一概述  

世界经济飞速发展的今.天，能源的消耗与日俱增，能源正变得更加紧缺和稀有。作为战略资源的能源受到了世界各国的普遍重视，如何提高能源的利用率成为全球瞩目的焦点。我国是能耗大国，但是能源利用率仅为30％左右，比发达国家低十个百分点。而CO2的排放量占全球总排放量的11％，居世界第二，仅次于美国。我国的工业窑炉是能耗大户，工业炉的现状可以用十二个字来形容：能耗较高、热效率小、污染严重。能源成本已经成为企业发展的瓶颈。  

高温低氧空气燃烧技术（即HTAC技术），是九十年代从蓄热式燃烧技术发展起来的一项新型节能和环保的燃烧技术。这项技术吸收了蓄热式燃烧技术节能的特点,同时发展了低排放的环保特性。因此具有节能和环保的双重意义。这一技术的出现给传统的能源工业和燃烧带来了变革性的发展。  

二蓄热式烧嘴 

1蓄热式烧嘴工作原理  

高温低氧空气燃烧系统由蓄、放热系统、燃料供给系统、点火和火焰稳定系统、换向系统、管道系统以及控制系统组成。高温低氧空气燃烧技术将蓄热式燃烧技术中蓄热式烧嘴分解为蓄、放热系统和燃料供给系统两个独立的系统，蓄热式烧嘴采用单蓄热的蓄热燃烧系统，其中采用了本公司独有的火焰稳定技术和空气换向，煤气不换向技术。其原理如图1所示。状态A，空气到达蓄热室A后，与蓄热室A内的蓄热体发生热交换，预热后高温空气与燃料共同进入燃烧室燃烧。燃烧产生的yan气与蓄热室B的蓄热体发生热交换，将大部分热量留给蓄热体，Z后低温yan气经过换向系统，被排yan风机排出。经过一定时间(约30～200秒)后电控制系统发出指令，换向系统动作，空气、yan气同时换向，燃烧系统切换到状态B。  

状态B，空气经蓄热室B预热后与燃料共同进入燃烧室，燃烧产生的yan气在蓄热室A中发生热交换后排出。  

状态A、B交替进行，实现蓄热式燃烧。经蓄热室预热空气温度达到900～1000℃（对于加热炉，炉温1250℃左右），而排放出来的yan气与蓄热室换热后可降温至150℃左右，80％的热能被重新利用。  

2蓄热式燃烧系统技术特点  

我们通过研究发现，在高温空气燃烧的过程中，在一定的条件下，空气系统和燃料系统可以分离，从而使高温低氧空气燃烧技术的发展更具个性化。这样我们可以针对不同的加热用途，采用不同的空气和燃料配给方式。  

2.1连续蓄热式烧嘴  

本连续蓄热燃烧技术是专门为间歇式炉研发的蓄热式燃烧技术和控制技术。  

间歇式工业炉的特点是：经常性的开关和温度的升降。如果采用常规的蓄热式加热方式，换向时就会出现断火和再点燃的过程，这样在低温段就容易出现燃气未被点燃现象。即使在高温段也可能出现熄火产生爆燃，如果出现爆炸，就可能对操作人员和设备造成危害。  

为此，本公司发展了空气换向，燃料不换向的蓄热式燃烧系统，配合燃烧控制系统和特殊的喷孔设计和火焰稳定系统，保证火焰在任何温度范围内都不熄火。并且不需要其他的常规的烧嘴的支持。  

图6、连续蓄热式燃烧的火焰组织 

本连续蓄热燃烧技术特点：  

1、低温点火，低温换向，连续燃烧，不会产生断火和爆炸。  

2、自动点火和火焰检测。  

3、采用高科技陶瓷蓄热球作为蓄热材料，热交换效率高，结构简单。排yan温度低于150℃  

4、发明了分层燃烧方法，可有效地防止加热工件的氧化和烧损。  

5、可以采用脉冲控制方式。有效地降低了控制成本、设备成本。。  

2.2空气换向，天然气不换向  

空气换向，天然气不换向技术是本公司为间歇式工业炉设计的蓄热式燃烧技术。由于天然气不换向，不会发生换向瞬间出现断火等现象。避免了低温区域发生燃爆等现象。  

控制上，由于天然气不换向，简化了结构，使得系统更为稳定。  

2.3蓄热陶瓷蓄热球  

蓄热式烧嘴采用蓄热陶瓷蓄热球作为蓄热体，具有耐高温，导热性能好，蓄热能力强，比表面积大，易于清洗、更换等优点。  

三操作说明  

1、概述 

蓄热式燃烧系统以天然气为燃料，采用我公司研制开发的蓄热式燃烧方式。具有节能效果高、炉温均匀性高、控温精度高、NOX排放低、低温换向不会燃爆、操作简单、运行安全等特点。  

2、点火前的准备不管任何控制方式，点火时炉门正对方向10米内不许停留. 

