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低氮燃燒器在海拔高的地方如何選型？今天小編講解下，供大家了解 1、隨著西氣東輸工程的逐漸竣工，天然氣作為清潔燃料在我國(guó)的西部地區(qū)得到了廣泛的使用。由于西部地區(qū)的很多省份地處高原，大氣壓力低，空氣相對(duì)稀薄，所以燃料的燃燒過(guò)程和燃燒器選型方法與平原相比都有其特殊性。本文將主要討論燃油燃燒機(jī)在高海拔地區(qū)使用時(shí)高原修正的計(jì)算過(guò)程和選型方法。 2低氮燃燒器在高海拔地區(qū)使用時(shí)的特殊性 低氮燃燒器是將燃料中的可燃成分與空氣中的氧氣充分混合燃燒后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿难b置。燃料燃燒時(shí)需要的氧氣來(lái)源于空氣，空氣中氧氣的體積百分比約為21%，1m3天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下完全燃燒所需要的理論空氣量約為9.64m3［1］ 。但是，在高海拔地區(qū)隨著海拔高度的變化，大氣壓力、空氣密度、含氧量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)相比會(huì)有較大的差異，如表1［2］。 從表1可以看出：海拔高度升高，大氣壓力下降、空氣密度減小、含氧量隨之降低。由于空氣中含氧量發(fā)生了變化，所以我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下計(jì)算出的理論空氣量值不適合高海拔地區(qū)的計(jì)算使用。 例如：很多用于高海拔地區(qū)的鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)經(jīng)常使用與平原地區(qū)的相同型號(hào)，這時(shí)鍋爐遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到額定輸出功率。有些使用單位會(huì)將鼓、引風(fēng)機(jī)選大一個(gè)規(guī)格，即便如此使用效果仍難令人滿意。造成這一結(jié)果的主要原因是鼓風(fēng)機(jī)所提供的空氣量不能適合燃料完全燃燒所需要的氧氣量。由此不難看出，我們只有將與海拔高度相對(duì)應(yīng)的空氣中的氧氣含量作為主要參數(shù)，對(duì)燃燒所需要的實(shí)際空氣量進(jìn)行修正，才能夠達(dá)到燃料以Z小過(guò)量空氣系數(shù)完全燃燒的目的。這一修正的過(guò)程正是燃燒器在高海拔地區(qū)使用時(shí)的特殊性。 表1不同海拔高度下的大氣壓力、空氣密度、 含氧量和水沸點(diǎn) 海拔高度（m）[]0[]3000[]4000[]5000[]6000[]7000大氣壓力（kPa）[]101.32[]70.7[]62.4[]54.9[]48.1[]42空氣密度（g/m3）[]1292[]892[]802[]719[]644[]573含氧量（g/m3）[]260[]206[]186[]166[]149[]133水沸點(diǎn)（℃）[]100[]90 []87[]84[]80[]773燃燒器在高海拔地區(qū)使用時(shí)的修正計(jì)算 由于空氣壓力、溫度和密度符合理想氣體的狀態(tài)方程，因此在一定溫度下，大氣壓力與其密度成正比，三者的關(guān)系用理想氣體狀態(tài)方程表示［3］： p=RρT（1） 或ρ=p/RT（2） 式中:p—大氣壓力，Pa； ρ—空氣密度，kg/m3； T—熱力學(xué)溫度，K； R—?dú)怏w常數(shù)，J/（kg·K） 。 對(duì)于空氣的氣體常數(shù)R=287J/（kg·K），我們?cè)谝阎碃顟B(tài)的兩個(gè)基本參數(shù)時(shí)，根據(jù)式（2）就可以求出在該狀態(tài)下的空氣密度。各地區(qū)的大氣壓力可以從相關(guān)資料中查到，也可用下式計(jì)算［4］； pH=p0（1-H/44340）5.256 （3） 式中:pH—海拔高度H處的大氣壓力，Pa； p0—海平面處的大氣壓力，Pa； H—海拔高度，m 。 15℃時(shí)常用海拔高度的空氣溫度、壓力和密度值如表2［4］。 