热处理炉废气点火节能改造

张思彬，王 勇

（江苏飞船股份有限公司设备部，江苏泰州 225516）

1 改造背景

某公司主要从事汽车零部件相关产品的设计、生产、机械加工类工作，产品种类多，年产量大，质量要求高。所有产品都需要热处理，热处理设备及配套设施齐全。金属表面在热处理过程中会产生可燃废气，炉体内的废气通过管道引出排放，管道排放口需要明火助燃。公司将天然气引至废气排放口，打开阀门，人工点火，通过烧嘴进行全年不间断的点火助燃。

改造前，天然气一直通气，烧嘴始终处在燃烧状态，点燃炉内排出的废气。天然气储存在瓶内，通过管道引至烧嘴处，当瓶内气体用完时要靠人员及时补充。由于没有压力检测装置，天然气容易中断，此时炉内的可燃废气便直接排放到空气中，当浓度达到一定值就易发生爆炸。

2 改造后废气点火装置原理

给烧嘴和废气排放口加装火焰检测探针，对烧嘴和废气排放口有无火焰进行实时检测（图1）。在天然气管道上加装电磁阀，当检测到废气口有火焰时，探针信号通过火焰检测器发信号给PLC 控制装置，关闭天然气管道阀，同时烧嘴火焰熄灭；当废气排放口火焰检测探针检测不到火焰信号时，PLC 控制输出信号给天然气管道电磁阀，使阀门处于常开且有气体排出状态，点火装置自动点火，烧嘴处便一直有火焰燃烧，保证了炉内废气安全排放。工作方式分为手动和自动两种。

2.1 点火模式

图1 废气点火装置改造

（1）自动模式。工作步骤：①热处理炉启动后打开煤气和天然气手动阀；②将方式控制开关打到自动；③打开废气点火控制箱，合上控制箱内PLC 电源；④将程序控制开关置“ON”，烧嘴自动点火；⑤等待废气燃烧后火焰检测器感应灯亮5 s，自动关闭烧嘴停止煤气或天然气燃烧；⑥开启炉门废气火焰熄灭时，烧嘴在0.5 s 内自动补充点火燃烧；⑦当废气排放口与烧嘴同时没有火焰时，PLC 输出报警信号，驱动蜂鸣器和警报指示灯。工作原理：①烧嘴进行自动点火，烧嘴火焰检测器灯亮，为正常工作；②炉内有废气排出燃烧后，废气火焰检测器灯亮，点火烧嘴停止工作；③进出料时废气火焰熄灭，点火烧嘴自动在1 s内点燃，当废气重新燃烧后，废气火焰检测灯亮，烧嘴自动熄灭停止工作；④在运行过程中烧嘴故障与断燃气时，系统1 s内输出报警，报警系统同时具备声光两种报警方式，提醒操作人员及时维护。

（2）手动模式。工作步骤：①热处理炉启动后打开煤气和天然气手动阀；②将方式控制开关打到手动；③按下手动点火按钮，烧嘴正常点火；④烧嘴故障或断煤气，控制系统报警。工作原理：①当自动状态故障时将开关切换至手动；②按手动点火按钮，烧嘴点火，烧嘴火焰检测器灯亮，手动点火功能正常。

2.2 经济效益

（1）改善前。没有火焰检测装置，烧嘴24 h 通天然气连续燃烧，既浪费天然气又降低烧嘴使用寿命。目前已对6 台渗碳炉实施了改造，每台渗碳炉都有1 个废气排放口，共使用6 个烧嘴。单台设备烧嘴按24 h 计算使用的天然气燃烧1 台×24 h×0.5 m3/h/1 d=12 m3/d，按当地天然气的单价4 元/m3计算12 m3/d×4 元/m3=48 元/d，按月计算30 天/月×48 元=1440 元/月；烧嘴的使用寿命平均为13 个月，单个烧嘴价格为5750 元/只，按月计算烧嘴费用5750 元/13 月=442.31 元/月，每月单台综合费用1440+442.31=1882.31 元，6 台设备总和1882.31 元×6 台=11 293.86 元/月，全年11 293.86 元/月×12月/年=135 526.32 元/年。

（2）改善后。安装点火控制装置后，单台设备按3 次进出料烧嘴开启6 次，每次保持≤15 min（1/4 h）燃烧天然气的使用计算6×0.25 h×0.5 m3/h/1 天=0.75 m3/天，按当地天然气的单价4 元计算0.75 m3/天×4 元/m3=3 元/天，按月30 天/月×3 元/天=90 元/月；烧嘴的使用寿命延长至≥5 年（60 月），单个烧嘴价格为5750 元/只，按月计算烧嘴费用5750 元/60 月=95.84 元/月，每月单台综合费用90元/月+95.84 元/月=185.83 元/月。6 台设备总和185.83×6=1114.98元/月，全年计算1114.98 元/月×12 月/年=13 379.76 元/年。

3 改造成果

改造后，每年为公司节约成本12 万余元，节能效果明显，且降低了安全隐患。目前正在向公司内其他热处理连续线设备进行复制推广。