2.1将炉门开至Z大位置。切记不能关闭炉门点火！避免安全事。故的发生。  

2.2检查一下压缩空气的压力状况，看压缩空气的压力是否满足换向气动阀所需压缩空气，避免因不能换向造成燃烧异常的情况。  

2.3打开控制柜总电源，接通电源，电源指示灯亮，仪表、触摸屏开始初始化，经过一段时间后，温度仪表显示当前炉膛温度，触摸屏进入待机状态。设定好本次工艺温度  

2.4接通助燃风机以及抽yan风机。注意观察两个风机运行状况。  

2.5将常明火烧嘴风管道以及天然气管道的手动调节阀开至适当位置，以满足烧嘴点火时所需助燃空气量与天然气量。将换向管道上的手动调节阀以及主天然气管道上的手动阀调节到适当的位置。此阀门在正式调试好以后，一般不要进行太大的调整。  

2.6打开天然气总阀。将天然气电动执行器调整到一定的位置。  

2.7将“小火/大火”旋钮拨至小火的状态。  

3、点火点火时，空气电动执行器和主电磁阀均处于关闭状态。  

3.1自动点火  

3.1.1将控制柜上的“手动/自动”旋钮旋至自动的状态，观察一下炉门前方是否有人站立，观看。在确定炉前没有人后，按下“点火”按钮。系统执行自动吹扫的程序，将助燃风电动执行器的开度调到Z大。同时引风机输出功率调到Z大。  

3.1.2自动吹扫3～5分钟后，吹扫程序关闭，空气电动执行器关闭。当电动执行器完全关闭后，系统自动进入点火状态。  

3.1.3点火时，点火器（在烧嘴中心根部有点火花出现，同时发出放电的哗哗声）和常明火电磁阀自动工作6秒钟，直至火焰被点燃。火焰监测器检测到火焰后，常明火电磁阀被保持，持续供应常明火烧嘴所需天然气。  

3.1.4常明火烧嘴点燃后，触摸屏自动进入燃烧画面，操作人员应肉眼观察炉膛内是否有火焰的存在。  

3.1.5如果烧嘴没被点燃，触摸屏弹出点火失败的报警信息。重新复位之后，再重复点火步骤。反复点三次后，如果还没点燃，应及停炉，并检查原因。  

3.2手动点火  

3.2.1手动点火是在部分执行元件（如点火器、检测器）失灵的情况的一种应急燃烧方式，请慎重选择并注意燃烧安全。  

3.2.2将控制柜上的“手动/自动”旋钮旋至手动的状态，观察一下炉门前方是否有人存在。必须先手动吹扫3~5分钟，系统执行手动吹扫的程序，自动将助燃风电动执行器的开度调到Z大。同时引风机输出功率调到Z大。。同时，进入触摸屏的手动点火画面。  

3.2.3在点火器完好而检测器失灵的情况下，按下点火按钮。系统自动点火。点火时，点火器（在烧嘴中心根部有点火花出现，同时发出放电的哗哗声）和常明火电磁阀Z多工作10秒钟。常明火可以被点燃。  

3.2.4在点火器和检测器均失灵的情况下，准备好火把，伸到烧嘴中心孔下方并固定好。严禁操作人员手持火把点火。按下点火按钮，常明火电磁阀自动工作10秒钟。常明火可以被火把点燃。  

3.2.5操作人员应当肉眼观察火焰是否被点燃。常明火被点燃后，操作人员应当按下触摸屏上的“点火成功确认”，此时常明火电磁阀被保持，持续供应常明火所需天然气。按下点火按钮10秒钟内，如果系统没有得到“点火成功确认”的信号，会自动切断常明火电磁阀。

蓄热式烧嘴制作现场2

4、运行  

4.1点火成功后，当炉门降到一定的位置时，将“小火/大火”旋钮拨至大火的状态，电动执行器才会根据温度信号，调整阀门打开到一定的位置，同时打开主天然气电磁阀，大火天然气进入炉膛，与空气混合燃烧，系统进入自动运行的状态。该过程画面均在触摸屏上生动的显示。  

