Oxygen Control 氧氣控制
引言
所有的燃燒過(guò)程都需要對(duì)氧氣做**的測(cè)量，氧氣過(guò)多或過(guò)少都會(huì)造成**的效果。但是，一般情況下人們都會(huì)有意讓氧氣含量偏高，因?yàn)檫@樣導(dǎo)致的**效果僅僅只是燃燒的低效率。但是當(dāng)氧氣含量過(guò)低時(shí)，如果積累的煙灰和其他非燃燒的物質(zhì)得到足夠的氧氣突然燃燒起來(lái)，將會(huì)導(dǎo)致一氧化碳的生產(chǎn)，煤煙甚至爆炸。
當(dāng)鍋爐燃燒器被手動(dòng)調(diào)整到周期模式時(shí)，通常需要3％過(guò)量的氧氣，也就是約為15％的過(guò)量空氣。這是因?yàn)橛性S多外界和大氣條件可以影響氧氣或者空氣的供給。例如，冷空氣的密度大，且與暖空氣相比含有較多的氧氣，風(fēng)速對(duì)每一個(gè)煙道的影響不同，大氣壓力進(jìn)一步影響通風(fēng)。因此，在調(diào)整的時(shí)候過(guò)量的氧氣或者是空氣可以保證在任何情況下都有足夠的氧氣來(lái)提供充分燃燒。 從效率的角度來(lái)講，過(guò)量的氧氣意味著在燃燒器里的空氣比真正需要的多。空氣中還包含水分，全部被加熱后從煙道散發(fā)出去。氧氣過(guò)量直接與效率降低成正比，也就是說(shuō)，3%過(guò)量的氧氣會(huì)導(dǎo)致燃燒效率降低3%。 雖然每天可以對(duì)燃燒器進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，但是操作起來(lái)還不太實(shí)際。而自動(dòng)氧氣控制系統(tǒng)則可以持續(xù)監(jiān)測(cè)煙道氣體并調(diào)整燃燒器的空氣供應(yīng)。它們一般被稱為“氧氣調(diào)整系統(tǒng)”。
產(chǎn)品綜述
ControLinks 燃料空氣比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一套基于微處理器的可以同時(shí)控制2到4套執(zhí)行器系統(tǒng)與全比調(diào)燃燒器協(xié)同工作，執(zhí)行器可控制
一次和二次燃料閥的位置以及助燃空氣調(diào)節(jié)門和FGR系統(tǒng)。這套系統(tǒng)由R7999主控制器和Q7999A底座以及ML7999A執(zhí)行器構(gòu)成。
兩種電壓模式，包括100-120Vac和 200-240Vac，適用于全球任意國(guó)家。控制器采用非易失性內(nèi)存保存運(yùn)行記錄，可以鎖定當(dāng)前模式以及進(jìn)行報(bào)警指示，同時(shí)，采用6段LED指示燈來(lái)標(biāo)明電源、警告、4個(gè)執(zhí)行器狀態(tài)。通過(guò)閃爍燈光信號(hào)進(jìn)行故障報(bào)警，共計(jì)包含60個(gè)可能的故障代碼。具備到UPPAs的浮點(diǎn)控制輸出，自動(dòng)/手動(dòng)火焰調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)程重啟能力， 4-20mA 煙氣與水溫輸入和雙燃料輸入，能控制2-4路UPPAs，參數(shù)調(diào)整需要密碼，避免未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)
UPPAs可適應(yīng)通用電源輸入從100伏到240伏交流電，提供直接耦合輸出應(yīng)用的靈活性。執(zhí)行器上的大箭頭提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)即時(shí)位置的明顯指示。浮點(diǎn)控制輸入輸出中心角為± 0.1度，CW與CCW開(kāi)關(guān)可手動(dòng)操作，在步進(jìn)電機(jī)和傳動(dòng)齒輪連軸器之間設(shè)計(jì)了磁耦合機(jī)構(gòu)控制機(jī)械停止從而保證在過(guò)載情況下不燒毀電機(jī)或者使傳動(dòng)齒輪脫齒。至星期的LED指示燈為未配置，配置及在線或有故障的情況下提供了報(bào)警信號(hào)。
典型應(yīng)用
取代傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪聯(lián)動(dòng)單點(diǎn)控制系統(tǒng)，通過(guò)燃料，空氣，煙氣（如果采用）三者之間的聯(lián)系來(lái)控制大功率燃燒器.
系統(tǒng)可指揮多達(dá)4個(gè)獨(dú)立控制的通用并行定位器（UPPAs）來(lái)響應(yīng)負(fù)載與燃燒速度之間的需求。
霍尼韋爾 ControLinks 燃料空氣比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供了更精準(zhǔn)和更有效的執(zhí)行器位置與燃燒器燃燒功率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這相當(dāng)于降低了服務(wù)和停機(jī)時(shí)間
可用于單一或混合燃料在單一燃料燃燒器的應(yīng)用，包括任何一類渴望提高燃燒效率的大功率燃燒器，鍋爐，化工過(guò)程加熱爐，烘爐，冶煉爐，石灰窯，油漆干燥爐，揮發(fā)性有機(jī)化合物燃燒爐，陶瓷，補(bǔ)充空氣加熱器，或者作為任何一個(gè)燃燒系統(tǒng)改造或者新建項(xiàng)目的全比調(diào)燃燒器部分。特別適用于醫(yī)院，學(xué)校，大學(xué)，辦公樓，商業(yè)零售復(fù)合建筑，多單元房屋住宅和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)設(shè)施.
