烟气常见问题解答

Q1. 什么是燃烧？燃烧的要素有哪些？

A1. 燃烧是燃料（可燃物质）和氧气发生化学反应以释放能量的过程，燃烧的要素有燃料和氧气等。
 


Q2. 固体燃料、液体燃料、气体燃料都有哪些？

A2. 固体燃料有煤、泥炭、木材、麦杆，基本上含碳(C)、氢(H)、氧(O) 以及少量的硫(S)、氮(N) 和水(H2O)。液体燃料有特轻油、轻油、中油以及重油，主要由石油加工而成。气体燃料是由可燃气体(CO、H2及碳氢化合物) 及不可燃气体混和而成，当今普遍使用天然气，而天然气的主要成分就是甲烷(CH4)。
 


Q3. 燃料中的不可燃物质对燃烧设备及其性能有何影响？

A3. 不可燃物(惰性物质) 含量的增加会降低燃料的毛/净热值并增加受热面上的粉尘堆积。
 


Q4. 燃料中的水分对燃烧设备及其性能有何影响？

A4. 燃料中含水量的增加会提高水蒸汽的露点，并因烟气中水蒸汽的蒸发而消耗燃料能量。
 


Q5. 燃料中的硫对燃烧设备及其性能有何影响？

A5. 燃料中的硫含量在燃烧中转变成SO2和SO3，而当烟气冷却至露点以下后其会生成强腐蚀性的亚硫酸或硫酸，腐蚀设备。
 


Q6. 燃烧空气中氧气含量一般为多少？

A6. 一般大气中氧气含量20.95% 。
 


Q7. 燃料燃烧产生的废气即为烟气，请列举燃烧产生的烟气的成分。

A7. 烟气的主要组成成分有：氮气，二氧化碳，水蒸气，颗粒物(尘、黑度)，氧气，一氧化碳，氮氧化合物，二氧化硫，硫化氢，碳氢化合物，氰化氢，氨气，卤化物等。
 


Q8. 烟气中哪种成分有浓烈的臭鸡蛋味，试阐述其来源，存在的场合以及去除手段？

A8. 硫化氢，它是一种带有臭味的有毒气体，即使在极小浓度(约2.5 mg/m3) 时依然很臭。硫化氢是一种天然气和石油中自然形成的成分，所以会出现在炼油厂、天然气处理厂、制革厂以及机动车不完全燃烧的排放物中。多种方法可用于去除烟气中的H2S，如燃烧以形成SO2以及某些吸收方法等。
 


Q9. 工作场所允许的CO的最高浓度？

A9. 50ppm
 


Q10. 烟气中的水汽会对烟气分析造成什么影响？如何解决此问题？

A10. 以水蒸汽的形式来说, 它会稀释烟气, 而且含湿量的波动会进而影响其对烟气稀释程度的波动。以水滴的形式来说, 它会吸附某些特定的气体从而导致测量不准。解决方法：使用气体冷凝器将烟气的含湿量控制在一定范围内，另外在采样阶段采用低吸附耐硫软管，如果烟气湿度非常大可使用德图仪器加热采样系统来避免采样过程中产生冷凝。
 


Q11. 何为过剩燃烧？

A11. 在实际情况下，理想燃烧所需氧气的理论(最小) 值通常不足以确保完全燃烧，因为燃料和氧气的不充分接触，所以必须加入比理论需要值更多的氧气。这部分多余的空气称之为"过剩空气"，此燃烧即为过剩燃烧。
 


Q12. 何为过剩空气系数？

A12. 在理想条件下燃料完全燃烧时所必需的最少空气量称理论燃烧空气量，在实际条件下燃料完全燃烧或不完全燃烧所需的空气量是实际燃烧空气量，实际燃烧空气量与理论燃烧空气量的比值即为过剩空气系数。
 


Q13. 试写出过剩空气系数的计算公式。

A13. 过剩空气系数可由烟气中CO, CO2和O2的含量来确定。计算公式如下：

      CO2max                  CO2max x (O2ref - O2)
λ = ----------------  ,  CO2 = ----------------------------------------
        CO2                                    O2ref

