蓄热式燃烧系统介绍
发布时间：2012-05-27：作者：湘天节能 阅读次数：5408 文章出自：www.xtxrjn.com
蓄热式燃烧系统
供货内容:
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序号
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部件名称
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数量
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1
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蓄热室(内装蓄热球）
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1对
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2
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蓄热烧嘴
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1对
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3
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主燃料枪
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4套
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4
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燃气点火枪
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2套
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5
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离子火焰探测器
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2套
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6
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炉门升降控制系统
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1套
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7
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助燃风管道、鼓风机、阀门
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1套
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8
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烧嘴前压缩空气管道、阀门（不含空压机）
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9
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烧嘴前燃气阀门（不包括漏气检侧）
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排烟管道、引风机、阀门
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主电控系统及其他电器元件，PLC、控制触摸显示屏
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各种测温热电偶（带保护套管）
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蓄热式烧嘴
高效节能燃烧来自于两个烧嘴周期性交替地燃烧，利用排出的烟气加热空气，获得高温助燃空气。当一个烧嘴燃烧时，烟气通过另一个烧嘴排出，在排出的过程中加热其中的蓄热介质（蓄热球）。当这种蓄热介质被加热后此烧嘴开始燃烧，原来燃烧的烧嘴开始抽吸并排放烟气。助燃空气流经高温的蓄热介质时而被加热。空气预热温度最高可达800℃以上，从此获得极高的加热效率。
