燃油燃烧器点火过程(锅炉燃烧器最理想的运行是怎样的，不懂这些你就OUT了)

所有物质都含有不同数量的俘获能量，具体取决于物质的存在情况。即固体，液体或气体。 两种物质结合形成其他物质被称为“化学反应”。燃烧是一种化学反应。这个反应是为了散热的目的。我们将会看到，氧气将永远是反应中的物质之一，另一种是碳氢化合物，氢，碳，硫等的混合物。（本文在www.down-burner.cn同时发布！更多干货请访问关注！）

完美的燃烧只是燃料和氧气的混合物，在燃烧过程中完全燃烧。 理想的情况是在燃烧室内提供足够的空气以确保燃料完全燃烧。 如果在物理上有可能使每种原子的燃料直接接触完成燃烧所需的空气量，情况就是这样。 迄今为止，还没有在燃烧室设计方法，使空气和燃料以恰当的比例完全接触。

如果我们减少氧气的数量，那么在一个完美的混合物中，我们将有一个富有燃料的状况。 但是，如果我们增加了氧气的数量，那么在一个完美的混合物中，我们现在有了过量，这对燃烧过程没有贡献。 只有适量的氧气（不多不少于）被称为化学计量点或化学计量的燃烧。 化学计量点也被称为100％空气点。

任何高于100％的点都称为超额。 例如，我们可以使用术语20％过量空气来描述锅炉的空气/燃料混合点。 这意味着多余的空气在完美混合点以上的120％或20％（高于化学计量比）运行。

化学计量燃烧是重要的，因为它是我们可以测量加热单元效率的参考点。 空气含有20.9％的氧气和79.1％的氮气。 空气/燃料混合物可以简单地描述为燃料+空气。 请记住，空气由两部分氧气（0 2 ）以及7.52份氮气（N 2 ）组成。

如果我们使用天然气（甲烷CH 4 ）对燃料进行化学/数学解释，我们可以看到如何形成各种可测量的化合物来计算加热装置使用其燃料的效率。

天然气混合气可以表示为CH 4 + 20 2 + 7.52 N 2 。 现在让我们在这个完美的混合点上增加20％的空气量：

20％过量空气= 100％+ 20％= 120％或1.2

因此，我们将甲烷（CH 4 ）与普通100％空气的1.2倍混合

或 CH 4 + 1.2×2 0 2 + 1.2×7.52 N 2

或 CH 4 + 2.4 0 2 + 9 N 2

现在，我们来焚烧这种新的混合物，并显示化学转化：

CH 4 + 2.4 0 2 + 9 N 2 → CO 2 + 2H 2 0 + .4 0 2 + 9 N 2

请注意，由于在燃烧过程中未使用，所以在所得烟气中存在0.4份0 2 。它是过剩的。

让我们做一个C0 2 分析干基和也是在0 2 在干燥基础上的分析。在烟道中，由于燃烧过程，我们现在有：

1份CO 2 + .4 份0 2 + 9 份N 2

因此，1 + .4 + 9 = 10.4 总分。

注意： 我们放弃了2 H 2 0 术语，因为我们的分析是基于干的。

％C0 2 = 1份Co 2 × 100％ = 1 = 9.61％

10.4份 10.4

％0 2 = .4部分0 2 × 100％ = 3.8％

10.4 份

最后：实际 0 2 - 理论0 2 x 100％ = 过量空气

理论0 2

2.4-2 × 100％ = 0.4 × 100％= 20％的 过量空气

2 2

因此，在描述燃烧过程中的空气/燃料混合点时，9.60％的CO 2 点，3.8％的O 2 点和20％的过量空气点都意味着相同的事情。

对于天然气，我们有一个极限或最大的CO 2 水平：

1 或11.73％

1 + 0 + 7.52

这意味着我们的过量空气被设定为0％，这也意味着在烟道中出现0％0 2 ，从而达到最终的CO 2 水平。

图1。

有关过量空气的图形解释，请参阅图1。 该图显示了典型的理论空气曲线，显示了锅炉上的燃烧空气设置与各种燃料之间的关系。 燃烧设定，因此，可被表示为三个术语中的任何一个： 空气过剩，0 2 ，或C0 2 。