CO2max为燃料特性系数，每种燃料的CO2max都不同，O2ref为当地大气中的O2含量。
 


Q14. 为何要测量烟气中的O2、过剩空气系数等参数？

A14. 不同锅（窑）炉在燃烧时，产生的O2及由O2计算的过剩空气系数不同，而O2量的 大小会直接影响到SO2、NOX等参数。当锅（窑）炉有炉体漏风现象或燃料燃烧不完 全时，烟道中的O2值会相应较大，SO2、NOX等数值会成反比变小，这样出来的数据 是不真实的。所以，想全面、准确地了解一台锅（窑）炉的燃烧状况，仅仅测量SO2、 NOX等参数是不够的，同时还要测量出O2及由O2计算的过剩空气系数，然后把SO2、 NOX等参数进行折算，这样的结果才能符合国标的要求。
 


Q15. 过剩空气EXA/ExAir和过剩空气系数λ值如何换算？

A15. 过剩空气系数λ值=过剩空气EXA/ExAir +1，例如EXA/ExAir =10%，λ=1+10%=1.1。
 


Q16. 哪些生产工况需要不完全燃烧？

A16. 有些特殊场合如一些热表面处理则特定需要不完全燃烧, 即l<1, 因为只有如此才能确保所需的优化工艺。
 


Q17. 燃烧工况中，一般需要较理想燃烧条件下更多的空气（氧气）,试说明过多空气燃烧和过少空气燃烧时的特点。

A17. 过多的空气会降低燃烧温度，并增大热损失；反之过少的空气燃烧，会降低燃料的利用率，并且燃料的残渣会恶化环境。
 


Q18. 试说明燃烧过程中，空气由过少变化成过剩时，CO、O2、CO2的变化趋势。

A18. CO由浓向稀变化，O2由稀向浓变化，CO2由稀到浓，直到最大，然后再逐渐变稀。
 


Q19. 干燥烟气和潮湿烟气下，哪种状态中烟气的浓度会更高？

A19. 干燥烟气时的烟气浓度更高，因为潮湿烟气中，烟气浓度被水蒸气稀释了
 


Q20 .随着烟气中水蒸气的含量的变化，烟气的露点如何变化？

A20. 露点随着水蒸气含量的升高而升高。一般认为4˚C的露点温度，是干燥烟气。例如，30%含水量的空气露点约在70°C，而干燥空气如仅5% 含水量的空气露点约为35°C。
 


Q21. 烟气损失的是何种形式的能量？

A21. 烟气损失实际是热能。
 


Q22. 何为燃烧效率？

A22. 燃烧效率是指燃料燃烧后实际放出的热量占其完全燃烧后放出的热量的比值，它是考察燃料燃烧充分程度的重要指标。
 


Q23. 何为锅炉效率？

A23. 锅炉效率是锅炉有效利用热量与投入锅炉燃料所产生的热量之比，很大程度上取决于设计，体现锅炉质量以及其运行情况。工业锅炉效率通常50~70%，低压工业锅炉的设计热效率一般在70~90%，一般实际运行热效率在60~80%左右，电站锅炉效率大于90%。
 


Q24.哪种类型锅炉的燃烧效率可大于100%？

A24. 冷凝炉
 


Q25. 烟气露点温度与哪些因素有关？

A25. 烟气露点与绝对压力和烟气含湿量有关。
 


Q26. 试说出烟气分析仪具备和不具备气体冷凝预处理功能的差别。

A26. 如果用不带气体预处理的仪器进行测量，烟气的露点温度基本上与环境温度相近，即25℃。如果这些测量结果相较于带气体预处理的测量，即露点温度为5℃，读数因含湿量的不同可能会相差约3%!
 


