達(dá)冠全自動(dòng)燃燒機(jī)應(yīng)用狀況
摘要本文介紹國外全自動(dòng)燃燒機(jī)霧化機(jī)理、空燃比優(yōu)化設(shè)計(jì)、自控水平、節(jié)能和環(huán)保等特點(diǎn)，并對(duì)存在的問題進(jìn)行了分析。
o前言
國外燃燒機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，在加熱質(zhì)量、節(jié)能、環(huán)保以及自動(dòng)化水平等方面，與國內(nèi)普通燒嘴相比實(shí)現(xiàn)了新的飛躍。全自動(dòng)燃燒機(jī)集燃燒噴嘴、專用助燃風(fēng)機(jī)、定量油泵、調(diào)壓閥、穩(wěn)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、切斷閥、自動(dòng)點(diǎn)火器、火焰監(jiān)測(cè)器以及控制盒于一身。通過精心設(shè)計(jì)成為各部份有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，用戶只需接上控制電源和油管即能使用，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐整體控制打下了良好的基礎(chǔ)。
在過去的幾十年里，我國在燃燒機(jī)的研究和開發(fā)上，取得了很大的成績，但就整個(gè)燃燒系統(tǒng)來看，還比較落后．特別是自控方面，差距較大，其結(jié)果是：需要自動(dòng)控制的工業(yè)爐，在設(shè)計(jì)時(shí)，尚需另外配置復(fù)雜的燃燒管路系統(tǒng)。工業(yè)爐窯自控水平的提高，迫切需要與之相配套的燃燒裝置。本文主要討論國外全自動(dòng)燃燒機(jī)的應(yīng)用狀況。
l國外全自動(dòng)燃燒機(jī)霧化機(jī)理
1.1燒嘴基本性能簡介
各種燃燒裝置，均應(yīng)具備以下基本性能：(1)在規(guī)定的熱負(fù)荷下，能保證燃料的完全燃燒；(2)燃燒過程穩(wěn)定，能保證向爐內(nèi)連續(xù)供熱F(3)熊使火焰的方向、形狀、剛性及鋪展性符合爐型及加熱工藝要求；(d)結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。
對(duì)于液體燃料，燃料油需先經(jīng)過霧化后，再進(jìn)行燃燒。因此，油嘴除具有一般燃燒裝置的基本性能外，還應(yīng)具有良好的霧化性能。霧化方法，一般分為低壓油嘴、高壓油嘴．機(jī)械霧化油嘴和轉(zhuǎn)杯油嘴。目前，國內(nèi)常用的油嘴類別有：RK型低壓油嘴、F型油壓自動(dòng)比例調(diào)節(jié)油嘴、QRF型全熱風(fēng)自動(dòng)比例調(diào)節(jié)油嘴，以及K型油嘴。這些油嘴，其綜合性能落后于世界80年代水平，特別是由于控制水平低，應(yīng)用受到一定的限制。
1.2油的霧化
根據(jù)霧化理論，霧化是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，大致按以下六個(gè)階段進(jìn)行：(1)液體由噴嘴流出時(shí)形成薄膜或流股；(2)由于流體的初始紊流狀態(tài)和空氣對(duì)液體流股的作用，使流體表面發(fā)生彎曲波動(dòng)；(3)在空氣壓力作用下，產(chǎn)生了流體薄膜；(1)靠表面張力的作用，薄膜分裂成顆粒；(5)顆粒的繼續(xù)碎裂；(6)顆粒的聚合。如
1.3油的霧化方法
i．3．i介質(zhì)霧化：主要靠附加介質(zhì)的能量使油霧化，按壓力分高、中、低三種。
(1)高壓霧化，霧化劑壓力0.1 Mpa以上；
(2)申壓霧化，霧化劑壓力0.01～0.1 Mpa；
(3)低壓霧化，霧化劑壓力0.003—0. 01 Mpa。
1.3.2機(jī)械霧化：靠液體本身的壓力能把液體以高速噴入相對(duì)靜止的空氣中，或以旋轉(zhuǎn)方式使油流加強(qiáng)攪動(dòng)，使油得到霧化。