图2

图2被称为理论空气曲线。 这条曲线适用于燃料天然气，旨在显示过量空气百分比，因为它涉及到燃料丰富或燃料贫乏。 燃料精益的一面是安全的一面。

换句话说，给定的CO 2 值可以出现在化学计量的任一侧。

过量空气是描述化学计量安全侧的燃烧设置的优选术语。 为了达到过量的空气值，执行0 2 测量。

图2

图2被称为理论空气曲线。 这条曲线适用于燃料天然气，旨在显示过量空气百分比，因为它涉及到燃料丰富或燃料贫乏。 燃料精益的一面是安全的一面。

换句话说，给定的CO 2 值可以出现在化学计量的任一侧。

过量空气是描述化学计量安全侧的燃烧设置的优选术语。 为了达到过量的空气值，执行0 2 测量。

图4。

作为一个例子，用350网堆温度的天然气炉直径：F和一个0 2 的7 1/2％读数为80％的效率（参见图4）。这意味着，气体的热值的80％被用于加热，而20％被浪费。另一种看待这种情况的方式是，大约每消耗1美元的燃料，80美分作为可用热量返还，20美分退出。在今天和未来的燃料价格，这是昂贵的。以今天的天然气成本，通过将单位效率从80％提高到85％，每100美元的燃料成本就能节省大约7美元。

承包商可以使用简单的总体燃烧效率来比较客户的操作单元和拟议的现代高效单元，并估计燃料成本节省以显示回报。 这是一个有用的销售工具，但不是真正的燃烧分析。 对于燃烧分析，我们想知道的不仅仅是净堆温度和百分比0 2 。 我们也想知道百万分之几（PPM），草案，烟（如果是油）和大型工业燃烧器二氧化硫（PPM）和氮氧化物（PPM）。 有了这些信息，我们就可以正确分析燃烧器的性能，诊断问题，调整燃烧器以获得最佳效率。

燃烧分析过去是通过测试与oristats有时被称为“鸡尾酒调酒器”的老式方式来完成的。 使用这些设备调谐刻录机非常耗时。 现代电子燃烧分析仪可让您立即看到在燃烧器调整过程中所做的更改结果。 它们比oristats更准确，更容易使用。 现代分析仪的一个主要例子是Bacharach 300型。

一个设备齐全的300可以显示在大型LED显示器上：

1. 堆温度，

2. PPM C0

3. 百分比0 2

4. 空气百分比过多

5. 效率百分比

6. 百分比损失

7. 百分比C0 2

8. PPM NOX

9. PPM S0 2

它可以打印出数据并可以将数据传输到计算机。

300可以做所有这七种可选燃料：

1. 天然气

2. 2号燃油

3. 6号燃油

4. 丙烷

5. 煤炭

6. 木

7. 渣。

通过添加烟雾测试仪，压力表，压力计和机油压力表，维修技术人员将需要每台仪器进行完整的燃烧分析，调整或诊断任何燃烧器的问题。

燃烧效率使我们能够全面了解燃烧器的性能。 使用我们的仪器，可以将这些问题隔离开来，通过解读这些问题，可以纠正这些问题。

只有一台设备的制造商知道推荐的0 2 ，净温度，吃水等等。 设备的设计将决定什么是“正确的”设置，最佳的操作参数应该是什么。 如果制造商的规格不可用，则必须使用一些通用准则以及联邦，州和地方法规。 政府或公用事业监管机构通常会设置过量的空气设置和允许的C0浓度。