4.3当打开炉门或倾动时，请将“小火/大火”旋钮拨至小火状态。  

4.3温度控制  

在主天然气管道上安置空气/燃气比例阀。比例阀在助燃空气管道上取其空气压力信号，然后传输给比例阀，比例阀会按比例让一定量天然气通过，很好的在炉膛混合燃烧。  

铝液热电偶将温度信号传输到PLC，PLC会根据在触摸屏上设定好的升温曲线进行PID运算，输出信号给助燃风管道电动执行器，指挥电动执行器的阀位开度。阀位的开度能在触摸屏上显示出来。阀位的开度确定后，供风机管道的压力也随之确定。通过前面所述的比例控制，来确定主天然气的流量。从而达到控制炉膛温度的目的。炉前小控制箱上装有温度显示表，可以把温度在现场显示出来。  

主天然气管道上的电动执行器可以手动操作，在任意条件下可以调节主天然气的大小。  

4.4炉压控制  

炉压的控制元件主要有微差压变送器和变频器。取压口设置在炉顶上。微差压变送器收取压信号后，会将其转变成模拟量信号，传输到PLC。PLC经过PID运算之后，输出模拟量信号，来控制抽yan风机变频器的输出功率，从而控制抽yan风机的转速，进而达到控制炉压的目的。炉压的大小在触摸屏上显示。  

4.5换向阀  

换向阀共有4个换向阀。换向阀交叉输出。每个换向阀上都安装有接触开关用来把换向阀的位置转换成开关量信号传输到PLC，并在触摸屏上显示出来。当系统换向后，PLC没有得到换向到位的信号，就会发出声光报警，触摸屏显示报警信息，并指出问题。  

4.6现场控制箱  

点火器,火焰监测器和炉膛温度显示表都安装在现场控制箱内。火焰检测信号采用采用离子和紫外线两种方式并联，只要有一种方式检测到火焰，监测器内的常开触点就会闭合，会将开关量信号传输到PLC，系统就会认为烧嘴燃烧正常，继而维持系统进行正常运行。  

炉膛热电偶将温度信号传输到PLC，PLC输出一个温度信号，传输到炉膛温度显示表上，将炉膛温度以数字的形式显示出来  

现场控制箱安装有急停，点火，复位按钮。可以在现场进行点火、复位以及紧急停止等控制  

4.7系统安全  

控制面板上安装一个蘑菇形的急停按钮。急停按钮被按下后，PLC不再有输出，触摸屏上提示现在处于紧急状态，系统不能运行，并发出声光报警。  

天然气总管、鼓风机总管上分别安装一个低压开关。当压力低于一定的程度时，压力开关动作，PLC就会切断两个电磁阀，这时就会在触摸屏上给出提示，并发出声光报警。  

运行状态中，当火焰监测器发生故障，或燃烧过程中发生熄火的情况，系统会切断两个电磁阀并在触摸屏上给出提示，发出声光报警。  

4.8蓄热式燃烧系统在运行过程中,司炉工都应随时注意以下几个方面,出现情况及时排除,必要时停炉检查。  

4.8.1两个风机的运转状况.发现异常及时停炉,检查原因。  

4.8.2yan道温度显示以及抽yan管道的温度状况。从yan道温度的高低可以看出蓄热体的换热效率。但这只是相对而言。yan道温度过高（150℃以上）或偏低（40℃以下）都说明蓄热体换热效率不高。  

yan道温度超过设定温度(200℃)1℃时,两个风机自动停止运转。yan道温度超高(＞200)或偏低(＜50℃）均说明系统异常。yan道温度超高或偏低的原因详见“6故障及排除”。  

4.8.3炉内压力指示。如果炉内压力过大，就会炉门冒火或将烧嘴憋熄，甚至发生危险。此时，应当将抽yanyan道的蝶阀开大，或将抽yan风机调节阀开大。但要注意应在yan道温度允许的范围内。  

4.8.4炉内温度以及铝液温度。  

4.8.5压缩空气压力以及换向系统运行状况。  

4.8.6司炉工应当注意总结经验,找到适合自己工况的使用方法,发挥本蓄热式燃烧系统Z大效力。  

蓄热式烧嘴制作现场 (2)

5、停炉  

停炉时应当先关闭天然气总阀，再关闭两个风机电源。Z后关闭控制系统电源。如果长时间停炉之后，在使用前应当进行天然气放散。  

6、故障及排除