锅炉运行中氧量的控制直接关系到燃烧效率、排烟热损失和污染物生成。通常所说的“锅炉多少氧气最好”,在工程上并不是指送入炉膛的氧气总量,而是用烟气中的氧含量来衡量。对于燃煤锅炉,经济合理的烟气氧量一般控制在3%~5%之间;对于燃气锅炉,由于燃料与空气混合更均匀,氧量可适当降低,常见控制在2%~4%;燃油锅炉则多在3%~5%。这一范围并非固定不变,需要根据锅炉负荷、燃料种类、燃烧器型式和炉膛结构进行微调。
如果氧量过低,例如烟气氧含量低于2%,说明送入的空气量不足。此时燃料无法充分燃烧,飞灰含碳量上升,化学不完全燃烧热损失增加,锅炉效率下降。同时炉膛内容易出现还原性气氛,加剧水冷壁高温腐蚀,对受热面安全运行不利。燃煤锅炉氧量过低还会导致一氧化碳浓度升高,甚至出现冒黑烟现象。
如果氧量过高,例如烟气氧含量超过6%,虽然燃烧更完全,但过量空气会带走大量热量,使排烟温度升高,排烟热损失明显增大。送风机和引风机电耗也随之增加。此外,氧量过高会促进氮氧化物生成,增加脱硝系统负担。因此,单纯追求“氧气越多越好”并不正确,过量空气系数过大反而降低整体经济性。
判断锅炉氧量是否合适,应结合多个参数综合判断。一是观察烟气中一氧化碳含量,正常情况下应低于100ppm,若一氧化碳明显升高,说明局部缺氧。二是看飞灰含碳量,燃煤锅炉飞灰含碳量应控制在合理范围,过高说明燃烧不充分。三是排烟温度,排烟温度异常升高往往与过量空气有关。四是氮氧化物排放值,氧量偏高时氮氧化物通常同步上升。
不同负荷下最佳氧量也不同。高负荷时炉膛温度高,燃烧稳定,可适当降低氧量;低负荷时燃烧条件变差,需要适当提高氧量以保证火焰稳定和燃尽。一般锅炉设计说明书会给出负荷与氧量的对应曲线,运行人员应以此为基础,结合煤质变化和燃烧器状态进行修正。例如燃用高挥发分煤时,氧量可略低;燃用低挥发分无烟煤时,氧量需适当提高。
实际运行中,建议通过燃烧调整试验确定本锅炉的最佳氧量区间。在保证飞灰含碳量、一氧化碳排放和炉膛负压稳定的前提下,逐步降低氧量,观察排烟温度和氮氧化物变化,找到效率最高点。通常每降低1%的烟气氧量,锅炉效率可提高0.3%~0.5%。但调整幅度不宜过大,避免出现燃烧不稳定。综合来看,燃煤锅炉烟气氧量保持在3%~4.5%是兼顾效率与安全的较优范围,燃气锅炉可控制在2.5%~3.5%。