表2常用海拔高度的空氣溫度、壓力和密度（15℃時(shí)) 海拔高度H（m）[]溫度T（K）[]壓力p（kPa）[]密度ρ（kg/m3）0[]288[]101.325[]1.2251000[]281.651[]89.872[]1.11172000[]275.154[]79.501[]1.00663000[]268.659[]70.121[]9.0925×10-14000[]262.166[]61.66[]8.1935×10-1如果我們將大氣含氧量的體積百分比近似為常數(shù)，通過(guò)公式（4）可以計(jì)算出不同海拔高度與地面等同條件下的相對(duì)氧氣密度。 ρ0′=CρH（4） 式中:ρ0′—不同海拔高度的相對(duì)氧氣密度，kg/m3; C—地面附近含氧量的百分比； ρH—不同海拔高度的空氣密度，kg/m3。 因?yàn)槊芏仁菃挝惑w積物質(zhì)所具有的質(zhì)量，兩個(gè)體積相同、密度不同的物質(zhì)之間的質(zhì)量比等于它們的密度比。所以，不同海拔高度的相對(duì)氧氣密度與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣密度的比值，等于兩者單位體積氧氣含量的質(zhì)量比，這一比值實(shí)際上就是不同海拔高度燃燒所需實(shí)際空氣量的修正值，即： K=ρ0′ /ρ0 （5） 式中：K—高原修正系數(shù)； ρ0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧氣密度，kg/m3。 表3所列數(shù)值為根據(jù)公式（4）和表2數(shù)值計(jì)算出的15℃時(shí)常用海拔高度的相對(duì)氧氣密度。 表3常用海拔高度的相對(duì)氧氣密度（15℃） 海拔高度H （m）[]1000[]2000[]3000[]4000相對(duì)含氧質(zhì)量ρ0′ （kg/m3）[]0.233[]0.211[]0.191[]0.17215℃（T=288K）時(shí)海拔高度為零的地面附近空氣含氧量的體積百分比為20.95%［5］，按照公式（4）此條件地面附近的氧氣密度： ρ0=Cρ=20.95%×1.225=0.2566kg/m3 則15℃（T=288K）時(shí)常用海拔高度的高原修正值如表4。 表4常用海拔高度的高原修正值（15℃） 海拔高度H（m）[]1000[]2000[]3000[]4000高原修正系數(shù)K[]0.908[]0.823[]0.744[]0.67根據(jù)參考資料［1］我國(guó)各地區(qū)冬、夏季的平均大氣壓力相差較小，證明溫度對(duì)同一氣體的壓力和密度的影響較小，因此，筆者在實(shí)際使用中基本上就是按照表4數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。只要在燃燒器的選型時(shí)適當(dāng)留出余量，就完全可以消除空氣溫度對(duì)氧氣密度的影響。 4高海拔地區(qū)燃燒器的選型 目前燃油、燃?xì)忮仩t通常配套進(jìn)口燃燒器，這類燃燒器自帶鼓風(fēng)機(jī)。其輸出特性可以從每一個(gè)型號(hào)的特性曲線圖中得到。圖中的橫坐標(biāo)為燃燒器輸出功率，縱坐標(biāo)為鼓風(fēng)機(jī)壓力。針對(duì)特性曲線上的某一點(diǎn)，其橫坐標(biāo)值在表示燃燒器輸出功率的同時(shí)還代表這種燃燒器所帶鼓風(fēng)機(jī)滿足與此輸出功率相對(duì)應(yīng)的燃料完全燃燒能夠供應(yīng)的空氣量，其縱坐標(biāo)值為燃燒器在該輸出功率條件下克服鍋爐煙氣側(cè)總阻力的能力。因此，當(dāng)燃燒器在平原或接近標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下使用時(shí)，我們確定燃燒器型號(hào)通常按照以下步驟： （1）計(jì)算燃燒器的輸出功率Qb Qb=Q/η 式中：Q—鍋爐額定輸出功率，MW； η—鍋爐熱效率。 （2）確定配套鍋爐煙氣側(cè)總阻力ΔP （3）校核低氮燃燒器鼓風(fēng)機(jī)壓力 根據(jù)低氮燃燒器特性曲線圖，從輸出功率Qb向上畫(huà)線與特性曲線相交于一點(diǎn)Pf，選擇Pf&>ΔP特性曲線所對(duì)應(yīng)的燃燒器型號(hào)即完成了燃燒器的選型。 低氮燃燒器在高原使用時(shí)由于高原修正系數(shù)K值小于1，即空氣中的含氧量?jī)H相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的K倍，特性曲線上的Qb/k點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的空氣量才能滿足燃燒器輸出功率為Qb時(shí)燃料量的完全燃燒，而這一點(diǎn)的縱坐標(biāo)值還必須大于鍋爐煙氣側(cè)總阻力ΔP。