一般而言，大多数设备将16％和30％的过量空气之间进行操作，这是3％至5％0 2 （参见图1）。

0.02英寸水柱（WC）的燃烧吃水是可接受的，烟道吃水量大于过火吃水，0.02英寸至0.04英寸水柱。

净堆温度根据使用的燃料而变化。 非冷凝装置的设计不能承受冷凝，因此烟囱温度必须保持在露点以上。

关于最小净堆温度的粗略指导原则是：

1. 天然气温度250 ° F

2. 2号燃料油275 ° F

3. 5号燃油300 ° F

4. 煤325 ° F

5. 木材400 ° F

0 PPM C0读数是理想的，但不实际。 没有代码或制造商规范允许400 PPM或更多的C0。 人们可以合理地期望C0读数低于100PPM。

当“调教”燃烧器时，确切的调整完全取决于设备的设计，尺寸和制造。 每一个尝试都应该遵循制造商的规格。 一般程序将是完成所有维护。 清洁热交换表面，机油设备，更换有缺陷的部件等

对于使用重油的燃烧器，请检查预热温度。 如果未知开始在250 Ø F和降低温度，直到最好的燃烧来实现的。 检查并调整燃油输入。 操作燃烧器至少15分钟。 如果调制燃烧器在高温下运行，直到设备处于正常工作温度。 检查并设置多余的空气设置。 检查C0（如果是燃油燃烧器，则冒烟）。 重置空气设置直到C0和烟雾达到可接受的水平，检查净堆温度。 在调节燃烧器时，请检查所有设置在低火和点火范围内的几个点。 根据需要调整。 如果是双燃料燃烧器，则重复这两种燃料的程序。

调节锅炉是一个燃烧系统，调整其燃烧水平和蒸汽产量，以满足不断变化的输出需求。 过程蒸汽锅炉是具有这种调节或可变燃烧速率能力的系统的好例子。

300型能够测量每个燃烧率或燃烧负荷点的燃烧效率。 简而言之，300型测量所有必要的燃烧过程参数，并自动计算并显示每个锅炉工作点的实际燃烧效率。

在任何锅炉点优化效率是非常简单的。 将300型探头连接到锅炉的采样位置，以10％过量空气的步幅调节空气并测量效率。 接下来，绘制曲线（效率与过量空气）并确定理想工艺设定点所需的机械位置。 在正常工作范围内的各种锅炉负载点重复此过程。 程序仅包括调整锅炉以获得最大的安全燃烧效率。 为了确保持续的最大安全效率，重复进行常规测试以确保正确处理关键参数变化。相对湿度的变化，燃料热值的变化以及燃烧空气温度的变化必须始终被视为可能影响燃烧效率的随机参数变量。 在湿度的随机变化，例如，可引起氧的浓度在空气中从20.9％在0％RH，在100％RH，以改变到20.40％（在70的空气温度ö F）。 该湿度工厂将引起的0.5％的氧气测量的变化0 2 ，在20％0 2 设定点。 这种差异将导致燃烧效率的相应改变为0.2％或更多。

使用模型300来检查这些燃烧参数可以确保过程不会改变并且变得不安全。 知道存在的可燃物的量，确定一系列燃料成分的操作条件，记录环境温度变化，以及知道当前的湿度将允许维持锅炉设定点。

调节锅炉的正确空气/燃料比取决于放置在锅炉上的特定需求（负载）。 必须在每个负载条件下确定正确的操作参数。 这个“轮廓”完成后，机械锁定到位，以确保可重复性。 在每个负载点处绘制效率与过量空气的关系，使操作员能够在整个锅炉运行范围内定位和设置最高效率的过程。

在小型（自动）控制系统中，使用传动轴来调节控制。 调节马达控制每个负载位置，以便自动调节空气和燃油的连接。 一个凸轮用来调整空气/燃料比，被认为是控制机械联动装置的一部分。 通过将燃烧器置于“旁路”，手动设置物理负载位置并构建必要的图表，可以建立最佳设定点。 再次使用300型来确定正确的操作条件。 这个过程是为每个10％和20％的负载位置执行的。 换句话说，对于每个所需的负载点重复该过程。