使用controlinks系列非機(jī)械式連桿系統(tǒng)的理由：
提升調(diào)節(jié)比：• 提升調(diào)節(jié)比到 6:1 通常機(jī)械連桿式空燃比調(diào)系統(tǒng)*大調(diào)節(jié)比為 3:1
• 關(guān)閉與小火位置是分開(kāi)的與機(jī)械連桿式系統(tǒng)完全不同
降低調(diào)試成本及時(shí)間：• 節(jié)省至少30%的建立正確空燃比曲線時(shí)間
• 通過(guò) S7999B 顯示面板或者電腦進(jìn)行快捷設(shè)置
易于設(shè)計(jì)：選擇調(diào)節(jié)組件時(shí)不用考慮通常的凸輪連接布局問(wèn)題。
減少排放并可使煙氣循環(huán)利用：
減少排放已經(jīng)成為許多設(shè)施焦點(diǎn)問(wèn)題。
當(dāng)燃燒天然氣和燃油的時(shí)候，氮?dú)猓?/span>N2）在高于1500 °的溫度時(shí)氧化產(chǎn)生的熱氮氧化合物NOx.
可以通過(guò)降低在助燃風(fēng)里的的氧氣含量來(lái)導(dǎo)致火焰溫度的下降，從而減少熱氮氧化合物NOx的產(chǎn)生。
此任務(wù)可以通過(guò)利用煙氣再循環(huán)（FSG）系統(tǒng)，其中一風(fēng)門放置在煙氣管道，允許有部分煙氣再循環(huán)。
FSG顯著通過(guò)回收利用部分煙氣到主燃燒室，從而降低燃燒溫度的峰值，以此降低工業(yè)鍋爐氮氧化物排放量。
FSG的使用也降低了未燃燒的燃料和燃燒廢氣的排放。
Excess Air Effect on Efficiency
過(guò)量氧氣對(duì)燃燒效率的影響
| Excess Oxygen % | Natural Gas |
| 2.0 | 83.08% |
| 2.5 | 82.37% |
| 3.0 | 81.68% |
| 3.5 | 80.71% |
| 4.0 | 79.72% |
| 4.5 | 78.60% |
| 5.0 | 77.31% |
| 5.5 | 75.32% |
| 6.0 | 74.03% |
| 6.5 | 72.01% |
使用氧氣調(diào)整系統(tǒng)后，對(duì)燃料的節(jié)約率進(jìn)行估計(jì)
例如，4.0%過(guò)量的氧氣減少到2%時(shí)：
1.0 - (0.7972 / 0.8308) = 0.04044 = 4.04%，也就是說(shuō)當(dāng)過(guò)量的氧氣由4%調(diào)節(jié)到2%時(shí)，節(jié)約了燃料約4%。
注意：由于一些鍋爐在未使用該系統(tǒng)之前就使用較多的過(guò)量氧氣，所以**年節(jié)約的燃料實(shí)際上會(huì)比上面計(jì)算的結(jié)果要高。然而，這些節(jié)約大部分歸功于對(duì)于鍋爐合理的手動(dòng)調(diào)節(jié)，而不一定是氧氣自動(dòng)控制系統(tǒng)所做的貢獻(xiàn)。根據(jù)Hays Cleveland介紹，調(diào)整好的鍋爐對(duì)燃料的節(jié)約率在2% - 4％。
Estimating Payback from the Installation of O2 Trim
對(duì)氧氣調(diào)整系統(tǒng)的投資回收期進(jìn)行估計(jì)
氧氣調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備的花費(fèi)因鍋爐大小不同而略有變化，投資成本會(huì)有所不同主要是由于伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩要求和氧氣分析儀的類型不同。安裝費(fèi)用的變化比較大，一般典型安裝的安裝成本提供如下：
對(duì)于100到600馬力的鍋爐，Honeywell--controlinks系統(tǒng)的投資成本為：
- 設(shè)備：燃燒控制器，高精度執(zhí)行器，系統(tǒng)顯示面板，高精度調(diào)節(jié)閥，溫控表，執(zhí)行器控制器。設(shè)備的成本范圍為10000美元 至11000美元。
- 安裝成本：5000至7000美元。
- 啟動(dòng)和培訓(xùn)服務(wù)成本：2500到4000美元。
例如：一個(gè)500馬力的鍋爐一小時(shí)需要20MMBTU的熱量，每年運(yùn)行8000小時(shí)，負(fù)載率為50%，保守地假設(shè)安裝了氧氣調(diào)整系統(tǒng)后能節(jié)約2%的燃料：
20 MMBTUs x 8,000 hrs x 50% x 2% = 2,560 MMBTUs，也就相當(dāng)于每年節(jié)約2560 千立方英尺的天然氣。
如果天然氣的價(jià)格是每千立方英尺7美元，則2560 x $7 = $17920，也就是每年能節(jié)約17920美元。
根據(jù)氧氣調(diào)整系統(tǒng)安裝費(fèi)用的不同，投資成本在一到兩年內(nèi)被收回。
特別提醒，如果節(jié)約率在4%的話，不到一年便可收回成本。