从鼓风机出来的常温空气由空气换向阀切换，进入蓄热式燃烧器B后，被蓄热体加热，在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度后，卷吸炉内的周围烟气，形成一股含氧量低于21%的稀薄贫氧高温气流，同时往贫氧高温空气中注入燃料（燃油或燃气），燃料在贫氧（5～15%）状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器A时，将余热储存在燃烧器A的蓄热体内，然后以低于180℃的低温烟气经过空气换向阀，由引风机排出，由此完成一个换向周期。工作温度不高的空气换向阀以30～200秒的换向周期进行切换，使两个蓄热室的蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态。如此周而复始变换，通过蓄热体这一媒介，吸收高温烟气的物理热，并释放给助燃空气，使得排出的烟气余热绝大部分被回收利用，从而达到大幅度节能和降低NOx排放量的目的。以上动作的执行均由自动控制系统完成。
考虑到铝熔炼炉烟气成份较脏的特点，本系统采用氧化铝球为蓄热介质，氧化铝球是可更换并可重复使用的，在正常工作条件下，氧化铝球每3-6个月洗一次，每次更换时间约需一小时，更换下来的脏球经清洗后可以重新使用。
B、自动点火系统：
每个烧嘴配有一套独立的点火控制系统.包括点火枪本体组体、点火程序控制器、点火变压器、点火电磁阀、火检等。点火控制器对烧嘴取用的是离子信号，烧嘴点火动作只发生在每个烧嘴点火初期，主烧嘴点燃后，点火枪自动关闭，烧嘴排烟时，点火枪也不工作，为确保燃烧安全及运行的可靠性。.若离子火检探头未检测到火焰信号,则点火程序控制器迅速发出指令,自动关闭各安全电磁阀,实现熄火保护,同时发出声光报警信号。
C、燃气流量压力控制:
采用脉冲燃烧控制技术，燃料流量、空气流量和烟气流量都是事先设定好了的，在燃烧运行途中基本不调，燃料烧嘴总是满负荷运行，火焰形状和速度基本不变，用户不需要使用流量和压力的测量与控制设备。
为了确保系统运行安全，在助燃空气总管道、压缩空气总管道、烟气总管道上设置压力开关。当检测到助燃空气、压缩空气、烟气排放的压力低于设定值时，说明气体供应不足，风机工作不正常，管道出现漏风现象等等故障，此时，燃烧器的燃烧效果会很差，窑炉运行可能不正常，必须停止系统运行，自动切断燃料主阀，保证系统安全。因此，压力开关必须与自动控制系统连锁，一旦压力偏低，锁定系统运行，报警器报警。另外，为了设备运行时更安全，炉前天然气管路末端和总管上均应设置燃气放散阀（安全阀），以防燃气供应压力过高；炉前空气和烟气干管末端均应设置带防护罩的防爆膜，以防空气和烟气压力过高，有个泄压的通道。
D、燃烧系统安全措施：
为确保蓄热式燃烧系统的安全运行，系统设置了燃烧火焰、换向阀位、炉膛温度、排烟温度、铝液温度、燃气压力、助燃空气压力、压缩空气压力、烟气压力和电气安全保护等的监测，所有的监测设备都与报警器连锁，当各工艺参数或设备出现异常，超过系统预设的警戒值，系统会自动记录故障发生时间、来源和恢复时间，同时在触摸显示屏或者电脑上显示，并伴有声光报警信号，提示操作人员处理。某些重要的报警信息会触发系统自动停止运行，以确保系统安全。只有待故障排除后，由人工重新启动系统后，才能再次运行。
当：蓄热床温度、炉膛温度、铝液温度（超出设定温度10℃以上）
助燃风压力、燃气压力 （低于正常工作压力的10％）
排烟风机失灵、烟气换向阀失灵、炉门打开，燃烧器大火熄灭。
燃烧火焰监测：
火焰探测器，对点火火焰、正常燃烧火焰进行不间断地监测，以确保火焰处于燃烧状态而不会发事故。
当点火烧嘴点火不成功时，火焰探测器监测不到火焰信号，系统将发出声光报警，并自动关闭点火燃气阀门。只有当火焰探测器持续监测到火焰信号8秒钟以上，主烧嘴燃料供应阀门才会打开，提供正常燃烧所需要的燃料。
在正常燃烧过程中，若出现烧嘴熄火，火焰探测器监测不到火焰信号，系统会立即关闭主燃料阀门，自动启动点火控制程序，重新点火10秒，若未成功，则发出声光报警，提示操作人员处理。
吹扫控制：
燃烧系统启动后，按设定的时间，以助燃风为介质对炉膛空间进行吹扫，置换掉炉内残存的可燃气体，保证安全点火。当炉温大于780℃和点火枪处于正常燃烧状态的情况下将不进行吹扫。
温度安全监测：
当系统启动运行时，且点火工作正常，系统会自动按设定的控制程序自动控温，炉膛温度变送器不断监测炉温变化，适时启动蓄热燃烧系统，控制主燃料烧嘴的启动顺序和时间间隔，使炉膛温度按设定的温度运行。
当实际的排烟支管道的烟气温度超过设定的180℃时，自动控制系统会强制空气换向阀和燃料换向阀执行换向动作，同时，触摸显示屏上显示该烧嘴的烟气温度超标，报警器报警，提示操作人员关注。当实测的排烟总管道的烟气温度超过设定的180℃时，触摸显示屏上的烟气温度数据马上由绿色变为红色，报警器报警，系统停止运行，所有阀门恢复到关闭的位置，迫使排烟温度下降。
压力安全监测：
