工业炉常规燃烧系统的分析与改进

曹学惠

摘要：燃烧系统作为工业炉的重要组成部分，其设计质量会对工业炉的使用状况产生直接的影响，因而必须要对燃烧系统给予足够的重视。现代工业的发展对于工业炉的使用性能提出了更高的要求，常规燃烧系统已经无法适应当前工业炉生产的需求。相关技术人员要加强对工业常规燃烧系统的分析，明确燃烧系统中存在的不足并采取恰当的方式对其进行处理。本文分析了我国工业生产中几种常规的工业炉燃烧系统中缺点，并提出了相应的改进策略。

关键词：工业炉；常规燃烧系统；分析；改进

高投入、高能耗等缺陷在我国当前的工业炉常规燃烧系统十分常见，这些问题的存在严重制约了我国工业生产的发展。对于工业炉燃烧系统研究重視的不足使得我国工业炉的使用性能与发达国家之间存在明显的差距，按需设计的方式也不利于工业炉燃烧系统的改进。伴随着工业生产的改革，加快工业炉常规燃烧系统的改进就显得尤为重要。

一、工业炉常规燃烧系统分析

（一）单空气管路双燃气管路燃烧系统

该类工业炉燃烧系统的烧嘴前有两根燃气管和一根空气管，三个管道上各有三个独立的阀门。单空双燃系统的缺陷主要表现在三个方面：一是管道过多增加了系统管理的难度，尤其是燃烧系统的温度调试较为复杂，系统容易出现故障的部位较多；二是单个的空气管道无法对空气预热状况下的燃气过剩和烧嘴性能故障问题进行处理；三是空气管路上设置的双位蝶阀无法对工业炉外的空气进行完全的阻断，空气的进入容易造成系统工件的氧化受损。

（二）单空、燃气管路的开闭燃烧系统

这种常规燃烧系统烧嘴前有单根的燃气管和空气管，每根管上设置三个控制阀门，这种燃烧系统也存在一定的使用缺陷。一方面在工业炉内空气预热之后，单根的空气管无法对燃气过剩以及烧嘴使用性能变弱等问题进行处理。另一方面开闭型的燃烧系统必须要将烧嘴的能力控制在恰当的限度以内，如果烧嘴能力过大容易造成炉温较低的问题进而增加点燃的难度，工业炉使用的安全隐患也会增加。但是单空燃气管路的开闭燃烧系统气动阀的设计特点使得系统对燃气清洁程度的要求较低，可以使用混有焦油的燃气作为系统的燃料，于此同时空气管启动切断阀的设置可以避免炉内含氧量过高导致的工件氧化烧损问题。

（三）空燃自动比例单管路大小火燃烧系统

空燃自动比例单管路大小火燃烧系统在实际工业炉生产中的应用更为广泛，这类燃烧系统的缺陷主要有以下四点：（1）与上述两类系统相似，该系统的空气管道也无法对空气预热下的问题进行有效的应对；（2）当燃烧系统的烧嘴关闭小火或者是在大功率下进行工作室，双位蝶阀无法完全关闭，增加炉外空气进入炉内的可能性；（3）管道上设置的双位蝶阀使用寿命较短，容易出现位移、凸轮磨损等问题；（4）这种燃烧系统对于所使用燃气洁净度的要求比较高，混有焦油的燃气无法作为该系统燃料不然容易出现安全事故。

二、常规燃烧系统的改进策略

（一）补偿热风温度

当前工业生产中所使用的燃烧系统大多配有热交换器，该装置可以利用回收的烟气余热对系统中冷空气进行加热，从而降低空气加热所需的能源消耗，有利于工业炉生产节能目标的实现。但是热交换器在使用的过程中，空气温度的逐渐上升会导致燃烧系统烧嘴功率的衰减，且空气温度越高燃烧系统烧嘴功率的衰减越为明显，进而会对系统的运转造成负面影响。于此同时空气温度的上升还会造成燃烧系统管道阻力的增加，因而必须要对补偿热风温度进行严格的限制，将热风温度控制在合理的范围内，避免空气温度过高导致的系统运转受阻，确保燃烧系统运行的安全性。

（二）实现系统自动调节

自动化控制水平已经成为影响现代工业生产质量的决定性因素，通过合理的改进实现工业炉燃烧系统的自动调节也是系统优化的重要目标。可以在燃烧系统已有的燃油管路上增设流量器，根据预先的设定对燃烧系统的空气燃气比以及燃油体积流量比等进行控制。此外还可以利用专门为工业炉燃烧系统而生产的空气燃料，提高燃烧系统燃料比的控制成效及能源的利用率，对于工业炉生产节能目标的实现也有着积极的促进意义。薄膜型例阀也是实现系统自动调节目标的重要装置，可以将其安装在燃油管路中对系统中风的压力信号进行接收和控制，于此同时该装置还可以对薄膜的变化进行记录从而确保系统压力、燃烧比例等的准确性，以此为依据进行空气温度的调节实现燃烧系统的自动化控制。

（三）调整炉气含氧量

工业炉内空气的含氧量是影响工件氧化速率的关键因素，为了尽可能降低工件氧化受损的情况必须要对炉气含氧量进行有效的控制。常见的炉气含氧量调节方式包括空气燃料比例的控制及熄火状态下燃烧系统烧嘴空气泄漏量控制。技术人员及作业人员需要对燃烧系统的烧嘴燃烧状态进行合理的控制以达到空气燃料比的控制目标，实现炉气含氧量的调节。第二种调节方式的应用较为复杂，为了确保调节的有效性，在工业炉燃烧系统进行设计时就需要对炉气含氧量相关问题进行规划，通过空气管路及切断阀的设置封锁外部空气进入工业炉的通道。需要注意的是烧嘴的封闭容易造成工业炉内温度的上升，进而增加烧嘴故障的发生率，因而必须要对燃烧系统进行科学合理的设计并使用高质量的烧嘴，尽可能避免烧嘴完全封闭的情况。

三、结语

燃烧系统设计的合理性对于工业炉生产的影响十分显著，目前我国工业炉常规燃烧系统中仍然存在一些问题，对于燃烧系统自动控制技术的掌握也尚未成熟，相关企业要加大工业炉燃烧系统的研究投入，科研人员要加强对于工业炉常规燃烧系统的分析，明确系统运行中的缺陷，通过热风温度补偿以及炉气含氧量调节等方式对常规燃烧系统进行优化，提高工业炉运行的稳定性和安全性。

参考文献：

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[2]徐学红.预测控制新进展及其在电站燃烧系统中的应用[J].自动化技术与应用，2015（34）.