在更大的控制过程中，操作员切换到“手动”并调整每个负载位置处的空气/燃料比。 仍然产生一个图形，并建立最终设定点。 然后通过利用模型300获得的设定点信息被编程到控制器中。 “微调”控制器具有（在设计上）有限的操作范围，因为它修正或修整空气和燃料连杆机构，以补偿前面提到的各种参数。 关于自动控制系统的最后一点说明; 不得使用微调控制器来纠正锅炉的故障，并且总是比主或总控制回路响应时间要慢。 对工作锅炉而言，这种有限的范围调节能力是为了防止大规模的变化，这会导致燃烧过程的重大中断。 因此，无论是自动控制类型还是基本的机械调整配置，300型号都是所有调节型锅炉的必备工具。 300是需要确保正确的燃烧系统的运行条件，必须重新调整每个输出需求。

多年来，新炉和锅炉的燃烧效率等级在75％至82％之间。 这个80％燃烧效率的平均值被认为是最佳性能水平。 时代已经改变。 现在燃烧效率通常在90％以上的范围内。 供热机组性能的整体重大改进有许多原因。

• “冷凝”设计能够恢复以前为保持水蒸气形式所需的高堆温度而损失的潜热。

• 增加“引风机”风机，在燃烧器停机后提供恒定通风量并消除自然吸气。

• 利用外部空气作为燃烧空气，从而减少了使用内部（生活区）氧气进行燃烧的需要。

• 改进热交换器设计，更好地利用循环空气，以便在热空气应用中更有效地清洗传热表面。

• 恒引燃火焰由电子点火系统的引入消除。

• 通过更换小直径“室温”管道消除危险的热堆。

• 排气已经大大简化，从而减少了通风不正确和烟囱大小和高度不合适的可能性。 因此，安装允许加热单元不受先前的安装和设计限制。

所有化石燃料燃烧产生的烟道气中都存在水蒸气。 燃烧过程需要空气/燃料混合物，而且这种混合物已经含有水蒸气，正如我们呼吸的空气含有一定量的水蒸汽一样，这取决于相对湿度。 另外，水是任何含有氢或碳氢化合物的燃料的燃烧产物。 诸如甲烷和丙烷之类的燃料含有大量的氢气，但是即使煤炭也含有一些以夹带碳氢化合物形式存在的氢气。 它需要能量来加热，从而提高烟气中所有这些水蒸气的温度。 这种能量是潜热。 如果允许热烟气冷却，则释放能量。 如果允许水蒸气冷却到凝结成液体的点（露点温度），则释放大量的能量。 这种能量是蒸发的潜热。 一个“冷凝”炉或锅炉重新捕获这种潜热（与水温升高直到它完全汽化并冷却水蒸气直到它完全冷凝有关），并用它来加热锅炉水或炉内空气。

蒸发水所需的能量（或相反，当水汽凝结时释放的能量）是惊人的。 在大气压力下，只需要142 BTU从70提高一磅水的温度° F至其沸点，212 ° F。 但是，一旦这个磅的水达到212 °女，它需要几乎1000 BTU转换它从液体到蒸气，潜热。 冷凝炉重获这种热量。 一个传统的炉子让这个热量逃离堆栈。

理论上的最大热值是总热量，它可以通过燃烧特定量的给定燃料并与正确的燃烧空气量（在化学计量点）混合而获得。 在60 ° F的燃烧起始温度下，允许燃烧过程完全发生，最后使烟气（完全燃烧的产物）冷却回60 ° F 。由于燃烧而释放的热量被测量这整个范围。

由于冷凝炉允许烟气冷却至冷凝点，所以烟道或出口温度通常在100 ° F 左右。在非冷凝单元中，通过将烟囱温度保持在最小值以上来防止冷凝是重要的。举例来说，栈的温度必须为至少75至100 °比在蒸汽锅炉的蒸汽温度或水温为热水锅炉和加热器更高F。 例如，如果水温为180 ° F，烟囱温度必须至少为250 ° F 。重点是非冷凝装置不能承受冷凝。 因此，烟囱温度必须保持在露点以上。

取决于燃料和其他条件。由于冷凝效率的提高在5％到几乎20％的范围内。 这是重获潜热的收益。

在冷凝机组中，关键的测量是烟囱温度。 如果堆栈温度是大约100 ø 女，我们有一个冷凝单元，相比于非冷凝炉和锅炉应在燃烧效率得到改善。 净堆温度（高于环境温度）40,30,20或甚至10 ° F是可能的。

