多膛爐燃燒室自動點火系統提升與應用

趙江海，周玉林，牛明光

（河南豫光鋅業有限公司，河南 濟源 454650）

河南豫光鋅業有限公司多膛爐燃燒室安裝高速燒嘴，通過PLC 自動化控制自動點火，通過空燃比例閥，調節燃氣與空氣的比例，此種控制系統具有：①自動點火；②各爐膛溫度可根據工況調節；③天然氣燃燒效率高；④操作簡單；⑤經濟節能，綜合造價低等特點。但在長期使用過程中發現其存在一系列常見的故障。

1 燃燒器自動點火、溫度調節系統影響因素

自動點火原理：燃燒器設計有點火系統，即首先點燃小火（母火），火焰檢測器檢測到母火正常后再開啟主燃氣安全閥點燃主火，杜絕爐內出現閃爆的隱患；燃燒器設計采用多次分級混合的燃燒原理，第一級燃料與一次風在燃燒器內經過了初步的預混，達到著火條件即在燃燒器火焰筒內已經著火燃燒，并在燃燒室內設計了旋流裝置使高溫煙氣在燃燒室內產生旋轉，旋轉的高溫煙氣成菊花狀散開去點燃二級燃料，調節溫度后，天然氣、風量隨之變化。

1.1 影響自動點火成功率的因素

由于燃燒室內正常運行時為微正壓，導致氧化鋅附著在點火棒上，每次點火時候影響點火效果。

1.2 影響燃燒室溫度的因素

燃燒室通過調節天然氣與壓縮風的流量來進行溫度的控制，燃氣比例閥調節誤差大時，無法精確調整到燃燒室所需的溫度。

2 自動點火系統經常出現的故障

（1）天然氣與壓縮風比例通過機械連桿式調節機構調節，無法精準調節且存在機械卡死現象，點火費時費力，造成能源浪費現象。

（2）設備老化、自動化程度低，故障率較高，工作效率較低。

（3）天然氣與助燃風比例不協調，燃燒不充分，極易出現冒黑煙現象，不利于環保生產。

（4）燃燒器燃氣管理上是設計安裝的單安全電磁閥，沒有按照國家燃燒器規范標準設計，存在安全隱患。

（5）燃氣管路及安全閥門沒有設計進行檢漏功能，存在安全隱患。

（6）爐膛溫度測量不準確。

3 通過技術改造造，降低設備故障率

針對燃燒燒嘴的改造。

（1）針對多膛爐現場使用環境比較差，氧化鋅粉塵大，需連續加熱的情況，選用分體式燃燒器，采用半預混式燃燒器結構，設計上采用多級旋流半預混式先進的燃燒機理，混合強烈充分與火焰接觸部位采用耐熱不銹鋼（310S）材料制造。

圖1 多膛爐現場使用圖

燃燒效率達到99.9%燃燒器設計采用多次分級混合的控制，避免了機械連桿式的調節方式調節不精準以及卡死問題。由于蝶閥的調節屬于非線性調節，所以，在比例調節的過程中，必然會造成風氣比調節失衡。本設備采用多檔分段式比例調節，采用結果導向的方式，通過燃燒效果測定找出數個燃燒最佳風氣比例的擋位，繪制成燃燒曲線。生產過程中，通過工藝點的溫度，由PLC 控制火焰在各個擋位中進行調節，使空氣與燃氣可實行電子自動比例調節，燃氣流量可在20Nm3/h ～100Nm3/h 調節，負荷比可達1:5；燃燒器可根據溫度設定（爐內溫度600℃～800℃），進行精確自動負荷控制。

（4）自動點火、空氣與燃氣控制系統圖。

4 結束語

圖2 自動點火、空氣與燃氣控制系統圖

通過改進燃燒燒嘴和采用天然氣、壓縮風自動調節控制系統，選用耐燃氣/空氣自動按照比例來調整流量大小變化，將溫度精確控制在±5℃～10℃范圍；河南豫光鋅業公司多膛爐燃燒室自動點火設備使用壽命大幅度提升，設備有效運行時間顯著提高，設備年維修和消耗成本顯著降低，據統計年節約費用10 萬元/年。燃燒原理，第一級燃料與一次風在燃燒器內經過了初步的預混，達到著火條件即在燃燒器火焰筒內已經著火燃燒，并在燃燒室內設計了旋流裝置使高溫煙氣在燃燒室內產生旋轉，旋轉的高溫煙氣成菊花狀散開去點燃二級燃料。在燃燒器端板上設計能夠滿足燒嘴觀火、探火和清理的功能，整體結構性良好；面板安裝采用通用的安裝結構，簡易方便。燃燒器內部結構設計有防止回火的裝置，使之沒有產生燃氣回火燃燒條件，從結構上消除了回火的危險。

（2）為了確保點火的可靠性，燃燒器設計有點火系統，即首先點燃小火（母火），火焰檢測器檢測到母火正常后再開啟主燃氣安全閥點燃主火，二次點火能確保主火成功率100%，杜絕爐內出現閃爆的隱患。

（3）通過PLC 進行調節，助燃風和燃氣由電動蝶閥單獨