脉冲燃烧控制技术的燃料、空气、烟气的流量都是事先设定的，正常运行过程中基本不变，因此对燃料、空气、烟气的压力监测就显得尤为重要，只有在压力变化不大时，流量才能按照设定值运行。因此，蓄热式燃烧系统要在燃料、助燃空气、压缩空气、排烟管道上设置压力开关，及时发现管道压力过低或过高的现象。
当燃料欠压（≤2kPa）、助燃空气欠压（≤2kPa）、压缩空气欠压（≤0.2MPa）、排烟管道欠压（≤1kPa）时，相应的管道欠压信号灯闪烁，系统报警，延时3秒后，故障仍未消除，则自动停止系统，确保系统安全。等燃料、助燃空气、压缩空气压力恢复正常后由人工重新启动系统运行。
为了保证设备运行安全，在炉顶装有烟道闸板，当系统检测到炉膛压力超高时，则自动打开闸板，炉压正常时，则自动回位。
电气安全保护：
熔铝炉现场一旦发生停电，全部阀门自动关闭，以防产生安全事故。来电后要人工重启系统才能运行。
熔铝炉现场一旦发生异常现象时，操作人员可以按下控制柜上的手动急停按钮，紧急停止全系统的运行。
控制系统的所有电器设备、控制柜等都设有安全接地装置，接地电阻＜4Ω；所有电线、电缆均敷设在钢管和线槽内，并连接安全接地装置。天然气供应管道设置防静电接地，配电柜和控制柜各路供电系统均设有空气保护开关。炉子烟囱设有避雷针和单独接地体。
炉门升降有双保险的限位开关，防止炉门行程超限。一旦超限，有电气急停和死档保护。为检修安全方便，炉顶、炉门架、换向阀等所有需要人员进行操作和需要维护保养设备的较高位置地点，都设有符合安全标准的操作平台、扶梯和护栏，以确保维护操作工人的安全。
E、助燃及排烟系统：
助燃系统包括风机、压力表、压力开关、手动调节阀、换向阀、执行机构等器件。主排烟系统采用一台高温排烟风机，排烟总管上设有压力开关、压力表、排烟温度监测热电偶等器件。
F、系统主要检测及控制参数:
炉膛温度、压力控制、显示， 提供空气和燃气压力安全联锁。
铝液温度的测量与显示， 排烟温度检测、显示， 当温度超过180度时，系统强制换向。
鼓风机、引风机停运、燃气快断阀联锁功能， 炉门开关位置、风机开停和其它炉子控制功能。
炉膛温度控制
本炉子温度检测包含铝液温度、炉膛温度、蓄热床进出口温度、辅助排烟温度等
采用PLC自动控制燃烧系统，温度控制精度≤±5℃
炉膛温度控制上限
铝液控制目标温度可调，实际温度：区间控制（如设置目标值为750℃，则低于745℃时烧嘴启动，高于755℃时烧嘴停止；停止后只要温度不低于745℃则不启动烧嘴，启动后只要温度不超过755时，不停止；），实现闭环控制。
带手动和自动控制模式，温度自动控制方式为炉膛和铝液两种方式，可自动和人工切换。炉膛、铝液温度连续测量、显示。
铝液温度测量热电偶手动控制，热电偶安装孔能够方便清渣（清渣孔≥φ150mm）。
●燃烧系统、温度控制系统、排烟系统各种参数通过PLC控制，显示于触摸屏，并能通过触摸屏调整各种工艺参数。
炉膛温度控制——脉冲燃烧控制技术
其主要部件有：控制柜PLC、温度变送器、补偿导线、气动／电动执行器（开关型）等。蓄热式燃烧的温度控制主要包括四大块：测量排烟支管道的烟气温度，以便控制换向动作；测量烟气总管道的排放温度，以防发生系统故障；测量铝液温度，以便控制加热质量；测量炉膛温度，以便控制燃烧过程。
脉冲控温技术燃烧的原理：炉膛温度变送器不断地检测炉膛温度，传输给PLC，并自动计算出炉温上升或者下降的速度，同时，PLC把温度变送器检测的温度与预先设定的温度进行比较，若前者较高，即向空气换向阀和燃料换向阀发出指令，延长执行器关闭（燃烧器熄火）的时间，缩短执行器打开（燃烧器燃烧）的时间；若后者较高，即向空气换向阀和燃料换向阀发出指令，缩短执行器关闭（燃烧器熄火）的时间，延长执行器打开（燃烧器燃烧）的时间；若两者相等，则维持原有燃料管道和空气管道上的通断执行机构的关闭与打开的时间间隔，保持原有的燃烧状况。
脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式。脉冲燃烧控制需要预先通过手动调节阀，调整好燃料与助燃空气的最佳流量（最佳空燃比），并在以后的燃烧过程中保持不变，确保火焰形状和速度始终保持最佳状态。蓄热式燃烧器一旦工作，只需控制开关型执行机构（电磁阀与换向阀）的简单的开关动作，即可实现最佳燃烧状态。当需要升温时，烧嘴燃烧时间加长（最长为一个换向周期），间断时间减少；当需要降温时，烧嘴燃烧时间减少，间断时间加长。通过调整脉冲宽度，自动控制烧嘴燃烧的具体时间，实现工业炉内的温度控制，满足窑炉温度控制曲线要求。采用脉冲燃烧控制技术的燃烧器只有两种工作状态，或者满负荷工作，或者不工作，通过调整两种状态的占空比（通断比）达到调节炉膛温度的目的，烧嘴始终处于最佳空燃比的燃烧状态，火焰刚性强，传热效果好。使用蓄热式燃烧的工业炉，虽然初期投资比一般工业炉稍大，但与一般的炉相比要节能百分之三十以上，半年内能收回多投的成本，且能达到永久节能环保效果，是目前最理想的节能选择。
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