熱處理爐廢氣點火節能改造

張思彬，王 勇

（江蘇飛船股份有限公司設備部，江蘇泰州 225516）

1 改造背景

某公司主要從事汽車零部件相關產品的設計、生產、機械加工類工作，產品種類多，年產量大，質量要求高。所有產品都需要熱處理，熱處理設備及配套設施齊全。金屬表面在熱處理過程中會產生可燃廢氣，爐體內的廢氣通過管道引出排放，管道排放口需要明火助燃。公司將天然氣引至廢氣排放口，打開閥門，人工點火，通過燒嘴進行全年不間斷的點火助燃。

改造前，天然氣一直通氣，燒嘴始終處在燃燒狀態，點燃爐內排出的廢氣。天然氣儲存在瓶內，通過管道引至燒嘴處，當瓶內氣體用完時要靠人員及時補充。由于沒有壓力檢測裝置，天然氣容易中斷，此時爐內的可燃廢氣便直接排放到空氣中，當濃度達到一定值就易發生爆炸。

2 改造后廢氣點火裝置原理

給燒嘴和廢氣排放口加裝火焰檢測探針，對燒嘴和廢氣排放口有無火焰進行實時檢測（圖1）。在天然氣管道上加裝電磁閥，當檢測到廢氣口有火焰時，探針信號通過火焰檢測器發信號給PLC 控制裝置，關閉天然氣管道閥，同時燒嘴火焰熄滅；當廢氣排放口火焰檢測探針檢測不到火焰信號時，PLC 控制輸出信號給天然氣管道電磁閥，使閥門處于常開且有氣體排出狀態，點火裝置自動點火，燒嘴處便一直有火焰燃燒，保證了爐內廢氣安全排放。工作方式分為手動和自動兩種。

2.1 點火模式

圖1 廢氣點火裝置改造

（1）自動模式。工作步驟：①熱處理爐啟動后打開煤氣和天然氣手動閥；②將方式控制開關打到自動；③打開廢氣點火控制箱，合上控制箱內PLC 電源；④將程序控制開關置“ON”，燒嘴自動點火；⑤等待廢氣燃燒后火焰檢測器感應燈亮5 s，自動關閉燒嘴停止煤氣或天然氣燃燒；⑥開啟爐門廢氣火焰熄滅時，燒嘴在0.5 s 內自動補充點火燃燒；⑦當廢氣排放口與燒嘴同時沒有火焰時，PLC 輸出報警信號，驅動蜂鳴器和警報指示燈。工作原理：①燒嘴進行自動點火，燒嘴火焰檢測器燈亮，為正常工作；②爐內有廢氣排出燃燒后，廢氣火焰檢測器燈亮，點火燒嘴停止工作；③進出料時廢氣火焰熄滅，點火燒嘴自動在1 s內點燃，當廢氣重新燃燒后，廢氣火焰檢測燈亮，燒嘴自動熄滅停止工作；④在運行過程中燒嘴故障與斷燃氣時，系統1 s內輸出報警，報警系統同時具備聲光兩種報警方式，提醒操作人員及時維護。

（2）手動模式。工作步驟：①熱處理爐啟動后打開煤氣和天然氣手動閥；②將方式控制開關打到手動；③按下手動點火按鈕，燒嘴正常點火；④燒嘴故障或斷煤氣，控制系統報警。工作原理：①當自動狀態故障時將開關切換至手動；②按手動點火按鈕，燒嘴點火，燒嘴火焰檢測器燈亮，手動點火功能正常。

2.2 經濟效益

（1）改善前。沒有火焰檢測裝置，燒嘴24 h 通天然氣連續燃燒，既浪費天然氣又降低燒嘴使用壽命。目前已對6 臺滲碳爐實施了改造，每臺滲碳爐都有1 個廢氣排放口，共使用6 個燒嘴。單臺設備燒嘴按24 h 計算使用的天然氣燃燒1 臺×24 h×0.5 m3/h/1 d=12 m3/d，按當地天然氣的單價4 元/m3計算12 m3/d×4 元/m3=48 元/d，按月計算30 天/月×48 元=1440 元/月；燒嘴的使用壽命平均為13 個月，單個燒嘴價格為5750 元/只，按月計算燒嘴費用5750 元/13 月=442.31 元/月，每月單臺綜合費用1440+442.31=1882.31 元，6 臺設備總和1882.31 元×6 臺=11 293.86 元/月，全年11 293.86 元/月×12月/年=135 526.32 元/年。

（2）改善后。安裝點火控制裝置后，單臺設備按3 次進出料燒嘴開啟6 次，每次保持≤15 min（1/4 h）燃燒天然氣的使用計算6×0.25 h×0.5 m3/h/1 天=0.75 m3/天，按當地天然氣的單價4 元計算0.75 m3/天×4 元/m3=3 元/天，按月30 天/月×3 元/天=90 元/月；燒嘴的使用壽命延長至≥5 年（60 月），單個燒嘴價格為5750 元/只，按月計算燒嘴費用5750 元/60 月=95.84 元/月，每月單臺綜合費用90元/月+95.84 元/月=185.83 元/月。6 臺設備總和185.83×6=1114.98元/月，全年計算1114.98 元/月×12 月/年=13 379.76 元/年。

3 改造成果

改造后，每年為公司節約成本12 萬余元，節能效果明顯，且降低了安全隱患。目前正在向公司內其他熱處理連續線設備進行復制推廣。