达冠全自动燃烧机应用状况

达冠全自动燃烧机应用状况
摘要本文介绍国外全自动燃烧机雾化机理、空燃比优化设计、自控水平、节能和环保等特点，并对存在的问题进行了分析。
o前言
    国外燃烧机技术迅速发展，在加热质量、节能、环保以及自动化水平等方面，与国内普通烧嘴相比实现了新的飞跃。全自动燃烧机集燃烧喷嘴、专用助燃风机、定量油泵、调压阀、稳压阀、流量调节阀、切断阀、自动点火器、火焰监测器以及控制盒于一身。通过精心设计成为各部份有机结合的机电一体化高科技产品，用户只需接上控制电源和油管即能使用，为实现工业炉整体控制打下了良好的基础。
    在过去的几十年里，我国在燃烧机的研究和开发上，取得了很大的成绩，但就整个燃烧系统来看，还比较落后．特别是自控方面，差距较大，其结果是：需要自动控制的工业炉，在设计时，尚需另外配置复杂的燃烧管路系统。工业炉窑自控水平的提高，迫切需要与之相配套的燃烧装置。本文主要讨论国外全自动燃烧机的应用状况。
l国外全自动燃烧机雾化机理
1.1烧嘴基本性能简介
    各种燃烧装置，均应具备以下基本性能：(1)在规定的热负荷下，能保证燃料的完全燃烧；(2)燃烧过程稳定，能保证向炉内连续供热F(3)熊使火焰的方向、形状、刚性及铺展性符合炉型及加热工艺要求；(d)结构简单，使用维修方便。
    对于液体燃料，燃料油需先经过雾化后，再进行燃烧。因此，油嘴除具有一般燃烧装置的基本性能外，还应具有良好的雾化性能。雾化方法，一般分为低压油嘴、高压油嘴．机械雾化油嘴和转杯油嘴。目前，国内常用的油嘴类别有：RK型低压油嘴、F型油压自动比例调节油嘴、QRF型全热风自动比例调节油嘴，以及K型油嘴。这些油嘴，其综合性能落后于世界80年代水平，特别是由于控制水平低，应用受到一定的限制。
1.2油的雾化
    根据雾化理论，雾化是一个复杂的物理过程，大致按以下六个阶段进行：(1)液体由喷嘴流出时形成薄膜或流股；(2)由于流体的初始紊流状态和空气对液体流股的作用，使流体表面发生弯曲波动；(3)在空气压力作用下，产生了流体薄膜；(1)靠表面张力的作用，薄膜分裂成颗粒；(5)颗粒的继续碎裂；(6)颗粒的聚合。如
1.3油的雾化方法
i．3．i介质雾化：主要靠附加介质的能量使油雾化，按压力分高、中、低三种。
    (1)高压雾化，雾化剂压力0.1 Mpa以上；
    (2)申压雾化，雾化剂压力0.01～0.1 Mpa；
    (3)低压雾化，雾化剂压力0.003—0. 01 Mpa。
1.3.2机械雾化：靠液体本身的压力能把液体以高速喷入相对静止的空气中，或以旋转方式使油流加强搅动，使油得到雾化。
    油烧嘴结构对雾化质量影响很大，其主要结构尺寸是：(1)雾化剂的出口断面；(2)油出口断面J(3)雾化剂与油流股交角；(4)雾化剂的旋转角度；(5)油的旋转角度；(6)雾化剂与油相遇的位置；(7)雾化剂或油的出口孔数；(8)各孔的形状以及它们之间的相对位置。这些因素都影响着雾化剂对油流股单位表面上作用力的大小、作用面积和作用时间，因而影响颗粒平均直径，同时也影响油雾的张角和油流股断面上油粒的分布。通过采取减小雾化剂和油的出口断面，适当增加雾化剂与油的交角，造成流股的旋转，分级雾化，多孔流出，内部混合等措施，可以减小颗粒平均直径，改善雾化质量。
    油压的影响：对于机械雾化烧嘴，是靠油流股本身的脉动而实现雾化的。因此，油流股的速度越大越好。要求高的油压，一般在2.0 Mpa左右或更高，油压越高，越可能达到好的雾化质量。
1.4国外全自动燃烧机雾化机理
    国外全自动燃烧机以机械雾化为主，介质雾化较少，以下主要介绍机械雾化。
    全自动燃烧机，自带风机，自带油泵，兼有调压阀、稳压阀、流量调节阀、切断阀、自动点火器、火焰监测器、控制盒等功能于一身。属油压式（机械式）油烧嘴，是靠油在本身压力作用下由烧嘴喷出而雾化，它不需要雾化剂。而燃烧时，所需要的全部空气，用自带风机供给。为了保证油压式烧嘴的雾化质量，油压设定为1. 5～2.5 MPa或更高。图3为喷嘴结构图。
    图1为离心式油压烧嘴内部喷头示意图，油经过分流片1上许多小孔，进入涡流片2．在涡流片2上，进油