Q27. 烟气分析仪可以显示的气体浓度单位有哪些？

A27. g/GJ、mg/kWh、ppm、mg/m3
 


Q28. 气体浓度单位ppm与mg/m3的转换公式是什么？

A28. 公式如下：

                                                               21         1  
CO [mg/m3] = CO [ppm] x 1.25 x ---------- x -----
                                                           21 - O2     K

                                                               21         1
NOx [mg/m3] = NOx [ppm] x 2.05 --------- x -----
                                                           21 - O2     K

                                                               21          1
SO2 [mg/m3] = SO2 [ppm] x 2,86 ---------- x -----
                                                           21 - O2      K               
      


Q29. 如何理解气体浓度单位ppm与mg/m3的转换公式中的K值？

A29. K值即为国家标准规定的理论过剩空气系数。
 


Q30. 在德图烟气分析仪中如何编辑k系数？电厂、普通工业锅炉、油气燃烧器、汽轮机的的k系数值分别为多少？

A30. 可在德图烟气分析仪中测量点内容中编辑k系数值，参考值如下：电厂1.4，普通工业锅炉1.8，油、气燃烧器1.2，汽轮机2.5。
 


Q31.实际工况下的气体浓度值和标准工况下的气体浓度值如何换算？

A31. C2=C1*((T1*P2) / (T2*P1))，下标量'1'代表实测工况，下标量'2'代表标准工况 C代表浓度值，T代表温度，P代表压力。
 


Q32. 德图烟气分析仪测得的以mg/m3为单位的气体浓度值是标准状态的值吗？

A32.标准状态下的干烟气浓度值。
 


Q33. 如何计算气体标准密度？为什么在将氮氧化物浓度从ppm到mg/m3转化中，一般仅采用NO2的标准密度？

A33.相应气体的分子量 /摩尔体积 = 气体的标准密度 因为在烟气排放到大气过程中，NO最终氧化成NO2，NO2的化学稳定性远大于NO，所以一般采用NO2的标准密度作为氮氧化物浓度单位换算的系数。
 


Q34. 试着列举使用德图烟气分析仪测量烟气中SO2过程中，主要的交叉敏感干扰气体以及干扰度？

A34. 主要交叉干扰气体：CO，小于5%的干扰；NO2，-110%的干扰；H2，小于3%的干扰；CL2，-80%。
 


Q35. 最新实施的火电厂污染物排放标准编号是什么? 其中燃煤锅炉的SO2排放标准做了怎样的修改？

A35.最新实施的火电厂污染物排放标准编号是GB 13223-2011，其中对于新建燃煤锅炉的SO2排放，实行100mg/m3的排放限值；对于现有燃煤锅炉，实行200mg/m3的排放限值。
 


Q36. 请列出国内常用的脱硫方法，并论述其过程

A36. 湿法脱硫。在一吸收塔内, 用石灰水对烟气进行喷林洗涤, 此时大部分的二氧化硫(SO2) 会与石灰水进行化学反应. 气态的SO2通过此化学反应即转换为硫酸钙(石膏). 而一部分石膏则可再生当做建筑材料使用.技术上来说, 这种设备也可简称为FGD (烟气脱硫)。
 


Q37. 湿法脱硫出口处烟气有何特点？

A37. 湿法脱硫出口处烟气湿度达到饱和，温度低，SO2含量低。
 


Q38. 优化燃烧的关键因素有哪些？其中哪些环节会应用烟气分析仪？

A38. 优化燃烧的关键因素在于：1.燃料与助燃空气的混和；2.点火过程及燃烧温度；3.烧器及燃烧室的设计；4.空燃比。空燃比需要使用烟气分析仪进行测量。
 


Q39. 烟气分析仪在国内是否需要官方的认证证书以供销售？

A39. 进口烟气分析仪需要做CPA（进口计量器具型式批准证书），如是国产烟气分析仪，需要做CMC认证。
 


Q40. 在分散法红外和非分散法红外2个原理中，哪种适合实验室仪器，哪种适合便携式仪器？

A40. 分散红外法的原理，适合用于实验室仪器，非分散红外法的原理，适合用于便携式仪器。
 


Q41. 高海拔如何应用烟气分析仪？

A41. 首先将O2参考值更改为当地大气中O2浓度值，其次在测量点编辑中，将大气压力和海拔高度等值都根据当地数据更改，如仪器装有红外CO2气体传感器，仪器会自动采用测得的绝对压力值。
 


Q42. 在光学原理的烟气分析仪中，唯一被认为测SO2时，不受水蒸气干扰的原理法是？

A42. 紫外法（UV）