高原使用條件下燃燒器的選型步驟如下： (1)計(jì)算高原修正系數(shù) K=ρ0′/ρ0 (2)計(jì)算燃燒器的實(shí)際輸出功率 Qb=Q/η (3)計(jì)算燃燒器滿足高原空氣量時(shí)的輸出功率 Qbh=Q/η·K (4)校核低氮燃燒器鼓風(fēng)機(jī)壓力 根據(jù)低氮燃燒器特性曲線圖，從Qbh向上與特性曲線相交的一點(diǎn)Pfh 。選擇Pfh &>ΔP特性曲線相對(duì)應(yīng)的燃燒器型號(hào)，即完成了燃燒器高原使用條件時(shí)選型。 例如意大利百得燃?xì)馊紵龣C(jī)用于海拔3000m的2.8MW熱水鍋爐的修正過(guò)程： （1）已知海拔3000m時(shí)，K=0.744 （2）鍋爐效率取η=91% 燃燒器滿足海拔3000m空氣量時(shí)的輸出功率Qb=2.8MW/0.744×91%=4.136MW （3）鍋爐總阻力ΔP=12mbar=1.2kPa （4）燃燒器的特性曲線如圖1［6］ 圖14.136MW時(shí)，幾種燃燒器對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)Pf即燃燒器鼓風(fēng)機(jī)壓頭 a．GI350DSPGNPf=11mbar&<ΔP b．GI420DSPGNPf=20mbar&>ΔP 因此在3000m海拔高度時(shí)選擇GI420DSPGN才能保證鍋爐達(dá)到2.8MW的額定負(fù)荷輸出。在進(jìn)行完高原修正計(jì)算后，Z后按燃燒器的實(shí)際燃?xì)饬窟x擇適當(dāng)口徑的電磁閥組。 5低氮燃燒器在高海拔地區(qū)使用中的幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題 (1)不進(jìn)行選型計(jì)算 由于目前用于燃油、燃?xì)忮仩t的燃燒器基本上都是一體式帶鼓風(fēng)機(jī)的型式,很多廠家在選擇燃燒器配套時(shí)僅核算燃燒器的輸出功率是否滿足鍋爐的額定輸出功率，而不校核燃燒器所能克服鍋爐額定輸出時(shí)阻力的能力，造成了燃燒器運(yùn)行時(shí)噪音大振動(dòng)嚴(yán)重，燃燒效果差。在這種情況下操作者通常采用減少燃燒器輸出的辦法勉強(qiáng)運(yùn)行。因此，對(duì)于高海拔地區(qū)的燃燒器選型計(jì)算時(shí)，仔細(xì)校核燃燒器克服鍋爐阻力的能力是至關(guān)重要的。 (2)負(fù)荷調(diào)節(jié)不正確 由于天然氣作為燃料價(jià)格相對(duì)較高，很多使用單位在燃燒器運(yùn)行時(shí)，為了節(jié)約燃料采用和燃煤鍋爐相似的低溫常供運(yùn)行方式，燃燒器長(zhǎng)時(shí)間小火運(yùn)行。由于高海拔地區(qū)的特點(diǎn)，燃燒空氣量為平原的1/K倍，同等負(fù)荷條件下其理論燃燒溫度相對(duì)比平原低，此時(shí)長(zhǎng)期小負(fù)荷運(yùn)行無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步降低排煙溫度，低于露點(diǎn)溫度時(shí)冷凝水大量出現(xiàn)，嚴(yán)重者集聚在后煙箱，造成了鍋爐的迅速腐蝕，減少了鍋爐使用壽命。所以從節(jié)約燃料和保證供熱效果以及延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的幾個(gè)方面考慮，燃燒器在高海拔地區(qū)運(yùn)行時(shí)采用高溫間斷供熱的運(yùn)行方式是比較好的選擇。 (3)沒(méi)有定期的維護(hù)、保養(yǎng)計(jì)劃 燃燒器作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，運(yùn)行中的任何隱患都涉及到人和設(shè)備的生命財(cái)產(chǎn)安全。由于燃燒器進(jìn)入我國(guó)時(shí)間相對(duì)較短和燃燒器專業(yè)維修人員相對(duì)缺少的原因，很多使用單位從燃燒器安裝開(kāi)始就不再進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所要求的檢查與保養(yǎng)，致使燃燒器的運(yùn)行事故時(shí)有發(fā)生，并且隨著社會(huì)保有量的增加呈上升趨勢(shì)。因此，在國(guó)家主管部門未出臺(tái)燃燒器的強(qiáng)制檢查、保養(yǎng)規(guī)定以前，各使用單位加強(qiáng)燃燒器運(yùn)行中的班檢、周檢、月保養(yǎng)、季保養(yǎng)工作是十分必要的。
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