    油以切线方向流入，高速旋转·然后由雾化片3上的喷口喷出。由于离心力作用，产生大的切线速度，使油能得到较好的雾化，并且靠流股的旋转，造成与空气合的有利条件。
    图6为自动燃烧机安装使用图，用户只需接上控制电源和油管即能使用。
1.5油雾与空气的混合
    全自动燃烧机，助燃空气，由自带风机供给。油雾与空气的混合，基本上是两个流股的混合。混合的速度，决定于流体动力学因素，与两个气体流股（如煤气与空气流股）的混合是类似的。混合特点如图7。
2空燃比优化设计，燃烧机出力足
    全自动燃烧机通过对燃烧状况进行优化设计，采用液压电磁阀，对油压和风门开度有机匹配，并通过程序控制器，合理调节空燃比。从而使燃料完全燃烧，燃料燃烧温度高，燃烧机出力足。
2.1空燃比优化设计
    正确控制燃料量与空气量的配比，是合理组织燃烧过程的重要内容，在保证燃料完全燃烧的条件下，使助燃空气量以最低限量超过燃烧所需理论值，亦即空气过剩系数最小。即燃烧温度最高，而炉子加热速度更快，燃料消耗量亦更低。
    图8为空气过剩系数与燃烧温度的关系。例如：当供给的空气量，增加为理论值的1.3倍，即空气过剩系数。增加到1.3时，燃烧温度则由2 lclo C降低到1680 C．相应。降至0.7时，燃烧温度更低至1 600(’，燃烧温度大幅度地降低，必然使炉内辐射热交换状况变坏，最终导致燃料消耗量增加。
    全自动燃烧机通过对空燃比进行优化设计，使油压、油量、助燃空气量合理匹配，采用电磁阀控制油压及风门开度，设计精巧先进。
2.2燃烧机出力足
    通过燃烧喷嘴和助燃风机的先进设计，全自动燃烧机，燃烧效率高，出力足，噪声小。图9为炉膛压力燃油量，燃烧机出力关系。
3节能与环保
    图1 0为空气过剩系数与燃油消耗量之间的关系，假定燃油时最合适的空气过剩系数为1.2，此时燃料消耗量为100%，烟气中O：含量为4%，如空气过剩系数改为1.6，则烟气中O：含量增加为8%，对排烟温度为1 200 C的加热炉来说，其燃料消耗量将提高到180%。
    经过优化设计的全自动燃烧机，节能效果好。某厂改造一台锻造加热炉，选用全自动燃烧机，六个月后经统计分析对比结论为：改用全自动燃烧机后，每吨锻件耗油下降1 4.5%。
    经环保部门检测，燃烧产物中cO和co-的排放量，符合当今欧洲最严格的空气排放标准。
4舂在的问题及改进
    全自动燃烧机原来大多用在锅炉上，将它用在工业炉上收到了较好的效益，但还存在一些问题需要在实践中改进。
4.1在工业炉窑上，配置多台燃烧机，且炉温较高(如
1 800℃)时，单台燃烧机的通断，依靠所在温区的温度来控制。现在全自动燃烧机，多数配置日光型光电管探测器，这样，当一台燃烧机需要重新点火时，却不能正常点火。原因是：其它燃烧机的火焰光线或高温炉体，被它的探测器视为该燃烧机正在工作。这一问题，株州工业炉制造公司在加热炉上得到了较好的解决。4.2  由于工业炉与锅炉的炉压控制方式不同，锅炉在达到温度设定值，燃烧机停止工作时，炉内是负压，致使烧嘴处温度较低，不会造成燃烧机的过热。而工业炉为正压操作，在炉温达到设定值单台燃烧机停止工作时，其它燃烧机产生的高温烟气和炉壁的高温辐射，会使燃烧机本体产生过热。这样就可能造成喷头及控制元件的损坏。这种情况，在机器正常工作时，由于油等燃料与空气的冷却作用而不会出现。这一问题，株州工业炉制造公司通过安装结构改进得到了较好的解决。
4.3全自动燃烧机在辐射管炉上应用时，由于受辐射管径的限制，有时将造成管壁结焦，甚至堵塞管子。这一问题，株州工业炉制造公罚做了很多卓有成效的工作，得到了改进。
4.4全自动燃烧机现有的助燃空气均为冷风，为了提高热效率和节约能源，目前我国在高温工业炉上大多采取了换热器回收烟气余热的方法。在这种情况下，自控水平高的全自动燃烧机反而不能应用。因此要在结构上与之配套改进。
5  目的
    近几年来，笔者将全自动燃烧机应用于工业炉上，取得了很好的效果，本文简要介绍全自动燃烧机的应用特点，目的是想借此加强工业炉行业广大科技人员的交流，把这一新技术产品广泛应用到工业炉窑上，推动工业炉技术的向前发展。