生光和熱，并使溫良升高。要使燃燒穩(wěn)定而連續(xù)地進(jìn)行，需要連續(xù)不間斷地供給足量的空氣，并使空氣中的氧與燃料能有良好的接觸。
    1．燃料開始燃燒的最低溫度——著火溫度
    燃料的著火溫度隨燃料}‘i，J種類、燃料的形態(tài)、燃燒時(shí)周剛的叫i境而變，如平攤?cè)剂媳榷逊e的燃料熱毫難以集中，所以同樣種類的燃料平攤時(shí)著火溫良要高一些。常見燃料的著火溫度如下喪：
從上裘可知燃料的著火溫度遠(yuǎn)高于室溫，如能用余熱來升高空氣的溫度，可使燃料的溫度升高，促進(jìn)燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。
    有些工業(yè)加熱爐如電廠鍋爐、煉焦?fàn)t等是用余熱來預(yù)熱空氣，提高燃燒效率而滿足生產(chǎn)工藝的要求的。
    以煤的燃燒過程為例，該過程系放熱反應(yīng)，放出熱量如下：
    C+Oz一C0z+97千卡／摩爾
    C+{-Oz一C0+29.39千卡／摩爾
    CO+1-Oz一C0z+67.61千卡／摩爾
    Hz+專02一H20+ 57.70千卡／摩爾
    2．燃料不完全燃燒的兩種情況
    (1)化學(xué)性不完全燃燒
    燃燒時(shí)煤中可燃物沒有得到足夠的氧，或與氧接觸不良，因而燃燒產(chǎn)物中還臺(tái)有一部分可燃物Hz、co等隨燃燒產(chǎn)物（廢氣）排出。
    (2)機(jī)械性不完全燃燒
    如：煤未燃燒，就從爐柵條間掉落下去，被煤渣帶走，及粉煤被廢氣帶出……等都會(huì)造fJ叟機(jī)械性不完全燃燒。
    3．空氣過剩系數(shù)
    煤燃燒所需的氧，主要來源于空氣。煤巾可燃物憲全燃燒時(shí)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算出來的空氣量，稱理論空氣需要量。為了使煤完全燃燒，實(shí)際供給的空氣量往往大于理論量。供應(yīng)量與理論空氣量之比值，稱為空氣過剩系數(shù)。
    空氣過剩系數(shù)的大小與燃料的種類、燃燒方法以及燃燒裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。氣體燃料的空氣過剩系數(shù)一般在i.os～i.is，液體燃料為1.15～1.25，固體燃料則更大一些，為1.20～1.50，人工加煤的小鍋爐有時(shí)可達(dá)2.00
    空氣量過多，不僅多消耗了送風(fēng)機(jī)f內(nèi)電能，而且燃燒后的廢氣中氮?dú)夂吭龈?，氮?dú)馐嵌栊詺怏w，會(huì)隨廢氣帶出很多熱量，因而增加了熱損失；燃燒過程中如Nz含量高，相應(yīng)地便降低了CO，H20的分壓。由于三原子介質(zhì)C02、H：O能傳遞輻射能，降低其含量可影響傳熱效率。因此空氣過剩系數(shù)一定要適當(dāng)，才能節(jié)約能量。采用低過剩系數(shù)可以節(jié)能
    燃料燃燒時(shí)進(jìn)空氣量不足會(huì)引起燃燒不完全，產(chǎn)生煙塵和CO等未燃組分。反之，燃燒時(shí)進(jìn)風(fēng)量過大，則又增加了排出煙氣的熱損失。為了降低燃料比耗，必須按不引起不完全燃燒為限度的低空氣過剩系數(shù)來調(diào)整燃燒工況。
    在大工廠內(nèi)，對(duì)加熱爐燃燒時(shí)的空氣過剩系數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，如：有些工廠采用氧的敏感元件來檢測(cè)和進(jìn)行空氣過剩系數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，以使能比較穩(wěn)妥地收到節(jié)能的效果。
    但在依靠手工操作來調(diào)整加熱爐燃燒工況的情況下，日常監(jiān)測(cè)管理尤為重要，定期對(duì)煙氣抽樣以分析氧含量，每次抽樣分析后，必須及時(shí)調(diào)整生物質(zhì)燃燒機(jī)的空氣過剩系數(shù)。但在降低空氣過剩系數(shù)的同時(shí)，由于減少了煙氣排出量，又會(huì)引起爐膛壓力下降。為了防止冷空氣滲入，還要及時(shí)調(diào)整煙道擋板，這樣才能確保在低空氣過剩系數(shù)燃燒工況下進(jìn)行操作。
三、富氧燒燃可以節(jié)能
    燃料燃燒時(shí)，從空氣中氧濃度與絕熱火焰溫度之間的關(guān)系可以看出，隨著氧濃度的提高，火焰溫度上升，但當(dāng)氧濃度達(dá)到一定值后，隨著氧濃度的增加，溫度的上升變得緩慢起來，因此氧濃度過高也就沒有必要。從提高效率的角度考慮，以用23～28%的富氧空氣力好。
    為了得到23～28%的富氧空氣，日本利用高分子物質(zhì)具有氧化氮容易透過的性質(zhì)，選用尼龍6、聚碳酸酯、甲基橡膠、丁基橡膠、乙基纖維素、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維素、聚乙烯、天然橡膠、硅橡膠等材料的軾透過膜進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果如圖1所示：
    如上圖所示以硅橡膠系材料為較好，膜厚0.1，冊(cè)，因薄膜的強(qiáng)度低，為防止因承受兩而的壓力差造成膜的斷裂，可將其貼在多孔質(zhì)的膜上，作為氧富化膜使用。
    由氧富化膜與引風(fēng)機(jī)組成的氧富化空氣供給裝置，在0.3kg／cmz的吸引壓力下運(yùn)行，該裝置能供給氧濃度為25%的空氣240 NITl3111。膜室由四個(gè)小膜室組成。
    富氧燃燒的升溫速度快，操作時(shí)間縮短，設(shè)備能力提高，因而節(jié)能效果是大的。例如對(duì)玻璃熔化爐、陶瓷燒成爐等高溫爐的節(jié)能效果較大。用該法制取lNm3 28%濃度的富氧空氣韻電耗為0.1度，按每度電折合2450千卡計(jì)算，其節(jié)能效果如表3所示。
四、結(jié)束語
    1．采用低空氣過剩系數(shù)燃燒，主要是按不引起不完全燃燒為限度而調(diào)整燃燒工況。當(dāng)有自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)施時(shí)，能夠容易而穩(wěn)定地取得節(jié)能效果。如依靠手工操作調(diào)整，就必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并及時(shí)調(diào)節(jié)，才能收到實(shí)效。
    2．寓氧燃燒的節(jié)能效果是大的，但通過膜進(jìn)行富氧燃燒的方法是一種新技術(shù)，對(duì)合適膜材料的選擇，需要不懈地進(jìn)行試驗(yàn)和改進(jìn)，以提高節(jié)能的效果。