详解脉冲燃烧技术在工业炉上的应用 退火炉 |
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今天为大家介绍脉冲燃烧技术对于工业炉的用处: 2 工业炉行业采用脉冲燃烧的必要性 目前高档工业产品对炉内温度场的均匀性要求较高,对燃烧气氛的稳定可控性要求较高,使用传统的连续燃烧控制无法实现。随着宽断面、大容量的工业炉的出现,必须采用脉冲燃烧控制技术才能控制炉内温度场的均匀性。 3 脉冲燃烧控制的原理和优势
顾名思义,脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式,使用脉宽调制技术,通过调节燃烧时间的占空比(通断比)实现窑炉的温度控制。燃料流量可通过压力调整预先设定,烧嘴一旦工作,就处于满负荷状态,保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。当需要升温时,烧嘴燃烧时间加长,间断时间减小;需要降温时,烧嘴燃烧时间减小,间断时间加长。控制图见图1。 脉冲燃烧控制的主要优点为:
传热效率高,大大降低能耗。 普通烧嘴的调节比一般为1:4左右,当烧嘴在满负荷工作时,燃气流速、火焰形状、热效率均可达到最佳状态,但当烧嘴流量接近其最小流量时,热负荷最小,燃气流速大大降低,火焰形状达不到要求,热效率急剧下降,高速烧嘴工作在满负荷流量50%以下时,上述各项指标距设计要求就有了较大的差距。脉冲燃烧则不然,无论在何种情况下,烧嘴只有两种工作状态,一种是满负荷工作,另一种是不工作,只是通过调整两种状态的时间比进行温度调节,所以采用脉冲燃烧可弥补烧嘴调节比低的缺陷,需要低温控制时仍能保证烧嘴工作在最佳燃烧状态。在使用高速烧嘴时,燃气喷出速度快,使周围形成负压,将大量窑内烟气吸人主燃气内,进行充分搅拌混合,延长了烟气在窑内的滞流时间,增加了烟气与制品的接触时间,从而提高了对流传热效率,另外,窑内烟气与燃气充分搅拌混合,使燃气温度与窑内烟气温度接近,提高窑内温度场的均匀性,减少高温燃气对被加热体的直接热冲击。 燃烧气氛的调节是提高工业窑炉性能必不可少的一个环节,而传统的连续燃烧控制只能通过在线测量烟气残氧量,反馈给燃烧气氛控制器,然后实时调节控制助燃空气流量执行器的输出,才能精确控制炉内的燃烧气氛。由于检测烟气残氧的氧化锆传感器的可靠性、寿命和价格的原因,在工业现场的使用往往不理想。有些窑炉自控系统干脆采用一台比例跟随器,使助燃空气的流量与燃料的流量成固定的比例,但这种方法不得不将助燃空气的富余量留得很大,达不到最佳的节能和控制过剩氧含量(或过剩空气系数)的要求。采用脉冲燃烧控制方式,可以将油压和风压一次性调整到合适值,在系统投人运行后,只需保持这两个压力稳定即可。对压力进行测量和控制要比流量简单得多,可以根据系统的实际情况采取全自动控制,也可以采取人工手动控制。 与连续燃烧控制相比,脉冲燃烧控制系统中参与控制的仪表大大减少,仅有温度传感器、控制器和执行器,省略了大量价格昂贵的流量、压力检测控制机构。并且,由于只需要两位式开关控制,执行器也由原来的气动(电动)阀门变为电磁阀门,增加了系统的可靠性,大大降低了系统造价。 4 脉冲燃烧控制技术在工业炉窑中的应用 我公司为在工业炉行业中普及脉冲燃烧控制技术,研制开发出了“神雾脉冲燃烧系统”,由高速燃烧器和工业炉控制系统两部分组成,采用脉冲燃烧技术来完成工业炉的升温、控温。对于燃气窑炉内部温度场和温度波动力±2°C,对于燃油(柴油)窑炉内部温度场和温度波动为±3°C,在使用重柴油为燃料的窑炉上效果良好。
普通燃烧器当窑炉内部温度低于燃料自燃温度时,燃烧器燃料间断后火焰立即熄灭,无法继续燃烧,为此我公司研制开发了带有先导点火装的高速燃烧器,此先导点火装置的发热量只占燃烧器设计发热量的1/20~1/30,对炉内温度不会产生影响,解决了熄火这一问题,并采用当今最先进的雾化技术--气泡雾化技术,使燃烧器的雾化效果更好、雾化介质使用量更少,原来烧轻柴油的窑炉现可烧重柴油。见图2。
工业炉控制系统采用工业PC机作为控制单元,采用先进的现场总线体系结构,功能强大、画面丰富、用户界面友好。所有部件均选用进口产品,从而使系统更加可靠。系统结构见图3。
实时监测炉内各点的温度、烟气残氧、炉膛压力、油(煤气)压、助燃风压、燃料流量和助燃风流量等参数。
5 结论 脉冲燃烧作为一项新技术有着广阔的应用前景,可广泛应用于陶瓷、冶金、石化等行业,对提高产品质量、降低燃耗、减少污染将发挥重大作用,是工业炉行业自动控制的一次革新,将成为未来工业炉燃烧技术的发展方向。 |