燃燒器空壓冷卻系統的改進設計

史成云

[摘? ? 要]制絲車間梗線烘絲作業使用的設備是SH753燃油（氣）管道式烘絲機，SH753型管道式烘絲機用于在線梗絲的膨脹和干燥定型。通過對H753燃油（氣）管道式烘絲機燃燒器空壓冷卻系統的改進設計，提升了設備的運行效率，降低了空壓能耗。

[關鍵詞]燃燒器;空壓冷卻;爐膛溫度;火焰探測器溫度

[中圖分類號]TH45 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–02

Improved Design of air Pressure Cooling System of Burner

Shi Cheng-yun

[Abstract]The equipment used in the stalk drying operation in the silk workshop is the SH753 fuel （gas） pipeline dryer. The SH753 pipeline dryer is used for the expansion and drying of the on-line stalk. Through the improved design of the air pressure cooling system for the burner of the H753 fuel （gas） pipe dryer， the operating efficiency of the equipment is improved and the air pressure energy consumption is reduced.

[Keywords]burner; air pressure cooling; furnace temperature; flame detector temperature

SH753型管道式烘絲機利用氣流干燥原理，靠短時高溫的作用去除梗絲內多余的水分，使其膨脹的體積固定下來，使處理后的葉絲水份達到11%～14%，填充值大于6.0 cm3/g，以滿足卷煙工藝要求。

1 原理簡介

氣流干燥烘絲機的歐寶燃燒爐由爐本體、燃燒器、助燃風機、電氣控制系統組成，在整個工藝加工流程中，燃燒爐提供烘絲所需要的熱能。設備使用要求：爐內溫度高于100 ℃時，必須使用空壓氣進行冷卻，保證燃燒器點火頭部位（即火焰探測器）不至于長期處在在高溫環境下，延長火焰探測器的使用壽命。因此，爐頭空壓系統是烘絲機的穩定運行的保障，對其的維護至關重要。

2 原因分析

位于梗線SH753烘絲機端部的燃燒器，其爐頭部位工作溫度要求為80 ℃，生產過程通過人工開取手動閥持續供給空壓氣進行冷卻，使爐頭溫度在80 ℃上下浮動且不超過100 ℃，以保證烘絲機穩定運行。

但生產時的爐頭溫度是波動變化的，在某些時段溫度會出現低于80 ℃的情況，此時顯然不需要空壓冷卻。但在實際生產中，每天由操作人員從開機預熱打開空壓閥門、到停機后關閉空壓閥門，期間空壓氣一直在吹爐頭，導致空壓的無效利用，給車間帶來了不必要的消耗。通過調查，發現SH753型管道式烘絲機燃燒器在生產中，爐頭溫度低于80 ℃以下的時間段有4個（預熱、換牌、交接班、停機）。為杜絕能源浪費現象、降低空壓機能耗，燃燒器空壓冷卻系統的改進設計勢在必行。

3 燃燒器空壓冷卻系統的改進設計

3.1 改進設計思路

基于“溫度變化→閥門開關”的思路編寫PLC程序，設計當爐膛傳感器溫度高于設定值時，PLC程序控制電磁閥開啟，啟動空壓冷卻;當爐膛傳感器溫度降低到設定值以下時，PLC程序控制電磁閥關閉，停止空壓冷卻。工作流程，如圖1所示。

3.2 建立控制模型

燃燒爐爐膛裝有溫度傳感器，如何靠這個反映爐膛溫度的傳感器來反映火焰探測器溫度？關鍵在于找出爐膛溫度和火焰探測器溫度之間的關系。選定生產預熱時間段與隨機的一個加工批次時間段作為時間范圍，然后查閱傳感器讀數，實時測量燃燒器火焰探測器溫度，將采樣的8組數據通過列表對比，如表1所示。

接著建立回歸直線方程來反映二者之間的關系，分別將兩個變量設置為x（爐膛溫度）、y（火焰探測器溫度），設回歸方程為y^=bx+a，根據公式列出：

b=（x1y1+x2y2+…+x8y8-8）÷[（x1）?+（x2）?+…+（x8）?-8（）?]

a=-b

帶入數據后求出：b=1.59，a=-170，即：y=1.59x-170。

接下來就是求出電磁閥的開合溫度節點了。分3個時段進行討論。

（1）預熱段：已知爐頭的最高工作溫度為100 ℃，最佳工作溫度上限為80 ℃，帶入上面求得的公式，可以算出在日常生產中對應80 ℃爐頭溫度的爐膛溫度為：（80+170）÷1.59=157.2 ℃。即預熱段探測到爐膛溫度為157.2 ℃時，應開啟空壓。

（2）加工段：一直開啟空壓冷卻。

（3）冷卻段：在冷卻階段，當空壓關閉后，爐頭內部因為熱循環，溫度會有一定程度回升，為了使爐頭溫度始終保持在80 ℃之下，控制系統需要考慮在冷卻階段對回歸模型進行溫度補償，而需要補償的溫度則通過統計來求出。為此，選擇了停機時段進行記錄，當爐頭溫度降低至80 ℃時，關閉空壓，然后對其溫度變化情況進行統計，每分鐘測量一次，得到如表2所示數據。

在冷卻時，當爐頭冷卻空壓停止后，其溫度變化情況，如圖2所示，溫度從80 ℃左右上升到100.5 ℃后開始下降，然后就不再升高，也就是在冷卻過程中，爐頭溫度實際還會回升100.5-79.6=20.9 ℃，這就是需要補償的溫度絕對值。

因此，停止冷卻空壓的爐頭溫度應為：80-20.9=59.1 ℃，再根據回歸模型計算得出設爐頭溫度為59.1 ℃時，爐膛溫度=（59.1+170）÷1.59=144.1 ℃。即冷卻段探測爐膛溫度為144.1 ℃時，方可關閉自動冷卻裝置停止空壓。

3.3 進行編程調試

根據實際運行情況對PLC程序進行多次調試，保證燃燒爐頭溫度達到相應溫度時，電磁閥能及時打開或關閉，保證整個控制系統達到預期的設計效果。

4 效果檢查

改進完成后查閱了生產班記錄、設備運行記錄和中控室的電腦歸檔數據，如表3所示。

經統計計算得電磁閥關閉時間為2733 min/月，通過查看《管徑流量流速對照表》后，發現此處空壓流量為3.4 Nm3/min，由此可得：月可節約壓縮空氣量=3.4×2733=9292.2 Nm3，年可節約壓縮空氣耗量=9292.2×12=111506.4 Nm3。

5 結語

解決燃燒器空壓能耗過大的問題，為車間節能降耗工作做出了貢獻。實現了設備的經濟運行，為工廠的創優對標、精益管理工作貢獻一份力量。

參考文獻

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