讨论的第二点是使用电风扇来引起吃水。 草稿导入器的目的是双重的。 其首要目的是将烟气均匀地通过换热器。 其第二个优点是消除了对烟囱的需求。 烟气现在可以通过侧壁排气系统吹出。

实际上由于两种诱导剂效应，效率实际上有几个百分点的帮助。 首先在热交换器上实现稳定和恒定的烟道气流，其次，由于在燃烧器关闭期间通过烟囱“抽吸”引起的不通过加热单元的抽吸，所以备用热损失减少。

在这种情况下，关键测量是烟道气样品（C0 2 或0 2 ）在与堆温度相同的位置处取样。 这将取决于具体的炉子或锅炉，处于大约0.3“水的正压力下。 通风机的风机通常产生大约1.5”的水负压，用于通过传热机构吸取烟气。 有时，烟道取样可能涉及处理用于在引风机故障时切断燃料供应的安全装置。 这个安全装置通常是压力开关的形式。

第三点也是最后一点涉及利用外部空气作燃烧空气的炉子和锅炉。 引入外部空气的主要优点是消除了通过使用加热的内部空气进行燃烧而消耗呼吸空气的风险。

净堆温度（入口空气温度和排气温度之间的差值）对于非冷凝炉的效率是非常重要的，但对冷凝炉的效率几乎没有影响。 在冷凝炉中，由于当烟道气冷却到露点以下时释放的热量非常大，所以实际烟道（废气）温度与废气的露点之间的关系是更重要的因素。

处理新型高效炉和锅炉的测量方面相当简单。 首先选择一个能够测量，计算和显示燃烧效率达99.9％的仪器，也可以自动考虑一次空气温度。 请记住，出口温度必须在100 Ø F和与诱导草案打交道时会出现轻微正压力下。 必须在某些单位上处理安全开关。 经常检查特定制造商的测量位置和程序。 最后，燃烧效率数据似乎比制造商的评级数字高出1％或2％。 如果某个炉子或锅炉具有92％的燃烧效率，那么燃烧效率将达到93.5％左右。

堆叠温度低于露点的概念，不再需要烟囱，并且引入外部空气会产生具有挑战性的仪器需求。

巴哈拉奇手持式Fyrite II是测试冷凝炉和锅炉的理想仪器。 300型也可以使用。图5和图6显示了典型冷凝（图6）和非冷凝（图5）单位采样点位置的差异。

图5和6。

采样孔的位置进行各种测量是非常重要的。 对于住宅和轻型商业或工业设备，以下建议适用。

油枪燃烧器： 定位采样点尽可能靠近熔炉破裂，并且至少距离调压器炉侧6英寸。

燃气燃烧器： 将取样孔定位在通风换气装置或通风橱炉侧至少6英寸的上游，并尽可能靠近熔炉破裂。 探头也可以通过牵引分流器或通风罩插入烟道。

对于较大的设备： 找到最后一个换热设备下游的采样点（如经济型，恢复型或类似设备）。 在最后一个换热器之后定位点确保了净温度将准确地指示换热器的有效性。 然而，最后一个交换器的重点在于，通过管道或烟囱向大气中散失的热量越多，漏风稀释的可能性就越大，从而降低了测试的准确性。

烟道气体的湍流有时会导致从管道的某个部分取样的样品误报烟气。 通常情况下，肘部或其他原因引起的湍流下游8.5管道直径将消除这种影响。 确保从较大的管道或烟囱中取样是有代表性的; 将探头插入管道或烟囱的不同深度进行多次测量通常是一个好主意。 如果这些不同点的指标不同，则取其平均值进行计算。