油燒嘴結(jié)構(gòu)對(duì)霧化質(zhì)量影響很大，其主要結(jié)構(gòu)尺寸是：(1)霧化劑的出口斷面；(2)油出口斷面J(3)霧化劑與油流股交角；(4)霧化劑的旋轉(zhuǎn)角度；(5)油的旋轉(zhuǎn)角度；(6)霧化劑與油相遇的位置；(7)霧化劑或油的出口孔數(shù)；(8)各孔的形狀以及它們之間的相對(duì)位置。這些因素都影響著霧化劑對(duì)油流股單位表面上作用力的大小、作用面積和作用時(shí)間，因而影響顆粒平均直徑，同時(shí)也影響油霧的張角和油流股斷面上油粒的分布。通過采取減小霧化劑和油的出口斷面，適當(dāng)增加霧化劑與油的交角，造成流股的旋轉(zhuǎn)，分級(jí)霧化，多孔流出，內(nèi)部混合等措施，可以減小顆粒平均直徑，改善霧化質(zhì)量。
油壓的影響：對(duì)于機(jī)械霧化燒嘴，是靠油流股本身的脈動(dòng)而實(shí)現(xiàn)霧化的。因此，油流股的速度越大越好。要求高的油壓，一般在2.0 Mpa左右或更高，油壓越高，越可能達(dá)到好的霧化質(zhì)量。
1.4國外全自動(dòng)燃燒機(jī)霧化機(jī)理
國外全自動(dòng)燃燒機(jī)以機(jī)械霧化為主，介質(zhì)霧化較少，以下主要介紹機(jī)械霧化。
全自動(dòng)燃燒機(jī)，自帶風(fēng)機(jī)，自帶油泵，兼有調(diào)壓閥、穩(wěn)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、切斷閥、自動(dòng)點(diǎn)火器、火焰監(jiān)測(cè)器、控制盒等功能于一身。屬油壓式（機(jī)械式）油燒嘴，是靠油在本身壓力作用下由燒嘴噴出而霧化，它不需要霧化劑。而燃燒時(shí)，所需要的全部空氣，用自帶風(fēng)機(jī)供給。為了保證油壓式燒嘴的霧化質(zhì)量，油壓設(shè)定為1. 5～2.5 MPa或更高。圖3為噴嘴結(jié)構(gòu)圖。
圖1為離心式油壓燒嘴內(nèi)部噴頭示意圖，油經(jīng)過分流片1上許多小孔，進(jìn)入渦流片2．在渦流片2上，進(jìn)油
油以切線方向流入，高速旋轉(zhuǎn)·然后由霧化片3上的噴口噴出。由于離心力作用，產(chǎn)生大的切線速度，使油能得到較好的霧化，并且靠流股的旋轉(zhuǎn)，造成與空氣合的有利條件。
圖6為自動(dòng)燃燒機(jī)安裝使用圖，用戶只需接上控制電源和油管即能使用。
1.5油霧與空氣的混合
全自動(dòng)燃燒機(jī)，助燃空氣，由自帶風(fēng)機(jī)供給。油霧與空氣的混合，基本上是兩個(gè)流股的混合?；旌系乃俣?，決定于流體動(dòng)力學(xué)因素，與兩個(gè)氣體流股（如煤氣與空氣流股）的混合是類似的。混合特點(diǎn)如圖7。
2空燃比優(yōu)化設(shè)計(jì)，燃燒機(jī)出力足
全自動(dòng)燃燒機(jī)通過對(duì)燃燒狀況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用液壓電磁閥，對(duì)油壓和風(fēng)門開度有機(jī)匹配，并通過程序控制器，合理調(diào)節(jié)空燃比。從而使燃料完全燃燒，燃料燃燒溫度高，燃燒機(jī)出力足。
2.1空燃比優(yōu)化設(shè)計(jì)
正確控制燃料量與空氣量的配比，是合理組織燃燒過程的重要內(nèi)容，在保證燃料完全燃燒的條件下，使助燃空氣量以最低限量超過燃燒所需理論值，亦即空氣過剩系數(shù)最小。即燃燒溫度最高，而爐子加熱速度更快，燃料消耗量亦更低。
圖8為空氣過剩系數(shù)與燃燒溫度的關(guān)系。例如：當(dāng)供給的空氣量，增加為理論值的1.3倍，即空氣過剩系數(shù)。增加到1.3時(shí)，燃燒溫度則由2 lclo C降低到1680 C．相應(yīng)。降至0.7時(shí)，燃燒溫度更低至1 600(’，燃燒溫度大幅度地降低，必然使?fàn)t內(nèi)輻射熱交換狀況變壞，最終導(dǎo)致燃料消耗量增加。
全自動(dòng)燃燒機(jī)通過對(duì)空燃比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使油壓、油量、助燃空氣量合理匹配，采用電磁閥控制油壓及風(fēng)門開度，設(shè)計(jì)精巧先進(jìn)。
2.2燃燒機(jī)出力足
通過燃燒噴嘴和助燃風(fēng)機(jī)的先進(jìn)設(shè)計(jì)，全自動(dòng)燃燒機(jī)，燃燒效率高，出力足，噪聲小。圖9為爐膛壓力燃油量，燃燒機(jī)出力關(guān)系。
