空气燃料比简称空燃比,是单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。完全燃烧条件下,理论空气燃料比随燃料中氢相对含量的减少、碳相对含量的增加而减小。例如汽油(-C8H18)的理论空燃比为15,纯碳的理论空燃比约11.5。通常将实际空气燃料比与理论空气燃料比之间的比值称为当量比(equivalence ratio),以表示实际燃烧过程中空气燃料混合物的组成与化学理论当量比的偏差程度。1
简介近年来,随着人们工作节奏的加快和生活水平的提高,社会上无论是商务用车还是私人用车都在迅速增加。 由此带来的能源问题和环境问题越来越突出。笔者认为,提高化油器供油质量,保证化油器的调整处在最佳状态,是保证汽车动力性,获得最大经济性和最佳排气净化的前提。
空气与燃料在一定比例范围内的混合气称为可燃混合气。可燃混合气的成分常用空气燃料比 (简称空燃比)m 和过量空气系数d表示。理论上1kg汽油完全燃烧时所需要的空气质量为15kg,但实际上所供给的空气质量是随发动机的工作变化而变化的。即:a 二燃烧过程中实际供给的空气质量:理论上完全燃烧时所需空气质量; 空燃比 m 是空气质量对燃料质量的比值。即:m=空气质量:燃料质量。1
控制方案分析过剩空气方案过剩空气控制方案是一种最简单的控制方案。在此方案中,调节器始终设定在能避免不完全燃烧的最小过剩空气量状态下运行,实现空气与燃料按一定的比例混合燃烧。当负荷发生波动时,燃料量变化,空气量也成比例地变化,以便使燃料在空气过剩条件下充分燃烧。
但由于空气阀的动作通常滞后于燃料阀,假若燃料量增加时空气量的增加滞后,就会造成不完全燃烧并产生黑烟,还可能产生燃料积累而引起事故;而当燃料量减少时就会使空气余量过大,并且燃料成分的改变不能引起空气流量的相应变化。因此该控制方案仅适用于负荷及燃料成分等均比较稳定的场合。
逻辑提降方案在逻辑提降方案中,通过低值选择器和高值选择器实现了燃料量的增加滞后于空气量的增加,燃料量的减少超前于空气量的减少,解决了负荷波动时燃料不能充分燃烧的问题 。但由于控制过程是单边限幅 ,因此动态性能差、响应速度慢、燃料成分变化等因素的影响仍未得到解决。
双交叉方案大型锅炉一般采用具有烟气氧含量修正的双交叉控制方案。除了对空气和燃料实施双边限幅,提高动态性能之外,由于采用烟气氧含量分析仪修正比值系数,因此使得燃料成分变化造成的燃烧问题在一定程度上得到了改善 。但控制效果还不够理想, 特别是为适应负荷变动的要求和提高响应速度,控制方案还需改进。2
空气燃料比的修正用负荷-氧含量修正如果燃料的成分或锅炉的负荷有变化时,烟气中的氧含量就会发生变化,特别是锅炉在低负荷运行时,燃料喷射量减少,雾化状态变差,燃料与空气混合的状态也变差,就必须供给比理论上更多的空气才能保证完全燃烧,即锅炉负荷降低到一定值后,烟气中氧的百分含量必须随负荷的进一步降低而上升。因此,可根据主蒸汽流量和空气流量的关系,求得对应负荷下的最佳氧含量作为氧含量调节器的给定值,以此来改变空气/燃料比 η的大小。
用烟气中的一氧化碳含量修正单靠烟气中氧含量修正的控制方案并不能保证获得最佳效率。这是因为非配比的空气会通过裂缝漏入锅炉的排气通道再进入炉膛,使尚未使用的燃烧器和调风器冷却,结果使测量值偏移;由于环境空气中氧含量近似为 21 %,氧含量的测量很容易由于空气的漏入而引起误差;另外,尽管燃烧室出口处的氧含量处于预定水平,但燃烧器的局部影响仍然会产生不完全燃烧。 另一个问题是只根据烟气氧含量测量的燃烧控制 ,对于过剩空气曲线的精密度和准确度很灵敏,而精密度取决于绘制和判读曲线的分辨率 , 准确度则取决于锅炉运行的操作条件和燃料成分 。2
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魏大勇 - 副教授 - 西南大学