注意空气泄漏到管道或烟囱中，这可能会不利地影响体积指示氧百分比的准确度。 这会增加氧气百分比超过空气过剩造成的。

另一个取样孔应在火焰吃水的位置上进行测量，以使带有几英尺外径的铜管的压力表取样管位于燃烧室上方约一英尺处， 该孔应在使用后密封。

以前，给出了巴哈拉赫300型燃烧分析仪的一般规格。 现在我们对燃烧分析更加熟悉，并且可以通过良好的分析达到目的，我们将深入讨论Model 300的特点。

300型的23英尺长电缆允许连接到大型系统，因此用户接近300，而不接近探头插入位置。 较大的读数让用户进行调整，并观察显示器以查看这些调整的结果。

模型300直接测量和显示烟道范围气体的氧含量为0.0〜25.0％0 2 ，在0范围内的一氧化碳含量- 3000 PPM C0，和实际的初级或烟气温度在范围为0 °至2100 ° F. 还计算并显示燃烧效率（0-99.9），CO 2 含量（0-20％），过量空气（0-250％）和烟道损失（0-99.9％）。

还记得我们的干气分析没有考虑到水蒸气（H 2 O）吗？ 那么，模型300测量C0，涉及此C0值C0，H 2 ，和H 2 0，并且包括在燃烧效率计算这个测得的参数。 300型不仅不需要绘制可燃物和燃烧效率，而且还根据可燃物曲线族进行必要的减法操作。 300型号会自动确定并显示可燃物的燃烧效率！

对于300型，过程工作和采暖季节应用并没有真正的影响 。家庭中使用的热水器等锅炉和炉子全年都在使用。 因此，无论气候如何，应用程序都是全年都有的。 由于工业过程工作量大，300型可能不太适应季节。

考虑燃烧过程将被分析的时间长度。 换句话说，仪器在烟囱或烟道中进行采样和测量需要多长时间？ 如果随着时间的推移（5,10,20,45,60分钟等）正在研究锅炉，300型是一种选择。 300型是一个短期的监测器，可以连接到一个工业规模的锅炉一段时间。

在美国消耗的全部天然气中，近一半可归因于工业部门，包括锅炉和工业炉。 工业炉实际上是高温烟气应用的一个例子。 样品必须冷却到分析仪上限温度以下，当然，效率读数不正确。 燃烧效率必须使用实际净堆温度来完成，因此，冷却到较低值仅用于确定过量空气指示。

在工业炉，工业炉的温度范围是400 ° F到4000 ° F 。我们在锅炉领域也有同样的改进。 但是，不是把锅炉的效率从72％提高到77％，或是把锅炉的0 2 水平从7％降低到2％，而是将炉内的过量空气从50％降低到10％。由于总的燃料使用潜力与锅炉市场类似，节省燃料的可能性也是相似的。300可以处理高达2100 °，但是如果烟囱温度超过2100 °F，很容易组成自己定制的高温采样和冷却组件。 仅选择与特定分析仪探头尺寸非常匹配的管子。 在所需的采样位置测量烟囱直径，然后切割一个新的高温探头，使其等于此测量值。 经验表明，当探头的总长度的50％暴露在环境温度下时，由散热效应引起的冷却相当大。 然后在一端连接一段方便的橡皮管，将新的探头插入烟道一半，然后将橡皮管的另一端连接到烟气分析仪的探头上。 让分析仪通过新探头和软管组件抽取烟气样本，并测量过量空气的百分比。 最后，请始终注意分析仪的温度指示，以防止超出其温度上限。 确保管道在两个探头上都有无泄漏的密封。 如果覆盖高温探针尖端的橡胶变硬，只需剪掉这个小部分，重新连接到探针的其余软部分。 大多数分析仪最多可以容纳10英尺的延伸部分（探头和橡胶管），而不会对采样电机造成过大的阻力。

不要忘记工业炉应用。 即使温度相当高，与锅炉相比，通常温度已经被测量并且是已知的。 对于300的应用，仅仅是测量氧气水平（过量的空气），并且在该过程中使用足够的采样管线或探头延伸部分来将烟气冷却到分析仪的温度规格内。 燃烧效率指示或计算不正确; 然而，过量的空气测量是正确的。

主要的一点是，只需使用合适的燃烧分析仪即Bacharach 300型，即可调节燃烧器，从而节省大量的能源。