3節(jié)能與環(huán)保
圖1 0為空氣過剩系數(shù)與燃油消耗量之間的關(guān)系，假定燃油時(shí)最合適的空氣過剩系數(shù)為1.2，此時(shí)燃料消耗量為100%，煙氣中O：含量為4%，如空氣過剩系數(shù)改為1.6，則煙氣中O：含量增加為8%，對(duì)排煙溫度為1 200 C的加熱爐來說，其燃料消耗量將提高到180%。
經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的全自動(dòng)燃燒機(jī)，節(jié)能效果好。某廠改造一臺(tái)鍛造加熱爐，選用全自動(dòng)燃燒機(jī)，六個(gè)月后經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比結(jié)論為：改用全自動(dòng)燃燒機(jī)后，每噸鍛件耗油下降1 4.5%。
經(jīng)環(huán)保部門檢測(cè)，燃燒產(chǎn)物中cO和co-的排放量，符合當(dāng)今歐洲最嚴(yán)格的空氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
4舂在的問題及改進(jìn)
全自動(dòng)燃燒機(jī)原來大多用在鍋爐上，將它用在工業(yè)爐上收到了較好的效益，但還存在一些問題需要在實(shí)踐中改進(jìn)。
4.1在工業(yè)爐窯上，配置多臺(tái)燃燒機(jī)，且爐溫較高(如
1 800℃)時(shí)，單臺(tái)燃燒機(jī)的通斷，依靠所在溫區(qū)的溫度來控制?，F(xiàn)在全自動(dòng)燃燒機(jī)，多數(shù)配置日光型光電管探測(cè)器，這樣，當(dāng)一臺(tái)燃燒機(jī)需要重新點(diǎn)火時(shí)，卻不能正常點(diǎn)火。原因是：其它燃燒機(jī)的火焰光線或高溫爐體，被它的探測(cè)器視為該燃燒機(jī)正在工作。這一問題，株州工業(yè)爐制造
公司在加熱爐上得到了較好的解決。4.2 由于工業(yè)爐與鍋爐的爐壓控制方式不同，鍋爐在達(dá)到溫度設(shè)定值，燃燒機(jī)停止工作時(shí)，爐內(nèi)是負(fù)壓，致使燒嘴處溫度較低，不會(huì)造成燃燒機(jī)的過熱。而工業(yè)爐為正壓操作，在爐溫達(dá)到設(shè)定值單臺(tái)燃燒機(jī)停止工作時(shí)，其它燃燒機(jī)產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂蜖t壁的高溫輻射，會(huì)使燃燒機(jī)本體產(chǎn)生過熱。這樣就可能造成噴頭及控制元件的損壞。這種情況，在機(jī)器正常工作時(shí)，由于油等燃料與空氣的冷卻作用而不會(huì)出現(xiàn)。這一問題，株州工業(yè)爐制造公司通過安裝結(jié)構(gòu)改進(jìn)得到了較好的解決。
4.3全自動(dòng)燃燒機(jī)在輻射管爐上應(yīng)用時(shí)，由于受輻射管徑的限制，有時(shí)將造成管壁結(jié)焦，甚至堵塞管子。這一問題，株州工業(yè)爐制造公罰做了很多卓有成效的工作，得到了改進(jìn)。
4.4全自動(dòng)燃燒機(jī)現(xiàn)有的助燃空氣均為冷風(fēng)，為了提高熱效率和節(jié)約能源，目前我國在高溫工業(yè)爐上大多采取了換熱器回收煙氣余熱的方法。在這種情況下，自控水平高的全自動(dòng)燃燒機(jī)反而不能應(yīng)用。因此要在結(jié)構(gòu)上與之配套改進(jìn)。
5 目的
近幾年來，筆者將全自動(dòng)燃燒機(jī)應(yīng)用于工業(yè)爐上，取得了很好的效果，本文簡要介紹全自動(dòng)燃燒機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，目的是想借此加強(qiáng)工業(yè)爐行業(yè)廣大科技人員的交流，把這一新技術(shù)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到工業(yè)爐窯上，推動(dòng)工業(yè)爐技術(shù)的向前發(fā)展。
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